前言：中文期刊网精心挑选了电子游戏设计方案范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
电子游戏设计方案范文1
【关键词】动漫游戏系统；STM32；uC/OS-II；图层；嵌入式
Abstract：A animation-game system based on embedded system was proposed in this paper.The system consists of hardware and software.The hardware was cored as the ARM microprocessor of STM32103，and Amazon-LF was used to execute processing of multimedia，the two processors cooperated with peripheral circuits formed the hardware configuration.The software system consists of drive of hardware，real-time operating system uC/OS-II and applied program in which multilayer mechanism were used in image display.The multilayer mechanism can decrease the processing load and improve the stability of the animation-game system.A system of animation-game was completed successfully in this study through optimization of hardware and software design.
Keywords：Animation-game system；STM32；uC/OS-II；embedded-system
1.引言
动漫游戏产业属于动漫产业的一种衍生产品，因其具有低能耗、高产业价值等特点与优势，被誉为21世纪的朝阳产业[1-3]。目前市场上的动漫游戏按平台类别大致可分为两种：网络游戏与机台游戏。以PC为平台的机台游戏多为进口主板或采用企业专用平台，兼容性较差，同时因为游戏产品的时效性，上述不足容易造成资源浪费。本设计的目的是为了弥补现有机台动漫游戏的不足，为机台动漫游戏提供一个通用的嵌入式平台[7-13]，从而缩短机台游戏的开发周期，提高效率、节省成本。系统采用ARM Cortex-M3为内核的STM32F103VET6控制器作为控制核心，以uC/OS-II作为实时操作系统，充分利用uC/OS-II系统的信号量、邮箱机制来实现多线程之间的游戏任务切换，从而提高硬件资源的运行效率，最终实现一个结构精简，可重复利用的嵌入式动漫游戏平台。
图1 系统整体框图
2.系统总体设计
系统的整体框图如图1所示。整个系统主要包括嵌入式控板模块、分机模块和电源模块共3个主要部分。其中电源模块负责给整个系统提供稳定的电压电流，系统的核心是嵌入式游戏主控模块（一台主控板可带多台分机），而分机模块负责接收如摇杆这些游戏外设的人机交互信息，并在做初步处理后，通过CAN总线把数据和信息发送给游戏主控板进行分析、判断和处理，然后主控板将根据程序把对应动画效果显示在LCD显示器上。
嵌入式游戏系统的硬件框图如图2所示。电路由主控制器STM32、多媒体处理芯片Amazon-LF以及NAND FLASH存储器、音频处理电路、视频接口电路、SD卡接口电路和电源电路等组成。主控板通过抗干扰能力强的CAN总线和分机实现通信，并将分机通过CAN总线发来的相关信息经过逻辑处理后，转换成命令传递给多媒体处理芯片Amazon-LF。Amazon-LF芯片通过串口和主控制器通信，在接收到指令后自行读取多媒体库里面的相关素材并进行处理，包括图像翻转、解压和音频去噪等工作，然后将数据输出到显示和音频设备。
图2 嵌入式主控板硬件框图
3.动漫游戏系统硬件电路设计
3.1 主控器及电路设计
如图3所示是主控板的部分原理图，其中包括详细的SD_CARD接口和CAN总线接口电路图。系统设计中充分利用了STM32这款处理器的优越性能、丰富外设以及自带的固件函数。其中SD卡的作用是自动为动漫游戏系统进行程序升级，当载有程序的SD卡接入电路时，系统能自动检测到硬件并开始程序升级；USB和LCD作为备用接口；STM32通过一个串口和Amazon-LF连接实现通信；STM32的CAN接口通过CAN总线接口芯片实现与分机通信。
图3 接口原理图
3.2 多媒体处理电路设计
系统的多媒体处理电路的设计主体是采用32位的Amazon-LF EISC微处理器。与传统的多媒体处理系统相比较，采用专用的多媒体处理器可以减小核心CPU的处理负担，提高系统的运行速度。Amazon-LF是一款低成本、高性能的视频/图像加速器，其内部集成了32位EISC（SE3208）处理器核以及一些周边的功能模块如定时器、串行接口等。芯片内建的Cache可以提供单指令周期的编码和数据处理以加速程序的执行速度。Amazon-LF支持NTSC/PAL的视频显示式，并具有基于3D的图像加速引擎。实现对多媒体资料存储作用的是NAND FLASH，采用的是M59PW1282芯片，在电路中的作用是存储动漫游戏中用到的图片文件、音乐文件、以及各种字库资源。在系统运行过程中，Amazon-LF在接收到STM32发来的指令后，读取M59PW1282中的存储的数据，并将读取的的数据送往视频和音频输出口输出。音频驱动电路实现对Amazon-LF输出的音频信号的驱动和处理，包括滤波、数模转换、信号放大等。
4.动漫游戏系统软件系统设计
4.1 uC/OS-II实时操作系统移植
由于系统需要多线程操作，任务调度，需要为动漫游戏系统移植uC/OS-II实时操作系统。uC/OS-II是用标准C语言和汇编语言来写的，只有与微处理器相关的部分是由汇编指令写的，所以在STM32F103VET6上移植uC/OS-II实时操作系统，只需要做的工作就是修改与处理器有关的部分，主要有三个文件：写处理器相关文件OS_CPU.H和OS_CPU_C.C；汇编文件0S_CPU_A.ASM和系统配置文件OS_CFG.h，图4给出了uC/OS-Ⅱ体系结构以及它与系统硬件之间的关系。图中还给出了STM32初始化函数中有相关的内设和外设配置。
图4 uC/OS-II软件和对应硬件体系结构
4.2 硬件驱动程序
动漫游戏系统在使用微控制器的各种外设接口资源、以及各种硬件资源时只需要调用这些硬件资源的驱动程序。动漫游戏系统的硬件驱动程序由串口打印输出驱动程序、SD卡驱动程序、Amazon-LF驱动程序、液晶显示器驱动程序、SPI串行通信口驱动程序等程序组成。以上的驱动程序保证了各个模块硬件资源的正常工作。系统只要调用这些底层驱动程序，就可实现整个动漫游戏系统的各个硬件部分功能。
4.3 应用程序设计
图5 主任务程序流程图
图6 动画程序流程图
图7 示意效果图
应用程序包括一个主函数程序和4个任务程序。（1）主函数包括了uC/OS-Ⅱ系统的初始化，主任务初始化以及一些相应的硬件初始化程序，在主函数中创建了4个任务函数，包括主任务、动画任务、声音任务、显示任务。主函数的程序流程如图5所示。（2）主任务程序设计。主任务程序是在主函数中创建的，主函数创建了4个任务，应用程序所需要实现的功能大部分都在这4个任务中，而主任务是几个任务中最重要的一个任务，在主任务中有实现程序升级的函数，LCD、按键、CAN和动画等初始化函数，以及处理消息任务和定时任务等。主任务程序流程图如图5所示。（3）动画子程序设计。系统中的动画采用金鱼群的游动作为实验测试。实现鱼群游动的动画应用程序，是划分到最细的子程序模块。金鱼群游动函数程序流程见图6所示。动画的页面效果是多层图层叠加在一起显现的。而图层就象胶片一张张按顺序叠放在一起，组合起来形成页面的最终效果。金鱼图层就只含有金鱼图像，同理，背景图层就只含有背景图像。动漫游戏系统设计中，采用了多层图层，不同图像创建了自己的图层。当一层图层处于顶层时，它会遮掩它下面的图层，不用的地方可以滤掉，使下一层的图像显现。当一幅图像需要调用时，直接使它的图层标志使能，同理，当不需要该图像时，则关闭对应的图层。这种设计方案可以减少芯片处理数据的负荷，使图像显示更加流畅。
5.结语
本文利用STM32作为中央处理器设计了硬件电路。在硬件电路基础上移植uC/OS-II实时操作系统并完成了应用程序的编写，最后成功实现了一个动漫游戏系统设计。由系统的图形接口输出的图像运行流畅，可以到达18帧/秒的传输速度，图7为其中截取的一幅图像。经过温度和时间测试，系统运行稳定可靠。
参考文献
[1]隋杨洋.动漫游戏产业的发展现状、产业链接与政策研究[J].南方论丛，2008（09）03：191-193.
[2]蔡进，赵呈领.浅谈我国教育游戏的现状问题及开发原则[J].教育信息化，2005，10：21-23.
[3]廖祥忠，贾磊磊.2008中国动漫产业发展报告[R].合肥：安徽美术出社，2010：2-13.
[4]谭玲.动漫产业[M].重庆：四川大学出版社，2006：150-200.
[5]尹晓宇.科技改变生活：电子游戏[J].今日科苑，2009（01）：20-21.
[6]马红亮.电子游戏的教育价值：来自美国研究的新观点[J].开放教育研究，2009（01）：105-109.
[7]胥京宇.用“软件+服务”平台满足嵌入式市场的新趋势――微软嵌入式事业部发展访谈[J].世界电子元器件，2009（01）：94-95.
[8]张舸，林世勇.基于嵌入式系统的游戏程序设计[J].现代电子技术，2009，06（293）：86-90.
[9]姚锡忠.嵌入式操作系统的现状及发展趋势[J].中国新技术新产品，2009（23）：38
[10]曹文浩.一种嵌入式操作系统内核的设计与实现[D].吉林大学，2009：8-12.
[11]Andrew N.Sloss，Dominic Symes，Chric Wright著.沈建华译.ARM嵌入式系统开发――软件设计与优化[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005：145-245.
