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1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见,产品的概念设计的主导地位和重要性。
1概念设计的内涵
概念的设想是创造性思维的一种体现,概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”,让学生进行座椅的开发设计。步骤是,首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理,并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事,从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为,在民间曾有这样一个说法,就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上,取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后,就断了药,从此不再吃药,这也意味着孩子走向健康。所以,将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时,用折断了的钥匙做椅架为主题,由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略),于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。
这是传统的产品概念设计。当然,产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化,设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中,产品概念的构思是丰富的,人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。
2概念设计与产品市场
概念设计只是第一步,能不能进行第二步Detaildesign,第三步Manufacturingdesign,甚至投放市场为开发商或企业带来效益等,这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距,是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中,只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中,如何减少做“分母”的被动,扩大见效益的百分比,仍是最关键的,是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。
为了更好地接近产品的市场需求,目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计,就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析,其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是,产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而,设计表达在信息时代已是多元化的展示形式,计算机辅助工业设计的发展,尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用,已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品,让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受,这样开发设计的产品与传统相比,就大大减少了投放市场的风险性,也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产,提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程,保证产品开发一次性成功,加快开发进程,甚至使设计者和用户融为一体,设计出满足市场需要的产品。
二、虚拟现实技术与虚拟产品
1虚拟现实系统(VirtualReality,VR)
虚拟现实系统又称为虚拟现实环境,是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动,观察周围的景物,还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象,听到的是虚拟环境中的音响,感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力,从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:
1)基于模型的方法(ModelbasedMethod,MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:
①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;
②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;
③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。
2)基于图像的方法(ImagebasedMethod,IM)一般做法是:
用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像,将获取的景物图像,通过图像处理技术,按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上,用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。
2虚拟现实系统的常用设备及要求
虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外,还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。
3虚拟产品(VirtualProduct,VP)
虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物,是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真,设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的,因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程,使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。
三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景
在概念设计中,如采用头脑风暴法进行方案创意时,可以将体验设计思想更好地融于其中,也就是更多地关注产品使用者的感受,而非产品本身。比如,针对不同用户及爱好者的要求,在不同的虚拟环境中,让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时,充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议,邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见,观察设计和修改过程,直至大多数人满意为止。
为了适应激烈的市场竞争,设计厂家不能坐等用户找上门订购产品,而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告,再与计算机网络技术结合起来,使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品,并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时,还可以通过Email对产品提出意见和建议,让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力,为设计厂家谋得更多的市场份额。
若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望,通过网上游览,将信息反馈到各商家,商家则会主动争先与厂家联系,网上定货,使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争,各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力,这是产品迅速占领市场的关键。
参考文献
1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究,1999,6
1.1物体成像
由于虚拟现实技术需要将真实世界与虚拟世界结合起来,常常需要带一些头戴或手持设备,这些设备上的摄像机的摄像角度与眼睛的位置存在偏差,因此虚拟物体的定位在真实视场中的定位和显示角度也会存在偏差,且很难调整。
1.2定位系统
户外应用是虚拟现实技术的一个重要方向,我们可以依靠虚拟现实设备进行定位,解决迷路问题,但是在较差的天气中,民用GPS存在较大误差,由于现有许多户外的系统中的校正算法需要大量的输入和繁琐的校正步骤,因此不适合商业化应用。
1.3数据传输
虚拟显示应用中,需要做大量的数据处理,我们系统能力都要受制于数据传送的速度,因此由于带宽的限制会影响虚拟现实应用的使用效果。
2增强现实技术未来应用展望
2.1户外学习
在实际教学过程中,大量科学课程的学习需要走出课堂,或是在大自然中或是在博物馆中。移动增强现实技术能够使学生在户外或是博物馆中进行个性化自主学习,获得更多信息从而达到开阔视野的目的。
2.2参观漫游
哥伦比亚大学Feiner研究小组已经研制出一套基于增强现实系统开发的户外校园漫游机,借助该套增强现实应用,用户漫游在校园中可以了解相关建筑物的详细信息,未来增强现实系统将应用到名胜古迹的参观中,当体验者漫步在名胜古迹环境中,就可以了解到古代建筑的相关信息。
2.3军事信息
南澳大利亚大学基于增强现实技术开发了一套虚拟军事仿真器,基于该系统可以让户外用户看到虚拟的军事设施,北卡罗来纳大学目前正在采用磁传感器和视觉跟踪技术进行混合跟踪方面的研究工作,开发了一套增强现实系统未来增强现实技术将被更广泛的应用于军事战斗中。
2.4展览展示系统
增强现实系统的一个重要应用是基于虚拟和真实的混合看到过去或未来的人物或事件。在车展中,汽车生产商可以基于增强现实技术给广大群众呈现出下一代概念车,或是推出一款新车的模型,详细描述汽车的各种属性以及对应参数;参观文物古迹的游客可以穿戴虚拟现实设备观赏在计算机技术生成下的古迹原貌,给参观者更好的视听感受。
前言
