虛擬現(xiàn)實(shí)在各行應(yīng)用六則(三)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)在各行應(yīng)用六則（三）一、虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求，只包括了視覺顯示對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求。位姿傳感器的數(shù)據(jù)處理，一般不在主計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，而是由專用的電子設(shè)備完成。聽覺顯示，力覺觸覺顯示，研究工作和實(shí)際應(yīng)用還較少，對(duì)其計(jì)算要求的認(rèn)識(shí)還較少。聽覺顯示和力覺觸覺顯示的計(jì)算，往往由專用計(jì)算機(jī)完成。所以，當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)，主要完成視覺顯示的計(jì)算任務(wù)。 幀頻和延遲時(shí)間的要求 VR要求高幀頻和快速響應(yīng)，這是由于其內(nèi)在的交互性質(zhì)。 要求的幀頻和延遲一般取決于環(huán)境特性。只有慢速運(yùn)動(dòng)物體的較靜的環(huán)境，可以用幀頻每秒8至10，和0.1秒延遲。如果環(huán)境有高速運(yùn)動(dòng)的物體，則

2、要求高幀頻（>60Hz）和短延遲。所有情況下，若幀頻低于每秒8幀，則失去三維環(huán)境的生動(dòng)感，若延遲大于0.1秒，則很難操作環(huán)境。因此，幀頻必須大于8到10幀/秒,總延遲必須小于0.1秒。 幀頻概念來自動(dòng)圖像技術(shù)。在動(dòng)圖像顯示中，每一幀實(shí)際上是靜止照片。如果新照片快速接替舊照片，就產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的幻覺。修改率是在屏幕上的顯示改變的速率。為符合基本的動(dòng)圖像技術(shù)，理想的修改率是每秒20幀（新圖像）。 對(duì)計(jì)算機(jī)硬件，幀頻有幾個(gè)含義。它們大致分類為：圖形的幀頻，計(jì)算的幀頻，數(shù)據(jù)存取的幀頻。為了維持在VR中的臨場(chǎng)和沉浸感，圖形幀頻是關(guān)鍵的。這些幀頻可能是獨(dú)立的，圖像場(chǎng)景可能變化，而沒有來自用戶視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的

3、計(jì)算和數(shù)據(jù)存取。這時(shí)，圖形的幀頻大于計(jì)算的幀頻和數(shù)據(jù)存取的幀頻。經(jīng)驗(yàn)表明，圖形幀頻率應(yīng)盡可能高，低于每秒10幀的幀頻嚴(yán)重降低臨場(chǎng)的幻覺。如果圖形顯示依靠計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，則計(jì)算和數(shù)據(jù)存取幀頻必須為8到10幀/秒，維持用戶看到時(shí)間演化的幻覺。 如果應(yīng)用允許交互控制，也要求快速響應(yīng)。已知，長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間（滯后時(shí)間，延遲時(shí)間）嚴(yán)重降低用戶性能。延遲時(shí)間是從用戶的動(dòng)作開始（如用戶轉(zhuǎn)動(dòng)頭部），經(jīng)過位姿傳感器感知用戶位姿，把位姿信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)計(jì)算新的顯示場(chǎng)景，把新的場(chǎng)景傳送給視覺顯示設(shè)備，直到視覺顯示設(shè)備顯示出新的場(chǎng)景為止。這些延遲在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中來自很多因素，如數(shù)據(jù)存取時(shí)間、計(jì)算時(shí)間、繪制時(shí)間以及輸入

4、設(shè)備數(shù)據(jù)處理時(shí)間。類似幀頻的情況，延遲的來源分成：數(shù)據(jù)存取、計(jì)算、圖形。雖然延遲與幀頻有關(guān)，但它們不同。系統(tǒng)可能有高幀頻，但有較大的延遲時(shí)間，顯示的圖像和提供的計(jì)算結(jié)果是幾幀以前的。研究表明，多于幾毫秒的延遲會(huì)影響用戶性能，而多于0.1秒的延遲有嚴(yán)重影響。 計(jì)算能力和場(chǎng)景復(fù)雜性 虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的計(jì)算問題，是一種時(shí)間受限的計(jì)算。這是因?yàn)轱@示的幀頻必須大于8到10幀/秒。于是，在0.1秒內(nèi)，必須完成一次場(chǎng)景的計(jì)算。如果一個(gè)顯示的場(chǎng)景中有10,000個(gè)三角形（或多邊形），這個(gè)數(shù)量就反映了場(chǎng)景復(fù)雜性。這樣，在每秒進(jìn)行的10次計(jì)算中，就應(yīng)該計(jì)算100,000個(gè)三角形（或多邊形）。這表示了計(jì)算能力。 若要求

