虚拟现实建设方案篇1
近年来，我国建筑行业在虚拟现实技术的应用上进行了全面的研究，取得了一定的科技成果。但是要想真正的将虚拟现实技术科学的用到建筑设计中，还需要建筑设计人员结合专业知识进行深入的研究。
关键词：
虚拟现实技术；建筑设计；应用
1前言
在如今的信息技术时代，虚拟现实技术对建筑设计产生了深远的影响，这种技术的应用，改变了传统建筑设计的思维模式。虚拟现实技术能够使现在的建筑设计进入一个虚拟逼真的环境，具有强大的发展意义。
2虚拟现实概念
(1)虚拟现实，顾名思义，是对现实的一种虚拟表达。它与多媒体技术、互联网技术一起被公认为目前最有发展前途的新生计算机技术。这种虚拟技术可以通过计算机技术的高水平操作构造出非常接近现实情况的多维立体环境。它能让人更直观的看到虚拟出来的环境布置，能让人对事物的认知一目了然。现代的虚拟现实技术已经能够逼真的将视觉和听觉感受融合到应用中来，也有一些可以将触觉感触融合进来，使人与虚拟环境能够互动。人们能够像在真实环境一样去感受环境中的一些不足和问题。使设计能够得到不断的完善和优化，设计产品能够更好地符合人们的感官感受。
(2)计算机辅助技术经过长时间的发展，已经被各领域公认为不可替代的创新性技术力量，在较早的建筑设计中，就采用计算机CaD画图软件进行图纸的设计，逐渐的，计算机技术的建筑设计优势也日益明显。它能帮助设计人员免除人工画图，修改，计算等一些繁琐的数据和图形处理工作。使设计周期缩短，设计效率提升。虚拟现实技术更是一项综合性的、全面建筑设计方法。它能创建接近真实的三维效果环境。使建筑设计更加人性化，互动性强。
3建筑设计中虚拟现实技术的作用
3．1能将建筑设计效果直观的展现出来
虚拟现实技术能将设计效果通过一种理想的角度全方位的展示出来，虚拟现实技术可以让设计方能够将设计方案以一个纵观全局的形式展现给用户，既方便设计讲解又方便用户全面了解设计效果。而且双方还可以根据不同的意见交流进行及时的方案修改。虚拟现实技术的应用将建筑项目实际中的场景以真实的形式一一展现。比如:对地形的设计，人文景观的构造，交通道路的规划，桥梁施工方案等都纳入到三维建筑设计系统中来。用户可以像在环境中漫游一样来审视建筑设计方案任何角度的建筑感受，及时发现建筑设计中需要修改和完善的地方。这就很大程度上提升了建筑设计的可操作性，特别是随着互联网技术的发展，可以将这种设计效果直接传送到需求者眼前，通过远程沟通形式就可以实现对设计效果的浏览和意见交流。
3．2虚拟现实技术可以方便多个方案的比较分析
在建筑设计中，往往要设计几个备选方案，根据设计构想和用户的意向，要规划至少两套设计方案，通过建模的形式进行展示。通过虚拟现实技术，可以方便的实现不同设计方案的随时切换，让用户真够体验同一个位置不同的设计感受。从而能够很直观的比较分析出最佳设计图案来。
3．3虚拟现实技术可以有效节省
项目投资成本通过虚拟技术在建筑设计阶段的全方位演示，可以使设计方案经得起设计者和用户的反复验证和浏览，使设计产品最终是双方最满意的结果。按照这种设计方案进行施工，可以使工程项目基本上不用再进行大规模的返修，从而很大程度上节省了投资和运行成本。
3．4虚拟现实技术可以使施工方法得到有效的验证
实践证明，我国的建筑施工水平特别是高层的施工水平已经有了很大程度的提升。但是随着施工新技术的不断涌现，这些新技术是否存在着高风险，通过虚拟现实技术可以进行先期的建筑演示，从而避免了施工后发生重大建筑安全事故的发生。提高了施工方法的投入成功率。
4建筑设计中虚拟现实技术的实现方式
虚拟现实技术是一项难度较大的高科技技术，将虚拟现实熟练地运用到建筑设计领域中，目前来看虽然也是需要进行深入的研究和分析，但是，通过以上不难看出，通过虚拟现实技术在建筑设计领域中的运用，可以将设计效果很直观形象的展示出来，而且还能大大节省投资成本和费用。还能有助于建筑设计者进行多种设计方案对比分析，最重的是可以使用户以身临其境的形式来体验设计效果。所以，如果能将虚拟现实技术广泛的用到建筑设计领域，对我国的建筑行业将起到一个历史性的推动作用。根据最新的相关虚拟技术实现方法分析，目前的虚拟现实技术在建筑设计中的实现主要分为软件和硬件两个方面。
(1)虚拟现实技术的硬件系统方面。简单的虚拟现实系统不涉及负责的硬件设备配置，系统主要有输入和输出两种对应的设备即可，比如，计算机显示器的桌面互动系统就类似一个简单的虚拟现实系统。但要想使虚拟现实技术能够在真实感、互动性、创造力三个方面有所突破，就必须配备专业的信息输入和输出设备。信息输入设备包括电脑键盘、鼠标、手写输入板等。信息输出设备则指电脑显示器、多种通道形式的投影设备、3D眼镜等。借助传感设备可以将用户实际的动作行为通过映射的形式传给虚拟环境。用户化身可以将用户自己和虚拟环境进行实时的互动和交互。另外，具备测量功能的方位跟踪器还可以将用户实际的行为范围进行取样并映射给虚拟环境，虚拟环境又根据收到的映射信息进行用户动作和传感器力反馈技术将虚拟环境的测量信息反馈给用户。这就使得客户虽然置身境外但有身临其境的感受，还能进行人机互动。这种对于个人和环境的有效感应和映射对建筑设计的虚拟现实技术有着非常重要的意义。
(2)虚拟现实技术的软件系统方面。虚拟现实技术的软件是指通过一种计算机程序，能够实践建筑设计与用户都能看得见的一种虚拟环境。在这个虚拟环境中，用户可以有置身其中的感觉，这就要求有一个软件可以方便设计者建立一个与现实环境一直或者与设计设及用户预想的一样的虚拟三维模型设计。这个模型不仅可以准确的表现真实环境中的地形，建筑物，环境配套，室内布局等，还要非常真是的反映出将来的实际场景中色彩搭配、材料材质、光照阴影等。对三维模型的大件，主要分为三个步骤:①模型的几何构造搭建。根据实际场景的建设比例建立虚拟标准尺寸几何结构;②模型的外观美化。对几何构造进行虚拟的施工，具体有材料建模，建筑物上色，光照处理等;③模型的行为模拟。对虚拟模型进行一些逼近真实的动态模型塑造。这些模型的建造都可以通用，使整体模型看起来非常逼真。
5结语
综上所述，建筑设计中虚拟现实技术的运用能够有效的促进建筑行业的发展和创新。随着虚拟现实技术的不断提升，建筑设计也会获得更高层次的升华。建筑设计专业人员要根据虚拟现实技术的发展不断的进行新应用的掌握。在提高设计效率的同时，也能使自己的想象空间得到发挥。从而在建筑设计领域获得更广阔的发展空间。
参考文献:
［1］奚阔达．在建筑设计中虚拟现实技术的运用［J］．民营科技，2015(04):193．
虚拟现实建设方案篇2
关键词：法医学；三维虚拟技术；实验教学
虚拟仿真技术，又称虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，通过计算机、仿真、人工智能等多种技术，给使用者创造一个三维虚拟世界，并可通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，让使用者沉浸于一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，达到身临其境的效果。三维虚拟仿真技术在教育、工业、医学等多个领域都得到了广泛的运用，教育部《关于开展部级虚拟现实实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）提出：虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。近年来，全国各个高校根据本学科及本专业特色，建设了贴合专业的虚拟仿真实验中心，法医学是公安院校刑事技术专业的主干课，是一门对专业与实践要求都很高的学科，学生的动手操作能力与专业知识在培养目标中都非常重要，公安院校重点培养专业的应用型人才，为此，我们利用虚拟仿真技术，建立了法医三维虚拟仿真实验教学平台，本文将从三维虚拟仿真技术在法医学教学中的必要性、建设内容与应用、建设前景等几个方面进行阐述。
