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虚拟仿真实验室在物理实验教学中的应用分析
物理学作为一门自然学科,有着锻炼学生逻辑思维能力的作用,而物理实验作为物理学的基础,则是培养学生动手能力、合作交流能力、科学思维能力的主要手段。传统实验模式由于时空限制、仪器设备等原因无法实现对学生的培养要求。 虚拟仿真实验则为实验教学打开了一个新的世界,它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术的产物,成为教育领域应用信息技术的一种创新。相比之下,虚拟仿真实验是通过构造一个结构化的虚拟实验室,为学生开展探究型学习提供实验条件,并帮助学生研究、分析和探索物理世界中各种感兴趣的问题。 1、传统物理实验的优点与不足 1.1 传统物理实验的优点 (1)能提高学生感性认知。 从心理学的角度出发,学生总是对自己能够亲身接触的实物记忆得更加深刻和透彻。在物理教学中,物理概念与物理规律是建立在一定的感性认知基础之上的。传统实验由真实的实验仪器和设备构成实验的物质基础,学生操作真实的实验仪器设备,通过视觉、听觉、触觉等来认识客观事物获得感性认知,对物理产生热爱的同时加深对理论知识的学习与掌握。 (2)能提高学生操作能力。 学生在进行物理实验的过程中,除了对原理的理解有所不足外,还会遇到各种各样的实验误差,这就要求学生学会分析相关实验的误差原因,拥有一定的问题解决能力,知道从偶然误差和系统误差两个角度进行分析,清楚如何调节仪器来解决相关问题。在实验结论不符合理论推导时,能够思考是由于仪器使用方法出错还是仪器本身有缺陷引起的,并进行调节。在对真实仪器的调节过程中提高了学生的动手能力和解决问题的能力。 1.2 传统物理实验的不足 (1)实验教学受时空、人力限制。 传统的物理实验教学一般都是在特定的实验室进行。然而,在一些偏远地区的学校,由于经费问题没有建设专门的实验室,使得物理实验无法正常开展,无法实现实验在教学中的作用。另外,实验员数量不足和物理教师兼职实验员的现象使传统实验的开展出现了困难。物理教师自身压力大,他们既担负着提高升学率的重担,又有自己职称评定的压力,而部分学校一般是将他们的职称评定与升学任务的完成情况连为一体。所以,物理教师们不可能专注于物理实验的教学,他们更多是把精力集中于理论课的教学。而这样就又回到了以前的应试教育模式,对学生实践能力、创新能力的培养非常不利。 (2)实验仪器老旧。 传统实验使用实验仪器进行操作时,随着实验次数的增加,实验仪器被使用的频率提高,仪器的磨损率变大,从而使学生即使在操作无误的情况下,观察到的实验现象和获得的实验数据也不理想。所以,在实验中经常出现这样的现象,学生为了能得到较理想的结果在整个实验过程中都忙着检查、修复仪器,浪费大量的时间,甚至到最后为了完成实验任务不得不向其他同学匆匆借鉴一份数据,这严重影响了学生进行实验的积极性。 (3)部分抽象实验现象不明显。 物理学中的部分知识较抽象,通过传统的实验无法将这些抽象性的物理现象呈现给学生。因此,学生在无法获得感性认知的情况下,很难理解这些抽象的知识。如电磁波的形成需要变化的磁场与电场的相互作用,所涉及的电场、磁场、电磁波都是物质的一种客观存在,但看不见也摸不着,在真实的实验中也无法呈现,学生无法通过感性认知去理解,从而成为学习的难点。 2、虚拟仿真实验的优点与不足 2.1 虚拟仿真实验的优点 (1)安全、经济。 部分实验过程中,为了保证学生的安全,实验教师都会在实验前重点给学生讲解注意事项,可学生总是会对老师所告诫的一些不能做的事有着强烈的好奇心,总想去尝试一下看看会有什么结果。如,电学实验中,老师告诫学生不可将一根单独的导线接于电源的两端,学生处于初学阶段,非常好奇想要亲自看到这样操作会出现什么现象,在老师不注意的情况下进行错误的操作,就可能会烧坏电源引发安全事故。虚拟仿真实验提供虚拟的元器件和实验环境,学生可以按照自己的想法连接实验器件、观察实验现象。