5、更加逼真的仿真效果，就要增加場(chǎng)景復(fù)雜性。顯示的場(chǎng)景中有更多的三角形（或多邊形），顯示的效果就更逼真。這就要求更強(qiáng)的計(jì)算能力，每秒計(jì)算更多的三角形（或多邊形）。反之，如果只能使用能力有限的指定的計(jì)算機(jī)，則限定了計(jì)算能力，也就限定了場(chǎng)景復(fù)雜性。每個(gè)場(chǎng)景，只能用較少的三角形（或多邊形），產(chǎn)生較粗糙的顯示。這種考慮就是，計(jì)算能力和場(chǎng)景復(fù)雜性的折衷。 下面幾節(jié)將介紹用于VR的各類計(jì)算機(jī)。對(duì)這些計(jì)算機(jī)，主要的技術(shù)指標(biāo)就是其計(jì)算能力，也就是每秒計(jì)算的三角形（或多邊形）的數(shù)目。應(yīng)該注意，是否加紋理，是否反走樣，采用哪一種明暗模型，都會(huì)影響到計(jì)算能力。加入這些復(fù)雜的功能，就會(huì)增加計(jì)算復(fù)雜性，從而減少每秒計(jì)算的三

6、角形（或多邊形）的數(shù)目。 下圖表示，波音747-400飛機(jī)的兩種復(fù)雜性不同的三維模型。（a）中的模型有520個(gè)頂點(diǎn)，406個(gè)多邊形。（b）中的模型有7694個(gè)頂點(diǎn)，7556個(gè)多邊形。效果圖說明了明顯的逼真度差別。 下圖表示，人體骨骼的兩種復(fù)雜性不同的三維模型。（a）中的模型有8979個(gè)多邊形。（b）中的模型有131275個(gè)多邊形。效果圖說明了明顯的逼真度差別。對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求 圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)硬件的進(jìn)展對(duì)全真實(shí)的VR是關(guān)鍵因素。今天的硬件能力只能給研究者、廠家和用戶提供虛擬世界的嘗試和應(yīng)用的希望。由于廣泛的興趣和有不同性能要求的大量應(yīng)用，所以需要在幾個(gè)層次繼續(xù)進(jìn)行硬件開發(fā)，由高檔多模式工作站到

7、低檔的只有適當(dāng)三維視覺能力的個(gè)人工作站。 將來的高檔VE系統(tǒng)有幾個(gè)硬件要求。我們始終需要為應(yīng)用提供高計(jì)算要求的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。這些機(jī)器必須有很大的物理存儲(chǔ)（>15Gbytes），多個(gè)高性能向量處理機(jī)，高帶寬（>500Mbytes/s），低延遲（<0.03s），巨型存儲(chǔ)設(shè)備，和對(duì)各種輸入輸出設(shè)備的高速接口。磁盤帶寬不可能在近幾年大大改進(jìn)。對(duì)錄象和超媒體集成，磁盤帶寬和大小是限制因（未完）二、虛擬現(xiàn)實(shí)建筑設(shè)計(jì)思維虛擬現(xiàn)實(shí)又稱為虛擬環(huán)境（VirtualEnvironments）、人造空間（Cyberspace）、人工現(xiàn)實(shí)（ArtificialReality）、仿真技術(shù)（Simulato

8、rTechnology）等。它集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)、并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果。它以模擬方式為使用者，創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界。在視、聽、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中，使設(shè)計(jì)者可以深入探索、參與者可以直接參與虛擬對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化，仿佛置身于一個(gè)虛擬的世界中，產(chǎn)生融合性 1997年，Bridges與Charitos提出建筑設(shè)計(jì)與VR之間，存在著一雙向關(guān)系，建筑設(shè)計(jì)可引用VR來評(píng)估與驗(yàn)證設(shè)計(jì)意圖，而虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境可引用建筑設(shè)計(jì)知識(shí)來建構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑演示系統(tǒng)在建筑和規(guī)劃學(xué)科領(lǐng)域，使用虛擬現(xiàn)實(shí)演示單體建筑、居住小區(qū)乃至城市空

9、間，可以讓人以不同的俯仰角度去審閱或欣賞其外部空間的動(dòng)感形象及其平面布局特點(diǎn)。它所產(chǎn)生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng)。使用虛擬現(xiàn)實(shí)語言，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)場(chǎng)景及單體編輯，動(dòng)畫、解說等多媒體信息和虛擬現(xiàn)實(shí)無縫連接。它讓人易于交流，加強(qiáng)大眾與專業(yè)團(tuán)體對(duì)城市及開發(fā)區(qū)規(guī)劃的理解與熟悉，勾畫未來城市的形象等。臺(tái)灣交通大學(xué)建筑與文化研究院劉育東教授在臺(tái)灣新竹市東門城廣場(chǎng)規(guī)劃中，第一次對(duì)公共工程進(jìn)行公開討論，以擬定后續(xù)的發(fā)展準(zhǔn)則。居民們希望從任意角度了解工程項(xiàng)目的。情況，所以將虛擬現(xiàn)實(shí)引入用戶參與設(shè)計(jì)系統(tǒng)是十分必要的。虛擬現(xiàn)實(shí)能適應(yīng)因特網(wǎng)上傳播的需要，并能滿足房地產(chǎn)信息的需求。對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)商、建筑設(shè)計(jì)