随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展,络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术,它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。
一、虚拟现实技术
多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展,现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上.而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展,特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式,是一种最新出现的教学模式,具有广阔的发展前景,代表了教育的未来和发展的方向。
1.1虚拟现实技术概念
虚拟现实(VirtualReality,简称VR),又称为灵境技术,毕业论文它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术,以及人体行为学等多项天技术.是计算机技术的综合应用。具体地说,就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响,从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在,但它作为一个逼真的三维环境.仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉,从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。
1.2虚拟现实系统的构成
一个虚拟现实系统由以下几部分组成:
(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生,且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互,这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换,使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息,让虚拟环境有所察觉。
(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统,只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在.又通过作用器件去影响虚拟环境,使其作出相应的变化。
(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境,且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
1.3虚拟现实技术基本特征
(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。
(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互.使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能.就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
1.4虚拟现实系统的类型
虚拟现实技术按其功能,可分为以下几种类型:
(1)沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵,难以在教育行业普及推广。
(2)桌面式虚拟现实系统
桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景.用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前,通过屏幕观察虚拟世界并与之交互,往往会受到周围环境的影响,难以做到完全投入.但是结构简单、成本较低,易于普及推广。
(3)分布式虚拟现实系统
分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间,共同参与虚拟活动。
(4)增强现实性虚拟现实系统
增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知的感受。
1.5虚拟现实造型语言VRML
VRML(VirtualRealityModelingLanguage1即虚拟现实建模语言,是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的,在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。
VRML的基本工作原理可概括为:文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述,是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的,因为这样会有很大的数据量.在Intemet上传输会遇到很多困难.VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景.就像我们的编程语言。比如,一个立方体的描述文本是:Box(size3.03.03.0)。VRML就是一种描述语言标准,规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时,需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说,文本描述是嵌在WEB页面中,在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后,浏览器对它进行解释计算,动态地生成虚拟场景。比如,描述球形的文本,浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说,就是用文本信息描述三维场景.在Intemet网上传输,在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景.解释生成的标准规范即是VRML规范。
VRML文件主要包括四个主要成分:VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中.医学论文只有文件头部分是必须的,它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型,它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块.它构成了VRML文件的主体部分,正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作.然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序,一个典型的脚本是由Java或javascript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息.一旦在两个节点之间创建了一个路由.第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点,这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目:注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本,它类似于程序设计,这种方法简单方便.但不是很直观.对设计者的空间想象能力要求也较高,设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具,如CosmoWorld和WebWorld等.这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件,用户设计时,只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了.而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后,系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本,这样,这些文本传送到用户的浏览器后.便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。
VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响.得到众多的软硬件厂商的支持,成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中,它可广泛用于学习情景创设上,以增加学习内容的形象性和趣味性。例如:创建网上三维图书馆,它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实,汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外,使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施,它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险。
更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低,这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性,所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中,这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
二、虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
2.1虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用
众所周知,计算机课程实践性很强,在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如,在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时,书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合,设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容,满足学习者从各个角度观察和学习,仿佛身临其境,更好地理解学习的内容。
制作VRML课件的基本思路是:
(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画.并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。
(2)引入VRML的相关节点,建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。
(3)优化VRML场景,即在构建场景的过程中,利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。
(4)VRML文件的输出,将已创建的空间场景输出为.wrl形式的文件。
例如,设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。
首先,在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型.增强感性认识,并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRMLScript的动画链接.虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件,再通过把VRML文件嵌入到网页的方法,使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字.又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同.感受到虚拟世界的美妙。然后,通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着,通过VRML的动画节点控制和VRMLScript的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果,然后按照六个安装步骤:第一,机箱、主板的安装;第二,风扇、内存的安装;第三,光驱、软驱、硬盘的安装;第四,声卡、显卡的安装;第五,电源的安装;
第六。显示器、键盘、鼠标的安装,组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。
在学习的过程中,只要点击相应的按钮,就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后,点击光驱的开、关键,光盘托会自动拖出和送入,点击软驱的按钮,软盘会自动取出.使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。
通过VRMLScript语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如.当你点击软驱上的按钮,会发出声音并弹出一张软盘;当你点击光驱按钮时,盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息,当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息,说明该对象名称。
又如,在《数据结构》课程中,对于常用的数据结构的算法思想.由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如,递归算法是学生比较难理解的,因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现,而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来,这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时,可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。
总之,通过制作课件来辅助课堂的教学,能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料,使抽象的学习直观化、形象化,帮助学习者解决学习中的重点和难点,提高学习者的积极性。
2.2虚拟现实技术在计算机实验中的应用
由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如,在城域网和广域网的网络建设过程中,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中,可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的,而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中,可以虚拟商务环境,让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。
使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱,在这个虚拟机上,可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作,熟悉操作和新技术,达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统,而不会对当前的操作系统产生影响。
虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟.通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索,设计出新型的网络设备和电子器件.从而激发学生的创造性思维,培养学生的创造能力。:
通过虚拟的实验室进行实验,既可以缩短实验的时间,又可以获得直观、真实的效果,还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训,避免真实实验操作带来的各种危险。并且,虚拟实验具有先进性和共享性,易扩充.易于改变教学项目,减少设备投入经费,使教学内容在虚拟的环境中不断更新.使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中,并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验,缺少“实物感”,正如在网上看书与拿真实的书看时,会觉得真实的书更实在。在网络实验中,用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多,在虚拟实验中.学生很难见到这些设备,如果在真正的实践中可能会无从下手。因此,在具体实施中,应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作,这样,他们会对实验的设备有亲身的体会,更能加深实验的印象,提高实验的效果。
三、结束语
虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的,只有亲身去经历、亲身去体验去感受,比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容,有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性,达到优化教学过程、提高教学质量的目的,从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展,基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景,必将成为21世纪教育的主流。
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2.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用现状
2.1三维模型初步发展
风景园林设计与其他的建筑工程设计存在较的区别,对环境变化有着更高的灵敏度要求,所以要求设计人员在进行设计之前就对周围环境有一个较为全面的概念。在虚拟现实技术出现之前,为了满足上述的设计要求,设计人员采用的是建立沙盘进行分析,然而严谨性不足,将人的主观感受与设计理念分隔开来使得风景园林设计方案存在先天的不足。虚拟现实技术是在计算机技术的基础上,创建三维模型,将人的主观感受与设计理念紧紧相连,三维模型的核心技术原理就是数学几何表达形式,由多个单面组成,单面数量与所模拟的实物体态复杂性成正比例关系,如:风景园林设计当中常涉及到的石头与假山等,体态复杂性非常高,运用计算机技术进行模拟的难度也较大。当前,我国的虚拟现实技术在三维模型方面取得了初步的进展,理论上可以实现对体态复杂的实物的外观模拟,只是由于单面数量较多,所需的模拟时间较长,随着计算技术的发展,三维模型势必会得到更高程度的完善。
2.2图形语言与虚拟场景的进步
虚拟现实技术图形语言与虚拟场景的实现主要是基于VRML以及3DSMAX两种技术,这也是现代计算机技术发展的产物。VRML通过虚拟技术以图形语言的方式描绘出风景园林的建成效果,搭建虚拟世界,设计人员可在这个虚拟世界当中发现原有设计方案的不足并加以改进,转变设计理念,与传统的手工绘图方法相比较,具有更高的严谨性。而3DSMAX比VRML技术更为先进,输入与输出的转换更为方便,通过摄像头还可以实现虚拟场景内的导航效果,浏览内容更加丰富,根据人体的感受对风景园林设计的具体参数进行变更,落实到细节方面,促使风景园林设计在美感与调理两个方面实现更加完美的平衡。此外,由于风景园林最大的存在意义在于其观赏性,寒暑更迭,四季变换,园林内的主体色彩也会发生巨大的变化,图形语言与虚拟场景的进步实现了以四季的变换为标准进行色彩编辑的想法,强化风景园林设计的美感特性。
3.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用前景
3.1进一步突破二维模式的形式禁锢
虚拟现实技术在风景园林设计中的实际应用时间并不长,目前仍处于上升的阶段,有待完善。受传统设计方法与理念的制约,三维模型虽然取得了初步的发展,但是未能完全突破二维模式的形式禁锢,设计信息不够丰富。鉴于此,风景园林在运用虚拟现实技术进行设计的时候,需要进一步提升数据显示的多维性特征,虚拟的范围不应该仅仅局限于空间的变化与色彩的编辑,更应该向声音、感官等面发展,实现全方位的虚拟,使设计信息更加丰富。二维模式的形式被时代淘汰已经是大势所趋的方向了,风景园林设计在信息技术的支撑下应当进一步突破二维模式的形式禁锢,向着三维模型的方向发展。
3.2促使物质性信息载体更加多元化
风景园林具有明显的物质性,内部用以装饰的景物非常复杂,传统的设计方法使其更显单一性,而虚拟现实技术则具有高度的信息性,多元化特征明显,以三维模型、图形语言、虚拟场景等为途径,使单一的物质性呈现更加多元化的形态,使设计人员的设计理念得到更好的展示平台,充分利用VRML以及3DSMAX技术,落实于色彩的编辑、空间的规划、声音的虚拟等环节,完善设计方案,保证风景园林在建成之后能够给予游人更加丰富的美感体验,进一步完善虚拟效果。
引言