操作错误时, 虚拟软件会出现相关操作错误警告,提醒这样操作会引起的危害,而不会引发真正的事故。这就体现了虚拟仿真实验比传统实验更加安全、经济的优点。 (2)实验结果更接近理论值。 传统物理实验会受到实验仪器、场所等客观因素的影响而造成实验结果不理想。而采用虚拟仿真实验可以提供理想化的实验环境,使得实验环境不会对实验仪器造成影响。例如,在用单摆验证机械能量守恒实验时,虚拟的环境不用考虑单摆受空气阻力等影响,所以不会出现像真实实验的摆动过程中振幅越来越小的现象。虚拟实验中的各个实验仪器之间并不是直接接触,避免了仪器之间可能会有摩擦而产生的误差。 (3)开放性的实验环境。 学生处于思维活跃、富于幻想、好奇心强的阶段,他们总是对一切事物充满了好奇心,会在头脑中想出一些天马行空的东西,对于一些动手操作的事情充满了极大的兴趣,对一些既定的规则制度总有质疑。所以,在实验中经常有这样的现象出现:学生很不理解实验的操作为什么要按照书中所写的步骤进行,换自己的方法可不可以?即使教师向学生仔细地解释其缘由,学生依然固执地认为按照自己的想法和设计也能得到实验效果并且还更简单。虚拟仿真实验则向学生提供了一个开放的实验平台,学生可以运用虚拟软件按照自己的想法来选择实验模式、设计实验步骤,在实验过程中充分发挥了他们的直觉思维能力、创造思维能力,也实现了培养学生学习兴趣的目的。 2.2 虚拟仿真实验的不足 (1)缺乏实验的氛围。 虚拟仿真实验采用人机交互的模式,学生面对的是冰冷的电脑和一些不真实的软件。实验时老师一般是通过主机控制方式与学生互动,这会给学生带来一种感觉:他们面对只是一个会讲解实验知识的机器,而并非真正的人。虚拟仿真实验模式一般采取一人一机,无法提供真实实验中的人文环境,难以实现核心素养中提出的培养学生合作交流能力的要求。 (2)实验过于理想。 虚拟实验完全是在虚拟的环境中进行,各种器材的连接、调节都是通过鼠标或者键盘来操作,学生只要掌握了实验原理,根据实验原理对实验仪器设备进行连接,就可以基本保证实验结果与理论结果相符。物理核心素养中的“科学思维”提出培养学生分析问题和解决问题的能力。而虚拟实验过程都非常理想,对真实实验过程中的一些细节,特别是易出现的实验故障等问题缺乏模拟,不利于培养学生发现问题和解决问题的能力。 3、两种实验的互补性 传统实验模式与虚拟仿真实验各有其独特的优缺点,两者并非非此即彼、相互对立的关系,而是相互共存、相互促进的统一体。为了使物理实验教学效果达到最优化,在物理实验教学中应考虑将两种实验模式结合起来,从而实现实验教学的目的。 (1)从安全性与感性认知考虑两者的结合。 (2)根据实验目的合理选择“虚”“实”实验模式。 物理实验有多种类型,不同的实验类型有不同的实验目的,可大致分为,以观察实验现象为主的演示性实验、以验证物理定理或定则为主的验证性实验、以测量为主的测量性实验、以探究物理规律为主的探究性实验。可以根据实验项目目的的不同,灵活地采用虚拟实验和传统实验。由于虚拟实验模式提供的实验环境和所得的实验结果较理想,所以对于一些主要是以观察实验现象为目的的实验就可以采取虚拟仿真实验模式。如牛顿环实验、小孔成像实验等。另外,一些难以理解的抽象概念和一些需要学生根据实验原理自行设计的设计型实验也可以采用虚拟仿真实验模式,使学生在实验过程中能够充分发挥自己的创新意识。 4、讨论 在信息技术还未发展时,物理实验都是采用传统的实验模式来进行。随着 虚拟仿真技术在教学领域的应用,也使得传统的教学发生了变革,带来了一种新的教学观念,并影响着教学模式和教学内容的变化。虚拟实验的安全性、经济性以及所具有的能够营造理想的实验环境的优点弥补了传统实验模式的不足。同时,由于虚拟仿真技术暂时未发展到能够像传统实验那样调动学习者各种感知觉的强大功能,所以这种方法只能作为传统实验的一种辅助。也正如前面所述,两者并非非此即彼的关系,而是相互补充、共同发挥实验教学的最大功能。 了解更多的虚拟仿真资讯,请访问3DCAT实时渲染云平台: www.3dcat.live