10、和規(guī)劃行業(yè)來說，虛擬現(xiàn)實(shí)的展示方式是大勢(shì)所趨。在商品房交易中，消費(fèi)者除了關(guān)注商品房的價(jià)格、位置之外，越來越關(guān)注房屋的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、裝潢。用戶在查詢某商品房時(shí)，可以定位指定觀察室內(nèi)戶型以及小區(qū)環(huán)境?？梢杂H身體驗(yàn)小區(qū)建成后的三維虛擬環(huán)境，了解室內(nèi)空間、周邊環(huán)境、固定設(shè)施的配套情況，因而仿佛身臨其境。虛擬現(xiàn)實(shí)可以輔助戶型室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)及建材選擇。場(chǎng)景中每個(gè)物體，可進(jìn)行獨(dú)立的移動(dòng)、隱藏等編輯操作。動(dòng)感十足的虛擬現(xiàn)實(shí)可刺激用戶的購買欲，有助于銷售，縮短售房周期。虛擬巡游系統(tǒng)的形成過程以動(dòng)畫及虛擬系統(tǒng)的形成過程為例，介紹如何將虛擬現(xiàn)實(shí)輔助于建筑設(shè)計(jì)方案中。數(shù)據(jù)采集包括平、立、剖面與透視圖。包括能充分反映

11、建筑物的特點(diǎn)、立面效果，以及重要建筑物的空間關(guān)系的規(guī)劃區(qū)域?qū)嵕皥D像，諸如多角度、多距離觀察的錄像與攝影圖片。還包括空間參照物，如四周建筑物，相關(guān)的圖紙和文本。用三維建模軟件建模依據(jù)方案設(shè)計(jì)圖在三維圖形系統(tǒng)中構(gòu)造建筑物，常用建模軟件有AutoCAD和3DSMAX。使用3DSMAX制作動(dòng)畫。將其以VRML（VirtualRealityModelingLanguage）文件格式輸出。優(yōu)化虛擬系統(tǒng)· 使用LOD（Levelofdetail）算法替代模型的不同版本，以減輕VRML瀏覽器的負(fù)擔(dān)。通過這種算法，對(duì)于遠(yuǎn)處的或者是不重要的物體，用較少的多邊形表示。對(duì)于近處的或較重要的物體用較多的多邊形

12、來表示，從而在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少多邊形的數(shù)目。· 在場(chǎng)景中放置足夠多的攝影機(jī)，以供用戶選擇。· 使用USE，對(duì)原始節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重用，以減少文件長(zhǎng)度。· 使用超鏈接節(jié)點(diǎn)Anchor，Inline等，鏈接其它虛擬空間。Anchor使場(chǎng)景中的對(duì)象與另一空間造型（未完）三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)所要進(jìn)行的生產(chǎn)和制造活動(dòng)進(jìn)行全面的建模和仿真，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、裝配、物流、資源計(jì)劃和調(diào)配、組織和管理等。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就實(shí)時(shí)地模擬出產(chǎn)品的形狀和工作狀況、制造過程、檢查產(chǎn)品的可制造性和設(shè)計(jì)合理性、預(yù)測(cè)其制造周期和使用性能，以便及時(shí)

13、修改設(shè)計(jì)，更有效地靈活組織生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品研制周期，獲得最佳的產(chǎn)品質(zhì)量和效益。按虛擬制造技術(shù)的功能可分為：面向產(chǎn)品的虛擬制造技術(shù)和面向生產(chǎn)過程組織管理的虛擬制造技術(shù)。前者著重于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用、檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)的建模與仿真，后者則著重于生產(chǎn)過程的計(jì)劃、組織管理、資源調(diào)度、物流、信息流等的建模與仿真。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一種逼真的虛擬環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中，人們的視覺、聽覺和觸覺等的感受象是在真實(shí)的環(huán)境中一樣，即有“身臨其境”的感覺，人們可以沉浸在這個(gè)環(huán)境中與環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。這就是它的所謂“沉浸性”、“實(shí)時(shí)性”和“主動(dòng)的交互性”。在這個(gè)環(huán)境中，設(shè)計(jì)、制造和使用的產(chǎn)品，并不是實(shí)物，不消耗實(shí)