英特网(Internet)和移动通信技术的出现,改变了人们传统的生活、工作模式,打破了时间、地域的限制。移动电子商务(M-commerce)是通过移动通信技术与英特网有机结合所进行的电子商务活动。移动电子商务作为一种新型的电子商务方式,充分利用了移动无线网络的优点,是对传统电子商务的有益的补充,具有非常广阔的发展前景。近十年来,推动移动电子商务发展的技术不断涌现,这些技术主要包括:无线应用协议(WAP)、移动IP(MobileIP)、蓝牙技术(Bluetooth)、无线局域网(WLAN)、通用分组无线业务(GPRS)和第三代移动通信系统(3G)等。
一、移动电子商务
1.移动电子商务的定义及特点
目前,业界还没有对移动电子商务的定义形成权威的、一致的认识,人们从不同的角度提出了不同的见解,这些见解各有不同出发点和含义。从技术的角度看,移动电子商务可看做电子商务的一个新的发展分支;但从应用的角度来看,移动电子商务是对有线电子商务的整合与发展,是电子商务发展的新形态。一般而言,移动电子商务的定义应包含“商务活动”、“英特网”和“无线网络技术”三部分。文献[1]将移动电子商务定义为:“消费者在支持英特网的无线通信网络平台上,借助移动的智能终端设备,完成商品或服务的购买或消费行为的社会经济活动。”可见,移动电子商务可以定义为:通过移动的智能终端设备、无线网络和英特网结合所进行的电子商务活动。
通过移动电子商务,消费者可真正突破“时空限制”,随时随地获取所需的服务、应用、信息和娱乐。和传统基于英特网的电子商务相比,移动电子商务具有以下几个显著的特点:(1)交易不受时间和地点的限制;(2)移动终端拥有者的身份相对固定,可方便的向消费者提供个性化移动交易服务;(3)通过移动定位技术,可以提供与位置相关的交易服务。
2.推动移动电子商务发展的技术因素
移动电子商务同传统电子商务的主要区别就是无线网络的应用,而正是无线数据通信技术的快速发展,推动了移动电子商务的迅猛发展。从技术的角度看,推动移动电子商务发展的因素主要有以下三个。
(1)无线应用协议的推出。如何将英特网的丰富信息及先进的业务引入到移动电话等无线终端设备当中,是实现移动电子商务需要解决的第一个问题。无线应用协议(WAP)的出现,很好地解决了这个问题。无线应用协议(WAP)的出现使移动英特网有了一个通行的标准,使移动电话等无线终端设备接入英特网成为了可能。
(2)无线接入技术的快速发展。早期无线接入技术如GSM、TDMA和CDMA数据传输速率很低,不适于英特网接入。而近年来得到广泛使用的通用分组无线服务(GPRS)等接入技术,大大提高了无线数据传输速率。目前,世界各国大力推广的第三代移动通信技术(3G),不仅可以克服传统无线接入方式传输速率方面的缺陷,而且还可以支持宽带多媒体数据传输,这将缩小有线和无线接入的差距,必将进一步推动移动电子商务的发展。
(3)移动终端技术的日趋成熟。移动终端技术本质上是一种结合手持硬件、无线宽带网络与移动应用软件的总称。目前市面上各种个人数码助理(PDA)、智能手机(SmartPhone)已经随处可见,各种移动智能终端设备不断推陈出新,移动终端用户也不断攀升。这不仅给消费者使用移动终端进行电子商务提供可能,而且在数量上大大超过互联网用户的移动终端用户更是为移动电子商务提供了巨大的市场。
3.移动电子商务系统组成
移动电子商务系统主要由移动商务应用、移动终端设备、移动中间件和移动网络设施组成。(1)移动商务应用主要是指移动电子商务为用户提供的各种商品和服务活动;(2)移动终端设备就是指各种通过无线网络接入英特网的终端设备,包括手机、个人数码助理和笔记本等;(3)移动中间件是指连接电子商务与异构网络和操作系统的软件实现层,如ExpressQ和WAP等,它们屏蔽了分布环境中异构的操作系统和网络协议;(4)移动网络设施是指支持移动电子商务的无线网络和设备,包括GSM、GPRS、CDMA和3G等。中国-二、移动电子商务的主要实现技术
1.无线应用协议(WAP)
无线应用协议WAP是WirelessApplicationProtocol的缩写,它是由Motorola、Nokia、Ericsson和Phone.corn公司最早倡导和开发的,它的提出和发展是基于在移动中接入英特网的需要。WAP是开展移动电子商务的核心技术之一,它提供了一套开放、统一的技术平台,使用户可以通过移动设备很容易的访问和获取以统一的内容格式表示的英特网或企业内部网信息和各种服务。通过WAP,手机可以随时随地、方便快捷地接入互联网,真正实现不受时间和地域约束的移动电子商务。中国
2.移动IP(MobileIP)
移动IP(MobileIP)是由互联网工程任务小组(IETF)在1996年制定的一项开放标准。它的设计目标是能够使移动用户在移动自己位置的同时无须中断正在进行的英特网通信。移动IP现在有两个版本,分别为MobileIPv4(RFC3344)和MobileIPv6(RFC3775)。目前广泛使用的仍然是MobileIPv4。目前移动IP主要使用三种隧道技术,即IP的IP封装、IP的最小封装和通用路由封装来解决移动节点的移动性问题。
3.蓝牙(BlueTooth)
蓝牙(BlueTooth)是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba等公司于1998年5月联合推出的一项短程无线联接标准。该标准旨在取代有线连接,实现数字设备间的无线互联,以便确保大多数常见的计算机和通信设备之间可方便地进行通信。“蓝牙”作为一种低成本、低功率、小范围的无线通信技术,可以使移动电话、个人电脑、个人数字助理、便携式电脑、打印机及其他计算机设备在短距离内无须线缆即可进行通信。“蓝牙”支持64kb/s实时话音传输和数据传输,传输距离为10m~100m,其组网原则采用主从网络。
4.无线局域网(WLAN)
无线局域网络WLAN是WirelessLocalAreaNetworks的缩写,它是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段,可提供传统有线局域网的所有功能,它支持较高的传输速率。它通常利用射频无线电或红外线,借助直接序列扩频(DSSS)或跳频扩频(FHSS)、GMSK、OFDM和UWBT等技术实现固定、半移动及移动的网络终端对英特网网络进行较远距离的高速连接访问。1997年6月,IEEE推出了802.11标准,开创了WLAN先河;目前,WLAN主要有IEEE802.11x与HiperLAN/x两种系列标准。
4.通用分组无线业务(GPRS)
GPRS的英文全称为GeneralPacketRadioService,中文含义为通用分组无线服务,是欧洲电信标准化组织(ETSI)在GSM系统的基础上制定的一套移动数据通信技术标准。它利用“包交换”(Packet-Switched)的概念所发展出的一套无线传输方式。GPRS是2.5代移动通信系统。GPRS具有“数据传输率高”、“永远在线”和“仅按数据流量计费”的特点,目前得到较广泛的使用。
5.第三代移动通信技术(3G)
3G英文全称为3rdGeneration,中文含义为第三代数字通信。它是由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成,支持高速移动环境,提供语音、数据和多媒体等多种业务的先进移动通信网。国际电联(ITU)原本是要把世界上的所有无线移动通信标准在公元2000年左右统一为全球统一的技术格式。但是由于各种经济和政治的原因,最终形成了三个技术标准即欧洲的WCDMA,美国的CDMA2000和中国的TD-SCDMA。TD-SCDMA是由中国大唐移动通信第一次提出并在无线传输技术(RTT)的基础上与国际合作完成的。中文含义为“时分同步码分多址接入”。相对于其他两个标准TD-SCDMA具有频谱利用率高、系统容量大、建网成本低和高效支持数据业务等优势。
总结
移动通信和英特网的完美结合造就了移动电子商务。在技术更新与社会需求的交替推动下,移动电子商务已经产生了一个不可阻挡的发展趋势,它必将对全球经济和技术进步产生更加深远的影响。
参考文献:
一、引言
随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加入,建设项目的规模越来越大、结构形式日益复杂,对土木工程学科管理的科学性、精确性要求越来越高。实现土木工程的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木建筑工程项目管理现代化的要求和本领域的探究热点。虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是综合性和集成性极强的高新技术,在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。土木工程中的虚拟现实技术涉及土木工程领域的各个学科,已显示出一定的实用性,技术潜力十分巨大,应用前景非常广阔[1。
二、虚拟现实技术及其特征
虚拟现实技术,又称灵境技术,是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,大大推进了计算机技术的发展。VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间转化为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供一种高级的人机接口。利用VR技术所产生的局部世界是人造和虚构的,并非是真实的,但当用户进入这一局部世界时,在感觉上和现实世界却是基本相同的。因此,虚拟现实技术改变了人和计算机之间枯燥、生硬和被动的目前状况,给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。它以模拟方式为使用者创造了一个实时反映实体对象变化和相互功能的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参和者可直接参和和探索虚拟对象所处环境的功能和变化,仿佛置身于现实世界中。一个身临其境的虚拟环境系统是由包括计算机图形学、图象处理和模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语音处理和音像技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等不同功能、不同层次的具有相当规模的子系统所构成的大型综合集成环境。所以,虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术。虚拟现实技术具备以下三个方面的特性。
1.沉浸性
虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特征,由计算机产生逼真的三维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者和虚拟环境中的各种对象的相互功能,就如同在现实世界中的一样,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。
2.交互性
虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互,使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过非凡头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
3.多感知性