2020-10-30

关于数字孪生,浅谈数字孪生技术
物联网(IoT)的崛起带来了成本效益,而 数字孪生也对如今的商业变得更加重要,已成为最新的技术趋势。数字孪生 技术已经超越了制造业,进入物联网、人工智能和数据分析等整合领域。 什么是数字孪生? 数字孪生是一个物理实体的电子复制,例如一件事物、程序或个人。它整合了关于尺寸、部件、性能等方面的见解,并存储了有关该事物当前和过去的信息,利用传感器和执行器捕捉,这些数据被输入到分析模型中以产生重要见解。 在虚拟平台上复制的物理孪生体是物理对象接近 实时的数字化副本。它是连接数字世界和现实世界之间的桥梁,主要用途是提高业务性能,通过分析数据和监视系统,在问题发生之前就阻止并预防停机。所创建的模拟系统将有助于创建和规划程序或产品中的未来机会和版本更新。农业、政务、交通和零售等领域将从该技术中获益。 它是如何工作的? 数字孪生可以 实时模拟物理对象,在过程中提供对性能和可能出现的问题的洞察;同样地,数字孪生也可以根据其物理对等体的模型进行构造,在这种情况下,它可以在产品改进时提出批评。数字孪生甚至可以在任何物理适应装配之前,自己作为原型来填充。 这项技术可以限制生产成本,因为组织在产品首次正确运行时会节省成本,不需要进行昂贵的物理测试或对产品、过程进行更新。与生产商的研究还发现,这种想法将使下一代机器的开发成本降低50%以上。这项技术的亮点还在于提高了产品性能,并帮助进行复杂的选择,从而避免机器人和机械设备停机时间过长。 数字孪生技术的优势 1、减少产品质量问题:数字孪生模拟不同的“假设分析”现实场景,帮助组织理解潜在的影响,改进操作和流程,并区分产品质量问题。 2、降低维护成本:数字孪生通过捕获关于不同风险因素、操作场景和框架配置的数据的重建模型来预测维护故障。它们有助于节省开支,提高设备可靠性,减少停机时间,并延长设备使用寿命。 3、改进员工培训:数字孪生可以重现现实生活中的危险情况,以用来培训员工。 4、提升效率和生产力:使用数字孪生,组织不再需要探索有关物理项目不同的途径来改善流程。他们不必终止正在进行的过程,并且可以从根本上在实验室中运行模拟,以了解新程序的危害和优势,看看哪些修改可以带来最佳结果。 数字孪生技术的未来 提早部署这种创新的工作场所将提高创造性。工作场所将可以选择融合直观特征,利用数据驱动的模拟来提高员工满意度和生产率。利用数字孪生创新的员工将有能力扩大他们与在线设备的参与度,并以更高的持续性和准确性完成工作。 同样,管理者也有能力通过这个工具进行远程管理,就像利用虚拟的在线平台来制作3D地图一样。很明显, 数字孪生技术的概念将使供应链中的人受益。在物联网创新中加入这种颠覆性的概念,对组织来说是一个绝佳的改进机会。最终,它将使合作伙伴提高业务的整体生产力和成本,并改进工作的方方面面。 体验数字孪生,就来3DCAT数字孪生平台: www.3dcat.live

2020-10-29

【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(三)
By:Sacha Veyrier 不经过雕刻处理,就将其烘焙到贴图的局限性之一就是缺少局部细节,泄漏,损坏的边缘/角等。 幸运的是,这就需要使用普通的边缘贴花和标准贴花。在Leonardo Iezzi神器的边缘贴花教程,Veyrier制作了4个凸边贴花,2个凹面贴花和3个角贴花,让他打破了“3D模块”并添加变化,几何斜角感觉太过“线性”。这大大帮助了我,因为只有修整/平铺的工作流缺少细节处理。 之后, Veyrier使用各种泄漏和污垢贴花更好地融合了环境的不同部分,比如墙的底部和角落,在那里你会自然地在闭塞的缝隙中发现污垢。在Veyrier的装饰着色器中,他通过 UE4材质系统添加了材质分层,通过顶点绘制添加多样性,打破重复的装饰。至于灯光,让它保持简单,天空为主要的光线,但是他也在壁龛中设置了低强度的点光源,因为反射光不足以使这些区域更亮。他还在水池内邻近的墙壁上模拟焦散反射,使用带有灯光平移功能的聚光灯来重叠焦散贴图。 水的材质是非常简单的,它使用半透明的反射材料与缓慢的平移噪声法线贴图设计微妙的波纹和扭曲的反射。由于水填充了最终图像的很大一部分,Veyrier使用了平面反射来获得更准确的反射,而不是使用屏幕空间反射。 场景集合 要想在最后的画面中表现出情绪,一个有趣的挑战就是添加鸟类,这是一个想法和挑战,Veyrier的同学兼朋友Lola Serre给他的。为了设计这个模型,他快速地创建了低多边形鸟类,通过顶点绘制平面颜色,通过绑定/动画使它有一个翅膀煽动的循环动画,最后让它们在引擎中保持。这些鸟儿在场景中飞得非常快,所以他没有花太多时间对它们进行建模或贴图处理,特别是它们会受到UE4默认运动模糊的影响。 加入一些动感的元素,比如细微的树叶运动,灯笼上摆动的绳子,飞翔的小鸟,这些都让这个场景变得更加生动和平和。 后期处理方面,Veyrier没有使用太多除了标准SSAO,小插图和自定义锐化后期处理材料。Veyrier非常喜欢通过尽可能少的后期处理来获得大部分的色彩效果,因为有时候它们会让人觉得太普通了——并不是每个场景都需要色差,也不是每个场景都需要过多的 色彩校正来修正灯光和贴图就能达到的效果。 总而言之,这是一个非常有趣的项目,探索一种不寻常的建筑风格,挑战自己将场景限制在特定的工作流中,以便更好的理解它。Veyrier会继续探索和完善自己的技能,探索不同的风格和工作流,以便在这个行业找到一份工作,这就是为什么在专业工作室里有一些电子游戏行业的活跃的艺术家老师,对于一个学生来说是一个很大的帮助,可以跟上行业标准,并且于行业有所联系。 相关阅读推荐: 【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(二) 【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(一)