1虚拟仿真技术在法医实验教学中应用的必要性
目前，公安院校传统的教学模式与实训方法在培养学生的动手能力，尤其是现场勘验能力方面有着明显缺陷，既往的教学方法主要通过教师课堂讲授知识，检验学生学习效果也是以试卷考试方式为主，侧重学生专业理论知识的掌握情况，虽然也开设一定的实验操作课，但因实验场地、设备等条件的限制，实验内容简单、过时，无法与公安实战紧密结合，且一般情况下，实验教学要求在规定场所规定时间内完成，制约了实验教学的深度与广度；法医学专业课的学习场地局限于校园，而如命案、杀人、交通事故、灾难事件等真实犯罪现场的实验实训场景难以模拟，学生在实训中不能体验真实现场的现场勘验和尸体检验过程，实训教学缺乏生动性；再加上任课教师自身常年从事单纯的教学工作，并非实战部门的法医，缺乏实战经验，实训教学效果不太理想；在实习阶段，因为公安实践中案件的突发性以及现场勘查的及时性等特殊要求，学生所能获得的实践锻炼机会也十分有限。因此，学生毕业走上工作岗位后面对真实案件时，难以迅速担任现场勘查等专业任务，一般需要经过较长时间的学习、摸索才能胜任。三维虚拟仿真实验突破传统实验教学模式的限制，将传统的学习变成直观展示、动态可变的虚拟仿真的沉浸式体验学习，使学生可以沉浸于虚拟的案件现场，模拟勘查员或者法医进行现场勘查与尸体检验，提高学生学习的积极性和主动性，也给教师的教学提供了方便，大大提高了教学质量。同时，搭载智慧教学系统的三维虚拟仿真实训平台也可打破时间与空间的限制，最大限度地利用碎片化时间反复进行模拟操作，从而达到熟练掌握操作步骤的目的，虚拟仿真实验教学建设顺应了教育信息化的发展趋势和现实需要，更符合公安院校学生学习法医学的需求。
2法医三维虚拟仿真实验教学系统的建设内容
2.1虚拟仿真实验教学管理平台的建设
在学院智慧校园的基础上建设三维虚拟仿真实验教学管理与共享平台，通过此平台可以进行实验教学开课、选课管理、实验教学过程化管理（课前预习、课中考勤、实验过程考核、线上实验报告、实验成绩评分）、在线学习（视频课件学习、在线练习、在线考核、在线答疑、虚拟仿真实验、课程导读）、实验教学资源开放共享、实验室仪器设备管理、开放实验管理等，同时可根据学院的需要对接云平台上第三方虚拟实验课程资源或自建课程资源，为学院虚拟实验教学环境提供应用平台。另外，此平台可以与学校已经建设完成的校级实验室开放管理平台、远程视频管理系统无缝对接，实现虚拟仿真实验教学管理与共享管理平台的智能管控，实现实验教学的“虚实结合”，“智能、智慧型”管理。如图1。
2.2三维虚拟仿真命案现场勘查系统的建设
通过虚拟仿真引擎工具为技术开发平台，结合3D建模、计算机网络、动画模拟、人机交互等手段，结合二维和三维多种方式，仿真模拟一个现代小区场景，提供一整套三维场景，包含犯罪现场场景（外景、中心现场场景）、指挥中心场景、法医解剖室、讯问室场景、痕迹实验室场景、声像实验室场景、专案组场景、物证技术室内场景等场景，虚拟仿真还原真实案件的全过程，包括接报案、立案、现场勘查、尸体检验、现场走访、案情分析、物证技术检验、侦查措施与侦查技术的应用、抓捕、讯问、结案等环节的案件侦查综合实验。通过三维仿真技术，以第一人称的形式模拟现场勘查的整个过程，包括现场巡视、拍照、获取现场视频资料、寻找案发中心现场，在现场勘查时，对现场勘查箱里的常见工具、设备、试剂进行三维建模，通过对这些工具、试剂和设备仿真模拟操作，模拟在现场勘查中的发现、固定、提取、包装并记录现场生物物证以及足迹、手印等痕迹物证，通过虚拟命案现场的仿真操作，选择不同的提取方法来实现物证的发现提取方法，从而掌握现场检材的正确勘验方法，系统根据学生的操作流程及规范，对操作错误的地方进行启发性指导，并在后台进行记录、扣分等处理方式，加强学生对易错环节的记忆。打造不同性质不同类别的案件虚拟仿真勘查操作系统，具有紧贴公安实战、案件现场高度还原、操作深度参与的特点。通过对虚拟物证的反复操作训练，让学生对各类物证的发现、固定、提取及包装能更规范、更全面，进而掌握案件现场勘查的基本技能与勘查思维。如图2。
2.3建设三维虚拟仿真尸体检验系统
通过三维虚拟仿真技术，操作者以第一人称的形式，进入现场内，完成案发现场的初步尸体检验，模拟办案的常规步骤，进入虚拟仿真的法医病理解剖实验室（如图3），并通过对解剖工具进行三维建模，模拟法医分别对尸体进行衣着检验、尸表检验及尸体解剖，模拟检验、记录衣着情况，衣服损伤情况等，尸表检验则对建模的尸体进行常规尸体外表检验、创伤检验、尸体现象等的模拟检验，尸体解剖则模拟选用不同解剖工具对人体体腔、器官进行解剖检验，模拟检验还需记录各种阳性发现和阴性结果，并尽可能全面提取组织、体液、毛发、指甲等生物检材以备检。通过虚拟操作尸体解剖检验了解人体的基本结构以及损伤特征，三维虚拟仿真的尸体检验系统能将抽象的人体结构与损伤逼真地呈现出来，通过虚拟操作，加深了无医学基础知识的公安院校学生对法医学知识的理解，提高学生规范保护、处理尸体以及物证的能力。图3三维虚拟法医病理解剖实验室上述的现场勘查系统与尸体检验系统在虚拟操作时分为教学模式和考核模式。在教学模式下，让学生重复实验操作练习，并提供实验操作流程的详细指导，学生能够根据操作提示一步一步进行练习，如果学生操作错误，系统会根据学生的操作流程及规范，对操作错误的地方进行启发性指导，并在后台进行记录、扣分等处理。考核模式下则不提供指导，系统统计学生错误点自行扣分，老师可导出成绩到指定的虚拟实验管理平台，在操作实验的过程中，对带有摄像头的电脑，可间断性的采集正在做实验的同学头像并进行存档，用以监控学生的整个实验过程。虚拟勘验结束之后学生可进入现场调查访问、实验室物证检验、办案人员案情分析等场景，物证检验环节则将学生在现场勘查、尸体检验过程中提取的物证进行检验分析，包含手印分析、足迹检验、生物物证的Dna检验等，学生需根据检验结果、调查访问情况等对案情进行综合分析与研判，对案件性质、死者死亡原因、致伤物等作出判断。最后，系统根据学生的操作和答题情况给出得分和成绩分析，实现整个虚拟实验过程性评价。
3虚拟仿真技术在法医学实验教学中的应用前景与不足
虚拟现实建设方案篇3
关键词：虚拟现实、技术、应用、实现
abstract:thisarticlemainlyfromthebasicconceptofvirtualrealitytechnologyanditsapplicationfield,itsapplicationofadvantagesinarchitecturaldesignandtherealizationofthevirtualrealitytechnologyisdiscussed,andfurtherdiscussedthevirtualrealitytechnologyinthefuturearchitecturaldesignoftheapplication.