14、際材料，也不需要機(jī)床等設(shè)備，他只是一種圖象和聲音的所謂“數(shù)字產(chǎn)品”而已。利用這種數(shù)字產(chǎn)品，可以進(jìn)行產(chǎn)品的外觀審查和修改、裝配模擬和干涉檢查、機(jī)械的運(yùn)動(dòng)仿真、零件的加工模擬，乃至產(chǎn)品的工作性能模擬與評(píng)價(jià)，以便在產(chǎn)品的生命周期的上游設(shè)計(jì)階段就可以消除設(shè)計(jì)的缺陷、評(píng)價(jià)加工的可行性和合理性，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的成本和使用性能，提出修改的措施和方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為實(shí)施并行工程、敏捷制造，減少失誤和返工、縮短研制周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了一個(gè)最佳的環(huán)境。可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與面向產(chǎn)品的虛擬制造技術(shù)的關(guān)系最為密切。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本要求從人類獲取信息的方式看，視覺是最主要的，它占人們獲取的信息量的70%，其次是聽覺、觸覺

15、和味覺。為了實(shí)現(xiàn)逼真的效果，滿足人的視覺和聽覺習(xí)慣，虛擬環(huán)境的圖象和聲響應(yīng)是三維立體的；為了達(dá)到實(shí)時(shí)性，圖象至少應(yīng)有60 120Hz的幀頻，還要隨時(shí)響應(yīng)人們的操縱信號(hào)，延遲不能超過0.1秒。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算處理速度和顯示器的要求很高，多數(shù)系統(tǒng)和高質(zhì)量的系統(tǒng)都是在工作站上開發(fā)的，并要配備高級(jí)圖形加速卡。但這兩年，微機(jī)性能大幅度提高，已經(jīng)在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)了較高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。成本降低和微機(jī)的普及性，將大大推動(dòng)該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。人們通過視覺獲得外界物體的形狀、空間位置和速度，要通過人的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和生理的立體深度線索來獲取。靜態(tài)深度線索主要是空間內(nèi)物體的位置、遮擋關(guān)系、大小和清晰度等

16、，這在的三維造型的投影關(guān)系中已經(jīng)考慮進(jìn)去了。物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)感和位置變化，就要求計(jì)算機(jī)必須實(shí)時(shí)地計(jì)算和處理圖象，只有超出人的視覺暫留時(shí)間，一般不少于30幀/秒，才能獲得平滑穩(wěn)定的圖象，而不會(huì)出現(xiàn)閃爍。這就是目前的一般三維動(dòng)畫所要求和應(yīng)達(dá)到的。但這樣的三維圖形和動(dòng)畫在屏幕上是二維顯示的，就象用一只眼睛看物體，缺乏物體的深度感和立體感。實(shí)踐表明，人的雙目視差對(duì)物體的深度感起決定的作用。要達(dá)到自然的物體立體效果，就必須用“兩只眼睛”看物體。在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中的圖象，就必須將人的兩只眼睛的圖象分開計(jì)算和處理，相應(yīng)地要求有分開的圖象顯示。目前常用的是頭盔式顯示器，在桌面虛擬環(huán)境中，是在普通顯示器上顯示雙

17、圖象或交替顯示雙目圖象，再通過光閥眼鏡分離兩眼看到的圖象。因此，采用雙目圖象交替顯示時(shí)，顯示器的幀頻必須是普通顯示方式的兩倍以上。再考慮到光閥眼鏡的延遲，幀頻不少于80Hz才不出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。雙目分開的圖象就要求計(jì)算機(jī)必須實(shí)時(shí)計(jì)算和處理80幀/秒以上的圖象。這個(gè)實(shí)時(shí)性要求是很高的，故多采用工作站作為主機(jī)。在微機(jī)上的游戲軟件中，以前的方法是采用很低的分辨率和二維圖象。隨著微機(jī)速度的提高，目前可以采用三維圖象，但分辨率仍很低。采用高檔圖形加速卡，可以大大加快計(jì)算速度，可以達(dá)到 32bit彩色、1600 x 1200分辨率、4M Triangles/s和100M pixel/s紋理，已經(jīng)使得微機(jī)平臺(tái)上

18、的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。在制造技術(shù)上，一般對(duì)聲響的要求較低。而在軍事實(shí)時(shí)對(duì)抗訓(xùn)練等虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，空間立體聲效果是必須的了。在桌面虛擬環(huán)境中，人機(jī)交互的操縱器主要是普通鼠標(biāo)、6自由度鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、操縱桿。數(shù)據(jù)服、大型投影屏幕等使用于更完善的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。根據(jù)不同的用途和需要，可配置不同的系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)某两疃鹊奶摂M環(huán)境才不會(huì)使系統(tǒng)過于復(fù)雜及成本、維護(hù)的負(fù)擔(dān)過重。例如，用于汽車外形造型設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，重點(diǎn)在顯示高質(zhì)量的立體圖象，而聽覺和觸覺的要求很低，用普通鼠標(biāo)進(jìn)行操縱即可，實(shí)時(shí)性也要求不高。再如，零件裝配模擬中，除了圖象外，可操縱性要求較高，可配備6自由度鼠標(biāo)和數(shù)據(jù)手套等。在車輛、飛機(jī)模擬