2020-10-28

【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(二)
By:Sacha Veyrier 在Blender中建模 这个场景的建模非常简单,因为Veyrier的大多数模型都有非常基本的形状,最重要的部分是选择一个固定的网格大小,并使用你模块化的元素,这样可以灵活的改变环境中的东西。早期拥有这个工具包让他可以设计布局,并尽早锁定。 对于少数复杂形状的模型,Veyrier结合了Blender的修改器来提供更灵活的控制。像拱门这样的形状,他结合了Blender的旋转工具和 镜像来设计下面这个拱门案例。 对于重复的图案,比如我们在主镜头中看到的蓝色拱门,使用Blender的阵列系统和弯曲变形器来设置主要形状,同时将重复的形状让其出于便于更改的状态。 一个重要的东西是导出脚本,它可以让他通过单个按钮将网格直接导出到 UE4,无需手动将它们放置在场景的中心导出菜单。这个脚本是Veyrier非常有才华的朋友 Tino Burot 为一个项目制作的导出脚本的前一个版本的编辑,他们以前在学校一起工作,有一个很棒的团队。这个脚本简化了 Blender 和 虚幻引擎之间的来回切换。 贴图 这个场景使用了一些不同的装饰贴图和一个瓷砖,Veyrier想挑战是限制自己的素材库,不是使用Substance Painter。他早早的设计了道具,并确定自己所需的道具为其匹配颜色。 Blender的终极修剪插件真的很棒,快速设置UV匹配裁剪,使用终极修剪技术,可以修剪低模斜面,我们可以看到在这个灯笼的例子,没有任何烘烤或额外的形状,我们会得到假斜面。 使用修饰器的好处是可以在完成贴图后添加新的道具,这比直接使用UV /贴图/烘焙工作流“破坏性”更小,这对于道具非常有用,尽管它可以牺牲唯一性和局部细节,稍后Veyrier将说明的解决方法。 枕头的话,他设置了一个自定义的设置,用 Marvelous Designer 烘焙了一般的褶皱和法线,然后在第二个UV设置上做了贴图处理,就像这个例子中看到的那样。这些使他可以对枕头快速操作。 对于其他的修饰,Veyrier在 Blender中创建高多边形,并在 Substance Designer 中将它的法线烘烤到一个平面上,在这里他开始通过程序性噪点和节点开始对每个修饰带进行贴图处理。 对于更抽象的几何图案,你可以在一些道具上找到,比如小的金属盒容器,他在 Substance Designer 中混合使用了Shape Mapper节点和Cartesian to Polar节点混合制作。这让他可以有限的控制细节,同时快速运行迭代和创建抽象的循环模式。 推荐阅读: 【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(一)

2020-10-27

【3D场景制作】利用Blender和UE4设计古罗马建筑风格场景(一)
By:Sacha Veyrier 介绍 Sacha Veyrier是一名22岁的3D场景艺术家,在巴黎的一所3D学校进修了4年,后来发现了Artside School,此后专攻场景艺术。Veyrier之前作为3D艺术家在Spiderling Studios设计游戏《围城》差不多两年的时间。 Veyrier一直是场景制作爱好者。建筑,自然,构图,灯光一直以来都让他着迷,他们让Veyrier对研究场景如何讲故事、设定情绪十分感兴趣。 在高中的时候,Veyrier开始涉足3D领域,在那里他通过安德鲁·普莱斯(Andrew Price)的Blender Guru教程学习了 Blender,并花费了3年的时间认真的学习3D。 关于项目 这个项目最初是在Artside的一项简单任务,设计一个游戏需要在UE4 虚幻引擎内部制作和现实风格及有故事元素的设计。Veyrier的目标是探索一些新的东西,以使自己脱离建筑的舒适区,深入研究受到拜占庭/中东影响的建筑。Veyrier认为这是在游戏中很少见到的东西,除了一些特例,如《地平线:零之曙光》 《波斯王子》或《刺客信条》。另一个他的个人目标是尝试在一个场景中实现装饰贴图。Veyrier开始查找家中有关伊斯兰建筑的书,对于Pureref board很有帮助。然后他上网搜集了很多参考资料,在那里偶然发现了位于吉达的Angawi House,爱上了它的布局,这让Veyrier确定了他最终的想法。他想要一个带游泳池的开放房间,阳光在房间周围反射,带有植物的木质元素从上层向下延伸。 对于场景的结构,Veyrier混入了各种参考,但布局基本与Angawi House大致相同,同时减少场景杂乱,强调舒适感。他对“舒适感”的参考之一是《权力的游戏》中的小指头的玩乐场景,它模仿了那些摆放枕头,植物,水果和盘子的小角落。房间的环境发光设计是决定在房间中布局的因素之一,可以控制阳光的进入点。阻挡在障碍物早期的阳光使我能够定义一个中央区域,该区域将成为建筑物的主要放松场所,一个舒适的角落里摆满了枕头和沙发。查找一些东方主义画家,例如让·莱昂·杰罗姆(JeanLéonGerome)和弗雷德里克·阿瑟·布里奇曼(Frederick Arthur Bridgman),他们的艺术品可以作为建筑,细节和贴图非常棒的参考。 大部分的布局,灯光和不经的选择都是为了展示一些问题:谁住在那里? 他们有钱吗? 他们的品味如何? 这是一个永久的家,还是一个次要的家? 是亲密的空间,还是接待客人的空间?场景所在的区域有哪些可用的材料? 获取更多实时渲染资讯,登录3DCAT实时渲染云平台:www.3dcat.live