Keywords:virtualreality,technology,application,realize
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
引言
随着虚拟现实技术的成熟发展，在建筑设计应用中的建筑、景观、地形及城市等，其高度、视角、位置、路线等都能随时随机改变和操作，实时(立即看到结果)和交互(操作者可以干预浏览的方式并控制场景中物体的运动)的漫游，让人切实感受在行走中的场景变化及动画效果，在三维立体影像和多媒体效果的支持下，不受时间和空间的限制，能够更真实、详尽的感受三维环境效果。
1虚拟现实的概述及其应用领域
虚拟现实：又称为虚拟环境或虚拟真实环境，是一项迅速发展的综合性计算机、图形交互技术。虚拟现实集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，通过计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术，观看者通过视、听、触觉以图表及动画方式来呈现。虚拟现实改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。虚拟现实技术：简称VR，是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境。
虚拟现实的应用领域包括有：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等建筑领域，并广泛应用于在军事、航天、医疗、工业、工程、娱乐、教育等方面。
2建筑设计中虚拟现实技术的应用及优势
2.1能够展示建筑物的整个信息
目前，建筑设计中使用的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息；而虚拟现实技术在建筑设计应用中，它可展示一栋“真实”的虚拟建筑物，使人具有身临其境的感受，设计过程中除了设计者外，住户和管理部门也起到辅助决策的作用。
2.2提高了网络的实用性
设计者设计的建筑物可以通过万维网与工程单位进行沟通与交流，达到远距离浏览目的；还能以计算机语言开发与虚拟现实造型语言相结合，在internet网应用中，虚拟现实大大提高了其普遍性与实用性。
2.3进行多方案分析与比较
在建筑设计过程中，一般会提出多个不同的建筑物设计方案，及多种对未来建筑物的形象设想。在虚拟的建筑三维空间中，能做到实时切换不同的方案，在同一个观察点或者观察序列中体会不同的建筑外观，能更好地把不同建筑方案的特点与不足进行对比。虚拟现实技术除了能够对比分析不同方案外，还能修改某个特定的局部，并能实时地与修改前的方案进行比较分析。
2.4能建立良好的专用人机接互
人机接口作为使用者与计算机沟通的桥梁，它能够表达使用者意图的转换，同时执行计算机程序；建立良好的人机接口，能大大缩短使用者对系统的学习时间，并提高了系统的使用效率。
3在建筑设计中，虚拟现实技术的实现方法
在建筑设计中，虚拟现实技术的实现由两部分组成：硬件系统和软件系统，如图3.
3.1硬件系统部分
虚拟现实的系统包括模型式和图像式。模型式虚拟现实，以虚拟现实造型语言简称VRmL作为主要描述语言，这样能够通过计算机进行建筑设计的三维建模，利用效果图、三维施工图以及资料库，通过虚拟现实技术连结到资料库进行实时模拟操作。
简单的虚拟现实系统只需满足具备输入、输出功能的设备即可，简单的计算机桌面互动系统就能够构成一个简单的桌面虚拟现实系统。如果要充分实现虚拟现实技术带来的沉浸感、交互性、想象性的特征，则需要专业的信息输入设备和信息输出设备。信息输入设备的组成：键盘、鼠标、数据手套、力反馈方向盘、手柄等，信息输出设备的组成：高性能显示器适配器、单通道或多通道投影仪、偏振片、立体眼镜等。
3.2软件系统部分
如果想让观看者体验到虚拟现实技术所带来的临场感和沉浸感，并身临其境的，就要建立一个与客观世界相符合、或者是与设计者预想的设计方案相符合的虚拟三维模型。这个三维虚拟场景模型一方面能准确的表现出建筑、环境、室内等客观存在，另一方面能较真实的反映出场景的色彩、材质、阴影、光照等方面。在技术实现上，可视化三维模型的建立可分为三步：（1）几何建模，主要建立所需三维场景的几何构形；（2）形象建模，主要处理几何建模的结果进行材质、颜色、光照等；（3）行为建模，主要处理物体的运动和行为描述，如图4.
几何建模，是指三维空间的物体经并、交、差等集合运算和旋转、平移、缩放等几何变换，产生设计者所希望得到的较为复杂的立体模型的过程，它是可视化三维模型的基础。目前，我国的几何建模的软件层出不穷，有3DSmaX，aUtoCaD，SKeCHUp，ReVit等，这些软件建立的模型基本都能通用互换，但比较通用的模型基本上都是基于网格技术，也即场景中的立体形体，都是由多个三角形面组成，三维形体分得越细网格就越密，形体上看起来更加逼真，不过相应的运算速度就会降低。
4结束语
目前，虚拟现实技术作为一种新技术，已经慢慢应用于军事、医疗、建筑、培训、机械等领域；在建筑设计中，虚拟现实技术的应用随着网络和计算机软硬件的发展，其应用层面会越来越广泛。网络传输的便捷与快速处理，通过计算机技术呈现出建筑设计成果，逐渐成为新趋势，在今后的建筑设计领域中，虚拟现实技术必将起到重要作用。
参考文献：
[1]林楠.浅析虚拟现实技术在建筑领域的应用[J].武汉工业学院学报,2011,(04).
[2]周红军,王选科.虚拟现实系统概述[J].航空计算技术,2005,(01).
[3]金小田,张小敏.虚拟现实技术在建筑方案优化设计中的应用[J].建筑科学,2004,(02).
[4]李琳.虚拟环境建模方法及应用研究[D].重庆大学,2002.