电子游戏设计方案范文2
计算机技术在现代艺术设计中的应用现状
网页设计21世纪是一个信息化的时代，网络已经遍布全球。所以网页设计行业也飞速发展，在设计中行业中占据了十分重要的地位。我们经常用到的网页设计软件无疑就是Dreamweaver、Fireworks、flash这三种。Dreamweaver是一个的可视化网站开发工具。主要用于动态网站的开发。Fireworks主要是用于对网页上常用的jpg、gif的制作和处理。也用于制作网页布局。Flash主要是用来制作动画。三种软件的交叉应用，可以实现各种网页的设计。平面艺术设计计算机在平面处理软件中最常见的就是ADOBE公司出品的Photoshop、Indesign、Illustrator等软件。这三种软件都是简单易学的，其中应用较为广泛的Photoshop软件可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分操作人员通过对这三类软件的来回切换，优势互补使图像、图形、文得到更好的处理，使作品表现出意想不到的结果，进而实现各种平面艺术的设计。工业造型设计工业造型设计是既具有实用性的目的，又以美的要素为必要条件的造型．它的主要特征表现为：工业产品功能的实用性，实现产品功能的科学性和造型设计的艺术性以及人一机协调，从而达到产品实用、经济、美观的目的．这三者的是相互牵连并相互影响的，三者是不可分割的整体，计算机在工业造型中的应用中具有独特的优势，它操作严密、计算精准还可以进行模拟演示。目前在工业造型设计领域最常用的设计软件即是AUTODESK公司出品的CAD软件。CAD软件命令功能强大，能实现很多复杂的造型效果，。软件整体布局简洁，操作容易，得到了广泛的应用。建筑装潢设计随着计算机技术的不断进步，由于建筑辅助设计软件的不断创新和功能操作的不断简化，已经能受到了很多建筑装饰设计师的青睐，其中常见的有精准严密的CAD软件以及3DMAX，各种三维技术和cg技术的进步，已经能够让建筑装饰设计师设计出逼真的建筑，并且通过立体的展示，让整个建筑装饰设计完美的展现给客户，让客户在还没有看到真实的设计结果前，就能够感受到这些建筑装饰设计成功后的效果，从而有助于这些建筑装饰设计获得用户的喜爱。影视动画设计计算机对传统动画产业的影响十分重大。无论是二维动画还是三维动画，其中，在二维动画中常用到的软件有FLASH、CTP、FlipBook、Moho等，三维软件常用的有Maya、ZBrush、3DMAX等。提高了影片的质量，同时给作者很大的发挥空间。计算机动画的应用领域非常广泛，有动画片制作，广告、电影特技，教学演示，训练模拟，作战演习，艺术品展示，产品模拟试验，电子游戏等。可以将设计结果直接生动的展现给大家。
计算机技术的优点
高效、快速且精度极高。要想针对不同设计方案制作相应的样品，需要投入大量的人力、物力，而且样品的精确度和准确度很难控制。因此，高效快速，精准度高是电脑取代手工的重要原因之一。据有关资料统计，电脑的应用使设计周期缩短了三分之二至六分之五，工艺的设计周期缩短五分之四至十分之九，效率平均提高二至二十倍。而且电脑修改的更加快速，保存方便，可以迅速完成对任何局部的修改，而且可以随意复制，因此极大地降低了成本。色彩极其丰富。现在大多数电脑都是二十四位的色彩，一千六百多万种颜色可供屏幕选择，不仅体现的视觉上的多彩，更满足了不同人的需求。便于演示。计算机的另一个优势就是可以演示，通过构建一个虚拟空间满足大家的心理需求，而且可以通过演示找到存在的问题，避免出现重大错误。可以帮助设计师高水平地完成建筑艺术设计图纸，方便后期的施工和效果再现。
计算机在艺术设计中的发展趋势
时代在发展，技术在进步。在这个，以信息技术为代表的科学技术的迅猛发展的时代，科技的力量无处不在，我们赖以生存的环境日益被计算机技术、网络技术和信息技术渗透和包围着。与此同时，计算机踏上了飞速发展的快车道。计算机已经成为当今设计领域的重要组成部分。未来的设计肯定是基于高科技平台的产物。计算机的软件技术也会越来越先进，越来越简洁明了，易于大众接受。新的版本更是会层出不穷，未来的计算机硬件的性能会更出色，在图形图像的表现方面也会得到更大的突破.艺术设计的门槛也会因为技术的进步大大降低，随着科学技术的发展和艺术发展规律的变化，计算机将联通了科学与艺术，让人类把握设计传统，架设未来，引导使用者走进一个虚拟的空间来欣赏设计者的作品，在现实中发展且改变着现实，成为艺术的缔造者，真正为人类服务。
电子游戏设计方案范文3
一、统一思想认识，营造良好氛围。
市委办公室、市政府办公室《市集中整治影响发展环境的干部突出问题活动实施方案》下达后，我局立即召开由机关工作人员及局属各单位领导主要负责人参加的动员大会，传达学习了《市集中整治影响发展环境的干部突出问题活动实施方案》文件精神，局长、党总支书记书记同志作动员讲话。徐局长从充分认识加强作风纪律整治的重要性，亟待解决文广电发展中存在突出问题的紧迫性以及如何开展好此次干部作风纪律整治活动三个方面，对全系统作风纪律整治活动作了动员。号召全体干部职工要把思想迅速统一到上级的部署上来，增强搞好这次作风纪律整治活动的政治责任感和历史使命感。研究下发了《市文广电局集中整治影响发展环境的干部突出问题活动实施方案》，成立以局长、党总支书记同志任组长，局总支成员任副组长，各单位主要负责人为成员的“文广电局干部作风纪律整治工作领导小组”，具体负责这次活动的组织、指导、协调、督查和实施。各单位也立即组织召开动员大会，进行层层发动。局党总支成员认真处理工学矛盾，带头参加学习，带头查摆问题，带头整改，为进一步搞好整治活动起到了很好的带动和引导作用。
二、认真查摆问题，对照检查到位。
在整治活动中，我们把查摆问题、剖析问题作为整治活动的重中之重。提出了自我剖析要“深”，查找问题要“准”，分析原因要“透”，交心谈心要“诚”，整改措施要“实”的五点要求。每位干部职工围绕自身作风纪律、服务态度及工作落实情况，对照《准则》等纪律要求，对照基层和群众反映强烈的突出问题，反复查摆问题，深挖思想根源，并在民主生活会上对自身问题进行深刻反思。通过学习讨论和深刻剖析，真正触及到广大干部职工的灵魂深处，充分调动了大家创新工作的积极性和主动性，达到了以干部作风纪律的整治促工作创新的目的。通过自查自纠，查找出6条亟待解决的问题,归纳起来主要有以下几个方面：一是理论学习抓得不紧，整体素质有待提高；二是服务意识、大局意识有待进一步加强；三是工作作风不够扎实，特别是工作中遇到困难和问题，考虑客观原因的多，主动想办法去解决的少；四是遵守工作纪律不够严格，规章制度落实的不够好。
三、完善创新长效机制，教育成效明显。
主要是坚持做到领导带头抓整改，围绕学习抓整改，结合工作抓整改，联系实际抓整改，落实责任抓整改，力求在完善创新和狠抓长效上下功夫。特别要通过修订完善相关制度，形成良好的管理机制，保证干部廉洁性、纪律性、自觉性，增强战斗力。一是完善学习培训机制，对干部职工开展多种形式的学习教育培训，做到长远培训规划和年度计划、短期计划相结合，提高工作能力和工作水平。二是创新管理方式，大力推动政务公开工作。按照审批程序，大力推行窗口工作公开透明，接受社会监督，堵塞管理漏洞。三是进一步完善效能建设考核考评机制，通过职工群众、服务对象、各界群众满意度测评，加强对工作作风、效能建设的监督。四是探索建立符合时代要求，体现文广电特色的激励约束机制，对立足本职，勤奋工作，创一流工作业绩的干部职工予以奖励，对工作能力差、服务意识差乃至严重违纪违法人员予以惩戒。
电子游戏设计方案范文4
情感能力是人类智能的重要标志，情感在人与人的交互中必不可少。那么，作为逻辑计算典范的计算机可以有情感吗？情感可以计算吗？近十年来，计算机科学迅猛发展，并与心理学、神经科学、生命科学等一起扩展了经典的逻辑计算，共同开展了情感计算的研究，取得了很大的进展。
情感计算的起源
早在1985年，人工智能的奠基人之一Minsky就提出了计算机与情感的问题，但“情感计算”一词真正提出源于美国麻省理工学院的Picard在1997年出版的《情感计算》，Picard在该书中把“情感计算”定义为“与情感有关、由情感引发或者能够影响情感的因素的计算”。 今天，人们进行情感计算研究的目的是让计算机具有感知、理解、模仿人类情感特征的能力，以提高人机交互的效率和质量。具体包括情感信息获取、情感表达、参数化建模、识别和理解、生成和模拟，最终目标是让计算机在逻辑技能的基础上加上理智和平衡，从而建立一种更为和谐的人机环境。
情感计算一提出，就受到了学术界和企业界的广泛关注。麻省理工学院情感计算研究小组较早开展了多方面的研究，例如开发可穿戴设备，识别真实情境中的人类情感，研究人机交互中的情感反馈机制，研制能够用肢体语言表达情感的机器人。瑞士政府成立了情感科学中心，让心理学、神经科学、哲学、历史学、经济、社会、法律等多学科合作开展情感计算的研究与应用。日本文部省曾支持“情感信息的信息学、心理学研究”重点基金项目。日内瓦大学成立了情绪研究实验室，布鲁塞尔大学则建立了情绪机器人研究小组。英国伯明翰大学开展了“认知与情感的研究”，A. Sloman教授提出了情感的三层体系结构。欧盟也把情感计算列入研究计划。IBM公司实施的“蓝眼计划”，可以使计算机“未卜先知”。例如，当你看地图时，计算机可以找到你感兴趣的地点，并主动介绍其风土人情。英国电信应用情感计算技术改进呼叫中心，使其更加人性化。遇到特别无礼的用户时，具有情感意识的语音识别系统会提醒话务员保持冷静。处理完这类电话后，系统会安慰和鼓励话务员，帮助他们调节情绪。
在国家重点基金的支持下，我国的清华大学与中科院心理所的研究人员成立了情感计算研究组。3年来，课题组对情感计算的关键技术进行了探讨，引入并修订了PAD情感状态模型，使复杂情感可计算了。此外，还收集了大规模的多模态情感数据库，数据库中包括视频、语音和生理数据，研究了认知与情绪的交互作用，抽取了视频、脸像、行为和语音中的情感信息，实现了情感识别和合成等。以此为基础，在情绪识别、情绪表达、情绪产生和反馈的机制等方面都进行了深入的研究。上述研究成果中的一部分正逐步走向应用，过去只存在于科幻小说和电影中具有情感的计算机，正在逐步变成现实。
情感计算改善人机交互的和谐性
人在与计算机交互的过程中，需要机器能理解自己的需要和感受，带有某种情感地进行交流。因为缺乏情感的交流，将传递不完整的信息，这就严重影响人机交互的效果和效率。因此计算机需要掌握人类情感世界的钥匙，才能主动地、智能地为人类服务。而且，神经科学和心理学的研究者早已发现情感在感知、决策、创造性等思维活动中的作用。