2020-10-26

【虚拟仿真】虚拟仿真技术的行业现状及趋势分析
虚拟仿真是什么? 虚拟仿真,又称计算机仿真,是指利用计算机生成三维动态实景,对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性、逼真的模仿。最早应用在军事领域,如阿波罗登月计划、洲际导弹的研制、核电站运行等方面。到上世纪70年代中期,民用领域才开始出现 虚拟仿真技术,并从1980年左右开始,借助计算机信息技术的发展大规模地应用于人们生产、生活的各个方面,如仪器仪表、虚拟制造、电子产品设计、仿真训练等。 虚拟仿真的行业现状 虚拟仿真行业高度依赖各种先进软硬件设备,包括:高性能计算机、通用软件及操作系统、数据处理芯片、专用电子模块及电子元器件等,因此,行业上游主要是可承载虚拟仿真应用系统软硬件设备供应商。 与传统的内容和知识的表现形式(如:文字、图片、视频)相比,虚拟仿真最大特点是使用者可以进行交互,因此,可以作为增强教学培训和演练效果的有效手段,解决培训与演练中“三高”(高危险、高成本、高污染)与“四难”(难看到、难动作、难进入、难再现)问题。因此,在实践操作要求比较高的专业领域中虚拟仿真的应用比较广泛,行业下游主要是军事训练、工业设计、安全演练、技术培训等相关企业。 传统的虚拟仿真产业的业务模式多以线下的B2B项目类型为主。系统开发者为客户提供软硬件解决方案,通常由项目需求方通过招标的方式发布系统采购需求,系统开发者通过投标的方式得到项目,并签订合同。经过一定的开发周期,系统开发者将软硬件系统部署到需求方指定的地点,并负责后期的培训、维护、升级等工作。在这种模式下,产业的价值链较为简单,仅包括需求方和开发者,即需求方提出需求——开发者完成开发——需求方使用。开发者为需求方提供满足需求的软硬件系统,需求方付给开发者相应的费用。 一方面, 虚拟仿真系统价格高昂,经费规模少则几百万,多则上千万,因此主要应用于付费能力强的专业领域;另一方面,传统的虚拟仿真系统多局限于线下的应用,受地域、设备数量等限制,服务人群较少,系统的投入产出比不高。这就是虚拟仿真行业在各行各业广受重视却仍然不温不火,内容无法爆发式的增长、应用无法爆发式推广的主要原因。 虚拟仿真的行业趋势 作为一种内容和知识的载体,虚拟仿真的发展趋势可以从内容的表现形式和传播方式两个维度来分析。 首先,随着计算机软硬件技术的发展,互联网内容的表现形式不断进化,从文字、到图片、到音视频,但都只能单向的向用户传输信息,人们只能被动的接受内容的传播。虚拟仿真的出现为人们展现了一种全新的内容表现形式,它具有真实性和交互性,使用户不再是被动的接受内容,而是身临其境的感知和支配这些内容。因此,虚拟仿真逐渐开始应用于与人们生活紧密相关的领域,如:文化、娱乐、科普、教育等。未来,这种交互式的内容表现形式,有望成为人们获取内容和知识的主流方式。 其次,文字、图片、视频这几种表现形式,都经历了从介质拷贝、网络下载到在线实时浏览三个阶段。其中,互联网的传播,才是当前内容极大的丰富根本原因。但是虚拟仿真这种表现形式,却还停留在介质拷贝或者至多网络下载的阶段,远做不到在线实时浏览,因此限制了内容的发展。其主要原因是虚拟仿真系统计算要求高、数据量大、需要专用的图形计算设备,一般只存在于线下的、单机模式的应用中,不具备嫁接到互联网环境的条件,无法实现内容的广泛传播和快速积累,严重约束了 虚拟仿真的应用推广和市场扩大。 了解更多虚拟仿真资讯,请登录3DCAT实时渲染云平台官网:www.3dcat.live