19、訓(xùn)練等虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，要求有寬闊的視野、實(shí)時(shí)的操縱系統(tǒng)、逼真的聲響效果。不僅要快速響應(yīng)人們的操縱信號(hào)，還要實(shí)現(xiàn)人們對(duì)力、位移等的觸覺反饋的仿真。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)首先在軍事、航天等高科技領(lǐng)域以及娛樂與漫游等方面獲得成功的應(yīng)用。例如：用于宇航員、飛行員訓(xùn)練的座艙系統(tǒng)、戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)演練系統(tǒng)（虛擬戰(zhàn)場(chǎng)）等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程中同樣具有重要的應(yīng)用，可大大提高產(chǎn)品的技術(shù)水平，例如：波音公司777飛機(jī)的設(shè)計(jì)、福特汽車外形設(shè)計(jì)與碰撞實(shí)驗(yàn)、工廠和建筑物的漫游等。目前應(yīng)用效果（未完）四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在刑事科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技

20、術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過多種專用設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，使用人能夠?qū)μ摂M環(huán)境中的物體進(jìn)行考察或操作，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互，同時(shí)提供視、聽、摸等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知。它可以滿足刑事技術(shù)以下幾個(gè)方面的需求： 顯示那些實(shí)際存在，但因某種原因使得大多數(shù)人難以到達(dá)的場(chǎng)所，例如：高空、深井等不易近距離觀察的現(xiàn)場(chǎng)，具有爆炸、坍塌、放射污染等危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)，這些現(xiàn)場(chǎng)的勘查、分析、研究往往受限于個(gè)別勘查者的主觀因素及其勘查的結(jié)果。假如利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)重建，可讓更多的技術(shù)人員在虛擬的環(huán)境中勘查、分析、研究，這樣不僅一改傳統(tǒng)案件分析紙上談兵的被動(dòng)方式，而且也

21、極大地提高了工作效率和分析的準(zhǔn)確性。 顯示那些曾經(jīng)存在，但現(xiàn)實(shí)中由于種種原因滅失的事物，例如：久偵未破案件的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，由于城市發(fā)展等原因已不復(fù)存在，這給后期案件現(xiàn)場(chǎng)的再研究帶來了極大的困難。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以調(diào)用當(dāng)時(shí)案件偵查過程中建立和保留的虛擬勘查資料或是根據(jù)當(dāng)時(shí)的資料重建虛擬的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，研究者可以在虛擬的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中充分體會(huì)、了解當(dāng)時(shí)的環(huán)境，更好地把握各種現(xiàn)場(chǎng)信息。 顯示那些實(shí)際不存在的事物，與實(shí)際存在的事物進(jìn)行對(duì)比，例如與其他系統(tǒng)相結(jié)合的環(huán)境仿真技術(shù)，可以為刑事技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、模擬演練、教學(xué)提供一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，虛擬案件的地理環(huán)境。刑事案件的現(xiàn)場(chǎng)勘查是刑事科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，復(fù)雜

22、的案件往往有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，研究分析每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)形成的空間位置、順序及其相互關(guān)系，對(duì)案件的偵破有著極其重要的意義。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)案件現(xiàn)場(chǎng)周圍的地理環(huán)境甚至整個(gè)城市進(jìn)行模擬重建，把一個(gè)案件的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)展現(xiàn)在同一個(gè)地圖上，研究者可以在這樣的虛擬環(huán)境中，從不同的角度、不同的高度、不同的距離隨意進(jìn)行觀察，并可以利用其測(cè)距功能對(duì)某一行為或現(xiàn)象的可行性進(jìn)行分析，如：精確的測(cè)量各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的距離，根據(jù)案犯的行動(dòng)速度來計(jì)算其到達(dá)另一現(xiàn)場(chǎng)所需要的時(shí)間，以分析犯罪嫌疑人作案的可行性或其逃逸的路線、時(shí)間。還可以根據(jù)勘查的結(jié)果將虛擬的犯罪嫌疑人置于環(huán)境中，再現(xiàn)其活動(dòng)過程。多角度再現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)，重建犯罪現(xiàn)場(chǎng)，再現(xiàn)犯罪嫌疑人在現(xiàn)場(chǎng)