由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
三、虚拟现实技术在土木工程中的应用
1.虚拟现实技术在土木工程中的应用前景
在土木工程中,长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容,如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑,用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景,以传递大量的信息。但这一种信息处理和传递方式受到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响,交流起来非常困难。
VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。用虚拟现实既能表示真实的世界,也可以表示虚拟的世界。表示真实世界时,可以突破物理空间和时间的约束,做到能“超越现实”;在表示虚拟世界时,又能使其中的虚拟物体表示出三维逼真感,以达到身临其境的感受,最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互功能的三维信息空间”。VR技术为用户提供了一种新型的人机接口,它利用计算机生成交互式三维环境,不仅使参和者能够感受到景物或模型的逼真存在,并且对参和者的运动和操作做出实时准确的响应。
2.虚拟现实技术在土木工程中的应用领域
由于具有上述的优势特征,虚拟现实技术在土木工程中得到了广泛的应用,并且具有广阔的应用前景。现阶段,虚拟现实技术在土木工程中的应用主要有以下几个方面[2。
(1)在虚拟施工过程和施工结构计算中的应用[3
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新问题,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,建立四周场景、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新问题。若对这些新问题考虑得不够,则工程施工的进度、成本等都会受到影响,甚至导致平安事故的发生。
建筑结构施工前往往要对施工方案进行受力状态复核。如在大跨空间结构施工中,不仅要考虑施工过程的平安性、可行性,还要考虑结构本身在施工过程中平安性、可靠性。某展览中心,钢结构屋盖支承在钢桅杆上,桅杆两端为锥形,和下部混凝土结构铰结。为了减小钢桁架的变形,更为了维持结构的稳定,在钢屋盖桅杆和混凝土之间,采用了一系列的斜拉索(前索、背索、稳定索)和撑杆,形成一个稳定的结构体系。在钢结构的施工中,不同的支撑方案、不同的拼接方案,在结构的不同部位会引起不同的效应,而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,并影响到最终的结构受力平安性;并在结构就位过程中,有可能失稳和变形。这就需要进行施工过程的精确分析。用虚拟现实技术可以对不同的方案,在短时间内做大量的分析,从而保证施工方案最优化。
(2)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[4。
借助虚拟仿真系统,把不能预演的施工过程和方法表现出来,不仅节省了时间和建设投资,而且不用项目经理的现场答辩,方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。
(3)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,人们会碰到大量数据,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。例如,在桥梁工程控制和结构分析的可视化计算中,倒退(拆)分析结构倒拆动态演示、结构理想施工线型显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、前进分桥结构拼装动态演示、施工预告图形显示、主梁内力图显示、危险截面应力分布图显示等等。更重要的是能借助图形或图像来进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据,同时能实时动态演示和控制设计和施工的过程。
四、结语
虚拟现实技术在不断发展,专用于计算机图形和多媒体信息处理的高性能DSP芯片可使处理能力提高上百倍,三维图形算法和参数化建模算法等可使虚拟现实技术更加成熟。目前,虚拟现实技术还有很多不完善的地方,尤其在土木工程的探究方面,我们应努力建设虚拟现实技术实验室,开发有价值的虚拟现实工程系统,使其在工程设计、施工、管理和可视化计算等方面得到更广泛的应用。
参考文献
[1张跃.土木工程中的虚拟现实技术[N.科技日报.1997年6月23日.
1引言
虚拟现实(VirtualReality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合,生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的,要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因,二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善,这些以Web3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标,在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。
由于网络虚拟现实技术的出现,不仅促进了虚拟现实技术的普及应用,而且也给电子商务带来了新的应用空间,有效地提高了电子商务的质量。因此,充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律,从而进一步促进电子商务的发展,已成为当前电子商务中的一个重要课题。
2虚拟现实在电子商务中的作用
2.1虚拟现实技术的特点。
临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。
多感知性:用户能以视觉、听觉等多种形式感知信息。
交互性:用户能以接近自然的习惯,用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。
真实性:虚拟环境中的物体运动接近符合物理定律。
高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染,所需传输的数据量小且可流式传输。
2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点,它在电子商务中正起着独特的作用:
真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别,是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。
激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品,而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟,呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。
拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受,网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。
3网络虚拟现实技术
目前网络虚拟现实技术大多是基于Web3D[1][2][3]技术的,而Web3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型,一种是基于几何模型,另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点,前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间,但计算量大,因而对硬件要求较高,对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模,开发成本低,计算量小且效果逼真,但数据量较大。
各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展,都不仅具有鲜明的技术特点,而且也都尽量扬长避短,形成了各自的技术风格,这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此,研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言,它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型,也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览,即沿三轴方向移动场景和旋转场景,同时还可以建立与其他3D空间的超链接。
VRML文件是文本文件,它可以用文本编辑器编写生成,其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格,靠人工编写VRML文件工作量极大,因此一些三维建模工具(如3DSMAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件,提高了开发效率,但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。
VRML适用于构造虚拟三维环境,而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范,它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTimeVR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(ObjectMovie)、全景影视(PanoramicMovie)和多节点影像(Multi-NodeScene)等几种形式,其文件扩展名是.mov。
由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范,因而制作QuickTimeVR的开发工具大多在Mac机上运行,缺少PC机Windows上的开发工具,而现在已出现了许多Windows上的QuickTimeVR的专业开发工具,如VRToolBox等,使得开发用于电子商务的QuickTimeVR影视更为便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术,它具有独特的渲染方式,可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件,所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图,并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音,特别适合于在网络上表达3D对象。
Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力,它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型,并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3DDesigner中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。
Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术,其正式名称是VET(ViewpointExperienceTechnology),它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图,因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率,因此它对网络带宽适应能力较强。
通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DSMAX中导出ASE文件,在Viewpoint的核心应用程序ViewpointSceneBuilder中导入ASE文件,并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计,最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flas采用网上流式播放技术,在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flas。在Flash中制作动画时,不仅可在开发环境中绘制矢量对象,而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画,然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。
用Flash开发虚拟现实数据文件,主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互,进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大,因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性,同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的,所以开发时的步骤较为复杂些。
4虚拟现实在电子商务应用的实例分析
4.1电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别,它首先强调的是模型的简单化,这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时,应牺牲一定的真实性,只要能在视觉上达到基本真实即可。因此,常用一些简单的框架来代替复杂模型,但为了保证一定的真实性,可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照,然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内,其压缩的比例较大,贴图文件较小,生成的场景文件也较小,适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好,但文件的压缩比例较小,贴图文件较大,生成的场景大,在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸,为了便于下载和渲染,在质量和大小允许的情况下,一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi,用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。
根据以上所述的贴图制作方法,虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身,在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。
4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能,利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入[5]。后一种方法比较适合普通的用户。
Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序,可以输出场景,包括几何、材质、动画制作等,嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。
通过VRML嵌入程序,可设置以下辅助工具:
Anchor:可将某一实体作为热点,当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件,则该场景被下载显示。若为其他类型文件,由浏览器决定如何处理;
TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件,这些事件表示用户是否指向特定几何体,同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;
ProxSensor:接近感知器,指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;
TimeSensor:在时间变化是发出事件,可用来控制动画,也可用于某一时刻进行某项活动,或于某一时间间隔中产生事件;
NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;
Background:设定场景的背景;
Fog:设置雾化的效果;
Sound:设定声音片段的有效范围,以产生随距离改变的音响效果;
Billboard:是某一对象随用户一起旋转,以使之始终面向用户;
LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;
Inline:可在文件中引入外部文件的场景,避免重复制作。
通过以上辅助工具,就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。
4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后,通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示,最理想的方式是渐进式传输[7][8],这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互,而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式,这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。
本文将3D场景数据组织成一个统一的数据结构,实现递进的传输不同类型的模型表示。本文利用分布式虚拟环境中通用的递推算法(DR)来预测视点的运动算法[6]来预测用户的位置,该方法简单而通用,并且能有效的减少网络上的数据流量,结合Benefit累积和方法,实现了有限的网络带宽下的优化3D场景传输的一个有效的策略。考虑到网络的不稳定性和网络的传输质量,作者采用了自适应流控技术,以保证不同质量的网络连接下不同场景绘制质量的仿真的顺利进行。另外本文考虑了传输动态物体和不同表示形态的静态物体到多个用户的问题。本文的内容集中在3D数据组织管理和优先传输排序策略以及3D图形传输协议上,目的在于实现服务器和客户端之间高效的3D场景传输。
4总结
本文介绍了虚拟现实技术在电子商务领域的应用。相关技术包括虚拟场景的构造、系统结构、网格数据的传输以及客户端的交互查询方式。与传统的电子商务系统相比,本系统具有更好的沉浸感和交互性,虽然目前离理想的虚拟现实境界仍有较大差距,但交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接URL或其他3D空间、适宜网上应用、虚拟现实数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征,现已成为网络虚拟现实技术发展的趋势。随着网络虚拟现实技术的不断发展,将为系统的开发提供更大的空间和更完善的功能。
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在制造业迅速发展的当今时代,国内的设计教育呈飞速发展趋势,社会经济需要设计教育的大步跟上,创造本土品牌需要设计教育合理结合传统设计教育与现代观感的设计教育。我们在赞叹速度带来的各种丰富便利时,也应该感受到面临的某些问题与困难,中国的设计教育至今还是处在发展探索阶段,尚未真正定型与成熟。在现在各种文化互相交融、影响的全球环境中,作为发展中的中国,怎样在吸收国外先进设计艺术教育的同时,发扬本土设计艺术,在日渐成熟的现代设计领域里占有自己的一席之地,这是培养未来优秀设计师所应思考的问题。中国历史悠久,人文内涵丰富,东方文化所特有的思维方式有其自己独特的民族审美情趣,抛弃原有的艺术文化,那显然是不明智的,我们应在学习西方设计知识的同时,融会贯通,发展国内设计艺术,在现代感中体现中国的文化韵味和民族根基。近些年来,传统的装饰艺术文化有被忽视的趋势,从以往的“工艺美术”教育到现在的包豪斯教育体系,传统的装饰基础教学课时大幅度压缩,学院和学生为了尽快进行专业实践,专业设计课有提早进入低年级阶段班级的现象,这个调整有合理的一面,但也出现了一些问题,从传统装饰基础课程来说,相应地裁剪这些课程的教学时间,一方面会使设计思维的形成少了引导性的训练,在一定程度上削弱了设计的创作源泉。WWW.133229.COM另一方面,学生接触到工业设计所带来的抽象思维设计,也可以通过传统装饰艺术课程,得到更好的多元化创作,结合本土文化进行适合现代视觉观念的优秀设计。
一、传统装饰基础课是创作的根源,是具象到半抽象到设计的过渡
传统装饰基础是对具体的物象中体悟,是对原有物象进行再创造,是连接具象与抽象设计的纽带,它既具有现实自然形态丰富的一面,又具有创作中形成的或繁琐或简洁的风格,把作者的观念暗寓其中,有其丰富的艺术魅力。在装饰基础的训练中,通过对植物、动物、人物、风景等抽象的变形,相应地拓宽设计思路,掌握具象事物的最重要特征,掌握具象与抽象之间的思维链接,运用现代的设计形式,进行图像化的形式设计,使设计更加贴近生活,具有人性化的一面。装饰基础课需要运用提炼、概括等手段,把生活中的形象进行艺术加工,从而创造艺术形象。如果缺少了从自然形态到创作这一环,相应地就减弱了对事物的深入观察。毕加索对“牛”的一系列形象探索,也是在对具象事物的观察和形式构造的探索中创作,“牛”的系列形象展示了从具象、半抽象到抽象的多种变体。康德在他的著作《判断力批判》中的一段话也值得我们认真思考:“自然只有在貌似艺术的时候才显得美,艺术也只有使人知其为艺术而又貌似自然才显得美。”可见,对自然形象的探索一直以来是形式美感的需要。
