（机械设计及理论专业论文）基于vrml的虚拟产品展示系统研究.pdf

基于v e m l 的虚拟产品展示系统研究 机械设计及理论 研究生刘斯俊指导教师蒲小琼 科学技术的发展，特别是以计算机和网络为特征的信息技术的迅猛发展给 社会生活带来了巨大而深刻的冲击，社会生活的各个方面从观念到形式部发生 了巨大的变化。2 0 世纪9 0 年代以来兴起的虚拟现实技术( v m u a lr e a l i t y ，简称 v r ) 是一种新型的综合型信息技术，利用计算机技术生成的一种人为虚拟的环 境，这种环境可以通过视觉甚至听觉、触觉来感知，用户通过自己的视点直接 地、多角度地对环境进行观察、发生“交互”作用，给人一种“身临其境”的 感觉。经过2 0 多年的研究探索，虚拟现实技术的应用领域已经非常广泛，如飞 机、船舶、车辆虚拟现实驾驶训练，虚拟现实建筑物，虚拟现实游戏，虚拟现 实影视艺术等等。虚拟现实技术的发展，改变了人们的工作方式和生活方式， 使人们的工作生活更加便捷。 随着计算机技术的发展，在p c 机上实现虚拟现实技术已成为可能。将v r 技术运用到产品展示中，可以提供更逼真的、具有交互性的三维可视化环境， 从而更好的对产品进行展示，以方便用户对产品的观察和评估。 本文在对虚拟现实技术以及传统的产品展示方式进行分析和总结的基础 上，提出了虚拟产品展示系统的基本架 勾，给出了相应的产品展示系统设计流 程，并通过实例对所提出的展示系统的实现过程进行了阐述。论文的主要研究 内容和成果如下： ( 1 ) 提出了基于v e j l t l 的虚拟产品展示系统的基本架构。论文对传统产品 展示的方法进行了分析研究，并结合当代的时代特征，提出将虚拟现实技术应 用于产品展示中的思想，给出其基本架构。 阴i i i 大学硕士学何论文 ( 2 ) 结合产品展示的流程和虚拟现实技术的特点，研究分析了实现产品虚 拟展示的必要步骤，提出实现对产品进行虚拟展示的具体流程，介绍了用外部 控制程序j a v a 语占控制展示场景进行交互的方法。实现在虚拟展示场景中的漫 游以及与产品模型的交互。 ( 3 ) 分析了构建虚拟展示系统的各种途径，比较了各种方法的优缺点，重 点研究了将3 d sm a x 与v p a i l 相结合，进行虚拟场景的制作的方法。 ( 4 ) 通过分析3 d s 撇x 与v r m l 联合建模的特点，以及进行模型优化的必 要性，介绍了优化场景模型、减少模型数据量的若干方法。 ( 5 ) 以数码类产品为例。阐述了构建基于网络的虚拟数码产品展示系统的 具体方法和步骤。 关键词：虚拟现实技术产品展示v r m l 虚拟展示虚拟展场 a b s t f a e t nv i r t u a lr e a lit yp r o d u c td is p l a y s y s t e mb a s e do nv r m l m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：s i j u nl i us u p e r v is o r ：x i a o q i o n gp u t h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h eq u i c kd e v e l o p m e n t i ni tf i e l d s 。w h i c ht a k ec o m p u t e ra n dw e ba sc h a r a c t e r i s t i c ，h a sb r o u g h th u g ea n d d e e pi m p a c tt ot h es o c i e t y e v e r ya s p e c to f s o c i a ll i f eh a sb e e nc h a n g e dg r e a t l y , f r o m c o n c e p tt os t y l e t h ev rt e c h n o l o g y ( v i r t u a lr e a l i t y , v rf o rs h o r t ) w h i c he m e r g e d i n1 9 9 0 s ，i san e wt y p eo f c o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y nc a r lb r i n ga b o u t av i r t u a le n v i r o n m e n tt h r o u g h o u tc o m p u t e rt e c h n o l o g y t h i st y p eo fe n v i r o n m e n t c o u l db ep e r c e i v e db yh u m a nt h r o u g ht h es e n s eo fs i g h t ，a u d i t i o na n dt o u c h u s e r s c o u l dd i r e c t l yo b s e r v et h ee n v i r o n m e n t ，a n di n t e r a c tw i t ht h ee n v i r o n m e n t i tc o u l d o