虛擬現實 (Virtual Reality簡稱 VR)技術是近幾年迅速發展起來的一種新的人機接口技術,是一項以計算機技術為核心,綜合視、聽、觸覺為一體,模仿現實三維空間的再現技術,利用虛擬現實技術,在計算機上可以逼真地模擬自然真實環境。隨著計算機網絡技術和計算機圖形學的不斷發展,結合VR技術,打破了傳統的基于Web的二維平 面交互模式,實現了基 于 Web3D三維空間交互模式 的第二代 Web技術(多媒體 +虛擬現實+Internet).虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、醫學實習、建筑設計、軍事訓練、體育訓練、娛樂游戲等諸多領域.目前,虛擬現實技術已應用于課堂教學,作為教學媒體對遠程教學已產生深遠的影響。
微機組裝是高校計算機專業的一門應用及實用性較強的專業課程,學生在掌握微機原理和了解當前計算機硬件發展最新技術的情況下,自己動手組裝計算機.高校大都開設這門課程,而大多數都是使用已經淘汰的計算機,遠遠落后于實際計算機硬件的發展,由于硬件條件的限制,使得理論與實際相脫節.而且,認識計算機結構,頻繁地拆裝計算機,硬件的損壞程度很大,實驗代價太高。
針對以上問題,本研究嘗試將動態網站數據庫技術和虛擬現實(VR)技術應用于虛擬微機組裝系統的開發中,提出了一種基于 Web數據庫技術,結合網絡技術和虛擬現實(VR)技術口的網絡虛擬微機組裝系統的結構模型,綜合發揮各種開發工具的優勢,設計研究基于虛擬現實(VR)技術的網絡裝機系統 ,為廣大高校學生、電腦愛好者 、電腦經營者提供了一個很好的學習業務推廣平臺,也是今后遠程教育的發展和趨勢。
Unity3D PRO 虛擬現實引擎
1、系統結構
本系統是一個基于網絡的共享虛擬微機組裝系統,使用者可以通過人機界面對虛擬環境中的硬件設備進行組裝.系統展示的主要功能:計算機硬件設備展示 、安裝過程演示、組裝實驗,并可 以實現多個實驗者協同工作,共同完成實驗。
該系統的流程分為3層,自下而上分別為數據庫管理層、應用層和交互層.其中,交互層為使用者瀏覽界面,有關數據計算和數據處理在應用層,Web服務器負責接收遠程或本地的 HTTP請求,根據請求從數據服務器獲取相關資源,然后將結果轉換成HTMI語言形式,生成 Web頁面送到瀏覽器端。
數據庫管理層:負責底層數據庫的日常管理,包括資源的入庫、修改、刪除、屬性設置等相關管理功能。 應用層:是整個系統的后臺管理層.包括文件查詢模塊、在線管理模塊和用戶管理模塊等,根據使用者的實際需要進行相應的操作。
交互層:是系統各功能模塊的可視化顯示,使用者通過瀏覽器與服務器相連,完成各種操作。本系統采用 3層完全獨立的結構模型,防止了對數據庫的非法操作,系統安全性高,任何數據資源的更新或程序的升級都是由服務器端完成的,不影響客戶端操作,系統維護和升級十分方便,對于客戶端只需安裝瀏覽器即可使用。
2、系統開發及運行環境
系統在Windows2000環 境下開發完成,采用SQL Sever數據庫 、Apache服務器和 PHP等作為網絡開發工具,利用CAXA實體設計和 MuhiGenCreator 建模工具、VRMI 技術及相關圖像處理軟件.客戶端需安裝 IE 5.0以上版本瀏覽器,還需安裝相應的VRML瀏覽器插件 (如:BS—ContactVRML,C0SMO一2.1.1-eng,CORTVRML等)。
2.1 虛擬現實技術
虛擬現實技術(VR)具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特點,虛擬現實(VR)技術是本系統實現的關鍵。Vega是目前流行的一個虛擬現實應用程序開發環境,隨Vega發行的還有一個Lynx圖形用戶界面程序,硬件模型使用與Vega相關的三維建模工具Creator實現。
