虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體課件開發(fā)應(yīng)用技術(shù)研究

...v.北華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)論文開題報(bào)告專業(yè)名稱計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)〔師〕方向課件開發(fā)指導(dǎo)教師X錫祥學(xué)生黃堅(jiān)論文題目虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體課件開發(fā)中的應(yīng)用研究開題報(bào)告日期2010年12月22日開題報(bào)告內(nèi)容選題背景、依據(jù)?！策x題經(jīng)過，國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)，初步設(shè)想及突破點(diǎn)等〕選題背景及經(jīng)過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)〔簡(jiǎn)稱VR〕，又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和設(shè)想性為根本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)展實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)立了一種適人化的多維信息空間，具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)1965年，Sutherland在篇名為?終極的顯示?的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反應(yīng)設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的根本思想，從此，人們正式開場(chǎng)了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究探索歷程。隨后的1966年，美國(guó)MIT的林肯實(shí)驗(yàn)室正式開場(chǎng)了頭盔式顯示器的研制工作。在這第一個(gè)HMD的樣機(jī)完成不久，研制者又把能模擬力量和觸覺的力反應(yīng)裝置參加到這個(gè)系統(tǒng)中。1970年，出現(xiàn)了第一個(gè)功能較齊全的HMD系統(tǒng)?；趶?0年代以來所取得的一系列成就，美國(guó)的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality〞一詞。80年代，美國(guó)宇航局〔NASA〕及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起了人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。1984年，NASAAmes研究中心虛擬行星探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的M.McGreevy和J.Humphries博士組織開發(fā)了用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺顯示器，將火星探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星外表的三維虛擬環(huán)境。在隨后的虛擬交互環(huán)境工作站〔VIEW〕工程中，他們又開發(fā)了通用多傳感個(gè)人仿真器和遙現(xiàn)設(shè)備。進(jìn)入90年代，迅速開展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)與不斷改良的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)相匹配，使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖象的實(shí)時(shí)動(dòng)畫制作成為可能；人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備不斷地進(jìn)入市場(chǎng)。而這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開展打下了良好的根底。例如1993年的11月，宇航員利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成功地完成了從航天飛機(jī)的運(yùn)輸艙內(nèi)取出新的望遠(yuǎn)鏡面板的工作，而用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777獲得成功，是近年來引起科技界矚目的又一件工作?？梢钥闯?，正是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如娛樂、軍事、航天、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、信息管理、商貿(mào)、建筑、醫(yī)療保險(xiǎn)、危險(xiǎn)及惡劣環(huán)境下的遙操作、教育與培訓(xùn)、信息可視化以及遠(yuǎn)程通訊等，人們對(duì)迅速開展中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的廣闊應(yīng)用前景充滿了憧憬與興趣。3.初步設(shè)想虛擬與現(xiàn)實(shí)兩詞具有相互矛盾的含義，把這兩個(gè)詞放在一起，似乎沒有意義，但是科學(xué)技術(shù)的開展卻賦予了它新的含義。虛擬現(xiàn)實(shí)的明確定義不太好說，按最早提出虛擬現(xiàn)實(shí)概念的學(xué)者J.Laniar的說法，虛擬現(xiàn)實(shí)，又稱假想現(xiàn)實(shí)，意味著“用電子計(jì)算機(jī)合成的人工世界〞。從此可以清楚地看到，這個(gè)領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)有著不可別離的密切關(guān)系，信息科學(xué)是合成虛擬現(xiàn)實(shí)的根本前提。突破點(diǎn)以假亂真的存在技術(shù)。即怎樣合成對(duì)觀察者的感官器官來說與實(shí)際存在相一致的輸入信息，也就是如何可以產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)環(huán)境一樣的視覺，觸覺，嗅覺等。相互作用。觀察者怎樣積極和能動(dòng)地操作虛擬現(xiàn)實(shí)，以實(shí)現(xiàn)不同的視點(diǎn)景象和更高層次的感覺信息。實(shí)際上也就是怎么可以看得更像，聽得更真等等。自律性現(xiàn)實(shí)。感覺者如何在不意識(shí)到自己動(dòng)作、行為的條件下得到栩栩如生的現(xiàn)實(shí)感。在這里，觀察者、傳感器、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)相互作用的閉環(huán)流程。理論上和實(shí)踐上的意義及可行性論述。理論和實(shí)際上的意義早在20世紀(jì)70年代便開場(chǎng)將虛擬現(xiàn)實(shí)用于培訓(xùn)宇航員。