f f e rar e a l i s t i cf e e l i n g d u r i n g2 0y e a r s e x p l o r a t i o na n dr e s c a l c l l ，v rt e c h n o l o g y h a sb e e np u ti nu s ei nm a n yf i e l d s ，l i k ev i r t u a lr e a l i t yd r i v ee x e r c i s ef o ra i r c r a f t ，s h i p a n dv e h i c l e ，v i r t u a lr e a l i t ya l c h i t e c t u r e ，v i r t u a lr e a l i t yg a m e ，v i r t u a lr e a l i t yf i l ma r t e r e t h ed e v e l o p m e n to fv rh a sc h a n g e dp e o p l e sw o r ks t y l ea n dl i f es t y l e ，m a d e p e o p l e sw o r ka n dl i f em o r e c o n v e n i e n t a l o n gw i t i lt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , i ti sp o s s i b l et oc a r r yo u t v ro np c p u tv rt e c h n o l o g yi np r o d u c td i s p l a y , i tc a np r o v i d ea3 dv i s u a l e n v i r o n m e n tw h i c hi si n t e r a c t i v e ，a n ds o ，t h ep r o d u c tc o u l db ed i s p l a y e dm u c hw e l l ， a n dl i a r sc o u l dh a v em o r ec o n v e n i e n tw a yt oo b s e r v ea n de v a l u a t e v rt e c h n o l o g ya n dt h et r a d i t i o n a lm e t h o do fp r o d u c td i s p l a ya l ea n a l y z e da n d s u m m a r i z e di nt h i sp a p e r t h eb a s i cs t r a c t u r eo fv i r t u a lp r o d u c td i s p l a ys y s t e mi s a n a l y z e d t h ec h a r a c t e r i s t i co f v i r t u a lp r o d u c td i s p l a ys y s t e mi ss u m m a r i z e d v i r t u a l l l i 四川大学硕士学位论文 p r o d u c td i s p l a ys y s t e mi sc o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a lm e t h o do fp r o d u c td i s p l a y ， b o t ht h em e r i t sa n dd e f e c t sa r es u m m a r i z e d ar e l e v a n td e s i g nf l a wo f v i r t u a lp r o d u c t s y s t e mi se s t a b l i s h e d t h em a i nr e s e a r c hw o r ka n dt h er e l e v a n ta c h i e v e m e n ta r ea sf o l l o w ： ( 1 ) ab a s i cs t r u c t u r eo f v i r t u a lp r o d u c td i s p l a ys y s t e mb a s e do nv r m l i sr a i s e d 1 1 屺m e t h o do ft r a d i t i o n a lp r o d u c td i s p l a yi sr e s e a r c h e d a n di t sm e r i t sa n dd e f e c t s a r ea n a l y z e d ，t h ec o n c e p ta n db a s i cs t r u c t u r eo fu s i n gv rt e c h n o l o g yi np r o d u c t d i s p l a yi sp u tf o r w a r d ( 2 ) t h ef l o w o fp r o d u c td i s p l a ya n dc