对照人类的决策过程，人们发现人脑在记忆力、计算速度等方面远逊色于计算机，却能在短时间内做出最佳决策，这在很大程度上得益于人类情感的参与。计算机如能具有情感，无疑将大大提高其决策速度和效率。有了情感的指引，决策过程将具有更加明确的目的性和方向性，而不是在庞大的求解空间中盲目地尝试。同时，情感计算机将具有更大的自主性，在遇到突发事件时，能自动地调整算法或行为，从而主动地、创造性地完成任务。
通过情感记忆库，计算机还将能够及时总结经验教训，逐步具备自主学习的能力。情感计算的研究无疑将为人工智能的发展提供一条新的途径。此外，情感计算的研究对于理解人类的情绪乃至人类的思维都有着重要的价值。通过情感信号采集设备精确记录的数据，可以深入分析人类的情感体验。利用计算机程序模拟人工生命的情感进化过程，可以帮助我们了解人类情感的起源。
情感计算技术还可以广泛地应用于教育、娱乐、艺术等领域。在电子游戏领域，通过可穿戴设备和游戏手柄等外设，游戏软件可以感知游戏者的情感状态。这些信息可以帮助设计者了解游戏者的偏好。同时，游戏者的化身可以通过一些动作来表现这种情感变化，使游戏更逼真。例如，游戏者吃惊时，化身会猛然向后跳去。游戏者感到恐惧时，化身会发抖。人们往往很难明确说出自己的喜好，但在看到自己心仪的设计时，情感会准确无误地告诉我们“这就是我想要的”。如果计算机能够在人们浏览设计方案时，记录其情感反应，自动分析用户的偏好。
今天，情感计算的研究已在很多方面取得了进展，尤其是在改善人机交互的和谐性上得到了用户的认可。美国麻省理工学院的类人机器人小组（humanoid robotics group）研制的机器人Kismet能够以眼睛、嘴唇、耳朵的动作表现快乐、悲伤、厌倦等情绪。麻省理工的情感计算小组还研究了情感支持对用户的影响。实验结果表明，在用户产生挫败感时，计算机如能给予情感支持（例如主动倾听、对用户的遭遇表示同情甚至歉意），将降低用户的挫败感。以此为基础，麻省理工情感计算小组设计了一个情感对话系统: 虚拟人“Laura” 可以通过文字界面与用户交流锻炼身体的心得。锻炼者完成目标时，Laura会赞扬他; 若锻炼者未完成目标，Laura则会鼓励他。经过一段时间的“相处”后，大多数用户都更主动地锻炼并愿意与Laura继续交流，甚至有人认为Laura非常有魅力。
尽管面临着很多困难，但不可否认情感计算的进步为我们展现了无限的前景。在可预见的未来，情感计算在医疗、娱乐、教育、艺术等领域将得到更广泛的应用。情感计算出现的背后是人们对美好生活的向往。它的实现将改变人类的生活，同时丰富人类对自然的认知，推进人类对科学的探索。
也许今天我们在科幻电影上看到的情节――一个具有人类情感的机器人，在不远的未来会成为现实。科学的进步永远令人惊奇，让我们拭目以待。
要实现情感计算，形成一个完整的情感交流过程，涉及到一系列理论和技术，如情感机理和描述、情感信息的获取和量化、情感的识别和理解、情感的合成与表达，其核心技术主要包括情感信号的获取、情感状态的识别、情感理解和反馈以及情感表达。
情感信号的获取指的是通过各种设备记录情感信号。情感信号包括语音、面部表情、手势、站姿等体态语以及脉搏、皮肤电等生理指标。随着可穿戴技术的发展，出现了一些能够测量生理信号的可穿戴设备，例如能够测量脉搏的手镯和测量心率的胸针、项链等，以及集成在鼠标上的生理信号测量设备，例如，IBM研制的情感鼠标可以测量脉搏、体温、皮肤电反应等生理指标。这些设备的出现使情感信号获取设备与用户形影不离或直接融入人机交互界面中，大大方便了情感信号的获取。值得注意的是，由于情感是一个多成分的复合过程，包括内在体验、外显表情和生理激活这三种成份，采集情感信号时往往要动用多种设备，同步记录各通道上情感信号的变化。
情感状态的识别是指对采集的情感信号进行分析，识别出人内在的情绪。由于情感状态是一个反映内在体验且隐藏在多种类别的情感信号中的量，因此情感状态与情感信号之间是一个复杂的多对多的映射。在早期的研究中，往往采用演员表演的情感片段作为实验数据，而非真实的情感体验。随着研究的深入，目前研究者的重点已经转移到识别真实的情感。无论是在生活中捕捉人们的真情流露，还是在精心设计的实验中激发各种情绪体验，研究者都在努力提高情感数据的自然度。目前，计算机不仅可以识别情感的类别，还可以计算情感的强度。不仅可以识别静态图像中的表情，还可以分析连续视频中的情感变化。
多模态信息融合的技术使计算机可以同步分析视频、音频、生理指标等多种信息，大大提高了识别的准确率。例如，美国麻省理工情感计算研究小组综合利用面部表情、坐姿、游戏难度等三个模态的信息，识别游戏者的情感，与只用面部表情识别相比，识别率有相当大的提高。当然，情绪识别也面临一些挑战。首先，情感的变化受到环境的影响。如何在情感识别中加入环境的因素，都是值得研究的问题。其次，情感表现因人而异，在情感识别中如何处理个性和共性的矛盾，也是研究者非常关注的问题。
电子游戏设计方案范文5
关键词：商业建筑室内设计；施工图绘制；现场配合
Abstract:Inquire about the relationship between commercial interior design and construction drawing，combined with the experience from the construction process，the pursuit of the construction plan and actual perfect combination of the ideal state.
Keywords:commercial building interior design；construction drawing；site with
中图分类号：TU238+.2
文献标识码：A
文章编号：1008-0422（2012）05-0127-02
1 引言
商业空间就是提供有关设施、服务或产品以满足商业活动需求的场所。现代的商业空间指的是不仅可以满足功能性方面要求，还可以满足各类心理和精神的需求以及获取相关信息需求的设施、条件以及环境场所。随着我国经济的繁荣，人民生活水平的提高，人民消费能力也大大提高。伴随着城市的发展，贸易、商品市场的不断扩大。改善商业环境是城市环境建设的需要。
2 基本概述
2.1现代商业分类：
现代商业分类主要包括百货店（DEPARTMENT STORE）；购物中心（SHOPPING CENTER）；商业街（SHOPPING ARCADE）；连锁店（CHAIN STORE）；超级市场（SUPER MARKET）；专卖店、便利店、量贩店等。
2.2商业空间的功能性：
2.2.1展示性（SHOW）：除了一般意义上的商品陈列，商业的空间还可以包括舞台上的动态的表演、各种形式广告的、有关商品自身以及附加信息的传达。
2.2.2服务性（SERVICE）：商业空间提供各种有形或无形的服务，包括购物、休闲、咨询、寄存、修理、餐饮、美容等。
2.2.3娱乐性（AMUSEMENT）：提供影院剧场、儿童游乐、电子游戏、运动休闲等调剂身心的活动。
2.2.4文化性（CULTURE）：无论是商品或娱乐活动，其本质军均是文化活动，包括各类流行也是一种文化。
2.3商业建筑室内设计内容：
本文主要以以规模较大的购物中心为例（图1、图2）。
商业建筑室内设计主要包括：室内步行街出入口；中庭；采光顶；观光电梯；电梯厅；公共通道；公共卫生间；各大主力店区域入口；店招；自动扶梯；楼梯；消防前室；配套设施；多种经营店位；光环境设计；广告、标识、色彩系统。
同时还可能包括：电梯桥厢、室内景观、地下室、下沉式广场、特殊商业活动、软装等。
3 室内设计中需特别注意的问题
以上各项设计内容都包含了许多的细节，常规的设计方式、流程不再赘述，以下就与施工图绘制有关的内容特别分析。
3.1室内步行街出入口
出入口需配有常规的除尘垫也有称刮砂地毯，其进深以2.4m为宜，但不得小于1.8m，等于正常步长3 - 4步。出入口平面布置上可考虑二道门，开门位置交错，平顶上考虑风幕机的安装位置，以满足环保节能的需求。
3.2中庭（图3、图4、图5）
中庭设计中最主要的二个组成：栏杆及侧板。中庭栏杆及立撑（包括间距）必须在平面图中明确表示，扶手转角处必须示意为圆角，转角处两端立撑至拐角处（直角点）距离原则上以不大于300mm为宜，绝不允许大于标准立撑间距的1/2。栏杆与自动扶梯交接处栏杆的处理方法必须在图中明确，必要时需画大样图表示。中庭的侧板上方连接栏杆基础，中间造型可能需结合侧送风口，下方与平顶的边缘交接，同时会影响到下出风口、防火卷帘等，所以中庭栏杆及侧板详图是地面、平顶施工图的基础，是确保设计方案能确实实行的基础，所以在扩初的施工图中就需绘制清楚。
3.3采光顶（图5）
采光顶是商业设计中的亮点部位，并且需专业厂家来深化和施工，有高度的专业性。一般在室内装饰开始施工前就会完成，以保证室内装饰完成的部分不会被自然的风雨损坏。采光顶设计四要素：钢结构+遮光帘+夜景效果+使用效果。采光顶初步设计中需考虑的问题包括：（1）主、副钢龙骨的截面尺寸；（2）电动遮阳帘的位置；（3）相关设备机组的安放；（4）吊点位置和承重，一般150KG/点位，电动挂钩应能够单控和群控；（5）玻璃单块尺寸是否可行；（6）采光顶可考虑向上泛光金卤灯（150w）与向下直射金卤灯（250w - 350w），其间距控制在一柱跨（8400）为宜，且两种灯最好错位放置。向下照明的灯具需考虑吊装高度。
3.4观光电梯
观光电梯也需专业厂家配合内部结构的深化和施工，同样具有高度的专业性。施工图中需完整表现其正立面和侧立面以及有变化部位的横向剖面，需考虑观光电梯所在中庭栏杆和侧板与之相接，包括横向分隔的关系。全玻璃观光电梯需注意平衡锤的位置。
3.5公共通道（图6、图7、图8）
大部分的管线会在走道上方布置，需特别注意穿过结构梁底的设备标高，主要是空调管、防火卷帘等较大设备。
3.6公共卫生间
卫生间入口门洞如无门套，需考虑立面与公共走道材料的分块跟缝问题。
3.7店招
店招的设计应同时考虑到统一性与可变性。需考虑店铺内小业主的装修与统一店招在平顶及侧面的交界处收口。如店铺隔断玻璃有防火要求，则玻璃在吊顶上方的部分需封堵至板底或梁底，并加防火棉。
3.8自动扶梯
天花图中应明确自动扶梯的底板作法，需考虑灯具或造型的尺寸再确定自动扶梯侧板的厚度及安装形式。设计时应考虑自动扶梯下方的自动喷淋的安装。根据《自动喷水灭火系统设计规范》第7.1.11条文规定：顶板或吊顶为斜面时，喷头应垂直于斜面，并应按斜面距离确定喷头间距。但下垂型标准喷头斜向安装可能因玻璃球的问题不能正常喷水。根据《民用建筑设计通则》第6.8.2条文规定：自动扶梯的梯级、自动人行道的踏板或胶带上空，垂直净高不应小于2.30m；自动扶梯的倾斜角不应超过30°，当提升高度不超过6m，额定速度不超过0.50m/s时，倾斜角允许增至35°。