虚拟现实建设方案篇4
1 前言
计算机技术用于建筑设计已有多年，计算机辅助设计（cad），主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成，而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机产生的设计结果，可通过图形设备向设计者展示，并可模拟，允许设计者作出修改。虚拟现实（简称 vr）技术能创造身临其境的感觉。
虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境，是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术，它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术，通过视、听、触觉，以图表及动画方式呈现，让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括：（1）交互性（interactive）；（2）想像性（imagination）；（3）沉浸性（immersion）.虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言，应用领域可包括：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维，又要考虑到以用户的感受为核心，是一连串的创新过程，包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序，不能出现过多的差错，虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统，虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体，充分利用计算机辅助设计和虚拟现实，可减轻设计人员的劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。
2 展示建筑物的整个信息
现阶段的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息，使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物，使人产生身临其境之感，设计不仅仅是设计者的事，住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。
3 远距离浏览
设计者设计的建筑物与工程单位可以相互沟通交流，通过万维网达到远距离浏览，也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合，虚拟现实用于internet网中提高其普遍性与实用性。
4 实时多方案比较
在建筑设计过程中，一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案，对未来建筑物的形象做多种设想，在虚拟的建筑三维空间中，可以实时地切换不同的方案，在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观，这样，有助于比较不同的建筑方案的特点与不足，以便进一步进行决策。事实上，利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较，而且可以对某个特定的局部作修改，并实时地与修改前的方案进行分析比较。
5 专用的人机接口交互
人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁，它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行，良好的人机接口的建立，可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中，必须有特定的人机接口模式：
（1）使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中，进行观测与互动操作，以第一人称的观测方式，进行虚拟现实的沉浸观察，隐藏的接口，只有在使用时才出现；
（2）者模式。在虚拟现实中，常因沉浸环境与现实环境的感性差距，而造成空间迷失现象，以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态，以空间者的虚拟环境信息的提供，以第一和第二人称的观察方式，进行虚拟环境中的观测；
（3）监控模式。使用者以第三人称的方式，监控虚拟现实中所有的现实状态，并进行虚拟物的监视与控制，而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系；
（4）浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口，置于虚拟现实中，以进行仿真式的操作模拟，使用者以
第一人称的操作方式，对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计，系统的接口连结不当，影响设计质量和施工程序。
虚拟现实系统基本上有两种：模型式和图像式。以模型式虚拟现实，以虚拟现实造型语言（简称vrml）为主要描述语言，使得建筑设计可用计算机进行三维建模，利用效果图和三维施工图与资料库，并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言，可用来在万维网（3w）中定义与更多信息相关联的三维世界的布局和内容，使之能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。当虚拟现实造型语言浏览器启动后，它会将虚拟现实造型语言中的信息解释成虚拟现实造型语言空间中的建筑物的几何形体的描述，一旦vrml空间被用户的浏览器解释，它将提供实时显示，一秒钟可以显示多次，这样，用户的机器上将会有一个活动的场景。
6 应用实例
荷兰的虚拟现实技术起步较快，eindoven大学的calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询，他们开发的软件包由一组类cad的函数组成，称为caad软件，为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包，它支持autocaddxf文件的输入输出，而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市，具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成，坐落在河边斜坡上，可以俯瞰小岛。首先，数字化该城市的地图，创建基本的autocad模型；其次，按真实三维位置安排每栋建筑物，同时也考虑山坡的轮廓；再次，加上建筑细节，如门框和窗框设计，以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。
在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一。各国对虚拟现实技术都在研究和应用，我国也一样，在虚拟世界建筑方面，都已制作和展示了复杂的虚拟世界模型。虚拟现实技术所涉领域十分广泛，技术潜力巨大，在建筑设计中应用前景广阔，但软硬件投资巨大，可重复性低，如计算机辅助设计/制造数据库/计算机辅助工程，多媒体/台式视频，图形艺术，形象/动画制作，科学可视化，实时模拟等的硬件价格很高。
虚拟现实建设方案篇5
计算机技术用于建筑设计已有多年,计算机辅助设计(CaD),主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成,而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机产生的设计结果,可通过图形设备向设计者展示,并可模拟,允许设计者作出修改。虚拟现实(简称
VR)技术能创造身临其境的感觉。
虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术,它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理,利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术,通过视、听、触觉,以图表及动画方式呈现,让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括:(1)交互性(interactive);(2)想像性(imagination);(3)沉浸性(immersion)。虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言,应用领域可包括:建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维,又要考虑到以用户的感受为核心,是一连串的创新过程,包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序,不能出现过多的差错,虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统,虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体,充分利用计算机辅助设计和虚拟现实,可减轻设计人员的劳动强度,缩短设计周期,提高设计质量,节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。