由于這是一種省錢、平安、有效的培訓(xùn)方法，現(xiàn)在已被推廣到各行各業(yè)的培訓(xùn)中。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)已被推廣到不同領(lǐng)域中，得到廣泛應(yīng)用。可行性論述〔1〕在科技開發(fā)上虛擬現(xiàn)實(shí)可縮短開發(fā)周期，減少費(fèi)用。例如克萊斯勒公司1998年初便利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在設(shè)計(jì)某兩種新型車上取得突破，首次使設(shè)計(jì)的新車直接從計(jì)算機(jī)屏幕投入生產(chǎn)線，也就是說完全省略了中間的試生產(chǎn)。由于利用了卓越的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使克萊斯勒防止了1500項(xiàng)設(shè)計(jì)過失，節(jié)約了8個(gè)月的開發(fā)時(shí)間和8000萬美元費(fèi)用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以進(jìn)展汽車沖撞試驗(yàn)，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的沖撞后果。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。用它來設(shè)計(jì)新材料，可以預(yù)先了解改變成分對(duì)材料性能的影響。在材料還沒有制造出來之前便知道用這種材料制造出來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。〔2〕商業(yè)上虛擬現(xiàn)實(shí)常被用于推銷。例如建筑工程投標(biāo)時(shí)，把設(shè)計(jì)的方案用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)出來，便可把業(yè)主帶入未來的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點(diǎn)以及功能眾多、用途多樣的商品推銷。因?yàn)橛锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力?！?〕醫(yī)療上虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用大致上有兩類。一是虛擬人體，也就是數(shù)字化人體，這樣的人體模型醫(yī)生更容易了解人體的構(gòu)造和功能。另一是虛擬手術(shù)系統(tǒng)，可用于指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)展。軍事上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬戰(zhàn)爭(zhēng)過程已成為最先進(jìn)的多快好省的研究戰(zhàn)爭(zhēng)、培訓(xùn)指揮員的方法。也是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到達(dá)很高水平，所以盡管不進(jìn)展核試驗(yàn)，也能不斷改良核武器。戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)室在檢驗(yàn)預(yù)定方案用于實(shí)戰(zhàn)方面也能起巨大作用。1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)開場(chǎng)前，美軍便把海灣地區(qū)各種自然環(huán)境和伊拉克軍隊(duì)的各種數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)展各種作戰(zhàn)方案模擬后才定下初步作戰(zhàn)方案。后來實(shí)際作戰(zhàn)的開展和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)一致?！?〕娛樂上應(yīng)用是虛擬現(xiàn)實(shí)最廣闊的用途。英國(guó)出售的一種滑雪模擬器。使用者身穿滑雪服、腳踩滑雪板、手拄滑雪棍、頭上載著頭盔顯示器，手腳上都裝著傳感器。雖然在斗室里，只要做著各種各樣的滑雪動(dòng)作，便可通過頭盔式顯示器，看到堆滿皚皚白雪的高山、峽谷、懸崖陡壁，一一從身邊掠過，其情景就和在滑雪場(chǎng)里進(jìn)展真的滑雪所感覺的一樣?！?〕現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅創(chuàng)造出虛擬場(chǎng)景，而且還創(chuàng)造出虛擬主持人、虛擬歌星、虛擬演員。日本電視臺(tái)推出的歌星DiKi，不僅歌聲迷人而且風(fēng)采翩翩，引得無數(shù)歌迷紛紛傾倒，許多追星族欲親睹其芳容，迫使電視臺(tái)只好說明她不過是虛擬的歌星。美國(guó)迪斯尼公司還準(zhǔn)備推出虛擬演員。這將使“演員〞藝術(shù)青春常在、活力永存。明星片酬走向天價(jià)是導(dǎo)致使用虛擬演員的另一個(gè)原因。虛擬演員成為電影主角后，電影將成為軟件產(chǎn)業(yè)的一個(gè)分支。各軟件公司將開發(fā)數(shù)不勝數(shù)的虛擬演員軟件供人選購。固然，在幽默和人情味上，虛擬演員在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)甚至永遠(yuǎn)都無法同真演員相比，但它確實(shí)能成為優(yōu)秀演員。不久前由計(jì)算機(jī)拍成的游戲節(jié)目?古墓麗影?片中的女主角入選全球知名人物，預(yù)示著虛擬演員時(shí)代即將降臨。論文撰寫過程中擬采取的方法和手段對(duì)現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的講解與演示。對(duì)現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用的領(lǐng)域做調(diào)查。3.學(xué)習(xí)專業(yè)書籍，查閱資料，請(qǐng)教了指導(dǎo)教師并結(jié)合經(jīng)歷與本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，上網(wǎng)查詢相結(jié)合的方法完本錢論文的撰寫工作寫作提綱1序論2現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2.1現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體課件開發(fā)中的應(yīng)用3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體課件開發(fā)中的應(yīng)用概要3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要素3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)問題4總結(jié)畢業(yè)論文進(jìn)度安排2010年12月31日～2011年1月20日，確定論文的研究方向，提出問題，開場(chǎng)收集論文資料。2011年1月21日～2011年2月28日，搜集，整理與論文有關(guān)的資料，構(gòu)思論文框架，編寫論文提綱。2011年3月1日～2011年5月15日，確定選題素材，分析，篩選已有的信息資料，并盡可能擴(kuò)大有