h a r a c t e r i s t i co fv rt e c h n o l o g ya r e i n t e g r a t e d ，t h en e c e s s a r ys t e p so fv i r t u a lp r o d u c td i s p l a ya r ea n a l y z e d ，a n dt h ef l o w o fv i r t u a lp r o d u c td i s p l a yi se x p a t i a t e d ，t h em e t h o dt h a tm a k e sa ni n t e r a c t i v ed i s p l a y e n v i r o n m e n tb yj a v ai si n t r o d u c e d ( 3 ) s e v e r a lw a y st oe s t a b l i s hv i r t u a lp r o d u c td i s p l a ys y s t e ma r er e s e a r c h e d t h e s ew a y sa r ec o m p a r e dw i t he a c ho t h e r t h ew a yt h a te s t a b l i s h e st h ev i r t u a l e n v i r o n m e n tt h r o u g h3 d sm a xa n dv r m li sp u te m p h a s i so n ( 4 ) t h ew a yt ob u i l dm o d e l st h r o u g h3 d sm a x a n dv r m li sa n a l y z e d ；t h e n e c e s s i t yt oo p t i m i z et h em o d e l si sd i s c u s s e d s e v e r a lw a y st oo p t i m i z em o d e l sa n d t od e c r e a s et h ed a t aa r ei n t r o d u e e d ( 5 ) av i r t u a ld i s p l a ye n v k o n m e n ti se s t a b l i s h e df o rd i g i t a lp r o d u c t t a k et h i s c o n c r e t ee x a m p l e ，t h em e t h o da n dp r o c e s so f e s t a b l i s h i n gv i r t u a ld i s p l a ys y s t e ma r e e x p a t i a t e d k e yw o r l d s ：v i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g y ，p r o d u c td i s p l a y ，v r m l ， v i r t u a l d i s p l a y ， v i r t u a ld i s p l a ye n v i r o n m e n t l 绪论 l 绪论 虚拟设计是“虚拟现实技术”在设计领域的一项应用。虚拟现实( v i r t u a l r e a l i t y ，简称v r ) ，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实 技术使用计算机、通信、传感器以及适当的装备( 如头盔、手套、立体眼镜等) ， 为人们提供相互作用的多维图像、声音、气味等“虚拟环境”，使用户可以通过 视觉、听觉、甚至味觉、嗅觉等自然感觉器官对虚拟环境以及其中的客体进行 交互作用，使之产生身临其境的感觉。 虚拟现实( v i r t u a lr e a l i t y ，v r ) 一词是由美国v p l 公司创建人拉尼尔 ( j a r o nl a n i e r ) 在2 0 世纪8 0 年代初提出的。它综合利用计算机图形系统和 各种显示、控制等接口设备，生成可提供沉浸感觉和交互性操作的三维环境， 是一种计算机界面技术。从本质上讲，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接 口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时 感知交互手段，最大限度的方便用户操作，从而减轻用户的负担，提高整个系 统的工作效率。随着科学的发展和信息技术的应用，虚拟现实技术得到迅速的 发展并渗透到各个领域，诸如空问技术、科学数据可视化、远程操作、远程教 育等等。 如何应用虚拟现实技术进行产品的展示，提供逼真、智能化、具有可交互 性的三维可视虚拟展示环境，更好地展示产品，方便用户对产品进行观察、评 估，是本文的研究重点。 1 1 虚拟现实技术简介 1 1 1 虚拟现实技术的由来 1 9 2 9 年，e d w i nl i n k 设计了一种装置，人们坐在其中有一种飞机飞行的感 觉，这种装置后来发展成为飞行模拟器，用做飞行员的飞行训练。