2展示建筑物的整个信息
现阶段的二维、三维的表达方式,只能传递建筑物部分属性的信息,并且只能提供单一尺度的建筑物信息,使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物,使人产生身临其境之感,设计不仅仅是设计者的事,住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。
3远距离浏览
设计者设计的建筑物与工程单位可以相互沟通交流,通过万维网达到远距离浏览,也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合,虚拟现实用于internet网中提高其普遍性与实用性。
4实时多方案比较
在建筑设计过程中,一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案,对未来建筑物的形象做多种设想,在虚拟的建筑三维空间中,可以实时地切换不同的方案,在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观,这样,有助于比较不同的建筑方案的特点与不足,以便进一步进行决策。事实上,利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较,而且可以对某个特定的局部作修改,并实时地与修改前的方案进行分析比较。
5专用的人机接互
人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁,它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行,良好的人机接口的建立,可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中,必须有特定的人机接口模式:(1)使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中,进行观测
与互动操作,以第一人称的观测方式,进行虚拟现实的沉浸观察,隐藏的接口,只有在使用时才出现;(2)者模式。在虚拟现实中,常因沉浸环境与现实环境的感性差距,而造成空间迷失现象,以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态,以空间者的虚拟环境信息的提供,以第一和第二人称的观察方式,进行虚拟环境中的观测;(3)监控模式。使用者以第三人称的方式,监控虚拟现实中所有的现实状态,并进行虚拟物的监视与控制,而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系;(4)浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口,置于虚拟现实中,以进行仿真式的操作模拟,使用者以
第一人称的操作方式,对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计,系统的接口连结不
当,影响设计质量和施工程序。
虚拟现实系统基本上有两种:模型式和图像式。以模型式虚拟现实,以虚拟现实造型语言(简称VRmL)为主要描述语言,使得建筑设计可用计算机进行三维建模,利用效果图和三维施工图与资料库,并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言,可用来在万维网(3w)中定义与更多信息相关联的三维世界的布局和内容,使之能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。当虚拟现实造型语言浏览器启动后,它会将虚拟现实造型语言中的信息解释成虚拟现实造型语言空间中的建筑物的几何形体的描述,一旦VRmL空间被用户的浏览器解释,它将提供实时显示,一秒钟可以显示多次,这样,用户的机器上将会有一个活动的场景。
6应用实例
荷兰的虚拟现实技术起步较快,eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询,他们开发的软件包由一组类CaD的函数组成,称为CaaD软件,为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包,它支持autoCaDDXF文件的输入输出,而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市,具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成,坐落在河边斜坡上,可以俯瞰小岛。首先,数字化该城市的地图,创建基本的autoCaD模型;其次,按真实三维位置安排每栋建筑物,同时也考虑山坡的轮廓;再次,加上建筑细节,如门框和窗框设计,以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。
在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一。各国对虚拟现实技术都在研究和应用,我国也一样,在虚拟世界建筑方面,都已制作和展示了复杂的虚拟世界模型。虚拟现实技术所涉领域十分广泛,技术潜力巨大,在建筑设计中应用前景广阔,但软硬件投资巨大,可重复性低,如计算机辅助设计/制造数据库/计算机辅助工程,多媒体/台式视频,图形艺术,形象/动画制作,科学可视化,实时模拟等的硬件价格很高。
虚拟现实建设方案篇6
【关键词】虚拟现实;虚拟教学系统;建模
一、引言
虚拟现实技术（VR）是一门快速崛起的新型技术，它的出现对教育产生了深远的影响，改变了以往的一些教学观念和教学模式，开拓了现行教学手段的发展空间，为教学的创新提供了广阔的空间[1]。使我们教学工作和科研可以遵循“低成本、高性能”的原则，从软件、硬件上展开，逐步实现教学系统的动态环境建模技术、实时三维图形生成和显示技术以及三维交互系统的研制。
二、虚拟现实技术应用于教学科研的实现方法
首先利用现有的软硬件、网络环境和教学资源，包括各种相关技术专家和开发人员。本着自主研发和合作相结合的方向，完成各类医学和生物学教学场景虚拟实现和模型建立，从而完成相应的模型数据库的建设，根据不同的教学目标、科研方向和需求，逐步完善各学科教学课件的整合工作，包括医学诊治方案和试验场景再现的制作和标准化工作[2]。以期达到最佳的教学效果和目的。医学与其它学科不同，针对的对像是复杂的人体。因此其操作回馈，除去视觉之外，目前还没有太好的解决方案。即使在国外，亦没有多少可以借鉴的案例，要摸索的东西多。针对这些问题，最好的解决的方案是立足现有条件，从实际使用的可能性出发，制作不必求全求大，针对教学中的问题，用VR系统实现作精、作透。对于能够模拟的，尽量模拟，无法模拟的，则想办法模仿。虚拟教学系统应遵循合理整合现有软硬件资源，本着实用性，高效性，前瞻性的原则进行开发和研究。
1.利用虚拟现实技术，对学生进行技能训练。
虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，并全身心地投入到该学习环境中去，以达到动作技能类教学目标要求。利用虚拟现实技术，可以做各种各样的技能训练，如手术仿真，影像系统仿真，电子病历模拟等各种职业技能的训练[3]。学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。如学生利用虚拟教学系统做实验，先阅读实验指导书的实验说明和操作步骤，然后观察虚拟教学系统中的演示实验，再与模拟实验的多媒体课件进行交互“操作”，控制实验条件，采集实验数据，论证实验原理和规律，写出实验报告，分析实验结果。学生在实验过程中或实验结束后，随时可以由网上老师或计算机智能系统进行跟踪与纠错。
2.借助网络的虚拟化实现辅助教学。
随着虚拟现实技术以及网络技术的日益发展，借助于网络的虚拟化进行辅助教学，将是未来教育占据主导地位的一种全新教学方法、方式。建构主义主张学习情境和实际情境相结合，因为实际情境具有丰富性和生动性等特点，这对于学生高级认知能力的发展有促进作用。然而计算机教学的内容，特别是实践教学因场所等限制不是每时每刻都可以进行，它有空间和时间等因素的限制。而虚拟现实技术可以打破时空的限制，为学生提供一种可在课堂和实验室中就能找到的虚拟实现，还可以再现特定的环境。
3.构建虚拟现实的教学平台。
本研究结合虚拟现实和互联网技术，利用计算机教研室现有600台微机和6台服务器、创建.net平台，在B/S架构上逐步开发出适合进行智能型的、交互式、分布式、图文并茂的教学软件，并通过互联网传输逼真的教学和学习环境。
4.虚拟现实技术在远程教学中的应用
在远程教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行[4]。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。
图1模块框架
三、虚拟教学系统实现的重点和难点
虚拟现实应用于教学中具有“减少实验经费开销”、“突破时空限制”等优点。在此基础上比较当前实现虚拟现实的几种解决方案，本项目并最终选择基于Flex的虚拟现实技术这一解决方案：利用3DSmaX进行建模、通过mXmL+actionScript语言实现旋转、放缩等，并对该解决方案中的技术特性、方案可行性及应用于教学中的优势进行剖析;最后，借助软件工程的开发思想（准备阶段、分析阶段、设计阶段、开发阶段和实施阶段），设计出一个虚拟教学系统，并结合结构学的应用案例对该系统的部分功能进行开发，为虚拟教学系统建设提供一个新的开发途径和模式[5]。如对研究实体，通过3DmaX完成场景建模，再由VRmL创建的三维虚拟现实场景，使学生通过网络就可以直接浏览并交互。模块框架如图1所示。