有的人认为传统无法跟上现代设计的思维,其实现代艺术设计的理念在传统装饰艺术中也一样存在,清代的笪重光说:“空本难图,实景清而空景现。神无可绘,真境逼而神境生。位置相戾,有画处多属赘疣。虚实相生,无画处皆成妙境。”这其实就是构成艺术美。“一以当十”、“似与不似之间”,这些传统装饰基础中常用的手法一样用于现在的构成设计中。装饰基础课程的训练内容来源于生活,对设计起着相当重要的作用,快节奏生活的到来,西方简洁主义的艺术冲击,工业化产品的繁荣在一定程度上刺激着设计,设计是为市场和社会服务,和经济、生活紧密相连,脱离生活只讲究形式的设计难免让人感觉华丽的虚构,一个脱离了本土文化的设计无特色可言,一个没有自己特色的设计也无优势可言,装饰基础课程的削减,在一定程度上削弱了传统装饰艺术的熏陶,在设计教育中,我们现在不是寻求统一的模式,统一的模式只会使设计的路子走得越来越窄,豪无创新的可能,只有发展自己的特色,掌握基础设计步骤,结合现代设计的理念,在加强交流中取长补短,在熟悉本国的传统艺术设计中比较外来先进文化,才能拓宽思路,一方面继续提升本国的传统设计,一方面在激烈竞争中为本国带来丰厚的经济收入。香港著名平面设计师靳埭强创作了大量文化招贴。他在《2007全国设计伦理教育论坛》上的发言中认为,美的原则有三条:立意——意念先行,以形取神;创新——承先启后,破旧立新;活用——适身合用,灵活生动。只有勇于吸收,才能发展,只有敢于继承、善于交融才能最终真正成为自己文化的主人。
二、装饰基础的多元造型手法对创意产业的影响
创意产业是一个经济名词,早在1986年,著名经济学家罗默(p.romer)就曾撰文指出,新创意会衍生出无穷的新产品、新市场和财富创造的新机会,所以新创意才是推动一国经济成长的原动力。装饰基础课作为创作的基础训练,所涉及的内容包括对各种材质的表现,对各种传统装饰艺术的多元化造型手法进行研究,在图形设计、色彩感觉、构图设想、材质应用等方面都有一定的探索的可能,这有利于发散性思维的培养,而创意需要有这种发散性思维,这能启发在思考中释放自己的个性才能,从各个方面进行探索,在探索中找到更切实的表现方式,更好地在现代设计中把握创新。
从图形设计上来说,装饰基础研究的是从现实物象中提炼、概括,是对物象经过细致的观察了解,在观察中寻找切入点,从这些不同的切入点可以得出不同的思维结果,再通过多元化的造型手法,作多方位的图形设计变形,这就要求对观察对象无论从内部还是外部,都进行剖析深入,再进行延展,激发联想,而创意行为就是在这种过程中产生。创意行为需要突破普通的习惯性思维,必须有深入的观察,作多方位的思维,才能有合理的异于常人的创意。创意并非是无物可据,无形自来,创意行为的思维训练中,观察是创造性技法之一,没有形象性就没有审美,也就没有艺术可言,创意的行为起始于设计的初步,装饰基础设计的这种仔细观察多方位思考的发散性思维有助于创意的迸发。
从色彩感觉来说,装饰基础包括研究各种色彩对人类情感的作用,而各种场所、日用品、大到城市建筑色彩的整体规划,都同色彩研究有着不可分割的联系,人类对色彩的喜恶,有着不容忽视的作用,作为创意行为,如果不能很好地把握色彩感觉,那就忽略了人类的感情。装饰基础研究的是人类在生活中积累的各种图形财富,各个时期都有不同的代表性色彩,这对掌握不同人群的色彩感情有着很好的探索。
构图设想是一切造型艺术的重要一环,装饰基础设计所涉及的图形中,无论对单独的图形还是绘于各种材质上组合的图形等,都对构图作了细致的考虑。在现阶段的装饰基础课程中,并非是要抱着原有的传统内容不放,而是力求在符合现代设计思维的创作中设想,所思考的内容可以带有一定的目的性,把传统的精华融合于现代设计中,这本身就是一种文化创意产业。创意产业是一种新的发展模式,它强调用全新的思维逻辑方式融入现有产业实现价值创新,分析具象造型艺术构图设想的三个必要环节——观察、研究自然;抽象、概括自然;引申、表现自然。这三个环节都是在发展的模式下进行,根据现有的内容通过构图设想进行新的思维来实现创新。
艺术的实用性是传统装饰艺术固有的内容,各种图形在材质应用上达到新的视觉感受。装饰基础设计来源于现实中的物象,通过一定的装饰手法对现有的物象进行设计变形,再通过各种材质表现,使图形在材质上达到观赏效果。在设计过程中,带有一定的目的性,并对图形作适合于某种材质的考虑。装饰基础设计在材质应用的练习上对装饰艺术的发展有着一定的作用,也唯有在实用的基础上才能有所突破。在当今创意时代,具有特色化、个性化、艺术化的产品,有着广阔的市场,材质上的应用教学,无疑使装饰基础设计能够尝试更好地与现代产业接轨。通过装饰基础的模拟教学,把设计与技术、文化、产品和市场融为一体,这样既有利于传统艺术产业的延伸,又可以为现有的产业拓展发展空间,使创意产业成为可能。
设计归根结底是为经济服务,经济的迅速发展和企业之间的竞争迫使设计教育切实了解市场所需,只有跟市场结合,具有特色的个性化产品,才有可能闯出自己的市场,才有可能在国际贸易中找到我们的定位,传统的装饰艺术才会有更广阔的发展,使装饰艺术真正成为一种创意产业。
系统的设计思维方法的训练,关注美感设计,包括对生活形态的理解、设计管理、战略和产品计划方面的研究。装饰基础设计是从生活形态中,通过观察事物内部外部结构,进行多种思维变化创作,它是界于抽象与具象之间的思维训练方式,是对同一物体进行多种变化可能的探索,是对物象进行重新构想,或简洁或繁复,它的设计创新的系统方法,也能够和现代设计中思维的形式训练结合。
当然传统装饰基础课从现代设计观中来看,思路上也有陈旧的一面,以往有重技法轻创新、重平面效果轻材质塑造等的现象,我们只有在现代设计教育的大环境中完善装饰基础,才能让传统装饰艺术更上一个台面。
参考文献:
[1]李砚祖:“建构新的设计教育体系,发展中国的艺术设计教育”,《2001’清华国际工业设计论坛暨全国工业设计教学讨论会论文集》,北京,2001。
[2]蔡军:“设计·策略·教育——中国工业设计的思考”,《美术观察》,1998.8。
(一)审美特点
现代纤维艺术通过其自身独有的材料质地以及富有个性的表现特征,形成了其他艺术所无法具有的审美特点。这样的审美特点也就是通过纤维艺术的材质、色泽、形态、机理等因素在空间构成的完善性,透过视觉表达,通过人的审美标准来完成。
1.材料美
物体外形是通过其基本特点结合而成,先要取决于运用材料的差别,其次为表现形式的差别。纤维艺术的材料大多是通过动植物纤维材料、人造纤维以及实物材料所构成。所有材料都具备了各自的物理属性,通过人的感觉器官变成各自的心理感应,材质之间的物理特性的差别通过艺术家的处理后可以发生不同的美感体现,金属材质形成的空间环境让人感受到纯净感;木石材质为人们提供质朴的亲近感;织物为人们打造温馨随和感;人造纤维由于具备了弹性光亮之美,不仅可以具有柔韧的共性美,还具有不同质感的个性美。材料自然属性的不同,令艺术家在创作中变为视觉方面美的心理感应,透过适当的艺术表现,为材料的审美价值赋予特殊的意义,进而引发了及其丰富的心理效应。
2.形态美
形态美是由于物体形态在外表上给人以和谐的视觉体会。形态包含了外部形态和内部形态,外部形态指的是空间特点,通常泛指形态的外表,也就是人们所观察到的外部状态。内部形态体现出形态里各部分相互间界限的形态,也就是结构形态。外部形态和内部形态属于局部和总体、背景和前景的关系,两者相互衬托,其之间的张力在相互作用里实现平衡。外部形态的轮廓能够体现出内部形态的结构轮廓。材料质地的不同,可以转变外部及内部结构轮廓线的质感,进而丰富形态在视觉方面的美,例如竹、藤等纤维类,其一同具备的弹性张力由于外形和馁形的结构结合,构成相对鲜明的结构轮廓,从而产生了挺拔利落的形态美。质地柔和的麻、棉、毛等纤维,每个人的柔软属性对于编织不同的交织里构成了任意张力结构轮廓,以此体现出柔美和谐的形态美。对于软硬兼施的材料来讲,它对比的张力对于其他部分形态之间的表现属于曲直刚柔的形态美。
3.肌理美
纤维材料由于质感的差别,才可以进行人为加工处理,引发了一些具有历史性的美的视觉体会———肌理。这也是此类肌理美缔造的纤维艺术碰触空间。其一,肌理美属于视觉形态。其具备的物质倾向性张力在各自组织结构里的穿行延展属于打造肌理美的表现方式,而且还会对人们在心理方面有所影响,视觉形态在肌理方面的体会以及材料构成的富有内涵的心里体会。其二,肌理美的不同质量感。其与颜色、光影、形式以及关联方面和人们的心理体会融为一体的美感,一类有别于屋里定义方面的质量。色泽暗淡、反光、表面皮肤粗糙,构成严重的心理障碍。
4.色彩美
色彩美的缔造应当是通过美感体会为根本,将创造总体空间色泽的审美内心需求以及和谐色调空间为己任。现代艺术在色彩美方面,是透过纤维艺术本身的色泽体现以及纤维艺术体现来完成不同层面的和谐。
5.空间美
纤维艺术作品不论是二维还是三维空间状态,其状态、色泽、肌理等都与周遭空间的因素产生联系,艺术家一定对此进行平衡,且令人们在视觉的心理方面引发审美联想,如此才可以最终完成总体空间美。
6.表层审美
其特点为对形式美伊苏的结合体会,包含了人们对纤维艺术作品的视觉形态在形、光、肌理、色泽等视觉因素方面的初步判断与基本体会。现代纤维艺术则通过自身的材质肌理以及特有的个性所体现的形式,结合成为艺术的审美特性。
7.深层审美
不论是现代室内设计还是纤维艺术,都对人们的心理造成影响,这样文化系统包含了人们对文脉的认同感,以及城市环境的连续性以及渗透性,或者将民族性、地域性、时代性的特征展现出来。
(二)空间媒介特点
相关人士层为现代室内设计给予了一个定义,建筑空间属于一个穿越了经济过程,也就是四处走动且改变位置,在相继的空间发展里的作用,透过感受运动的顺序逐步获得激烈的感受其通过纤维材料为媒介,构造的物质体现以及精神体现。
二、纤维艺术在现代室内设计中的应用
现代纤维艺术身为室内设计的主要构成内容,在室内环境里具有非常关键的地位,也有着非常重要的作用,不仅可以令空间更为丰富,还可以和建筑内部空间的照明、颜色、材质构成一个琐碎的,并且可以同建筑内部空间的材质、色彩以及照明相结合,让人们的艺术氛围与建筑设计里相结合,进而令建筑内部环境更为温暖,并缔造出较为丰富的人性空间。由于审美情趣的持续提高,纤维艺术逐渐被人们所关注,纤维艺术品多余空间环境的束缚有着较大的作用。纤维艺术品由于材质丰富、色泽鲜艳,且建筑用材大部分构成了明显的对比。不论是平面还是例题,都能够更加人性化,打造出丰富多彩的人生。纤维艺术品通过软性材料进行硬性控制,再次打造建筑空间里的人文形象,且不忘填补人们在精神方面的需求,形象且活泼的色泽,令温暖的人性化艺术氛围与室内空间有效结合。
1.1材料、设备方面
建筑工程在施工的过程中会用到诸多的材料和设备,在生产管理的过程中需要进行全面的控制。因为种类繁多,这样加剧了管理人员的工作负担,加上现场材料乱放现象严重,施工人员在需要材料的时候,不能够及时的取出材料进行使用。此外,材料的存放过程中,因为管理不善往往会导致材料的质量下降,特别是钢筋、混凝土、卷材类材料,这些材料因为管理不善会严重影响到工程的质量。施工设备的管理主要是日常维护方面,没有进行定期的维护,机械带病工作不紧紧降低了机械的寿命,还好影响到后期设备的维修成本,同时机械设备带病工作也极易发生安全事故。
1.2主体和责任方面