利用飞行模 拟器进行飞行员的初步训练，消除了机毁人亡的危险，同时也大大地削减了飞 行训练的费用。这类飞行模拟器就是虚拟现实技术的鼻祖。 1 9 6 5 年，i v a ns u t h e r l a n d 设计了一种头戴式计算机图形显示器，它可以 跟踪佩带者的头部位置。这种设备允许佩带者看到显示器显示的虚拟环境，并 四川大学硕士学位论文 可根据佩带者头部的运动改变显示的场景，使人产生身i 临其境的幻觉。 s u t h e r l a n d 在他的论文终极的显示中首先提出了包括具有交互图形显示、 力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了 对虚拟现实系统的研究探索历程。 1 9 6 6 年，美国麻省理工学院的林肯实验室正式开始了对头盔式显示器的研 制工作。1 9 7 0 年，出现了第一个功能较齐备的m l d 系统。 基于2 0 世纪6 0 年代以来所取得的一系列成就，j a r o nl a n i e r 在8 0 年代初 正式提出“v i r t u a lr e a l i t y ”一词。 2 0 世纪8 0 年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术 的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广 泛关注。 2 0 世纪9 0 年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统 相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能；人机 交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断的进入市场。这些 都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。 1 1 2 虚拟现实技术研究现状 美国是虚拟现实技术的发源地。美国虚拟现实技术的研究水平基本上代表 了国际v r 发展的水平。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。美国宇航局的a m e s 实验室完善了嘲d ，并将v p l 的 数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品。美国宇航局完成的一项著名的 工作是对哈勃太空望远镜的仿真。现在n a s a 已经建立了航空、卫星维护v r 训 练系统、空间站v r 训练系统，并且已经建立了可供全国使用的v r 教育系统。 麻省理工学院在1 9 8 5 年成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究，此外， 还进行“路径规划”和“运动计划”等研究。北卡罗来纳大学的计算机系是进 行v r 研究最早、最著名的大学。他们研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、 建筑仿真等。他们在显示技术上开发了一个帮助用户在复杂视景中建立实时动 态显示的并行处理系统，口q 做象素飞机( p i x e lp l a n e s ) 华盛顿大学华盛顿技 术中心的人机界面实验室在新概念研究中处于领先地位，同时也在进行感知、 知觉、认知和运动控制能力的研究。伊利诺斯州立大学研制出在车辆设计中支 l 绪论 持远程协作的分布式v r 系统。在v r 开发的某些方面，特别是分布并行处理、 辅助设备设计和应用研究方面，英国是领先的。至上世纪末为止，英国已经有 从事v r 研究的六个主要中心。 在我国，对v r 技术的研究和发达国家相比，还是有一定的差距的，但是国 内的一些重点院校，紧跟国际新技术，已经积极投入到v r 领域的研究中。北京 航天航空大学在虚拟现实中的视觉接口方面开发了部分硬件，并提出了相关算 法及实现方式，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，他们的管理系统仿真实验室利用虚拟现实建模语言v r 虬提出了可在p c 机 上运行虚拟现实仿真系统的构想，并实现单服务台排队系统的虚拟现实仿真。 浙江大学的c a d & c g 国家重点实验室在基于图像的虚拟现实、分布式虚拟环境的 建立、多细节层次模型、真实感三维重建、基于几何和图像的混合式图形实时 绘制算法等领域开展了深入的研究，在国内外产生了广泛的影响。清华大学计 算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，他们还针对室内环 境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征 呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三维结构的新颖算法。 1 1 3 虚拟现实的特点 虚拟现实系统不同于一般的计算机绘图系统，也不同于一般的模拟仿真系 统，它不仅能让用户真实地看到一个环境，而且能让用户真正感到这个环境的 存在，并能和这个环境进行自然交互。总结发现虚拟现实系统具有以下特征： ( 1 ) 沉浸性( i m m e r s i o n ) 这是v r 系统的核心，使用户投入到计算机生成 的虚拟场景中去，用户成为系统中的一部分，有。