具体技术路线为：
1.在.net环境和B/S架构上建立教学虚拟现实系统平台。
2.从计算机虚拟教学课件着手，到逐步实现不同学科的虚拟实现的过度。其中包括国家精品课程教学课件的声、图和影像的多维虚拟实现（其中包括医学影像，电子病历，LiS，HiS，RiS等。
3.逐步实现临床诊疗（虚拟手术，仿真影响神经元信号传导的因素等）的网络虚拟教学和远程仿真实现。
4.整合人工智能、仿真技术、图形技术、显示技术、传感技术、网络等多种技术于一体[6]。通过硬件设备，计算机和网络技术的运用，实现听觉、视觉、嗅觉等多维信息通道获取信息的高级用户界面，从而为数字化教学的构想提供保证，填补一些国内在虚拟教学领域的空白，培养教研室科研队伍。
四、小结
虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，并发挥神奇的作用，二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。而借助于虚拟现实技术，创建一个与现实社会逼真的虚拟学习环境，在这个学习环境中，知识以可视化的方式呈现，学习者可以进行自主学习，以自然的方式与学习内容交互，就是本研究的目的。
参考文献
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虚拟现实建设方案篇7
VR技术浸没感是依据人们视觉、听觉的生理特点，通过电脑产生非真的三维图像世界，只需参与者戴上头盔显示器和数据手套等设备，就可以将自己进入虚拟的环境中并成为其中一员。参与者同虚拟环境中各种事物的相互作用就好像在真实的世界一般，所有感觉都是那么真切，有一种真实世界的感觉。VR系统中的人机交互系统是一种似乎正常的交互，用户可以通过键盘或鼠标进行交互，也可以通过头盔显示器和数据手套等设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟世界中的对象进行操作或测察。构想性，又称“自主性”，强调VR技术要具备广阔富裕的想象空间，开阔人类的认知视野，虚拟现实技术不仅能再现逼真的环境，也能构想不存在或不能发生的环境。一个完整的VR系统是以虚拟环境处理器———高端计算机、以视觉系统———特殊头盔、以听觉系统———语音识别、声音合成与声音定位、以身体方位姿态跟踪设备———方位跟踪器和数据手套，以及多种感的觉反馈系统等功能构成编辑本段面临的问题。因为VR系统中装有视觉系统、听觉系统、触觉系统、动觉系统等设备装置，因此用户参与者在虚拟的世界环境中可获得多种感受感知，从而达到真实世界的感觉。
2虚拟现实技术在土木工程中的应用
2.1土木工程中虚拟现实技术应用的前景
以前在土木工程这个行业中，人们只能用很抽象的理论概念来表达很丰富的内容，譬如用平面设计图、剖面设计图、立面设计图等多种平面设计图来形成一些特定的符号，表示出三维图像的立体建筑，并用抽象的图形和精练的语言作为辅助来描述要建造的建筑物以传递信息。但是这种传递方式对信息接受者来说会受到限制，因为每个接受者所从事的工作、知识水平的高低以及理解能力的是不同的，这样就会很难交流，就无法传递原本想要传递的信息。虚拟现实技术的兴起与发展，成为克服这一困难的好助手，提供了极其有效的手段。用VR技术不仅能出现虚拟的世界，而且也能再现真实的世界。再现真实的世界时，它可以突破空间和时间的束缚，真正的做到“超越现实”；而在虚拟的世界时，它又能使虚拟世界环境中的对象表现出逼真的三维立体图像，使人感到一种身临其境的感觉，最后形成一种“浸没感、交互性、构想性和多感知性的三维信息空间”。虚拟现实技术对参与者来说是一种新型高端的人机接口，这种技术是利用电子计算机来生成的三维立体环境，不仅能使用户感受到虚拟世界环境中对象的逼真存在，而且也能使用户在虚拟世界中的运动和操作及时做出准确的反应。
2.2土木工程中虚拟现实技术应用的领域
在建筑工程施工时，施工的方案设计结构复杂，施工结构计算也很复杂，这两项在施工中都是大问题，施工的方案设计问题在于建筑施工现场的结构构件和施工机械设备之间关系的表述；施工结构计算的问题在于施工结构在施工状态下的变形大于建筑结构建成后。虚拟现实技术应用于土木工程的施工方案设计中是指利用VR技术，在虚拟的世界中，建立建筑场景实物、建筑结构的构件和人工接口的机械设备等构成的的三维立体模型，其形成还基于计算机各种功能的仿真系统，让虚拟环境中的模型对象具有动态性能，还可以对虚拟世界环境中的模型进行装配设备，并依据所操作的装配结果，在人机交互的虚拟世界环境中对虚拟施工方案进行操作和修改。“建筑施工方案设计结构复杂，其涉及的因素也比较多，如对起重机的位置、高度和缆风绳着力点的选择、构件放置位置、起重机开行路线及起吊路线等都是建筑施工方案设计必须考虑的问题”。如果对以上因素考虑不周，那么整个建筑工程的施工进度和成本都会受到严重影响，甚至还会造成安全事故的发生。建筑工程施工前要对施工方案进行受力状态复核“。比如在建筑物空间跨度大的结构施工中，不仅要考虑到施工过程中的安全和可行，还要考虑建筑结构自身在建筑施工过程中的安全和可行”。某建筑结构，钢结构屋盖支承在钢桅杆上，桅杆两端为锥形，与下部混凝土结构铰结。在钢屋盖桅杆和混凝土之间采用前索、背索、稳定索和撑杆构成一个稳定的结构体系，来减小钢桁架的变形。在钢结构的施工过程中，不同的支撑方案、拼接方案，在不同的部位就会引起不同的效应。随着连接杆件的安装，这些施工阶段的应力将残余在结构部位上，并最终影响结构受力的安全性以致在就位过程中有可能失稳和变形，这就需要进行施工过程的精确分析。如果采用VR技术就可以对不同的方案做出大量的分析，从而保证施工方案的最优化。
建筑行业已成为我国的支柱性产业，长期以来建筑市场的竞争过度。如今建筑工程项目的运作对业主来说绝对占优势。在投标的有限时间内，怎样才能使业主和评标专家清楚地了解招标投标文件的编制，以及被认可程度的高低，这关系到承包商最终能不能中标。为此，承包商不仅注重投标方案技术的可行性和报价合理性的同时，而且也非常注重投标方案的包装。“特别是国际工程、国家重点工程和大型工程的招标投标，常常在项目企划时期就已经开始着手这方面的运作”。利用虚拟现实技术，把抽象复杂的施工过程和建筑方案逼真的表现出来，这种技术不仅能节约时间和投资，而且也不用项目负责人的现场讲述和答辩，通过虚拟逼真系统将投标方案表现的一目了然，这对承包商中标的几率必然大大增加。
今后可视化计算将是个重要的发展。在科学研究中，人们要在大量的数据中得出有价值的规律和结论，就必须对这些大量数据量进行整理和分析。最终把科学的数据进行三维立体图形显示，并通过交互系统变换参数来观察计算结果的过程及其全貌，实现可视化计算，实现VR技术飞跃式的发展。“在运用有限元法进行结构分析时，利用VR技术可以通过用不同的颜色来表示三维物体中各点力的大小；也可以随意变换角度，从个个点去观察”。还可以利用虚拟现实技术的交互性能修改各种数据，以便对各种建筑方案和其结果进行比较。如此一来就能使工程师的思维更形象化、概念更容易理解。将复杂的建筑结构设计、结构分析和工程控制通过利用可视化计算技术来提高计算机软件的处理能力。比如，在桥梁和结构分析时就能借助图形或图像实施动态控制结构分析，实施动态演示。还可以进行倒拆动态演示、结构施工线型显示、分桥结构拼装动态演示、危险截面应力分布图显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、主梁内力图显示、施工预告图形显示等等。
3虚拟现实技术在土木工程中的作用
虚拟现实技术在城市规化中起着重要作用。例如，每个城市都有自己的近期、中期和远景规划。在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容，新建筑是否同周围环境的原有的建筑协调，以免造成建筑物建成后，才发现它破坏了城市原有的风格和合理布局。虚拟现实技术应用于建立建筑规划图更是一览无遗。譬如建立起的三峡水库模型，便可在水库建成之前，直观地看到建成后的壮观景象。蓄水后将最先淹没那些村庄和农田，哪些文物将被淹没，这样能主动及时解决问题。把虚拟现实技术应用于土木工程中一大优势是很好的推销。比如，在建筑工程项目投标时，通过虚拟现实技术把设计好的投标文件方案展现出来，利用VR技术的设备头盔显示器把业主带入虚拟的未来的建筑物里参观，使业主可逼真的感受到虚拟建筑物门的高度、屋内设计和窗户朝向以及采光多少等，就如同在现实一般。因此，用VR技术展示这些建筑装饰比用枯燥的文字和简单的图片宣传更有吸引力。虚拟现实技术应用于土木工程中的有一大优势是节约时间和工程投资。比如，克莱斯勒公司在1988年在设计某两种新型车上取得的突破就是利用了虚拟现实技术，这项技术第一次使设计的新车直接从计算机屏幕投入生产线，可以说完全省略了试生产这项过程。也正是利用了这项新型高新技术，才使得克莱斯勒公司避免了1500项设计差错，既节约了工程开发时间和又节省了工程投资费用。“利用VR技术还可以进行汽车冲撞试验，不必使用真的汽车便可以显示出在不同条件下冲撞后的后果”。现今VR技术已经成为人类探索客观世界规律的三大手段之一，与理论分析、科学实验并排。因此用VR技术来设计新材料，不仅能预先了解改变成分对新材料的影响，而且还能在新材料没有出来前就预先了解到用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。因此，把虚拟现实技术应用于土木工程建筑必然是一种新的尝试，以上例证说明虚拟现实技术应用于土木工程对土木工程行业是一种突破，具有巨大作用。