目前,我国大多数的施工企业没有成立专门的现场施工管理技术等分析的组织机构,也没有健全调配资源的制度,这就使得建筑工程中设计、材料、人员配置等脱节。施工人员、管理人员、技术人员之间合作较差,资源配置难以达到最优化,资源浪费的现象较为严重。而且对于出现的责任事故也难以落实到个人。例如在浇筑大体积混凝土的过程中极易出现爆模的现象,这时不仅仅会造成施工质量的下降,还会浪费大量的混凝土,但是这个责任到底是谁负责,多数的施工企业还没有明确的规定,责任工长和技术负责人往往相互推责,最后也只能项目部买单。
1.3资料管理方面
资料管理主要是指施工图纸的管理,为了追求施工进度,很多企业没有真正的掌握施工图纸,就根据经验进行施工。在施工的过程中,擅自更改图纸的现象时有发生。出现工程问题的时候再去细细研读图纸,这时候就只能返工,浪费了大量的物力劳力。图纸会审是相当重要的,但是负责人很少进行图纸会审,不能合理的对施工技术进行优化。
2建筑工程现场施工技术管理问题的解决对策
2.1建立健全建筑工程现场施工技术管理的各项制度
材料、设备方面、主体和责任方面、资料管理方面等存在的问题,需要建立健全建筑工程现场施工技术管理的各项制度,这样才能杜绝问题的发生。建立现场施工技术管理制度主要包括以下几个方面:①建立材料的检查制度。材料设备的好坏对建筑工程施工质量的影响很大,所以需要进进场的材料设备进行检测,保证质量的合格,同时需要合理的配置检验人员。检验人员需要具备专业素养,这样才能够准确的识别材料的质量、规格是否符合建筑要求标准。材料的质检需要找寻当地的质检站,以保证质量的可靠性。②建立施工图纸会审体制。施工图纸设计与现场施工是分不开的,施工人员将图纸和现场进行分析,找到图纸和施工的矛盾点,这样才能够保证现场施工的顺利进行,同时保障施工质量。③建立现场施工技术档案资料的管理制度。技术档案资料是施工企业以及其建设单位进行技术管理生产的依据。这些材料直接反映了施工单位长期施工的成本标准以及成果。所以需要建立现场施工技术档案管理制度。汇集现场施工技术管理的相关资料,为建筑工程的改造以及扩建提供必要的依据。④施工企业需要与设计单位一起制定符合现场实际情况的技术方案。施工企业参与制定施工技术方案中去,能够使得施工方案与现场施工信息紧密的结合,以提升施工方案的可行性。⑤明确管理人员的职责,合理的配置施工技术人员,以更好的做现场施工技术管理工作。责任需要层层落实到个人,这样才能在出现问题的时候找出问题的原因,同时对于现场施工技术管理工作落实到位的部门人员给予奖励,以提升人员的工作积极性。建立完善的施工技术管理责任制是必要的,建立相关的责任制,才能避免因为管理不当造成的质量安全问题。建筑工程现场施工技术管理工作的落实需要由各项制度作为保障,但是制度也不能制度的过于死板,需要以服务现场施工技术管理为目的。同时对于工程现场施工技术管理的各项制度不健全的,需要结合工程的实际情况以及优秀的管理办法进行完善优化。引进国内外先进的管理办法,才能够促进建筑工程现场施工技术管理工作到位。
2.2加强对人的控制
加强对人员的控制需要做好以下几点工作:①需要加强对工作人员的教育培训,提升施工人员的安全生产意识。定期的组织培训,以提升施工队伍的整体水平。并积极鼓励工作人员考取国家资质证书,以提升工作人员的专业素养。②技术管理人员需要不断的学习新的管理方法,学习过国内外优秀的管理办法,然后结合工程的实际情况来应用到项目中去,来提升管理人员的管理能力。③总承包方在进行施工之前,需要对分包方的资质、技术管理水平进行了解。④做好民工的安全教育工作,增强其安全意识,杜绝安全施工的发生。加强对人员的控制是建筑工程现场施工管理的重要内容。
目前,我国对古建筑进行深入研究都有不少的研究性书籍和论文。如:
1.古建筑保护措施与意义的探讨,《古建筑保护的意义与措施》(杨笑天,1997),提出古建筑保护的历史意义和现实意义。明确地说明保护古建筑既是见证历史的需要,也是建筑专业学习和旅游产业发展需要。
2.古建筑数字化保护研究,《基于GIS与三维激光扫描的古建筑保护》(邢昱等,2009),提出以三维激光扫描点云数据作为基础数据,结合地理数据库和三维建模技术,通过建立古建筑数据库,设计基于GIS的古建筑数字化保护系统。这些研究大都侧重于方法论即数字化的保护研究,对立体保护古建筑起到了积极的作用。过去,我们仅依靠文字、图片去诠释古建筑艺术,这对于古建筑艺术文化内涵的解读显得薄弱而没有足够的说服力。而文字和图片呈现给人们的仅仅是二维的影像,在文字方面仅依赖于讲述者的个人感官意愿,无法正确阐释其古建筑文化内涵,也无法及激起族群内部人的自觉性,其建筑艺术也难以赓延。只有通过现代影视技术的立体性展现,引入当地建筑文化持有者的讲述,利用现代影视技术对族群古建筑进行全息性保存,最大限度地保留其艺术元素的本真性;编辑和整合族群古建筑艺术系列影视片,传播族群古建筑艺术文化内涵。
(二)贺州族群古建筑的艺术特点
对贺州族群古建筑艺术进行分析和研究,是我们将现代影视技术引入的第一步,只有对古建筑的艺术特征有一定程度的掌握,才能从真正意义上使族群古建筑艺术得到保护与传承。贺州的族群古建筑随着族群社会各方面的变迁与发展,特别是族群文化艺术的发展,表现出极富地域族群性和艺术多样化的特点。
1.建筑布局方面。贺州的族群古村落的建筑布局各有不同,大到整个古村的整体环境布局,小到每一间房屋的建筑布局,都经过了古人的精心布置。有的古村呈八卦图形,有的犹如蛟龙盘旋而上之势,有的依山临水,每一处都是人类智慧的结晶。如贺州黄姚古镇,整个村落有八条街巷形成建筑组团的网络,布局呈“九宫八卦”形,呈现的是枕山、环水、面屏的“风水宝地”。大部分建筑白墙灰瓦,两层砖木结构,一楼多为商铺,二楼住人,具有典型的岭南建筑特色。每一座建筑在整个布局当中都有其存在的意义,它们用其特殊建筑语言诠释不同的族群文化。
2.建筑结构方面。贺州目前大致保存的古建筑包括有干栏式、半干栏式和砖木结构三种主要类型。在不同环境下生活的族群,地理、文化等方面都存在差异,其建筑结构也受地形、气候以及人们的生活习惯所影响,因而古建筑的选址、风格与造型、内部结构、布局等方面都有不同之处。如:贺州富川瑶族自治县朝东镇福溪村百柱庙,采用我国北方常见的抬梁式和南方的穿斗式构架相结合的建筑风格,建筑形式独特,内部装饰精美,为全国少见。其特殊的结构形式,是楚文化沿贺州古道南传的重要历史遗迹。
3.建筑装饰方面。古建筑中的雕塑刻饰也是由早期的简单质朴向繁复精细发展,形成图案化、规格化,时代风格非常明显。如贺州龙道古村,整个古村的建筑为青砖瓦房,特别是建筑中的“三雕”即灰雕、木雕和砖雕的构图、内容及文化蕴涵,在建筑雕刻艺术根植于深厚的族群传统文化,体现出独特的民俗艺术气息和鲜明的人文主义精神。
4.建筑形式方面。贺州地处三省交界,多元文化在此碰撞、融合,形成多样的建筑形式,在贺州的族群古建筑中有些建筑物有着明显的外国建筑装饰艺术的特点,这表明了早期国外建筑艺术对中国古建筑的渗透和融合。如临贺古城,整个古村建筑群中形成国外建筑艺术与中国传统建筑艺术相生相惜的格局。在建筑构件上,护栏、壁柱、拱券等西式建筑构件的广泛运用,也体现着外国建筑技术与中国传统建筑艺术相结合,使古建筑具备了中国式的新风格、新形式。
(三)现代影视技术的应用
现代影视技术在古建筑艺术中的最优化研究,主要探索摄像与对象的高保真问题,即解决色差、解析度等技术问题,最大限度保留建筑艺术元素的本真性。我们可以利用现代影视技术、影视材料对古建筑细节进行刻画和表现,甚至是对古建筑的仿真性的影视重构,在影视片段的后期处理中还可以运用多媒体集成技术(Presenter、CorelDraw、PhotoShop、IEBook、Captivate、Cooledit、Flash、SwiffChartPremierePro、SwishMAX等等)对文本、图形、图像、音频和视频等进行编辑,同时对各种媒体进行采样、压缩、编辑、修改、整合、存储、传输等交互性处理,通过对多种媒体表达的建筑元素进行恰当地整合、提炼,展示出古建筑的素材具有较强的交互性,从多角度去体验古建筑的魅力。如:Premiere是非线性编辑软件,由于它的编辑功能强大,文件格式和相关软件的兼容性好,在视频、音频编辑方面表现出色。可以根据族群古建筑所反映的真实的艺术内涵和脚本,对采集的数字视频、音频进行处理、合成、最后形成具有真实性的影视片段。从而使族群古建筑艺术的保护与传承实现艺术和技术并行。
二、族群古建筑艺术保护与传承的策略
(一)加强古建筑持有者保护艺术文化自觉性
当地居民作为族群古建筑的“持有者”,族群内部人的思维方式和认知方式是解读族群古建筑艺术文化的关键。所以,实实在在的将保护族群古建筑的自交回古建筑的拥有者———当地居民,由他们直接管理和经营,并与相应的旅游开发商洽谈合作,在此过程中,政府只是加以适当的调控及帮扶,使古建筑“持有者”真正感受到“主人翁”的地位,增加居民收益,同时也减轻了在古建筑维护、维修方面的资金压力,形成不断提高古建筑应用价值和艺术价值的“经济利益链”。同时,当地居民在保护族群古建筑中应该处于主导的地位,他们除了充当保护的使者同时也是古建筑艺术文化的诠释者,通过宣传、教育等多方面手段,提高“持有者”的艺术文化修养,使其具备对本族建筑与艺术文化独特的思维和视角。通过对族群古建筑艺术元素的提取及其“持有者”的文化解读,可以更深层次地了解古建筑的文化内涵及艺术特点,给我们破解其“文化地图”提供了可借鉴的方法,最大程度地保护族群古建筑艺术的完整性、保真性。通过实施一系列积极保护与传承相结合策略,以激活族群的传承内动力和文化自觉,达到古建筑艺术文化的自然传承与延续。
(二)加强对古建筑艺术文化的挖掘与开发利用的研究
目前,对贺州族群古建筑的研究仅有少量的文献资料,而对于古建筑艺术文化的解读显得薄弱,而对贺州族群古建筑艺术进行影视化保护,是用影视文化特有的方式诠释古建筑艺术的魅力。目前,贺州族群古建筑研究尚处于起步阶段,技术也相对落后。近年来,《茶是故乡浓》、《酒是故乡醇》、《月光恋》等影片在国内火热上映,贺州的深厚文化底蕴不断地呈现在全世界人民的眼前,被人们所熟知。随着贺州古建筑的知名度不断地提高,我们更需要以此为契机,利用专业的团队研究,充分发掘和整合古建筑的人文历史资源,并运用影视媒体等宣传手段具象地将族群古建筑的艺术文化呈现出来,引起社会的高度关注,进一步发掘族群古建筑的艺术价值。同时,以影视化为载体,将发展当地特有的文化产业和旅游产业相互结合起来。如贺州黄姚古镇年接待游客上万人,大量游客的涌入必定带动当地的相关旅游业、服务业、手工业、食品业等行业的发展,具有三维立体的影视片段可以广泛应用于各行业的推广及广告宣传等方面,从而成为整个区域的经济文化发展的一部分。
(三)古建筑的维护应坚持“修旧如旧”的原则
社会经济的发展,人口流动及旅游产业的开发必定会对古建筑造成一定的损坏。特别是古镇的旅游由开发商运作,为求获得最大的经济效益,古镇接待游客的数量大大超过的所能接待的能力,这给古镇的定期修复造成较大影响。如何对古建筑进行合理的修复,也是广大学者所重点研究的内容。我国对古建筑的保护研究,缘起古文物修复理论。梁思成留下了珍贵的《图像中国建筑史》等学术遗产,并提出“修旧如旧”的方法,给人以启迪。贺州的族群古建筑中,依附于古建筑并存的还有大量的建筑装饰艺术,如:白墙灰瓦的色彩搭配,体现了质朴淡雅的岭南特色;砖雕、灰雕、石雕和壁画、匾额等,其表现形式、艺术造型、色彩的运用等方面,都有其不可代替的意义。在修复的过程中,只有保持原有的修复工艺才能从真正意义上保护与传承古建筑文化艺术。