2020-10-23

【虚拟仿真】虚拟仿真的发展历史
虚拟仿真的发展历程是怎样的? 虚拟仿真是如何开始的,通常伴随着发明它的人和/或提出了虚拟仿真一词。 谁创造了虚拟仿真这个词?以及是谁发明的虚拟仿真?本文着眼于这一切的开始。 虚拟仿真被认为始于1950年代,但其早期元素可以追溯到1860年代,并且早于数字技术的发展。 虚拟仿真的早期艺术实例 360度大型壁画就是一个例子,它使观察者能够在简单的水平上与艺术品互动。在法国剧作家安东宁·阿陶(Antonin Artaud)的前卫作品中可以找到更多的艺术实例,他认为幻觉与现实是一回事。他认为,剧院的观众应该停止怀疑,并认为表演是现实的。 早期模拟装置 快进到1920年代,埃德温·林克(Edwin Link)开发了世界上第一个飞行模拟器。这被设计为新手飞行员的训练设备。 感官 其次是Morton Heilig设计的以互动影院体验形式出现的第一类多媒体设备,被称为“Sensorama”。虚拟仿真的这种早期形式是在1957年发明的,但直到1962年才获得专利。 Sensorama包含以下元素: - 封闭式隔间内的观看屏幕,显示立体图像。 - 摆动风扇 - 音频输出(扬声器) - 散发气味的设备 观众将坐在转椅上,使他们能够面对此屏幕。他们将看到这些立体图像,这些图像给人以深度幻觉,并具有从不同角度观看事物的能力。 第一台头戴式显示器 大约在这个时候,Philco Corporation的工程师开发了第一台头戴式显示器(HMD)。该标题为“ Headsight”,旨在供需要在夜间飞行时能够看到周围环境的直升机飞行员使用。 1968年,伊凡·萨瑟兰(Ivan Sutherland)创造了终极显示器:连接到计算机的头戴式显示器(HMD),使佩戴者能够看到虚拟世界。但是,由于显示器重量巨大,因此必须将其固定在悬挂装置上。 第一张互动地图 1970年代,麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了科罗拉多州阿斯彭的第一张交互式地图。这是一种创新的多媒体形式,使人们可以漫步在阿斯彭镇。 虚拟仿真和HCI 迈向1980年代,在NASA的项目中使用虚拟仿真实以及研究新形式的人机交互(HCI)。这是由迈克尔·麦格里维博士(Michael McGreevy)进行的,他是该领域的权威以及其他一些开发了创新性 虚拟仿真系统的领域。 1990年代的虚拟仿真 Jaron Lanier的形式进一步提高了虚拟仿真的形象,他提高了公众对这种新技术形式的认识。他与汤姆·齐默曼(Tom Zimmerman)一起在1990年代推销了一系列虚拟仿真设备。 虚拟仿真在整个1990年代一直很流行,但是围绕这项技术的炒作产生了不利影响,并导致其普及率下降。许多人认为虚拟仿真没有兑现其最初的承诺,结果,他们开始失去兴趣。 虚拟仿真与当今 研究人员,技术人员和任何在虚拟仿真领域工作的人都非常意识到炒作的危险,因此,往往会轻视其功能。 他们通常回避使用“虚拟仿真”一词,而不是带有较少负面含义的“虚拟环境”。但是,可以使用多种方式使用虚拟仿真并使我们受益。 了解更多 虚拟仿真资讯,登录3DCAT实时渲染平台:www.3dcat.live