4结语
虚拟现实建设方案篇8
关键词：虚拟现实技术；建筑设计；计算机；建模
引言：当代建筑设计过程中，运用计算机进行制图、处理数据、分析建筑材料耐火性能、坚固性能等已经成为建筑设计的一个必要手段。CaD技术的运用，其绘图功能使得建筑设计变得更为精准，同时，也节约了设计人员绘制图纸的时间，便于修改，减少纸张浪费，也便于储存设计图纸。虚拟现实技术就是在CaD技术上发展而来的，不但可以实现CaD绘图、分析数据、储存图纸的功能，还可以建立模型，使建筑设计者如同身临其境，实现虚拟和现实的结合，建筑设计者在设计过程中，通过虚拟现实技术对建筑整体以及周围环境的模拟，加强了人的感官享受，便于更好地完善建筑设计。
一、虚拟现实技术概述
虚拟现实又称为虚拟实境（VirtualReality），简称VR。虚拟现实设计是利用计算机图形技术对设计图纸进行图形显示和建模，再用计算机仿真技术和传感技术对模型进行模拟使观者更具有直观的感受。在此过程中，配合人工智能技术、计算机网格并行处理技术使模拟出来的虚拟世界更为真实，让观者体会到视觉、听觉、触觉等感官上的真实模拟，实现现实世界不可实现的物理上或功能上的环境。
虚拟现实技术具有四个特征：交感性、沉浸性、构想性和多感知性。交互性是指观者能在构建的虚拟世界中实现和环境事物之间的互动，在虚拟环境进行操作，感受环境中事物的物理特性，甚至在可以通过输入设备对建筑形态、环境等进行改变；沉浸性是指观者在虚拟世界中的感官体会与在现实世界的感官体会相差无几，虚拟现实所构建的环境并非是通过显示器二维展现的，而是系统通过眼球跟踪器捕捉观者的视觉信息，使观者身临其境的真实感；构想性是指虚拟现实技术不仅能模拟现实世界，还能模拟一些不存在于现实世界的场景，使模拟更具有广泛性和随意性。多感知性是指给观者听觉、视觉、触觉、嗅觉等多方面的体会，使模拟更加直观，让观者真实感受模拟世界中的现实感。
二、虚拟现实技术系统实现形式
虚拟现实系统是由硬件系统和软件系统组成，其实现方式如图一所示。
虚拟现实系统要实现现实模拟的沉浸性、多感知性、交互性、构想性就必须要有专业的信息输入、输出设备，由输入者控制和操作输入设备（如：键盘、鼠标、数据手套、手柄等）输入建筑的数据信息、材料信息、物件摆放等，再经过VR引擎处理后通过输出设备（如：显示器、多通道投影仪、立体眼镜等）显示虚拟环境。输入、输出设备是虚拟现实系统实现虚拟现实设计的前提条件。
虚拟现实技术最核心的技术是虚拟模型的建立技术。只有模型建立得精准才能满足观者视觉上的感受，这个模型是与客观现实世界中的建筑物理性质完全相同的，不仅能真实显示建筑外观、室内情况、周围环境等客观现象，还要能实现真实世界中由于光线变化造成建筑光影的变幻等动态现象。建立虚拟现实模型的流程如图二所示。首先，进行几何建模，主要对建筑的几何信息进行储备和处理，构造出建筑的大致结构。在此过程中，最常见的几何建模软件有：3DStudiomax、aUtoCaD等，通过这些软件对建筑物进行网格划分、组合、计算形成三维立体图形。几何建模设置出来的模型，只能展现出建筑的形状、结构等信息，若要对虚拟现实模型进行进一步描述，实现模拟建筑的材质、颜色的真实反映，还需要运用一些应用软件（如photoshop等图像处理软件）进行设计和编辑，这个过程实现的是对象的形象建模。虚拟现实模拟出来的建筑若只有其结构网格，没有对其建筑材质、颜色等详细描述则不能实现其对现实建筑的真实模拟。由此可见，形象建模是在几何建模基础上对建筑进行进一步的充实和美化，但是，形象建模和几何建模仅仅实现了虚拟现实设计中对建筑物理形态的描述，创造一个静止的环境，这只是实现了对建筑设计对象的静态模拟，要让观者感官上更为强烈的感受虚拟模型的真实感，则需要通过对建筑设计对象的动态描述，为静止的环境空间注入生命力，形成观者和虚拟现实模拟建筑物的交流和互动。例如，对虚拟环境进行缩放、旋转、表面扭曲等，也可以在虚拟环境中实现现实世界不能实现的行为，例如，飞行、漫游、转换视角等。
三、虚拟现实技术在建筑设计中的作用
虚拟现实技术在建筑设计中可以实现多种场景转换，使观者置身于虚拟现实技术构造的整个建筑环境中，通过操作输入设备对整个建筑进行全方位的了解。比如，通过方位跟踪器对建筑尺度范围进行精确的测量，通过装置物件摆放检测其安全通道的合理性，或者置身于建筑物任何角度对建筑进行设计。系统说来，虚拟现实技术在建筑设计中的作用有：
首先，虚拟现实技术的一个重要作用是能够全方位展现建筑物的整体信息。计算机制图软件设计出来的建筑只能通过其二维、三维空间构造来展现建筑物参数信息。这种信息的展示，只是基于静态结构上的尺寸数据信息的展现，停留于平面和屏幕中，这种建模过于单调、不够直观。而虚拟现实模拟技术是将设计图中的建筑再现，实现虚拟世界的现实模拟，让设计者可以进入建筑内部进行观察和完善设计。这不仅有利于提高建筑设计的效率，而且使建筑设计变得更为直观，设计者可以通过全方位、各视角的观察建筑物，提高建筑设计的质量。
第二，虚拟现实技术能实现建筑设计的远距离浏览。也就是说，不仅是设计方能够实现建筑的虚拟模拟，通过网络传输给工程单位，实现双方的及时交流，更有利于建筑的设计和修改，及时看到设计中可能存在的问题，进行数据改动，方便的同时也提高了效率。
虚拟现实建设方案篇9
关键字：云桌面；KVm；SpiCe
中图分类号：tp311.5文献标识码：a文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1引言
随着2015年国家“互联网+”行动计划的逐步实施，移动互联网、云计算和大数据等新技术的不断推进，很多传统的信息框架和观念被淘汰或更新，国家信息化和现代化的发展日新月异。但是长期以来一些信息化基础设施的建设却比较落后，尤其是传统桌面终端的管理存在安全性差，设备不稳定，维护成本较高等问题，这些问题不仅限制了人们的使用，也阻碍了信息化的发展。而以RDp、VnC和SpiCe等技术为基础的虚拟云桌面的发展将操作系统和应用数据集中于数据中心统一管理，这种系统运行方式的变革提升了数据的安全和用户的体验，有效的解决了传统构架带来的复杂管理和高耗能等问题，是未来桌面终端应用发展的趋势。
2SpiCe
2.1协议简介
SpiCe（SimpleprotocolforindependentComputingenvironment，独立计算环境的简单协议）是基于虚拟云桌面的一种虚拟化框架，也是一个桌面服务展示协议，与RDp（RemoteDesktopprotocol，远程桌面协议）和VnC（VirtualnetworkConsole，虚拟网络控制台）类似。通过SpiCe我们可以像使用本地计算机一样访问远程pC，这样可以将需要进行高强度和长时间计算的工作移交给数据中心服务器，有效的提高运行效率，降低企业开支，用户身边只要有可以上网的设备就可以方便的与远程虚拟桌面进行交互，并且整个方案是开源构架的。
2.2协议组件
作为ReDHat公司重要的虚拟化桌面组件之一，SpiCe具有很强的自适应能力，能够让用户获得与真实pC相同的体验，它主要包含以下3个组件：
SpiCeDriver（SpiCe驱动器）：每个虚拟桌面都具备的基础组件。
SpiCeDevice（SpiCe设备）：ReDHat企业虚拟化Hypervisor设备内存在的组件。
SpiCeClient（SpiCe客户端）：终端组件，终端可以是个人电脑、平板电脑、瘦客户端甚至是ipad等设备，用于接入虚拟桌面。
这三个组件相互协作运行，以既能提高用户体验又能降低系统资源消耗的方式提供最优质的虚拟桌面效果。如果客户端足够强大，SpiCe可以向客户端发送图形命令，并在客舳硕酝夹谓行处理，这将显著减轻服务器的资源消耗。如果客户机不够强大，SpiCe在服务器端处理图形，从CpU的角度来说，图形处理并不需要消耗很多资源。
2.3协议优势
目前虚拟云桌面协议主要有RDp、VnC与SpiCe，通过对三者间的对比我们可以发现，SpiCe相比其他两种协议在许多参数都占有较大的优势，对比表格如下所示：3基于SpiCe的虚拟云桌面解决方案
针对SpiCe的技术特点和实际虚拟云桌面的使用需求，我们组建了一种综合虚拟云桌面解决方案，在具体实验环境中由于设备的限制，方案设计采用两次虚拟化的方式实现部署。
3.1总体规划
考虑到方案的稳定性与可靠性，数据中心的服务器集群通过KVm（Kernel-basedVirtualmachine，基于Kernel的虚拟机）进行虚拟化，并部署Ha（Highavailable，高可用性）保证高可用性，在服务端和客户端之间还应该部署LB（loadbalance，负载均衡）设备保证高并发环境下系统的稳定，解决方案如下图1所示：
3.2方案具体实施过程
为了验证虚拟云桌面方案的可行性，我们可以搭建一个实验环境进行测试，实验环境至少需要一台主机，并在实验之前需要将设备主板BioS中的硬件虚拟化功能打开，同时我们还需要可以支持两次虚拟化的软件，所以综上所述我们实验环境至少需要一台CpU性能至少为inteLi5，内存性能至少为8G的pC，虚拟化软件选择Vmwareworkstation12。
实验环境要能反正解决方案中的结果需要经过以下几个步骤：
1）在确保pC的Vmware软件正确安装后，打开软件的虚拟化选项，这是二次虚拟化非常重要的一步。由于我们的实验环境是在虚拟化软件内安装CentoS操作系统，并在操作系统内再安装一个KVm虚拟化软件，所以这需要我们的第一个虚拟化软件支持两次虚拟化功能。在Vmware的虚拟机设置中找到虚拟化intelVt-x/ept或amD-V/RVi选项并勾选。