23、的活動(dòng)過程，不僅是現(xiàn)場(chǎng)勘查的目的之一，而且也是分析犯罪嫌疑人犯罪心理的重要依據(jù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)重建，不僅一改傳統(tǒng)的以文字或圖片描述犯罪過程的形式，而且為用戶提供了全方位、多角度研究現(xiàn)場(chǎng)，審視現(xiàn)場(chǎng)勘查全過程的平臺(tái)。在重建過程中，將犯罪嫌疑人的行為按照現(xiàn)場(chǎng)分析的結(jié)果預(yù)先設(shè)定在現(xiàn)場(chǎng)中，研究者以第三者的角度從各角度旁觀案犯的作案過程，以驗(yàn)證當(dāng)初的分析結(jié)果?；蝾A(yù)先設(shè)置好各個(gè)物證的空間位置，以研究者的主觀角度，去嘗試完成作案過程，這樣，研究者就更容易分析體會(huì)案犯的犯罪心理。 現(xiàn)場(chǎng)物證是犯罪嫌疑人行為的作用結(jié)果，研究現(xiàn)場(chǎng)物證及其形成的過程有助于技術(shù)人員對(duì)物證的檢驗(yàn)鑒定?，F(xiàn)場(chǎng)勘查人員在現(xiàn)場(chǎng)勘查中對(duì)

24、現(xiàn)場(chǎng)物證的初步分析往往基于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，這些分析需要經(jīng)過數(shù)據(jù)的測(cè)量運(yùn)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證，現(xiàn)實(shí)中由于受實(shí)驗(yàn)環(huán)境、材料、觀察的角度等條件的制約，一些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)無法多次重復(fù)進(jìn)行或進(jìn)行多角度觀察。但借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，技術(shù)人員可以通過虛擬的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)置多種可能的參數(shù)，反復(fù)地進(jìn)行試驗(yàn)，多角度觀察整個(gè)物證形成的全過程，來驗(yàn)證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣不僅使一些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)變成了可能，而且大大降低了實(shí)驗(yàn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高了實(shí)驗(yàn)的可靠性和效率。為學(xué)員提供最直觀的培訓(xùn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能將一維空間的意念清楚地表達(dá)出來，能使學(xué)習(xí)者直接、自然地與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象進(jìn)行交互作用，并通過多種形式參與到事件的發(fā)展變化過程中去，

25、從而獲得最大的控制和操作整個(gè)環(huán)境的自由度。這種呈現(xiàn)多維度信息的虛擬學(xué)習(xí)和培訓(xùn)環(huán)境，將為學(xué)習(xí)者以最直觀、最有效的方式掌握刑事技術(shù)中的某些問題提供前所未有的新途徑。在刑事技術(shù)教育培訓(xùn)的諸多科目中，很多知識(shí)只能通過教師的講述或圖像的展示很難使學(xué)習(xí)者理解和掌握，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)習(xí)（未完）五、虛擬旅游的應(yīng)用和發(fā)展新趨勢(shì)帶來的景區(qū)營銷新革命經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步大大改變了人們的生活習(xí)慣。當(dāng)前旅游業(yè)發(fā)展有4個(gè)趨勢(shì)值得關(guān)注，即旅游大眾化、出行散客化、行為個(gè)性化和營銷網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)前，中國正處于一個(gè)大眾旅游快速增長(zhǎng)期，而在游客出游的比例中，散客的比重越來越高，已成為人們旅游出行的主要方式。其中又有不少游客更傾

26、向個(gè)人化、更注重參與、更加獨(dú)立、渴望掌握更多信息。對(duì)于旅游資訊的獲取更加依賴互聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查，年輕人獲取旅游資訊的渠道：互聯(lián)網(wǎng)（42%）、電視（28%）、書報(bào)雜志（20%）、廣播（10%），可見互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為獲取旅游信息的主要渠道。2007年統(tǒng)計(jì)顯示，全球上網(wǎng)用戶數(shù)達(dá)到7.13億，中國就高達(dá)2億以上。作為一名自助游游客，已經(jīng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)上平臺(tái)安排自己的全部行程，完成從設(shè)計(jì)旅游行程、獲取詳細(xì)的旅游資訊、享受線上預(yù)定服務(wù)、電子地圖查詢、虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)到分享旅游經(jīng)歷的完整過程，實(shí)現(xiàn)全程的數(shù)字旅游新體驗(yàn)。景區(qū)準(zhǔn)備好了嗎景區(qū)作為旅游產(chǎn)品具有非實(shí)體性、無轉(zhuǎn)移性、不規(guī)范性、無貯存性、強(qiáng)敏感性的特點(diǎn)。景區(qū)