3.9配套设施及多种经营点位
配套设施包括广告灯箱、休息椅、垃圾桶、服务台、公用电话、灯柱、ATM机、手机充电器、楼层导视等。多种经营点位主要用于设置岛柜、临时活动柜台或临时活动用水用电。这两部分需要业主的招商部提供或确认。
3.10广告、标识、色彩系统
包括功能性指示和导向性指示，还应考虑智能化的应用。
3.11特殊商业活动
主要是车展。需考虑车辆行驶的路线，车道地面装饰材质的承载荷载。
3.12关于残疾人坡道
为便于残疾人使用的轮椅顺利通过，坡道坡度不大于l/12，与之相匹配的每段坡道的最大高度为750mm，最大坡段水平长度为9000mm，室内坡道的最小宽度应不小于900mm。坡道的高度每升高1.50m时，应设深度不小于2m的中间平台。楼梯踏步无直角突沿，不得无踢面。坡道、公共楼梯凌空侧边应上翻50，应设上下双层扶手。在楼梯梯段(或坡道坡段)的起始及终结处，扶手应自其前缘向前伸出300mm以上，两个相邻梯段及梯段与平台的扶手应连通。
3.13关于消防通道（图8）
当未设置环形消防车道，且沿街长度超过150m 或总长度超过220m 时，应在适中的位置设置穿过建筑的消防车道。消防车道（包括穿过建筑的消防车道）的净宽度和净空高度均不应小于4m。
3.14关于防火卷帘
防火卷帘轨道后的基层内可根据实际增加防火棉。防火卷帘的形式及尺寸应尽早确认。
4 施工图阶段
进行到施工图阶段需再次确认的内容：
4.1因设计需要消防栓可在小范围内移位，但移动后的位置需原建筑设计确认。同时应考虑上下楼层消防主管是否对应，是否需移位，移位后的消防主管是否会穿梁。
4.2时间条件和土建图纸条件都具备的情况下，应做综合平顶图。
4.3提供给电气工种前应注意在平面上显示液晶显示屏的位置。
4.4专业厂家根据现场实际尺寸深化墙面、地面石材的铺贴排版后，应给于设计确认。
4.5公共区域与商铺设计界面和施工界面的划分和收口。
4.6施工图绘制的前提主要包括：平顶标高与设备确认；梁位置确认；栏杆侧板详图；防火卷帘位置及做法确认。
4.7材质标注必须详细，不能有遗漏面。如果因块面太小、太多等问题无法作到一一标明，应考虑不同的填充图案以示区别，以免造成施工过程中饰面材质无法确定。
4.8底层自动扶梯下方如有服务台，需考虑是否需做背景或储藏室。
4.9图纸空间和布局空间注意虚线及点划线的线型比例设置。
4.10矩形中庭剖立面必须反映两个立面，需看到自动扶梯或观光电梯正、侧两个立面。
4.11店铺立面隔断玻璃分块大小以2500为界，即大于2500的分二块，小于2500的可做一块。玻璃的厚度根据玻璃大小确认。
4.12加气混凝土砌块墙面干挂石材做法：200*200镀锌钢板使用M12膨胀螺栓固定于上下楼板，8#槽钢焊于钢板上，L63*5镀锌角铁横撑于槽钢腹板中，角铁连接不锈钢干挂件，最后是干挂石材饰面。槽钢与现有墙体需有横向连接点，避免槽钢扰弯变型。干挂装饰面层离原有墙体尺寸以小为宜。
5 结语
每个成功的装饰项目都离不开前期设计、中期沟通绘制及后期的现场配合。深入理解设计的理念，结合项目的现场实际情况逐步调整，依靠在具体施工中得到的经验回避可能发生的不利状况，最后完成既能体现设计意图又结合了现场实际的装饰工程是每个室内设计师的美好愿望。
参考文献：
[1]自动喷水灭火系统设计规范.GB50084-2001（2005年版）.
[2]手动轮椅车.GB/T 13800-92.
[3]方便残疾人使用的城市道路和建筑物设计规范.JGJ50-88.
[4]商店建筑设计规范.(试行) JGJ48-88.
[5]商业建筑设计防火规范.DGJ32/ J67-2008.
[6]楼地面内装修图集.03J502-3.
[7]民用建筑设计通则.GB50352-2005.
[8]防火卷帘.GB14102-2005.
电子游戏设计方案范文6
论文摘要：随着虚拟现实技术的出现，城市规划建设发生了革命性的变化。而虚拟现实建模语言vrml正是相应其产生的，人们可以根据自己的丰富的想象力模拟构造出任意模型，从而实现城市规划的预见。当然，也可以从模型中发现缺点和不足，从而做进一步的改进和完善。本文正是基于这种技术和vrml开发工具实现了城市的仿真，能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可以从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，公众的参与也能真正得以实现。
本文研究的主要是虚拟现实技术在城市规划领域中的应用。意义在于针对现代城市建设的盛行，利用环境学、工程学、规划设计等的综合，将虚拟现实技术运用其中，实现对城市的仿真，更真实、鲜明、生动地展现城市面貌，便于对城市规划的可行性研究，有利于城市的规划，建设和完善。
abstract ：the city planning and layout have been revolutionized by the advent of the virtual reality technology. and virtual reality modeling language happens to come into being going with it. people could construct any model according to his imagination, consequently the expectation of the city planning can be achieved. certainly we could find out the error and insufficiency, so that we could modify and improve it. the article bases on this technology and vrml exploitation tool to implement city emulation. it can make government layout department, project developer, engineering person and public set eyes on layout result in spots and commutatively by applying vr technology, and make them grip the city’s conformation and understand the purpose of the designer, and the participation of the public could come true.
this paper is mainly about the application of the virtual reality technology to the city planning. the significance is that it can realize city emulation by applicating euthenics, engineering, layout and vr technology. consequently we can show the more real, brilliance, dramatic city’s visage, so that it makes the feasibility research of the city planning more simple and it in favor of city planning, city’s construct and city’ perfect.
keywords ：virtual reality；city planning；modeling；emulation
第一章 绪 论
1.1 什么是虚拟现实技术
虚拟现实是计算机模拟的三维环境，是一种可以创建和体验虚拟世界（virtual world）的计算机系统。虚拟环境是由计算机生成的，它通过人的视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉的视景仿真。它是一门涉及计算机、图像处理与模式识别、语音和音响处理、人工智能技术、传感与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。用户可以通过计算机进入这个环境并能操纵系统中的对象并与之交互。
虚拟现实不是真的，也不是现实，它只是一个在桌面上可实时地做交互式三维图形用户界面的工具。就像窗口系统及鼠标驱动用户界面一样，虚拟现实可使计算机的运用更加有效、透明。根据设计者的构想，用户可以沉浸到数据空间中，将用户在一定时间内与现实环境相隔离，然后投入到可实时交互的虚拟环境中，并且驾驭其中的数据，使人有一种身临其境的感觉。
虚拟现实是一门综合技术，它以计算机技术为主，综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术、伺服技术等，来生成一个逼真的三维视觉以及嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自身的功能和一些设备，对所产生的虚拟世界这一客体进行浏览和交互式考察[1]。
虚拟现实有三大特点：浸沉感、交互性和构想性。
浸沉感指的是人浸沉在虚拟环境中，具有和在真实环境中一样的感觉；
交互性指在虚拟环境中体验者不是被动地感受，而是可以通过自己的动作改变感受的内容；
构想性指虚拟的环境是人构想出来的，因而可以用以实现一定目标的用途。
1.2 虚拟现实技术的发展前景
虚拟现实（virtual reality，vr）是近来计算机网络世界的热点之一，在社会生活的许多方面有着非常美好的发展前景，更是数字地球概念提出的依据和基础技术。
虚拟现实的应用领域十分广泛，主要在工程设计、计算机辅助设计（cad）、数据可视化、飞行模拟、多媒体远程教育、远程医疗、艺术创作、游戏、娱乐等方面。 web的出现更使虚拟现实技术引起人们普遍的关注。人们对它寄予厚望，希望利用这个技术使世界各地的人，可以在三维环境下交流。多个用户可以进行基于文本的或是声音技术的闲谈，在网上建立一个真正的三维社区已不再只是梦想中的事[2]。
虚拟现实发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。因为数字地球带给我们的是一个绚丽多彩的三维的世界!