2020-10-22

【虚拟仿真】什么是虚拟仿真?
虚拟仿真的定义来了。自然,从定义分为两个,“虚拟”与“现实”。“虚拟”的定义近在咫尺,而现实就是我们作为人类所经历的。因此,“虚拟仿真”一词基本上意味着“接近现实”。当然,这可能意味着任何东西,但它通常指的是特定类型的现实仿真。 我们通过感知系统了解世界。在学校,我们都知道我们有五种感觉:味觉,触觉,气味,视觉和听觉。但是,这些只是我们最明显的感觉器官。事实是,人类具有比这更多的感觉,例如平衡感。这些其他的感官输入,加上大脑对感官信息的一些特殊处理,可确保我们从环境到大脑都拥有丰富的 信息流。 我们对现实的了解都来自我们的感官。换句话说,我们对现实的整体体验只是感觉信息和大脑对信息的感知机制的结合。可以说,如果您可以用虚构的信息来表达自己的感觉,那么您对现实的感知也会随之改变。您将看到的现实版本并不存在,但从您的角度来看,它将被视为真实。我们将其称为虚拟仿真。 因此,总而言之,虚拟仿真需要通过计算机生成的虚拟环境呈现我们的感官,我们可以以某种方式对其进行探索。 用技术术语来说… 用技术术语回答“什么是虚拟仿真”很简单。虚拟仿真是一个术语,用于描述可由人探索和交互的三维计算机生成的环境。该人成为该虚拟世界的一部分,或沉浸在该环境中,并且在那里能够操纵物体或执行一系列动作。 虚拟仿真如何实现? 尽管我们在网站上的其他地方谈论过几种虚拟仿真的历史早期形式,但如今,通常使用计算机技术来实现虚拟仿真。有许多用于此目的的系统,例如耳机,全向跑步机和专用手套。这些实际上是用来共同激发我们的感官,以创造现实的幻觉。 这比听起来要困难得多,因为我们的感官和大脑已经进化为我们提供了良好的同步化和介导的体验。如果有什么差别的话,我们通常可以说出来。在这里,您会听到 沉浸式和现实主义等术语进入你们之间的对话。这些使令人信服或令人愉悦的虚拟仿真体验与令人不快或不愉快的体验相分离的问题,部分是技术性的,部分是概念性的。虚拟仿真技术需要考虑到我们的生理机能。例如,人类视野看起来不像视频帧。我们(或多或少)具有180度的视野,尽管您并不总是有意识地意识到周围的视野,但如果消失了,您会注意到。同样,当您的眼睛和耳朵中的前庭系统告诉您发生冲突时,也会引起晕车。 如果虚拟仿真的实现设法正确地实现硬件、软件和感官同步性的结合,则可以实现一种被称为存在感的东西。 为什么会有虚拟仿真? 开发虚拟仿真的价值在哪?潜在的娱乐价值是显而易见的。沉浸式电影和视频游戏就是很好的例子。娱乐业毕竟是一个数十亿美元的市场,消费者总是热衷于新颖性。虚拟仿真还具有许多其他各种各样的应用程序。 虚拟仿真有各种各样的应用程序,包括: - 建筑 - 运动 - 药物 - 艺术 - 娱乐 虚拟仿真可以在这些领域带来令人兴奋的新发现,这些发现会影响我们的日常生活。 在现实中做某事太危险,昂贵或不切实际的地方,虚拟仿真就是答案。从见习战斗机飞行员到医疗应用见习外科医生, 虚拟仿真使我们能够承担虚拟风险,从而获得现实世界的经验。随着虚拟仿真成本的下降以及它成为主流的趋势,您可以期待越来越多的用途,例如教育或生产力应用程序。虚拟仿真及其表亲增强现实可以从根本上改变我们与数字技术对接的方式。 虚拟仿真系统的功能 有许多不同类型的 虚拟仿真系统,但是它们都具有相同的特征,例如允许人们查看三维图像的能力。 另外,随着人在周围环境中移动,它们也会发生变化,这与他们视野的变化相对应。目的是使人的头部和眼睛的运动与适当的反应(例如,知觉改变)之间无缝衔接。这样可以确保虚拟环境既逼真又令人愉悦。 当人探索周围环境时,虚拟环境应实时提供适当的响应。当人的动作与系统响应或延迟之间存在延迟,从而破坏他们的体验时,就会出现问题。该人意识到他们处于人造环境中,并相应地调整了自己的行为,从而形成了一种僵硬的,机械的交互形式。 目的是实现一种自然,自由流动的互动形式,从而带来令人难忘的体验。 总结 虚拟仿真是一种虚拟环境的创建,以我们感觉到的方式呈现给我们的感觉,就好像我们真的在那里一样。它使用多种技术来实现此目标,并且是一项技术复杂的壮举,必须考虑到我们的感知和认知。它既有娱乐性又有严肃的用途。该技术变得越来越便宜,越来越普及。可以预见的是,由于虚拟仿真的可能性,未来会看到该技术的更多创新用途,这也许是我们交流和工作的基本方式。 了解更多虚拟仿真资讯,请登录3Dcat实时渲染云平台: www.3dcat.live