27、營銷的重要性是毋庸置疑的，但當(dāng)前的景區(qū)營銷模式主要還是依托于最傳統(tǒng)的手段和方法。“宣傳基本靠嘴吼，營銷基本靠腿走，好壞基本靠導(dǎo)游，賣票基本靠人手，交流基本靠喝酒，關(guān)系基本靠朋友”，是對(duì)當(dāng)前景區(qū)營銷手段的一種形象概括。營銷渠道還是傳統(tǒng)的游客代理商批發(fā)商零售商景區(qū)的模式?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展和廣泛使用為景區(qū)開創(chuàng)了全新的營銷模式數(shù)字營銷，這是一種完全建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的景區(qū)營銷模式。景區(qū)通過網(wǎng)絡(luò)、多媒體手段（文字、圖片、視頻）向旅游者展示風(fēng)景、設(shè)施、文化、活動(dòng)等內(nèi)容。旅游者通過旅游電子商務(wù)平臺(tái)購買門票、預(yù)訂酒店。景區(qū)利用電子郵件、留言板、呼叫中心等手段處理旅游者的建議、投訴、咨詢、調(diào)查。即ShowSale

28、Service的三S營銷模式。當(dāng)前，政府行業(yè)管理部門已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)營銷作為利用信息技術(shù)推動(dòng)景區(qū)發(fā)展的重要手段，并提出了明確的要求。但相對(duì)旅行社和酒店，景區(qū)在信息化建設(shè)及網(wǎng)絡(luò)營銷方面還是裹足不前。問題主要集中在：網(wǎng)站內(nèi)容簡(jiǎn)單枯燥、風(fēng)格千篇一律、功能簡(jiǎn)陋單一、用戶參與度低、服務(wù)意識(shí)落后、營銷推廣不足。景區(qū)網(wǎng)站找不到、不好看、沒有用是普遍現(xiàn)象?？偟膩碚f，景區(qū)在旅游信息化建設(shè)方面尚處于摸索和發(fā)展階段，還有一段很長(zhǎng)的路要走。發(fā)展數(shù)字化景區(qū)，應(yīng)著重做好四方面的內(nèi)容首先，建立網(wǎng)絡(luò)營銷體系，景區(qū)網(wǎng)絡(luò)營銷的優(yōu)勢(shì)主要有· 細(xì)分市場(chǎng)，精準(zhǔn)營銷。與傳統(tǒng)營銷相比，通過互聯(lián)網(wǎng)，可以準(zhǔn)確的細(xì)分

29、市場(chǎng)目標(biāo)人群，客戶是喜歡休閑還是探險(xiǎn)，喜歡自駕車還是乘坐公共交通工具，喜歡自然風(fēng)光還是喜歡歷史人文，喜歡住賓館還是露營等等。用戶可以根據(jù)個(gè)人的興趣和喜好定制個(gè)性化的服務(wù)；景區(qū)可以針對(duì)客戶的不同需求和特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的營銷手段。· 信息豐富，表現(xiàn)形式多樣?；ヂ?lián)網(wǎng)可以提供海量的信息，信息的表現(xiàn)形式更是豐富多彩。通過新聞、論壇、博客、郵件等多種渠道，利用文字、圖片、視頻、游戲等多種展現(xiàn)形式，向客戶提供各種旅游資訊信息和服務(wù)。· 不受時(shí)間、地域、語言的限制，全球營銷。· 投資少，效果可以跟蹤、量化。相對(duì)報(bào)紙、電臺(tái)、電視等傳統(tǒng)媒體，網(wǎng)絡(luò)營銷投資少，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，并且營銷的效

30、果可以通過技術(shù)手段進(jìn)行有效地跟蹤、量化和分析，幫助客戶及時(shí)有效地整合營銷方案，優(yōu)化資源配置。 旅游信息大量充斥網(wǎng)絡(luò)，因此關(guān)鍵不是信息的量，而是信息的質(zhì)。當(dāng)人的注意力成為了稀缺資源，網(wǎng)站信息的質(zhì)量就成為網(wǎng)絡(luò)營銷成敗的關(guān)鍵因素。衡量網(wǎng)站信息價(jià)值的重要指標(biāo)包括：網(wǎng)站點(diǎn)擊率、全球排名、網(wǎng)站內(nèi)容的展（未完）六、虛擬制造技術(shù)在新型機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)機(jī)電產(chǎn)品除了必須滿足其基本要求外，還對(duì)質(zhì)量和外觀造型有愈來愈高的期望。這就要求企業(yè)的開發(fā)人員根據(jù)市場(chǎng)需求，迅速地設(shè)計(jì)多品種、多規(guī)格的新產(chǎn)品。為適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)發(fā)展，20世紀(jì)80年代末期出現(xiàn)一種新的先進(jìn)制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)。機(jī)電