身临其境”之感。理想的虚 拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。例如，可视场景应随着视点的变 化而变化，甚至超越真实，如实现比现实更逼真的照明和音响效果等。 ( 2 ) 交互性( i n t e r a c t i o n ) 指用户与虚拟场景中的各种对象相互作用的 能力，它是人机和谐的关键性因素。交互性包含对象的可操作程度，即用户从 环境中反馈的自然程度。 ( 3 ) 想象性( i m a g i n a t i o n ) 想象力是指用户沉浸在多维信息空间中，依 靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形 成新的概念。v r 不仅是一个用户终端接口，而且可以是用户沉浸其中的新的知 四川大学硕十学傍论文 识，提高感性和理性认识，从而产生新的构想。这种想象结果输入到系统中去， 系统将会把处理后的状态实时显示或由传感器装置反馈给用户，如此反复，这 是一个学习创造一再学习一再创造的过程。 b u r d e a g 在1 9 9 3 年e l e c t r o 国际会议上发表了题为“虚拟现实技术及应用” 的文章，他在文中从另一个角度描述了虚拟现实技术的基本特征，提出了“虚 拟现实技术三角形”，见图1 - i 。 图卜1 虚拟现实技术3 i 概念 1 1 4 虚拟现实系统的组成模块 一般认为，虚拟现实系统由以下几个模块组成：输入模块、传感器模块、 响应模块、反馈模块和输出模块，如图卜2 所示。 输入模块是虚拟现实系统的输入接口，由它接受检测用户发出的指令。如 键盘、鼠标、数据手套等都属于输入模块。输入模块接受指令后传递给传感器 模块。 传感器模块在虚拟现实系统中起到桥梁的作用，它一方面接受输入模块传 递的信息，一方面将操作后的结果反馈给输出模块。 响应模块是整个虚拟现实系统的中心，它的作用是处理来自传感器模块的 信息。 反馈模块接受从响应模块传来的信息，再传递给传感器模块。 输出模块是虚拟现实系统的输出接口，包括显示器，头盔显示器等。 4 l 绪论 i 输入模块( 键盘、 一i t i o 传 _ 1 响应模块 用| 等)一一5 厂 感 器 上 户 模 争一反馈模块仑 一输出模块( 显示l块 外 器、头盔显水器 ，】 部 等) 世 界 ； ( 壅型墨兰墨竺) 图卜2 虚拟现实系统的组成 1 1 5 虚拟现实系统的分类 虚拟现实系统按照不同的标准可以有许多种分类方法。如按沉浸程度分为 非沉浸式、部分沉浸式和完全沉浸式虚拟现实系统；按沉浸方式分为视觉沉浸， 触觉沉浸，听觉沉浸和体沉浸等；按用户参与的规模可分为单用户式、集中多 用户式和大规模分布式系统等，目前使用较多的分类方法是按沉浸程度又按用 户规模分类，大致分为：桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统和分布式虚 拟现实系统。 ( 1 ) 桌面虚拟现实系统把计算机显示器作为观察虚拟世界的窗口，利用普 通个人电脑的显示器显示虚拟环境，以鼠标、键盘作为交互设备来控制虚拟环 境中的运动。用户能得到一定层次效果的三维图像，只是系统的三维空问感稍 差，但是桌面虚拟现实系统价格比较低廉，在各种专业应用中部极具潜力，特 别是在教育、工程、建筑和科学等领域。 ( 2 ) 沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器和数据手套等交互设备把用户的 视觉、听觉等其他感觉封闭起来，使参与者暂时与真实环境隔离，而真正成为 虚拟现实系统的内部参与者。目前的沉浸式虚拟现实系统主要有三种形式：沉 浸桌( i m m e r s ed e s k ) 、全景墙( p o w e rw a l l ) 以及沉浸屋( c a v e ) 。沉浸桌比 较适合用于装配、建筑领域，适合3 5 人合作设计的小型虚拟现实系统。全景 墙又有平面和弧形两种，适合多用户参与的协同设计，它具有非常宽阔的视野， 四川大学硕士学位论文 在大型的工业设计中用途广泛。沉浸屋通常由3 4 面墙组成，也有5 、6 面墙 组成的，通过投影设备将不同的图像投射到不同的面上，产生立体图像。适合 大规模数据采集，可视化，有极大的沉浸性。 ( 3 ) 分布式虚拟现实系统是一种基于网络的虚拟现实系统，它可以使一组 虚拟环境连成网络，使其能在虚拟域内交互，同时在交互过程中意识到彼此的 存在。它的基础足网络技术、实时图像压缩技术等，它的关键是分布交互仿真 协议。必须保证各个用户在任意时刻的虚拟环境视图是一致的，而且协议还必 须支持用户规模的可伸缩性。 1 2 虚拟现实技术的应用 作为一种新的人机交互方式，虚拟现实是我们人类的好帮手，虚拟现实的 沉浸、交互和想象三大特点使它具有具体描述事物，解决微观、细节问题的功 能，因此，军事、医疗、建筑、娱乐等各个领域都纷纷展开了对虚拟现实技术 应用的研究。目前对虚拟现实技术的应用主要集中在以下几个方面： ( 1 ) 军事应用 航空航天与军事是虚拟现实技术最主要的应用领域之一，这些领域经费比 较充足，技术力量也非常雄厚，是技术研究的最前沿代表。虚拟现实技术在军 事上有广泛的应用和特殊的价值，例如虚拟飞行和仿真战场。虚拟飞行系统通 过传递给飞行员一系列身体感觉，让飞行员产生驾驶实际飞机的真实感觉。