我们相信社会的发展和技术的创新使这一切在世界的任何地方都能做到，再不需等待可望而不可及的将来，或许就在十年以后，或许二十年以后。
1.3 国内外虚拟现实技术的研究概况
美国是vr技术的发源地。美国vr研究技术的水平基本上就代表国际vr发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中日本是居于领先位置的国家之一，主要致力于建立大规模vr知识库的研究。另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。但日本大部分虚拟现实硬件是从美国进口的。
在vr开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备（包括触觉反馈）设计和应用研究方面，在欧洲英国是领先的。到1991年底，英国已有从事vr的六个主要中心，它们是windustries（工业集团公司），british aerospace（英国航空公司），dimension international，division ltd，advanced robotics research center和virtual presence ltd（主要从事vr职产品销售）[3]。
和一些发达国家相比，我国vr技术还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。根据我国的国情，制定了开展vr技术的研究，例如，九五规划、国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划等都把vr列入了研究项目。 在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。
北京航空航天大学计算机系是国内最早进行vr研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出了部分硬件，并提出了有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境，提供用行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接[3]。
浙江大学cad&cg国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。
哈尔滨工业大学计算机系已轻成功地虚拟出了人的高级行为定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，话音和语调的向步等。
还有其他一些大学在虚拟现实发面取得了骄人成绩，在这里就不再介绍了。总之，虽然我们和其他一些发达国家相比还存在差距，但我国的发展前景还是很光明的，需要大家的不懈努力。
1.4 本文研究的主要内容
本文主要是介绍了虚拟现实技术极其应用，及其相应的实现工具vrml语言。通过对城市的模拟设计，更深入的了解虚拟现实技术及掌握vrml语言的使用。
第一章主要讲了虚拟现实技术的基础知识、发展前景以及现今国内外的发展状况。以便让读者对虚拟现实技术有一定的了解。
第二章主要讲了虚拟现实技术的实现工具vrml语言的发展历史，虚拟现实与vrml的联系以及vrml的创作原理等，目的是使得读者可以很快掌握vrml。
第三章是系统的概要设计，主要讲了虚拟现实技术的应用和vrml的使用。通过介绍虚拟现实技术在城市规划领域的应用，物理建模技术以及城市模型的概要设计，使得读者对虚拟现实技术的了解更加深入和透彻。
第四章主要讲了系统的详细设计，主要是告诉读者怎样利用vrml语言实现模型的虚拟实现。通过本章的学习可以使读者的运用vrml语言的能力大大增强。
第五章主要讲了在系统的设计过程中遇到的问题及相应的解决方法。
第二章 vrml简介
2.1 vrml的发展历史
vrml使用场景图数据结构来建立3d实境，这种数据结构是以sci开发的open inventer 3d工具包为基础的一种数据结构。vrml的场景图是一种代表所有3d世界静态特征的节点等级：几何关系、材质、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。几乎所有的生产三维产品的厂商，无论是cad、建模、动画、虚拟现实，还是vrml,它们的结构核心都是场景图。
1993年9月，tong parisi和mark pesce开发了第一个vrml浏览器，称为labyrinth，它是www上三维浏览器的原形。
1994年春，在日内瓦第一届www大会上，由tim berners-lee和dave raggett所组织的一个名为bird_of_feather (bof)的小组提出了vrml这个名字，当时所代表的含义是virtual reality makeup language，但是后来为了反映三维世界的建立而改成了virtual reality modeling language，缩写为vrml。在这次大会以后，一个www-vrml mail list的组织成立了，silicon graphics，inc(sgi)的gavin ball通过选择open inventor文件格式中的基本元素，增加必要的www特征，制定的方案经修订，在1994年第二次www大会上公布为vrml1.0的初稿。
另一位sgi的原open inventor设计师paul strauss开始作一个vrml公共域的词解程序，当时流行于业界的名字叫qvlib。这个程序的作用是把vrml的可读文件格式转换成浏览器可理解的格式。这个词解程序于1995年1月公开。它可以安装到各式各样的平台上，从此，各种浏览器私雨后春笋般兴盛起来[4]。
1996年8月在sgi的 moving worlds提案基础上形成vrml2.0。vrml2.0在vrml1.0的基础上进行了很大的补充和完善。
vrml2.0的dis就是以vrml2.0为基础制定的，于1997年4月提交国际标准化组织iso jyci/sc24委员会审议，依照惯例命名为vrml97。
1998年12月在原vrml组织的基础上成立了web3d联盟，致力于vrml ng标准的制定，并致力于制定x3d网络三维标准。在x3d的旗帜下，vrml将结合java3d和xml等技术，成为internet上三维虚拟世界的主要标准。
2.2 vrml与虚拟现实技术
虚拟现实的英文名称为virtual reality，简称vr，即利用计算机的高科技手段构造出一个虚拟的世界，使参与者获得与现实一样的感觉。虚拟现实是一个在当今国际上倍受瞩目的课题。
当计算机技术尚未出现的时期，仿真只能在实物上进行，这一阶段的仿真称为模拟仿真。其特点是：由于仿真是在实物上进行，因而实时性强且精度较高，但是实施的难度和费用都较大。在计算机技术问世且被引入仿真领域的初期，仿真技术步入了半模拟半数字的阶段。这时系统中的一些部分由计算机代替，另一部分则由实物充当，所以，在一定程度上仍然保留着实时性仿真的特点[5]。
80年代后期，仿真在诸多方面都发生了重大的转变，仿真研究的对象已由连续转向离散事件系统。仿真已由重视实验转向重视建模与结果分析。计算机已成为一种重要的仿真工具。计算机仿真是一门利用计算机模拟真实系统进行科学实验的技术。
由于从强调并重视与人工智能结合转向强调与图形技术和对象技术结合，仿真系统的交互性大大加强。就应用领域方面而言，仿真已从研究制造对象的动力学、运动学特性及加工、装配过程，扩大到研究制造系统的设计和运行，并进一步扩大到后勤供应、库存管理、产品开发过程的组织、产品测试等，涉及到企业制造活动的各个方面。这些转变明显地说明，计算机仿真已经进入了一个崭新的发展阶段，它的重要性与特殊功能已越来越突出。虚拟现实促进了仿真技术的发展。虚拟现实是采用计算机仿真技术生成的一个逼真的、具有视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境，置身于该环境中的人们可以通过各种传感交互设备与这一虚构的现实进行相互作用，达到彼此融为一体的程度。近年来随着信息技术的发展，特别是高性能海量并行处理技术、可视化技术、分布处理技术、多媒体技术和虚拟现实技术的发展，使得建立人机一体化的、分布的、多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能，仿真因此形成一些新的发展方向，如可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等[5]。
2.3 vrml原理
1.vrml对三维虚拟世界的描述
vrml规定了3d应用中大多数常见的功能。
(1)建模能力，vrml定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强。
基本几何形体：box、sphere、cone、cylinder
构造几何形体：indexlineset、indexfaceset、extrusion、piontset、elevationgrid
造型编组、造型定位、旋转及缩放：group、transform
特殊造型：billbord、backgroud、text
基本几何形体节点只能作十分有限的几种造型，用点、线、面索引节点及拉伸节点就可以构造任意复杂的实体形状。特殊造型节点可用于场景中的文字、背景颜色等设置。造型编组可以用来描述装配关系，其中transform节点可以确定装配位置、方向。
(2)真实感及渲染能力，通过提供丰富的相关节点的渲染，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源。
光照：headlight、spotlight、pointlight、directionlight
材质着色：material、appearance、color、colorinterpolator
纹理：imagetexture、movicetexture、pixeltexture、texturetransform
雾：fog
明暗控制说明：normal、normalinterpolator
三维声音：sound
场景光照的设置直接影响观察者的视觉效果，这几种光照节点可以提供各种虚拟场景的光源。不同材质的物体色彩及反光效果不同，vrml的材质及着色节点的使用可以仿造如同真实物体给出的视觉效果。文理节点可以对实体表面粘贴图片或进行像素点的设置以使实体具有同实物一样的表面花纹。雾、明暗控制都对场景的光线反射有影响。声音节点可以在场景中模拟出实际空间可能产生的各种声响，如音乐、碰撞声等[6]。
(3)观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互。视点可以控制对三维世界的观察方式。
传感器：cylindersensor、planesensor、visibilitysensor、proxymitysensor、spheresensor、touchsensor
控制视点：viewpoint、navigationinfo
各种传感器节点可以感知用户鼠标的指针，touchsensor节点在数控车床操作按纽功能的仿真中十分有用。视点控制可以预先提供给用户一些更好的观察角度。
(4)动画，vrml提供了方便的动画控制方式。
关键帧时间传感器：timesensor
线性插值器及姿态调整：coordinateinterpolator、orientationinterpolator、scalarinterpolator
这两组节点的配合使用可以产生场景中的动画效果，关键帧时间传感器节点驱动线性插值器节点按时间顺序给出关键值插值，这些插值就是关键震动画时控制实置、状态所需要的中间过渡值。
(5)细节等级管理及碰撞检测：lod、collision