31、產(chǎn)品的傳統(tǒng)開發(fā)模式是一種線形階段模式，產(chǎn)品開發(fā)過程是順序過程，在設(shè)計(jì)早期不能全面地預(yù)見產(chǎn)品的可制造性、可裝配性和質(zhì)量可靠性、用戶滿意度等多種因素，從設(shè)計(jì)到樣機(jī)制作需要反復(fù)修改完善，使產(chǎn)品開發(fā)的周期長(zhǎng)、成本高，質(zhì)量也難以達(dá)到最優(yōu)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的要求已不再停留在可用的基礎(chǔ)上，而是逐漸進(jìn)入個(gè)性化的消費(fèi)階段。產(chǎn)品既要好用，外觀造型、顏色等又要符合消費(fèi)者個(gè)人的審美情趣，這就要求企業(yè)的開發(fā)人員根據(jù)市場(chǎng)的需求，很快地設(shè)計(jì)多品種、多規(guī)格、小批量的新產(chǎn)品，供消費(fèi)者作多向選擇。傳統(tǒng)串行的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)難以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)要求，為解決制造業(yè)面臨的問題，在20世紀(jì)80年代末

32、期出現(xiàn)了一種新的先進(jìn)制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用。它利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真。虛擬制造技術(shù)應(yīng)用於產(chǎn)品開發(fā)中，稱為虛擬產(chǎn)品開發(fā)?，F(xiàn)有的CAD/CAPP/CAM/CAE、ERP、PDM、SCM、CRM等制造系統(tǒng)模塊，主要針對(duì)產(chǎn)品全生命周期某些階段的解決方案，難以支持企業(yè)作為一個(gè)整體來獲得更高的效率及更強(qiáng)的創(chuàng)新力，以及滿足客戶的多樣化需求；而產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)（Product Lifecycle Management Sy

33、stem，PLMS）提供了強(qiáng)有力的信息協(xié)同平臺(tái)，將上述獨(dú)立的子系統(tǒng)結(jié)合在一起，支持產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與企業(yè)業(yè)務(wù)過程的協(xié)同運(yùn)作。PLMS的核心技術(shù)面向產(chǎn)品全生命周期的虛擬產(chǎn)品開發(fā)，其內(nèi)涵為：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，充分考慮產(chǎn)品的性能要求、制造過程成本和市場(chǎng)銷售等產(chǎn)品全生命周期（從需求分析、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品報(bào)廢）的所有因素，在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)、并行地動(dòng)態(tài)模擬產(chǎn)品的幾何建模、工藝設(shè)計(jì)、制造過程、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制、應(yīng)用維護(hù)等一系列活動(dòng)。虛擬制造不會(huì)消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量，所進(jìn)行的制造過程是虛擬的，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的，因而可以減少產(chǎn)品的投資風(fēng)險(xiǎn)，而且采用并行工程能更有效、更經(jīng)濟(jì)、更靈活地組織生產(chǎn)，以達(dá)到新產(chǎn)品的開發(fā)

34、周期最短、成本最低、設(shè)計(jì)質(zhì)量最優(yōu)的目的。面向產(chǎn)品全生命周期的虛擬產(chǎn)品創(chuàng)新和協(xié)同管理方案面向產(chǎn)品全生命周期的虛擬開發(fā)系統(tǒng)，借助於并行工程管理策略和PDM集成技術(shù)，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)不僅考慮產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)，而且考慮產(chǎn)品全生命周期的所有環(huán)節(jié)，如規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、營銷、運(yùn)行、使用、維護(hù)、服務(wù)、環(huán)保、回收等，以求產(chǎn)品的綜合優(yōu)化。虛擬產(chǎn)品開發(fā)過程中雖然存在局部串行現(xiàn)象，但從系統(tǒng)的整體來看，各模塊又是并行作業(yè)。面向產(chǎn)品全生命周期的虛擬產(chǎn)品創(chuàng)新和協(xié)同管理方案如圖1所示。該方案打破了產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)制造人員、銷售人員及產(chǎn)品最終使用者之間溝通的技術(shù)障礙，借助網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理，使企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力獲得極大提升。圖中各功能模塊依賴PDM進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成，這里的集成包括兩方面的含義：一是PDM與系統(tǒng)各工具軟件的集成，二是各工具軟件自身眾多模塊的集成。通過PDM集成系統(tǒng)的圖形和文檔數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、交流和溝通數(shù)據(jù)，使虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的各功能模塊相互聯(lián)系、相互依存、協(xié)同發(fā)揮、共享資源及并行工作，保證信息流在虛擬企業(yè)內(nèi)外暢通無阻。虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)零件三維造型零件三維造型是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的核心內(nèi)容，其進(jìn)一步的應(yīng)用是虛擬裝配、動(dòng)態(tài)過程仿真、圖形數(shù)據(jù)處理、有限元分析和動(dòng)畫制作等。零件三維造型的方法有曲面造型、實(shí)體造型或?qū)嶓w曲面一體化混合造型等。目前