虚 拟现实技术的应用使军事演习进入一个新的纪元，在保证训练目标的前提下增 强军事演习的安全性，并大大减少资金的耗费。 ( 2 ) 设计和制造 近年来，虚拟现实技术在设计和制造业得到广泛的应用，特别是在汽车制 造业，例如，美国通用汽车公司利用虚拟现实技术系统c a v e ( c o m p u t e ra s s i s t e d v i r t u a le n v i r o n m e n t ) 来进行汽车的设计，这样能减少实体模型，缩短开发周 期，降低成本。 ( 3 ) 教育 利用虚拟现实技术，可以模拟呈现现实中存在，但是在课堂教学环境下很 难做到，或者要花费很大的代价才能呈现的各种事物，供学生学习和探索。这 6 1 绪论 样就能使学习内容非常直观地展现在学生面前，可以大大提高学习效果。 ( 4 ) 医学诊疗 医学中的虚拟现实技术可以将微观的分子放大数倍，使科学家能够更直观 的研究微观世界。目前，一些大学及研究机构都研究将虚拟现实应用于分子造 型中，以弄清大分子的结构及其结构与功能间的关系。甚至一些研究项目还将 虚拟现实技术应用于手术。 ( 5 ) 娱乐 虚拟现实技术在娱乐业中的应用得到长足的发展，早期的具体应用比如立 体电影等，现在国外已经出现了互动电影，这是虚拟现实技术的典型应用例子。 近年来，游戏产业的迅速发展也离不开虚拟现实技术。 1 3 课题背景及论文主要研究内容 随着图形技术的发展，一种新的人机交互界面三维立体人机交互界面 已经出现。伴随着网络技术的发展，这种新的人机交互技术已经运用在网页的 设计上，出现了三维立体网页。v r m l ( v i r t u a lr e a l i t ym o d e l i n gl a n g u a g e ) 全称虚拟现实建模语占，是第二代网络程序设计语言，它提供对三维世界及其 内部基本对象的描述。将它运用在网页的开发中，同二维的网页链接起来。突破 原来的二维的平面网络世界，实现了真正意义上的网络三维化和动态交互。v r m l 是描述三维造型和渲染的图形语言，它通过创建三维的场景来达到对现实的虚 拟。v e i l 支持三维动画，并且具有实时交互功能，大大改变了原来网络的单调、 交互性差的弱点，使得人机交互更加方便、灵活，并且使网络世界的真实性、 交互性和动态性得到充分的发展。 企业为了生存和发展，都需要花费很大的代价对自己的产品进行宣传，而 这种宣传比较多的是采用展示的方式，通过各种各样的展示会、交易会、博览 会来展示自己的展品，通过现场演示、解说和一些文字或图片的宣传资料来达 到宣传的目的。现场展示会的宣传效果不错，但是它有很多的局限性，在人力 物力和财力上的耗费都比较大，还要考虑展场的选址、展品的运输、展场的布 置，展具的安置、照明线路的铺设以及安全保卫等诸多方面的因素，在展示时 间上也受到限制。2 0 世纪9 0 年代兴起的电子商务弥* f t 现场展示的不足，它突 7 四 大学硕士学位论文 破了时间和地点的限制，减少人力物力的投入，降低了成本，提高了效率。它 在节约了企业的成本的同时也节约了参观者的时间和精力，使人们通过电脑和 网络就能接触到产品的信息。但是，参观者通过电子商务技术在网络上接触到 的仅仅是产品的图片和文字说明，不能对商品形成一个具体的、直观的印象， 这种二维的、平面的信息不能满足参观者日益增长的感观需求。从企业的角度 来看，如果能给用户提供一个逼真的虚拟场景，能从任何角度真实的展现产品， 并模拟产品的各种功能，就能起到很好的宣传作用，提高企业本身的竞争力。 鉴于虚拟现实技术的发展和产品展示发展的新要求，本论文提出了基于 v r m l 的虚拟产品展示系统的思想。论文的主要研究内容包括： ( 1 ) 提出了基于v p u m l 的虚拟产品展示系统的基本架构。在深入研究了虚 拟现实技术和产品展示的目的和方式的基础上，分析了虚拟交互展示产品方式 的可行性，将v i n l 运用于其中，提出基于v r m l 的虚拟产品展示系统的基本框 架。 ( 2 ) 提出了虚拟产品展示系统实现的基本流程。对产品进行展示是一项系 统的工程，实现产品的虚拟展示同样是一项包容诸多要素，结合多种活动于一 体的工作，要使产品的虚拟展示活动能有条不紊的顺利展开，制定详细的流程 是非常重要的。 ( 3 ) 研究了将3 d sm a x 与v i m l 相结合，进行虚拟场景的制作的方法。3 d s l i a x 具有强大的建模、渲染功能，并且3 d sm a x 与v r l 有方便的接口，用3 d m a x 建立的模型，可以非常方便的转化为v r m l 文件，再对v 聃l 文件进行编辑，加 入交互功能模块。 ( 4 ) 分析了优化场景模型的方法。用3 d sm a x 建立的模型效果逼真，但是 数据量比较庞大，这对于进行网络传输是极其不利的。论文阐述了优化模型， 减少数据量的若干方法。 ( 5 ) 以数码类产品为例，仔细阐述了每个步骤的实施，从而详细介绍了构 建基于网络的虚拟数码产品展示系统的过程。 2 产品喂示方法的研究 2 产品展示方法的研究 在目前的社会条件下，产品展示的主要手段还是通过展示会、博览会、交 易会等方式进行实物的陈列展示，这种展示方式效果直接，对产品的宣传起到 了极好的推动作用。这类的产品展示方式统称为展示设计。随着网络技术的发 展，企业也通过网络以电子商务技术进行产品的展示和宣传。本章对产品展示 的这两种方式展示设计和基于网络的展示方式进行了深入的研究和分析。 