主要過程如下 :
1)建模:建模是建立虛擬場景中的地形及各種物體的三維數字模型,這些模型使Creator建模工具,建立虛擬場景中物體的三維數字模型,經過渲染后在計算機屏幕上可以形成逼真的地形和物體.建模任務由Creator軟件實現,能夠滿足虛擬現實應用程序的實時性要求。
2)用Lynx建立應用程序定義文件:建模形成三維數字模型后,使用Lynx實用程序定義文件(ADF).ADF文件描述了用于虛擬現實應用程序中的模型文件、運動模型及其路徑、特殊效果、環境效果等,使用Lynx程序可大大節省編程人員的工作量。
3)編程:在 C、C++或 VC++語言平臺上,利用 Vega的API和軟件庫,調入已建立的 ADF文件及三維數字模型,對程序進行初始化,編程響應用戶輸入并動態地改變程序的運行,最終完成虛擬現實應用程序的編制。
4)編譯運行:應用程序編譯成功后,調試運行該應用程序,最后系統集成。
2.2 動態網站數據庫技術
整個系統的開發采用目前公認的開發動態網站最佳組合,即 PHP+Apache+MySQL組合技 術,該技術具有較高的性價比。
1)建立數據庫:利用 MySQI 建立數據庫,對數據庫的操作,可以使用 php My Admin管理器,該管理器具有與標準的 Windows資源管理器相似的界面與操作方式,可以方便地進行數據庫的創建與管理。
2)完成數據庫間的交互:數據庫與Web相連,轉換成Web頁.PHP4支持 MySQL數據庫,不需要外部支持庫就可以實現對 MySQL的全部操作,利用 PHP4調用相關的數據庫管理函數,從而實現web與 MySQL數據庫之間的交互。
3)數據庫的管理與維護:Dream weaver制作數據庫管理頁面,并且提供遠程維護功能,用戶可以通過瀏覽器登陸數據庫管理頁面,對數據庫進行管理和維護,提高了系統維護的靈活性,為本系統的隨時更新提供方便。
3、 應用測試實例
學生以學號登陸后,即進入實驗系統,首先,從元件模型庫中選擇相應的硬件,如主板、內存、硬盤、鼠標、鍵盤等。然后,進行硬件的插接,將內存條插入主板,插接時若報警,則內存條選取有誤;若發現所選內存條為DDR 內存條,而主板插槽口需要SDR內存條與之匹配,那么,重新選取內存條后繼續上一步操作;系統仍報警,是內存條方向不匹配則旋轉內存條至適當方向后,再插入主板內存插槽中。
硬盤數據線與電源線的插接,將數據線和電源線的方向調整正確后,硬盤即插接成功。主機箱內還有光驅網卡、顯卡等硬件的插接,這里不再一一贅述。至于外設,現在大部分是 USB接口的外部設備。同樣可能遇到方向需要調整的情況 ,將插口調整好后 ,連接主機箱相應的插槽即可.這樣 ,將所有硬件連接好 ,一臺計算機組裝成功。
基于虛擬現實(VR)技術的虛擬微機組裝系統,在高校實驗教學中得到良好的應用效果.為學生提供了一個自由實驗的平臺,增強了學生做實驗的自主性,不再受實驗室忙、設備少的約束,進一步提高了學生的學習積極性、主動性和創造性。對于高校實驗室管理來說,也節省了實驗準備時間,降低了實驗成本,使實驗室管理和開放更加現代化、人性化。在設備不斷更新的基礎上,使得實驗緊跟時代的發展,有助于學生了解最新的硬件發展情況.此系統也可以應用于計算機銷售市場,具有很好的應用前景.
4、結語
本研究給出了基于虛擬現實(VR)技術的虛擬微機組裝系統的設計結構模型以及應用測試實例,據此亦可以設計出其他學科的網絡虛擬現實實驗系統。相信不久的將來,隨著虛擬現實(VR)技術的發展,結合人工智能、神經網絡等學科,虛擬現實(VR)技術將應用于更廣的范圍,交互式的、人性化的網絡虛擬平臺,將成為實驗教學與應用性學習的主流。