细节等级管理是对复杂实体的细节显示加以控制，使该实体可在视点外或远离视点时不显示或粗略显示。vrml自身提供的碰撞检测是指观察者在虚拟场景中的替身与实体的碰撞。
(6)超链接及嵌入：anchor、inline
这两个节点使vrml可以由一个虚拟场景直接链接到另一个场景，或者将另一个场景中的实体嵌入自己的场景中。
2.vrml的执行模式
通过使用vrml的script节点编程、与java间事件访问和建立场景图内部消息通道能够很方便的实现虚拟实体的交互和动画功能。vrml场景图可以接受两种事件驱动：从路由语句传过来的入事件及由外部程序接口写入的直接事件。路由语句说明由场景传出的每一条消息的传递路径，也就是从一个节点的出事件域传出的事件传递到一个节点的入事件域。场景中传感器节点通常定义了触发事件，它通过路由发送到场景图的其他节点的入事件域。如传感器节点的触发事件直接传递到插补器节点产生关键值插值，也可以传递script节点进行运算处理产生关键值插值。script节点的处理过程就是javascript语法编写脚本程序。script节点还可以通过url域引入java程序到其他需要的节点，比如传送给实体改变它的位置、形状。由外部程序接口写入的直接事件不需要路由图传递，但其他执行过程都是一样的。如果需要外部程序的响应，它应该能够有读取节点出事件域数据的接口[7]。
2.4 vrml的创作工具
创作vrml可以用你喜欢的文本编辑器，如windows95下的notepad，dos下edit等。当然，最后要奖文件保存为以 .wrl为后缀的文件。对于复杂的三维造型，如果vrml语句逐句写出，那么其工作量是非常大的，有时也是无法完成的，幸运的是有很多大型的具有三维造型功能的软件都开发了vrml文件的输入输出，人们可以利用这些造型工具直观快速的创建一个三维空间，然后输出为 .wrl后缀的文件。这样对于复杂的三维造型vrml环境中显示就不成问题了。
推荐读者使用的vrml创作工具是vrmlpad，它是一种功能强大且简单好用vrml开发设计专业软件，其完全vrml97标准。vrmlpad可以对vrml文件进行浏览编辑，对资源文件进行有效的管理，并且提供了vrml文件的向导，可以帮助开发人员编写和开发自己的vrml虚拟现实作品[8]。
第三章 系统的设计
3.1 虚拟现实技术在城市规划领域的应用
3.1.1 概况
随着全球知识经济的兴起，信息产业正以前所未有的速度蓬勃发展，上至政府、军队，下到各企事业单位都开始重视信息技术的创新研究和长远发展，并已经或准备给予大量的投入。而作为信息技术发展重要驱动力的“虚拟现实”技术，也随之成为人们关注的热点之一。
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。vr技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用vr技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的[9]。
3.1.2 虚拟城市的有机组成
仿真的虚拟环境
类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是vr技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。
多方式、运动中感受城市空间
在虚拟现实系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、ufo等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。vr技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而vr技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
实时多方案比较
运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过vr技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且虚拟现实系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户做出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。
三维空间信息交流
虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与gis信息相结合，即所谓的vr-gis，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，虚拟现实系统还可以与网络信息相结合，实现三维空间的远程操作。
公众参与与方案展示
对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
3.1.3 虚拟现实技术对城市规划的影响
1．城市规划管理
信息技术对城市规划管理的影响主要表现在办公自动化方面，目前的办公自动化方面，目前的办公自动化主要是提高城市规划管理部门内部的管理水平、质量和效率。随着社会的信息化，通过因特网可以建立城市规划管理部门与城市建设者之间的有效信息通信渠道，可以通过因特网实现网上报建，报建单位只要在本单位与因特网相连的计算机就可完成报建过程和提供所需的材料，规划审批可以在因特网上完成。
规划管理与规划设计更紧密的结合，实现管理与设计的一体化，审批的结果可以电子数据的形式迅速的反馈给设计部门，而设计部门可尽快地将设计结果以电子数据的形式提交给管理部门，这些信息的传输可以通过因特网来完成。
通过因特网可以进行规划评审，各地的专家可以在家里对规划成果进行评审，规划成果将利用虚拟现实技术展现专家所需的各种信息（如建筑物三维动态模型），通过网络会议交流意见，专家甚至可以实时与规划师交流，提出自己意见和设想，并可以较快地通过建立数字模型加以证实[10]。
2．城市规划设计
城市规划设计将更广泛应用cad和gis技术，而计算机图形输入技术的改进和智能化，五笔输入技术，使规划设计师进行设计更为方便，而不影响灵感产生。
设计过程中所需的数据将数字化，使其获取变得更加容易、更加方便，可以采用遥感图像直接作为背景进行设计，而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的获得。现在比较难以得到的人口空间分布、交通流量等信息由于相应信息系统建立而能很方便地获得。
虚拟现实技术的发展与应用，使规划设计成果的三维动态建模更加方便，设计成果更加形象和直观。
在规划设计和规划审批中由于规划成果的数字化，使得对各种规划成果和方案的定量分析、模拟和预测成为可能，经济可行性分析也更为方便，促进规划决策的科学化。
通过因特网由分布在全球各地的规划设计专家共同合作完成设计也将成为可能，这样可以构建了一个不受规划师的空间分布制约的虚拟设计事务所。
3．公众参与
公众可以通过因特网动态了解规划设计方案和参与规划审批，而且规划方案与成果的表现形式由于采用虚拟现实技术和多媒体技术更为直观和形象，使公众能更好的理解规划师的意图，公众通过因特网发表个人的意见，与规划师、管理人员和其它有关人员进行直接对话，使公众参与更加有效，促进决策过程的民主化。
4．城市规划研究与教育
因特网构成了一个巨大的电子图书馆，各种城市规划研究成果将以电子出版物的形式出现，城市规划研究者将通过因特网查到各种城市规划资料，并可通过电子邮件、bbs（电子公告栏）及其它一些网络通信方式进行交流。
因特网同时也将成为一个庞大的远程教育网，城市规划专业的学生可以通过因特网利用多媒体技术学习城市规划的理论与知识。
在信息时代，电子游戏也将成为一个很好的教育手段，城市规划方面的游戏软件将出现，可以对规划设计与审批及城市建设过程进行模拟，使城市规划学习及城市规划的宣传与教育通过玩电子游戏的过程来完成。
总之，信息时代的到来，使人类构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界，人们将生活在由原子组成的现实空间和由比特（bit）构成的信息空间(cyberspace)中，现实空间与信息空间的物理界面（interface）是由计算机及网络和数据库构成的信息基础设施，人们通过这一界面可跨越现实空间与一些时间的限制，了解现实世界的过去和现在，预测未来，进行思想交流。城市规划将在信息空间中构造城市发展的蓝图，并通过建设者在现实世界中实现。
3.2 物理建模技术
3.2.1 人工的几何建模方法
由构造vr的观点看，几何建模是构造vr的致命技术，它的限制可能妨碍vr的进展。vr研究将受益于共享的开放的建模环境，包括物理建模环境等。为了加深理解，需要回顾三维几何模型怎样获取。下面回顾几个vr工作所报告的模型获取过程。vr的几何建模一般通过基于pc或基于工作站的cad工具获取。在北卡大学漫游建筑的项目中，autocad用于产生构成一座教堂几何模型的12000个多边形。讨论的一个问题是"由为其它目的写的cad程序中取出要求的数据"。由autocad产生的文件取出三维几何并不困难，但问题是并非所有要求的数据都以vr要求的形式提供。特别是没有提供有关建筑物实际物理的数据，用于实时漫游算法的划分信息，以后由手工或专用程序加入。
vpl reality built for two (rb2) 系统使用macintosh ⅱ，作为固体建模的设计站，用iris工作站作为绘制/显示站。rb2是用于设计和实现实时vr的软件开发平台。在rb2下开发是快速的交互的，具有可实时编辑的属性约束和交互。rb2的几何建模功能利用了软件模块rb2 swivel和数据流/实时动画控制台body electric。rb2在组织上有大量跟随者，他们没有足够的资源开发自己的vr。rb2是交钥匙系统，它的几何物理文件格式是专有的。
在npsnet项目中，初始的三维插图集由simnet数据库得到。这些模型知道的武器系统的三维外表比simnet少得多。结果，研究者开发了保存这些三维模型的开放格式，把物理模型增加到格式中，并改写了系统，包含了面向对象的动画能力。例如，npsnet研究组正在利用multigen cad工具开发无物理的模型，这用于sgi基于performer的npsnet-4系统。有物理的cad系统已开始开发，但还很贵，只是专用的。许多ve应用要复制真实世界。不是用手建立模型，最好利用视觉或其它感觉自动获取模型。自动获取复杂环境模型(如工厂环境)当前还不现实，但这是合适的课题。同时，自动或接近自动获取几何模型，现在在某些情况是现实的。部分自动的交互式获取在不久将是可行的。现在已有利用激光扫描建立实际物体三维外形的设备出售。
3.2.2 自动的几何建模方法
三维扫描仪（3 dimensional scanner）又称为三维数字化仪（3 dimensional digitizer）。它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具。它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同。首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物。其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩。某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。第三，他输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。这可以直接用于cad或三维动画。彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。