2）检查内核，安装KVm和支持的api，最后验证KVm模块。通过这几个步骤我们可以校验KVm是否顺利的安装到了CentoS系统中，主要执行的代码有以下5条：
3）在CentoS操作系统的图形化界面中使用virt-manager在KVm中创建一个新的winXp操作系统。这个创建过程和在Vmware中创建CentoS操作系统相似，在此就不详细介绍。
4）对KVm创建好的winXp操作系统进行设置。主要更改的选项有Display中的type下拉菜单选择SpiCe协议，在Graphics中勾选Listenonallpublicnetworkinterfaces，端口号设置为5900，最后在Video中model下拉菜单选择qxl。
5）在CentoS操作系统中创建一个新的名为bridge的网卡，网卡参数与默认的eth0相类似，在最后添加tYpe=“Bridge”即可，最后使用命令servicenetworkrestart重新启动CentoS的网络连接。
6）在安装了SpiCe客户端的pC中通过端口5900，远程上winXp操作系统。
完成试验后可以通过一系列的系统性能测试软件对虚拟云桌面的系统性能进行测试，这里就不做详细介绍，从测试结果可以发现，这种远程的连接性能与使用本地pC的性能相差无几，可以说做到了真正的云端资源本地化。
4SpiCe的未来
相信随着虚拟化技术的不断创新与完善，基于SpiCe的虚拟云桌面技术将越来越好。未来我们可以直接借助对DirectX和api的操作实现一个虚拟视频卡，加快CaD应用和多媒体应用，加快游戏画面的切换并减少闪烁，3D加速性能也将得到很大的提高，在系统兼容性方面将不仅兼容传统的pC与笔记本电脑，还将兼容智能手机及ipad等平板设备，实现真正的随时随地使用云桌面。
参考文献：
[1]朱爱军云桌面技术在学院公共机房改造中的应用[J].信息通信，2016（3）
虚拟现实建设方案篇10
关键词：建筑工程，虚拟技术，计算机
中图分类号：tU198文献标识码：a文章编号：
一、前言
当前的建筑工程项目较之过去规模更加的巨大，所需的资源也更加的丰富，因此管理需要更加的系统，建筑施工要求更加的精准无误，于是建筑工程就自然而然的利用上了现代非常流行的网络技术，网络是一个全球化的平台，可以及时获取建筑工程的最新信息，同时还可以优化建筑企业的管理模式，我从以下几个方面展开分析如何将虚拟计算计技术应用到建筑工程。
二、在虚拟施工过程和施工结构计算中的应用
在实际工程施工中，复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的问题，前者难点关键就在于施工现场的结构构件及机械设备间的空间关系的表达；后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。
基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术，在虚拟的环境中，建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维CaD模型（虚拟模型），形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统，让系统中的模型具有动态性能，并对系统中的模型进行虚拟装配，根据虚拟装配的结果，在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多，起重机的布置位置、高度，缆风绳着力点的选择，构件堆场的位置，起重机的开行路线，构件起吊路线等，都是施工方案设计必须考虑的问题。若对这些问题考虑得不够，则工程施工的进度、成本等都会受到影响，甚至导致安全事故的发生。
三、在工程项目招标投标中的应用
建筑业是我国的支柱产业，建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作，业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内，如何使业主和评标的专家很好地了解招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此，承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时，也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标，往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作。
四、在可视化计算领域的应用
可视化计算将是今后一个重要的发展方向。在科研中，人们会遇到大量数据，为从中得出有价值的规律和结论，需要对庞大的数据量进行认真分析。对科学计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示，可通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化，实现参数化及可视化计算，虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。
在运用有限元法进行结构分析时，利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。把可视化计算技术应用于超大型复杂结构的设计、工程控制和结构分析中，将增强计算软件的前后置处理能力。
五、虚拟现实技术在施工方案设计中的应用
虚拟现实系统具有两个关键特性，一个是沉浸性，另一个是交互性，建筑施工方案设计在人机关系上的基本特征便是通过这两个特性反映出来的，也就是说，设计者的主导作用通过虚拟现实系统的沉浸性和交互性而被充分反映出来。
虚拟现实施工方案设计方法的实现过程为：在三维可视化虚拟环境中，设计人员可利用CaD设计软件建立对象结构实体模型，并将模型的几何信息输入有限元分析软件（如an-SYS等）中，建立三维可视化的有限元模型，然后对有限元模型进行计算分析。
建筑工程的施工控制和管理是复杂的、动态的、集成的，贯穿于每一个工程项目的全生命周期。尤其是现代的大型工程项目，工期长，工程量大。它涉及到各工种协调，大量资金和材料调度、施工机械、设备的管理。工程的进度、质量、成本以及合同、信息的管理如何有效实现，通常的工程经验和横道图、平面布置图是难以做到的。4D项目管理信息系统有效地整合整个工程项目的信息并加以集成，实现施工管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化。所谓4D模型是在建筑CaD三维(3D)模型的基础上，附加时间/成本因素，这个技术的合成不仅是一种可视的媒介，使用户看到物体变化过程的图形模拟，而且能对整个形象变化过程进行优化和控制。这样就有利于保障现场作业的安全；按时间模拟施工进度，可以对工期进行比较精确的计算和控制，有助于人、材、物的统筹和调度，实现了对建筑施工的交互式可视化和信息化管理。
六、虚拟现实技术在施工人员培训中的应用的优越性主要表现在以下几个方面
1.虚拟理想完整是交互式的，在虚拟环境中由用户决议下一步做什么、如何做、可反复做；
2.虚拟理想强调参与者的经历和理论学问，在有经历施工人员的参与下，可为缺乏经历的施工人员提供建筑施工的经历，在先期虚拟环境中认识、学习、考证建筑施工组织和管理；
3.参与者和虚拟理想交互的方式和参与者在理想世界中的方式是完整相同的，虚拟理想中的任何事物很容易被参与者接纳和了解，参与者不用学习任何操作计算机的技巧；第四、虚拟理想提供的是一种有趣的、冲动人心的培训工具，能经过虚拟理想系统对施工人员停止培训。
经过对施工计划的动态模仿，施工人员能够随意地选择察看点和角度，对施工现场停止实时遨游，以取得全面的印象。施工过程中。
各工序间的谐和配合是不容易做到的；而在虚拟施工中，能够对计划重复停止实验，得出一些详细参数用以指导施工。在虚拟施工中，还能够直观地察看到对象间互相的空间关系，关于接近可能干预的对象，可提示施工人员施工时特别当心。做到心中有数。
合理选择施工方案是工程施工组织设计的核心，它包括确定施工流向和施工程序，选择施工方法和施工机械，安排施工顺序等。对于某些结构复杂、工程量大的工程而言，在施工方案的选择上有一定的难度，然而通过虚拟现实系统，可以对各分部工程的施工方案进行虚拟施工和演示，为施工方案的选择带来极大便利。
七、虚拟现实技术在建筑施工中应用要做到以下方面的工作
1.必需增强对建筑施工理论的探究和研讨，力图建筑施工理论从实质上得到打破。由于建筑施工理论奠定了基于虚拟理想的虚拟施工的理论根底。
2.虚努力建立虚拟理想技术实验室，开发出一套面向工程施工的专用集成型软件系统，降低单项工程的应用造价、加快软件的提高，是使虚拟理想技术在建筑施工进一步推行运用的关键。
3.在建筑施工中应用虚拟理想技术是一个宏大的系统工程，可能触及政府、业主、企业、研讨机构等多方参与者，假如参与各方之间不能很好的沟通谐和将会成为虚拟理想技术应用的一个障碍，因而必需增强各参与方之间的协作。
八、结束语
广泛应用计算机虚拟技术，已成为建筑工程的发展趋势，建筑工程如果可以灵活应用虚拟技术，不仅可以高质量的完成庞大的工程项目，而且还可以促进企业的优化改革，形成有利于长久发展的企业模式。我们应该坚持不懈的研发构建建筑工程管理系统，为工程设计管理和应用提供更为好的实施平台。
参考文献：
[1]张跃．土木工程中的虚拟现实技术[n]．科技日报．2011年6月23日．[2]沈金良．虚拟现实技术在工程设计中的应用[J]．科技交流，2012，(3)．
[3]裴捍君：土木工程中的虚拟现实技术[J].中国水运，2011，6（11）：75-76.