2 1 展示设计简介 2 i 1 展示的概念 在选定的空间黾，按照美学规律，运用空间规划、平面布置、灯光、色彩 配置等手段营造一个富有艺术感染力和个性的展示环境，通过布置、装饰，制 作成为一个宜人的，有艺术感染力的，供人观摩、选物、学习交流的物质空日j ， 并通过这一环境，有计划、有目的、合逻辑地将展示的内容展现给观众，并力 求使观众接受设计者计划传达的信息，这样一个过程，称之为展示设计。 展示设计是以招引、传达和沟通为主要目的而进行的有计划的形象宣传， 并且为这个形象宣传进行必要的环境设计。它采用一定的视觉传达手段，借助 于道具、设施和照明技术，通过对展示空间环境的创造，将一定量的信息内容 告示于公众，从而对观众的心理、思想与行为产生有意识或潜在的影响。 2 1 2 展示的发展历程 早在1 9 世纪五十年代，伦敦就举办了世界博览会。当时的英国社会进行了 产业革命，政治与经济都得到了高速发展。1 8 5 1 年在伦敦举办的第一届世界博 览会显示了其工业强国地位。它采用了一系列新材料，在构建方式也做了很大 的创新。这次展览的主体建筑“水晶宫”展厅，首次采用了钢铁与玻璃这两种 新型工业产品作为主要材料，采用标准预制建构的方式。这种新颖的形式打破 了当时各个国家的封闭状态，使工业生产、设计与大众得以通过展览会这一形 式交流互动，这对此后的现代展示概念产生重大影响。此后的一百多年垦，世 界各国都相继举办了世界博览会。 1 8 5 5 年巴黎世博会展出了混凝土、钢制品、铝制品和橡胶等： 9 四j i l 大学硕士学付论文 1 9 6 2 年伦敦博览会展出了新的工业产品缝纫机、印刷机和火车； 1 8 7 3 年维也纳博览会首次展示了电动马达： 1 8 7 6 年美国费城博览会，收割机、打字机、电话、双重电报机等美国技术 展现在欧洲人面前； 1 8 7 8 年巴黎世博会展出了贝尔电话，爱迪生的留声机、冷冻船等发明； 1 8 8 9 年巴黎世博会的主题塔一埃菲尔铁塔，至今成为法国巴黎的象征； 1 8 9 3 年芝加哥世博会上，电的发明应用成为此届世博会中的焦点； 1 9 3 9 年美国纽约世博会上展出了磁带录音机、电视机、尼龙、塑料制品等； 1 9 6 2 年荚国西雅图世博会上首次展出了航天器； 1 9 6 4 年美国纽约世博会展示了可口可乐和迪斯尼主题公园； 1 9 7 0 年日本大阪世博会，美国馆展出了“月亮上的石头”； 2 0 0 0 年汉诺威世博会上，汉诺威市进行了综合业务数字网( i s d n ) 的网络 建设，使其成为信息流和快速交通流的交汇点。 从1 8 5 1 年首届博览会举办至今，历届国际性博览会均显示出人类巨大的创 造力。这些世界博览会都成为当时先进材料、技术和理念的展示交流盛会，传 播了科学技术信息，推进了世界各国问的了解与合作，推动了社会生产的发展， 领导了世界技术的革新，对人类进步起到重要作用。 我国在2 0 世纪初有了正式的展览会和博物馆。1 9 0 5 年，在南京举办了第一 界博览会；1 9 1 9 年，开放了故宫博物馆；1 9 2 0 年起，我国开始营造博物馆和展 览馆；1 9 3 4 年一1 9 3 7 年，青岛水族馆、上海博物馆和南京博物馆正式建成；1 9 8 2 年，“能源”专业世界博览会在美国田纳西州诺克斯维尔市举行，中国馆首次登 上世界博览会的舞台；此后的历次世博会都邀请我国参加。进入2 0 世纪9 0 年 代，我国首次在云南昆明举办了世界园艺博览会，并获得巨大成功。2 0 0 2 年， 我国上海获得2 0 1 0 年世界博览会主办权。这些活动都促进了我国综合国力的发 展。中国正逐渐成为亚洲的展览中心。 2 1 3 展示设计的分类 展示的内涵十分丰富，由于展示内容及目的不同，国内外对展示的理解和 分类也有许多差异。随着科技和经济的迅速发展，人们的物质及文化生活发生 了巨大的变化，人们接受信息的途径不断增多。凡是在一定的空间内以各种材 l o 2 产品展示方法的研究 料为载体，通过鲜明的形象、色彩、光线、音响等向流动的人群传达信息的活 动似乎部被纳入了展示的范畴。从大的方面，展示大致可以分为以下几类： ( 1 ) 博物馆陈歹l j 博物馆由于宣传的主题和内容有很大的差异，因此展示的形式和手段也有 各自的特点。比如历史博物馆和自然博物馆，它们的展示主题各不相同，前者 是以历史的发现、演变以及历史人物和历史事件作为宣传主题，以各类文物、 图片作为信息的载体，旨在重现历史，因此场馆的设计在于突出历史的凝重感， 注重强调参观的路线和次序，观众在对其静态的陈列品、图片及动态的音像画 面的观看浏览中获得连冠、完整的印象。而自然博物馆强调的是学科性和专业 性，展示物品多以类别分区域进行展示。观众可以根据自己的兴趣爱好自由选 择参观顺序和参观重点。 ( 2 ) 展示会、展销会、博览会 这些展示活动与经济及社会的发展有着密切的关系，任何展示的主题，都 是社会及经济的热点。例如计算机展，随着应用领域的不断扩展及功能的只趋 完善，已经成为近年来商业性展览中最为活跃的主题，展示的规模越来越大， 手段也越来越高，其影响甚至已超越了汽车展。 展示会、展销会及博览会是各种商业信息的汇集地，是厂商们竞争的战场， 也是各展示设计公司一显身手的舞台，由于其周期短，参展商众多，宣传内容 广，而成为展示活动中最为活跃的部分。 ( 3 ) 商业展示 现代商业的发展使人们的购物方式和购物环境都发生了很大的变化，物质 文明的高度发展使得人们不仅追求商品的高品质，而且对企业的形象及销售环 境都提出了更高的要求，而企业形象、品牌形象的作用再激烈的商业竞争中也 日益突出，它直接影响到企业的经济利益。商业环境既是展示环境又是销售环 境，因此，商业陈设不仅要有效地展现商品的特点，衬托出商品的高品质，而 且要体现出企业整体的形象，吸引顾客，达到促销的目的。商业展示按照展示 的地点和性质大致又分为店内展示，橱窗展示和广场或者室内厅堂展示，商业 展示由于场地的限制，多以静态的陈列为主。 ( 4 ) 演示会 主要指剧场、竞技场等大型活动场所的信息传达设计。大众集会的场所正 四川大学硕七学位论文 是商业传播的良好舞台。商业赞助商要求商品的信息能在恰当的位置和时日j 准 确地传达给观众。此类展示必须对整个场馆的环境有充分的了解，选择恰当的 地点如入口、走廊、门厅甚至是演出、竞技场的周边，根据不同的环境。恰如 其分地进行展示，既不喧宾夺主，又能很好的引起人们的注意。 ( 5 ) 展示园 各类园林、风景点的商业展示。随着生活水平的提高，人们开始注重外出 旅游，放松心情，各类游园活动成为人们生活中不可缺少的活动之一。为宣传 形象、招揽顾客，各景点和游园活动的主办者需要在各处设立相应的说明，宣 传牌和指示牌，以利于游人观赏，利于整个活动的顺利进行。此类展示要注意 的是与环境的同意协调，避免生硬、突兀而破坏景点环境。 2 1 4 展示的特征 展示是一种在三维空间环境中的广告形式，它近似于建筑和室内设计，但 就其功能而占，展示设计又与商业美术相似，在表现形式上又和舞台荚术设计 相似，概括起来，展示设计大概有以下特征： ( 1 ) 展示是一种有目的的信息交流活动，存在着明确的信息的主、客双方。 博物馆、企业、商家是信息的传出者，是展示活动的主方，而观众、顾客虽然 对信息有选择的权利，但是从总体上看，依然是信息的被动接受者，是客方。 设计师所做的一切工作，旨在帮助主方强化信息，确保信息的有效传达，得到 主方所预期的信息反馈。展示活动有别于其他传媒方式。主、客双方在特定的 空间环境中可以直接进行交流，如展示会客方可以通过索取资料、咨询、观摩 和亲自操作而获得有用的信息。 ( 2 ) 展示具有一定的主题性、计划性和周期性，它有主办者、协办者和承 办者，从各自的职能范围出发，来促成和保障展示活动的圆满完成。 ( 3 ) 展示是动态的综合性信息传播活动。在信息社会，信息往往是共生的， 展示活动涉及政治、经济、科技、文化、艺术等广泛的领域，因此所传达的信 息也不是单一的。这些信息在时问与空间的转换过程中进行着传递，而信息传 递准确与否、有效与否，取决于设计师对信息的控制。展示设计是集建筑空间、 环境艺术、视觉传达、工业设计等多种设计艺术于一体的造型活动，设计师从 大的整体空日j 造型至产品说明的细节处理，运用各种方式、手法全方位地向人 2 产品畏示方法的研究 们传递着信息。 ( 4 ) 展示具有真实性；展示活动大多是通过实物展品来构成展示的主要内 容。它集合了实物、文字、图形、环境、音乐，进行全方位的展示。真实的展 品比抽象的概念或者单纯的图形符号更具有说服力。 ( 5 ) 展示具有多维性：展品、展场、观众、时间是展示设计中的基本要素。 参观者通过在空日】位置的移动，参观的视线由上到下、由左到右、由前到后、 由远及近的游历于展示空日j 中，通过角度和位置的变化全方位地观看展品和接 受信息，从而深入仔细的认识了解对象。 ( 6 ) 展示同时具有科学性和艺术性：展示设计要应用到多方面的科学知识 和新的技术手段，同时还要应用信息传播、市场营销、组织管理等方面的知识， 对展品的市场供求、消费者需求和购买心理等进行深入调查研究，得出准确可 靠的市场信息，以此为基础，制定具体的展示计划。这种以市场为导向、以策 划为主导、以创意为中心的方法和过程，本身就具有很强的逻辑性和科学性。 展示设计的艺术性表现在必须以美的、适合的形式作为设计的基本原则。无论 展品本身的形状、色彩、质地如何，如果没有好的展示形式，也很难给参观者 完荚的视觉感受。展品的陈列，决不是随心所欲的简单堆砌或摆设，而是通过 对参展者意图和展品本身特性的认识、了解，通过组合、配置、照面以及适合 的展示主题来创造和谐统一的气氛。科学性是展示设计的基础，艺术性是展示 诉诸效应的基本保证。 ( 7 ) 展示设计具有综合性；展示设计包容广泛，往往涉及多个领域，诸如 展品性能、市场供求，消费心理、展览建筑空间、美学、视听艺术等方面的知 识。需要具备包括绘画、雕塑、摄影、现场演示、装饰材料、照明技术、管理 知识、成本核算、现场工作管理等方面的能力。 2 i 5 展示的本质 展示活动是一种有目的的行为，它以高效传递和接受信息为根本宗旨，它 将展品展出，供人们观看、操作、演示，本身就是一种相互交流、相互沟通的 体现。展示设计不仅是信息传达者欲求目的和诉求能力的体现，更是参观者认 知、认可、认同的过程，它平等的涵盖着参展方与参观者的双向作用，注重信 息的可靠性、针对性、有效性、同时也考虑参观者的反馈信息。展示设计在参 四川i 大学硕士学付论文 展方和参观者之日j 起桥梁的作用，使双方能够更有效、直接的相互沟通。展示 设计通过对展品的完美的展示，来传递信息、宣传展品、树立形象，提高地位 和知名度，并能调动参观者即信息的接受者的参与热情。 任何展示活动都有做广告的意义，所以它不同于一般生活和工作空间的环 境艺术设计。展示空间的设计，最关键的是让参观者在其中接受信息，进行人 与人、人与物的交流，使人们增