1．三维信息获取技术
早期用于三维测量的是坐标测量机（cmm）。目前，cmm仍是工厂的标准立体测量装备。它将一个探针装在三自由度（或更多自由度）的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。其优点是测量精度高。其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。
机械测量臂借用了坐标测量机的接触探针原理，把驱动伺服机构改为可精确定位的多关节随动式机械臂，由人牵引装有探针的机械臂在物体表面滑动扫描。利用机械臂关节上的角度传感器的测量值，可以计算探针的三维坐标。因为人的牵引使其速度比坐标测量机快，而且结构简单，成本低，灵活性好。但不如光学扫描仪快。也没有彩色信息。faro和immersion公司提供这类产品。
借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。这是激光或超声波测距器。测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为"飞点法"或"图像雷达"。不少公司开发了用于大尺度测距的产品（如用于战场和工地）。小尺度测距的困难在于信号和时间的精确测量。leica和acuity推出了采用激光或红外线的测距器。senix公司推出了超声波测距器。它受遮挡的影响较小。但要求测量精度高，扫描速度慢，而且受到物体表面反射特性的影响。
基于计算机视觉原理提出了多种三维信息获取原理。这包括单目视觉法，立体视觉法，从轮廓恢复形状法，从运动恢复形状法，结构光法，编码光法等。其中的结构光法，编码光法成为目前多数三维扫描设备的基础。这些方法可以分为被动式和主动式两大类。被动式法的代表是立体视觉法。主动式法的代表是结构光法，编码光法。光学扫描的装置比较复杂，价格偏高，存在不可视区，也受到物体表面反射特性的影响[11]。
用于获得物体内腔尺寸的方法之一是工业ct。它以高能x射线对零件内部进行分层扫描。它的缺点是精度不高，价格昂贵，且存在放射性危害。
美国cgi公司生产的自动断层扫描仪（automatic cross section scanner, acss）可以克服这些缺点。但要求对被测物体进行破坏。
2．三维扫描系统的关键技术
在硬件和控制技术方面，扫描运动的伺服装置要求精度高，运行平稳，可定位性好。用电子扫描代替机械扫描是当前的趋势。各类传感器要求精度高，分辨率高，噪声小。
三维信息获取技术方面，三维信息获取的原理应综合考虑精度，速度，易实现性，易使用性，成本，使用背景等。原理确定后，还要注意实施方案，采用巧妙的技术策略，提升产品的性能。还要研究计算模型和误差模型，了解误差的原因，误差的传递，误差的校正和消除。往往还要包括数据的预处理和后处理技术。
色彩信息获取方面，物体的色彩由三个因素确定: 照明类型，物体表面的反射特性，眼睛按三条不同的光谱灵敏度曲线感知光线的能力。彩色是一种心理感觉。它与光源辐射能量的分布及观看者的视觉感受有关。目前的三维扫描仪一般得到的不是物体表面的材质和对入射光的反射特性，而是在某种照明条件下所呈现的色彩。
三维构型，显示及修改技术方面，扫描仪获取的是物体表面离散采样点的坐标和色彩。这些采样点的集合称为"点云"（point cloud）。必须用点，多边形，曲线，曲面等形式描述立体模型，即将"点云"构成"形"。同样的点集进行不同的连接，可能得到不同的三维模型。复杂表面的散乱点的构形是很困难的。还要将得到的三维模型显示出来，并对缺陷进行人工修改。还必须支持多种数据格式，将结果按指定的格式输出[12]。
定标技术方面，确定有关的装置参数就是定标。它与计算模型和误差模型有关。定标精度和可靠程度直接影响测量精度。定标还可以校正装置的误差。对彩色扫描，还有色彩定标问题。
3.3 城市建模
本设计采用了人工几何建模方法建立城市模型的。这部分包括两部分，即总体建模和局部建模。
3.3.1 总体建模
总体建模初步构造了将要建立的城市模型的大体布局，包括主要的街道，建筑等，还有整体的天空地面的色彩。局部建模是在整体建模的基础之上对局部布景的详细设计,是个逐步细化的过程。
整体建模如下：用background设置天空和地面的色彩。background节点用于生成vrml的背景空间，背景采用了立方体空间的表现形式，在其外放置了一个地面球体，在地面球体之外是天空球体。立方体和球体在概念上都是无限大的，并包围着vrml世界，观察者可以看到立方体和球体的任意部分但永远不能接近它们。用viewpoint节点定义了浏览者在虚拟环境中的游行方式。viewpoint视点节点定义了处于局部坐标系中的一个指定位置，用户可以从该点来观察场景。在每一个新的观察点，浏览器获得的图象就像是使用一部虚拟的取景器在屏幕上播放一样。替身在虚拟空间中的移动，就使得取景器不断的调整起位置和朝向。在这里本人定义了aa视点，采用了飞行的非跳跃的漫游方式。为了是浏览者的感觉和现实世界一样，本人又在浏览者的头部安置了头灯，否则，展现在我们面前的将是一个个黑漆漆的模型。同时用worldinfo定义了境界信息，在运行界面的标题栏可以看见该设计的名称，作者等等。worldinfo节点用来声明一个空间的标题以及想提供的其他注解，它对vrml场景的创建并不产生影响。
运行效果如图3-1。
图3-1 背景图
上图只是一个非常非常粗略的框架，在此之上，用transform节点创建了几栋楼房，有高有矮，和城市的比较接近，还有南北东西走向的街道。transform节点是一个组节点。transform节点包含一个子节点列表，这些子节点可以是shape节点、group节点或transform节点。在transform节点中的所有子节点将在transform节点的坐标系原点处建立。该节点包括位置的确定、造型节点的旋转轴和方向、造型节点大小的缩放比例及缩放旋转轴，以及形体造型的构造等，它的功能比较强大，使用相对简单。transform节点在放置场景中的对象并确定其方向时具有很大的灵活性。transform节点也是一个形成vrml场景层次结构的基础节点。这里的楼房和街道就是用简单的形体造型节点box构成的，只是在大小，位置，方向上做了相应的改变。为了是楼房看起来更逼真，又在上面嵌入了楼房的图片。
城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘，为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。这里也采用了城市规划的思想，哪里放置街道、哪里放置楼房等都需要缜密的考虑，要求布局合理，位置适当。
图3-2是设置后的运行效果。
图3-2 简单的楼房
很显然，城市里只有楼房和街道是不够的，一定要有树，那是反映一个称呼司绿化程度和建设特色的标志，而树则不是简单的立方体，但为了构造的简便，本人用圆柱体和球体来构造树，只要将球体在竖直方向上拉伸，在水平方向上压缩，然后将这个改造过的形体放在圆柱体上就形成了一棵树。当把树嵌入到城市模型中，景致就完全不一样了。这就是城市的整体构造。
在这里所用到的立方体box、球体sphere、圆柱体cylinder都是简单形体造型节点，但是运用它们可以构造更复杂的对象，需要初学者灵活的掌握和运用它们。除了上面提到的简单造型节点之外还有圆锥体cone。
图3-3是一棵树的造型。其实，它不仅仅是一棵树，更是一个希望，象征着人类对环境美好的憧憬和欣欣向荣景象的期待。
图3-3 树
图3-4 绿化的城市
图3-3-4是在嵌入了带有绿意的小树的城市的整体构造。虽然有点空旷，但是，地广人稀正是我们人类所向往的。现在世界人口的膨胀，土地资源的紧缺，已经上升到令人瞩目的日程。开拓一片沃土，合理利用土地资源是每一个建设者的最终目的和任务。而且我们也应该珍惜每一片土地。
3.3.2 局部建模
局部建模也称为细致建模，具体步骤如下。
一个城市只有楼房、街道和树是不够的，因此需要我们对粗略的城市进行细化。首先，先建立一个花坛，花坛也是有简单的造型构成的，包括立方体和球体，相互嵌套而成。花坛的颜色设置为浅绿色，错落有致。有树有花坛，当然也得有草了，所以，还要做一个草坪。为了不和花坛相冲突，草坪的颜色设置为深绿色，是一个大的扁平的立方体。街道上没有车也是不行的，但车的造型是比较复杂的，但是什么复杂的东西都可以简单化，本人用两个球体和两个圆柱体做成了一个小汽车。两个球体需要变形，而且上面的球体比下面的小。两个圆柱体作为车轮子，架在大的变形球体的下面，并在上面嵌入了车的图片，具体造型效果如图3-5。
图3-5 小车
草坪建好了，也要为其进行装饰，因此在上面放了凳子和一个供观赏的造型，凳子是由黄色的立方体做成的，供观赏的造型则是在浅灰色的圆锥体上架了一个球体，并在草坪的四角各放了一个半球。为了体现国民的保护环境意识，在草坪的边上有放置了一个圆柱形的垃圾箱。在此基础之上，为了体现虚拟现实世界的动感，草坪四角的半球及中间圆锥体上的球的颜色是自动变化的。颜色的不断变化是通过颜色插补器corlorinterpolator和时间传感器timesensor来实现的。corlorinterpolator节点是vrml提供的附加的插补器节点，利用它可以构造色彩的变化效果。corlorinterpolator节点在它的key和keyvalue域中使用一系列关键时刻值和色彩值。corlorinterpolator节点通过在两个色彩值中内插，来计算一个中间的色彩值，此值被它value_changed域输出。timesensor节点可以像时钟一样标记时间的流逝，还附加有定时发送相关时刻信息的功能。同时它可以是一个定时开关，开始及结束一些过程。通常与插补器、传感器联合使用。timesensor节点能够作为任何组的子节点。
效果如图3-6和图3-7。从两副图中可以明显看出，除了图中的球体的颜色是不同的之外，其他的都是一样的。
图3-6 奇异的草地甲
图3-7 奇异的草地乙
虚拟现实，也就是模拟现实，使得呈现的景象和现实世界的一样逼真。在这了，本人将要设计的城市的四个游乐场所中的一个做了一点变化。那就是将里面的球体改成了立方体，这不是主要的，值得一提的是当替身与游乐场的距离在一定范围内时，中间的立方体会自动的旋转一定的角度。这种变化是如何实现的呢？其实很简单，这里使用了临近传感器proximitysensor。临近传感器感知观察者进入并在一个空间的长方体区域中移动的时间。当观察者接近区域时，能使用这些传感器启动一个动画，当观察者离开时停止这个动画。proximitysensor节点能够作为任何组的子节点。并且它可以感知观察者何时进入、退出和移动鱼当前坐标系内一个长方体区域。可以检测到观察点接近的信号，利用它可控制其他操作。
一个城市只有高楼没有平房也是不切实际的，本人又在城郊建立了几个平房区。每个平房也是由简单的几何造型节点box构成的。而且，每个平房的门是可以用鼠标拉动一个角度的。房门转动是通过圆柱传感器cylindersensor的实现的。cylindersensor节点可以感知一个观察者的拖动动作，并且计算旋转轴和角度，且通过它的rotaion_changed域输出。将鼠标的动作转换成适于操作造型的输出。cylindersensor节点可以是任何组节点的子节点，它可以感知观察者在组及子节点的任何造型上的动作。通过将传感器节点的输出路由到transform节点来引起造型物体的旋转。平房区建完了，又在天边添加了几座山。山群是几个圆锥体组成的，只是远近和大小不同，颜色也做了调整，并在上面嵌入了山的图片。具体结果如图3-8。
图3-8 山与平房
一个城市没有人是不可能的，只是多少的问题。人的造型本人是用球体和立方体组成的，胳膊，腿，身体已经脖子是几个立方体，头部是一个球体，效果如图3-9。
图3-9 人
除了以上的各个造型外，在模型中还有一些电线杆，只是起到辅助的作用，也是为了使设计更加完美。
设计的最终结果如图3-10。
图3-10 美丽的城市
以上就是虚拟现实技术的应用，是基于vrml技术的，在整个设计和建模过程中，要求设计者有很好的逻辑构想思维方式，时刻以城市规划为理念，要从全局考虑，掌握逐步细化的能力。在这里要求大家要熟练掌握虚拟现实技术和vrml技术，理解城市规划的要领，能够灵活的运用vrml语言，达到举一反三的程度。
四章 系统的编码实现
本设计是以虚拟现实技术为基础，应用vrml语言实现的城市环境的模拟，下面是通过编码而得到的一个城市模拟视图图4-1。
图4-1 城市运行图
在这里的核心技术是vrml语言。在第二章已经对vrml语言做了简要的介绍，这里就不再赘述。
编码实现的过程实际上是如何应用vrml语言的建模过程，编码设计的核心也是vrml语言。在这里，对编码的实现过程作一下简要的介绍。在城市的模拟过程中，许多造型都是用简单的造型节点构造的，用到的简单造型节点有立方体box，圆锥体cone，球体sphere和圆柱体cylinder，尽管它们比较简单，但是它们是基础造型，不可缺少。下面，本人就从程序中取出一部分来阐述整个编码实现过程。
background节点是用来设置天空和地面的色彩的，skycolor中包含一系列三元颜色值，用来设置变化的颜色。skyangle中包含一系列角度值，用来设置颜色变化的角度。groundcolor和groundangle的功能和作用同skyground和skyangle大同小异。如：
background{
skycolor [0.0 0.2 0.7,0.0 0.5 1.0,1.0 1.0 1.0]
skyangle [1.309,1.571]
groundcolor [0.1 0.0 0.0,0.4 0.25 0.2,0.6 0.6 0.6]
groundangle [1.309,1.571]
}
directionallight节点是用来设置平行光的照射方向的，其中的direction指定了一个三元值来设置方向，下面的例子中所设定的方向为光线沿着y轴负方向照射。相当于光线是从顶部照射下来的。
directionallight {
direction 0 -1 0
}
navigationinfo节点是用来定义导航信息的，type域可以定义为飞行fly，行走walk等方式，speed域设置观察着在场景中畅游的速度，单位为米每秒。headlight域指明是否浏览器要将观察者的头灯打开。头灯是一束指向用户正在观看方向的有向光。avatarsize域指定一些距离参数，这些参数决定了在考虑碰撞检测和视点随地形起伏的用户可移动范围。该域的第一个只是碰撞被探测出以前用户的位置与一个碰撞几何体间允许的距离；第二个只是视点与地面间应保持的高度；第三个只是视点可以跨过得最高障碍物的高度。公共域avatarsize值描述了观察者替身的大小特性。如：
navigationinfo{
type "fly"
speed 1.0
headlight false
avatarsize [0.25,3.2,3.0]
}
transform节点是一个组节点，该节点包括一个子节点的列表。这些子节点可以是shape节点、其他group节点或transform节点。translation用来指定造型的位置，children域是指定受该节点的变换影响的子节点。这个节点是整个程序设计中的基础节点，几乎每一个模型的建立都用到了transform，因此，对transform的灵活运用尤为重要。下面的例子使用transform节点设置地面。
transform {
translation 0 -24 0
children[
shape{
appearance appearance{
material material {diffusecolor 0.4 0.25 0.2,}
}
geometry box {size 400 48 400} } ] }
viewpoint节点是视点定义节点，定义了处于局部坐标系中的一个指定位置，用户可以从该点来观察场景。position用来设置视点的位置，它是一个三元值，jump域决定了视点的类型，即跳跃型的和飞跳跃型的。orientation域是一个四元值，前三个值指定了视点的旋转轴，第四个值说明了旋转角度的正负。description域的值指定了一个用于描述视点的文本串。下面是一个关于视点aa的例子。
def aa viewpoint {
position 25 5 70
jump false
orientation 0 1 0 0.4
description "aa"
}
在vrml编程中，group节点也是一个很重要的节点。group节点提供了最简单的节点编组，可以包含任意数目的子节点，与一个没有转换域的transform节点相当。该节点与transform节点一样，也有一个children域。它用来收集节点和创建不需要实施变幻的层次结构。似乎有了transform节点，group节点并没有什么用处。但有时在对一个整体进行操作时，以transform节点组织的整体相比group节点组织的整体并不能显示出优势。如果在使用传感器或插补器节点时，祖作为一个整体，可以使用def来给它定义一个名称，并且在vrml文件中使用use重复的引用。
一个组可以具有任意数目的成员，成为子节点。既可以是造型以可以是其他包含造型和组的足。包含子节点的组节点被称为父节点。因为组节点可以其他的组，一个组的父节点可能是一个更高一级组的子节点。高级组的父节点可以是一个更高级组的子节点。从此上溯直到最高级父节点，称为根节点。造型可以组织在一起来创建更大、更复杂的造型。由于group节点和transform节点很相似，在这里就不再举例子了。
以上介绍的几个节点是vrml语言的核心节点，整个程序的设计都是通过这些节点的不同设置和组合来实现的。除此之外，还有两个重要的工具，这就是节点名定义def及引用use，这是vrml世界提供给我们的两个避免重复劳动的工具，节点命名是以关键字def加上所命名名称在一起，置于节点类型定义之前开完成的。这两个说明符可以放在任何允许节点的地方。use语句并不是复制该节点，而是把该节点再次插入它所在的场景图。节点名只在本文范围内有效。
总之，系统的编码实现就是利用vrml中的基本造型节点对已经涉及好的模型进行的模拟实现过程。在这个过程中，需要设计者能够熟练的掌握和运用vrml语言，懂得融会变通，才能使预想创建的模型得以实现。
当然，vrml中还有很多更深一层次的部分，那需要有兴趣的读者继续学习和探索，笔者在这里就不再过多描述了。
第五章 系统的测试与分析
5.1 系统的测试
随着程序的逐步完成，系统的测试也开始了。系统的测试采用的单元测试法，即逐步测试的过程。将程序分成若干个程序模块，单独进行测试，观察结果，与预期结果进行对比。当发现问题是逐步解决。然后，再将小的模块渐进式的整合成几个较大的模块，重复上面的工作，最终形成整体的模块，构成城市的整体建模。
5.2 测试中遇到的问题
在测试中遇到问题是在所难免的，本人也遇到了一些问题。
问题一：在程序的编码过程中，无论定义的立方体的颜色是哪一种，颜色的显示总是在顶部，其余部分为暗黑色。
问题二：在程序的编码过程中，当对一个简单的形体造型节点进行纹理贴图时，运行提示，找不到贴图文件。也就是说，纹理贴图不成功。
问题三：在运行界面的标题栏添加境界信息时，为何只显示其中的一部分，其余的没有显示。
问题四：程序中的许多节点的位置是一层一层嵌套的，因此就涉及到了如何才能进行正确的定位，本人总是在这个方面大费周章。希望可以找到一个好的方法来解决这个问题。
问题五：程序中的许多route与语句的使用总是和预想的存在差距。
当然还有很多更有难度的问题，由于本人能力有限，没有进行深入的探究，希望有兴趣的人继续努力。
5.3 问题的解决方法
对于第一个问题，通过察看资料以及对其他程序的研究，本人认为，应该是光线的照射方向问题，只要将浏览者的头灯打开应该就行了，经验证结论成立。
对于第二个问题，本人经过细心研究，反复实验，终于找到了答案。由于不同的vrml浏览器对图片的识别也是不同的，有些浏览器只是别.jpg形式的图片文件，有些浏览器只是别.gif形式的图片文件，而有些是兼容的。因此，只要正确选择浏览器及其相应的图片格式，就可以实现贴图纹理了。也许还有其他原因，由于本人能力有限，只发现了这些。
对于第三个问题，经过本人的细心研究发现，有些vrml浏览器提供特殊菜单选项来显示虚拟空间的标题和注解，一些浏览器也把虚拟空间的标题定位于浏览器窗口的标题栏。可以在空间使用任意多的worldinfo节点。但只有第一个worldinfo会被浏览器显示。因此，在使用worldinfo节点时只要针对不同的浏览器采用相应的准则就不会出错或不合心意了。
对于第四个问题，在vrml世界中，内层节点的定位可以说是独立于外层节点的。一旦外层节点定义好了，就可以只考虑内层节点了。当然，怎样才能找到正确的位置不是一件容易的事，它需要有好的空间立体思维能力和条理清晰的层次构想，也许需要多多练习，熟能生巧。
对于第五个问题，route的使用是一门技术，需要初学者多看一些相关的书籍和例子，掌握其中的要领和规律，还要多多练习。俗话说的好好记性不如烂笔头，它需要大家多多的练习。
以上这些只是笔者个人的一点见解，由于知识有限，能力有限，可能看法有些浅薄，希望有兴趣和爱好的读者给与建议和指正。
结论
“虚拟现实技术的应用---基于vrml技术的城市之旅”的设计与实现，充分体现了虚拟现实技术在城市规划建设中的作用，它能够减轻设计人员劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。而vrml在实现城市规划中更是起到了不可或缺的作用，它是一种编程工具，利用它可以实现任意模型的虚拟，虚拟现实技术的优势也才得以实现，使得城市的设计布局合理、美观，支出价有所值。
在该设计的过程中，本人充分体会到要想熟练地掌握运用vrml和虚拟现实技术，就必需扎实的学习vrml语言和虚拟现实技术的基础知识。随着科学技术的飞速发展，虚拟现实技术在各个领域都显示了其特殊的作用。时代的发展也使得我们掌握虚拟现实技术成为一种时尚的潮流。
设计的过程就是一个发现问题---解决问题---发现问题---解决问题的循环反复过程，但是它让学习的人逐步进步，就好像滚雪球一样，一点一点，越滚越大。通过“虚拟现实技术的应用-----基于vrml技术的城市之旅”的设计与实现，本人在vrml语言的运用以及对虚拟现实技术的发展方面有了很深的了解，受益匪浅。当然遇到很多尚未解决的问题，希望感兴趣的读者能够继续研究。
参考文献
[1] 张旆，杜可亮，刘见灼．/dianzijixie/">电子工业出版社,1998：20-25
[2] 陈运迪.网络世界[m].天津：航天工业总公司第8357研究所,1999：50
[3] 胡小强.虚拟现实技术[m].北京：北京邮电大学出版社,2005：107
[4] 黄文丽,卢碧红,杨志刚.vrml语言入门与应用[m].北京：中国铁道出版社,2003：311
[5] 严子翔.vrml虚拟现实网页语言[m].北京：清华大学出版社,2001：59
[6] 吴北新.虚拟现实建模语言vrml[m].北京：教育出版社,2004：101-102
[7] 陆昌辉.vrml入门与提高[m].北京：北京大学出版社,2003：201-202
[8] (美)chrismarrin,(美)brucecampbell.21天学通vrml 2 [m].北京：人民邮电出版社西蒙,1998：305
[9] 方志刚.三维空间控制器及其在三维空间交互技术中的应用[n].计算机辅助设计与图形学学报,1998,10(2)
[10] 方涛.城市建设与规划[n].规划信息报,2003,6(3)