2020-10-21

像素流送内容将成为流媒体技术的致命弱点吗?(下)
任何地方都有游戏吗? 在研究像像素流送提供商提出的颠覆性技术时,还需要一个同样重要的问题:像Google Stadia这样的服务将能够支持哪些游戏?会不会有任何一款游戏真的能很好地运行呢? Google似乎确实专注于AAA发布商,这意味着我们至少应该期望一些最大的游戏重磅炸弹将成为该服务的一部分。尽管尚未宣布太多,但Stadia应该“在技术上”能够运行任何类型的游戏。但是,任何一种游戏在其中都能真正发挥出色吗? 我不会那么确定... 选择刺客信条游戏作为Beta版并非偶然。这是一款单人第三人称视角游戏,每步动作都包含很长的动画,因此可以特别容忍任何延迟效果。 所有这些动作只需要按几下按钮 从积极的一面来看,Google提醒我们以下事实:通过组合多个GPU可以在其上运行更强大的游戏,这是一个有趣的主张,而且只有极少数公司承诺提供该功能(让我们暂时忘记现在的做法)这些GPU的成本要高得多)。 能够根据需要分配其他GPU是一个非常强大的主张,并且可能意味着Stadia可以提供传统游戏设备根本无法提供的独家内容。 多人游戏怎么样? 尽管Google表示将为其开发人员提供多人游戏功能和工具(这对于减少作为中介的延迟效果至关重要),但实际上将支持哪种多人游戏体验仍有待观察。 我不会为战斗和赛车游戏而屏住呼吸,这是迄今为止最不耐延迟的游戏。第一人称射击游戏也是一个艰巨的赌注,事实仍然是Stadia上的玩家与本地平台的同龄人玩总是处于劣势(假设Stadia确实允许他们声称的跨平台游戏)。但是话又说回来,如果将匹配项托管在Google服务器上,Google也许可以将其降至最低。 街头霸王V连击是快速行动的绝佳范例! 否则,就同步竞争性多人游戏(如上文所述)而言,我期望不高。对于基于回合制游戏,实时策略游戏甚至是英雄联盟之类的一些MOBA的异步多人游戏,玩家可能不会因为增加的延迟而遭受太多痛苦。 其他限制也可能会降低Google的内容吸引力。例如,离线游戏仍然不是许多游戏玩家的重要因素。其他更利基的需求,例如修改游戏,托管您自己的服务器或管理游戏版本(例如,对于速跑者)的能力,可能很快将无法实现。 那么Stadia和其他流媒体服务会再次失败吗?还是这次不同? 很难确定Stadia何时尚未启动,但是说实话,我暂时不会屏住呼吸。 在仔细考虑整个Stadia的公告后,我注意到的一件事是:看起来Google确实真的想成为游戏中的“所有人”(他们实际上在公告中说了这一点)。 大片头衔?检查一下4k/8k,60fps游戏?检查一下 视频流媒体的另一个工具?检查一下 多人游戏?检查一下 分析?检查一下 用于大型游戏的多GPU?检查一下 在大屏幕和移动屏幕上都可以播放吗?检查一下 尽管我确实坚信云将成为游戏的未来,但我认为我们还没有为这一飞跃做好准备。从一切到目前为止,我已经看到了,我留在中间步骤,甚至更乐观不同种类的diruptive技术来解决许多当前游戏的问题。 将解决方案更侧重于用户体验而不是浮华技术的解决方案,可能会更轻松地吸引游戏玩家从仍然盛行的传统体验中吸引用户。借助Sony,Microsoft和Nintendo等经验丰富的老牌公司,它们都拥有完善的社区,高度重视的第一方和第三方内容以及十多年的游戏硬件经验,并积极投资于新技术和服务,因此Google可能会赢得“有很大的回旋余地来修复其最终的错误。 业界对该技术的可能性感到公开兴奋,但我所说的大多数内容都是谨慎保持怀疑态度。尽管许多人不愿意公开质疑Stadia的承诺(毕竟我们在这里谈论的是Google),但有些人声称“ Google只是在为这个问题扔钱”。 其他人则认为,谷歌根本不关心游戏的收入来源,而只是利润丰厚的广告业务的另一个数据源,这可能意味着完全不同的经济状况。谁知道? 事实仍然是,如果Google想要成功,它需要了解这是一段漫长的旅程,与许多Google项目相比,这需要更多的奉献精神和关注。游戏是关于丰富的内容和一致的体验,我不确定Google是否准备好提供这些内容。 尽管他们的团队说这次不同了,但我想我们只需要拭目以待…… 了解更多像素流送资讯,可登陆3DCAT的像素流送 https://www.3dcat.live/news/xiang-su-liu-song

2020-10-20

【像素流送】内容将成为流媒体技术的致命弱点吗?(上)
在研究了像谷歌Stadia这样的 像素流送解决方案所面临的前两个主要挑战之后,我们现在终于转向像素流送内容方面。 对于任何新游戏平台而言,最重要的方面之一可能就是将要提供的游戏。如果您寻找过去大多数新游戏平台失败的原因,您将意识到几乎所有(如果不是全部)游戏要么发行时就没有很好的游戏阵容,要么新游戏发布太晚,不够新鲜或有趣。 谷歌曾提到它正在与多家游戏工作室合作,甚至表示已经开始开发自己的第一款游戏。但是鉴于高端游戏开发至少需要2年的时间,因此我不会指望Google自己的游戏会很快出现。 即使Google能够在发布之初就吸引或创建高质量的内容(看起来似乎正在招募其全球大部分分支机构来寻找高质量内容),如果它试图说服出版商接受,它仍将面临艰苦的战斗。从传统的商业模式(即溢价/按使用付费)转变为意味着获得订阅或广告份额的一切。 沿这条道路走的大多数服务最终都降级到了较旧的地步,这使它们对大多数游戏玩家而言都是无关紧要的。即使是索尼的PlayStationNow服务,现在拥有“超过70万名订户”,仍然仅占PS4装机量的0.7%左右就没什么了(另一个有趣的花絮是,大多数用户更喜欢游戏的下载版本而不是流媒体)。 尽管一些业内人士已经暗示Google像素流送服务可能会尝试不同的商业模式,但我不希望有太大的颠覆性变化。Google更有可能为用户提供一些免费的内容(可能有广告支持),同时保留该行业已经习惯的AAA标题的传统收益共享业务模型。也可以选择订阅(与YouTube Premium不同)。 在收益分享方面,我不希望Google破坏其Google Play的30%的削减(像Epic一样),但我确实希望它付出一些辛苦的努力来为其提供一些高质量甚至独家内容发射。记住,排他性也是要花钱的,每个独家推出的数百万美元,要求范围内的进步。自去年以来,微软一直热衷于购买游戏工作室,这可能是其中很大一部分原因。最终,拥有自己的第一款像素流送游戏变得更加容易/便宜。 还有一个需要考虑的方面是,虽然Stadia本质上是云中的PC,这意味着价格可能比游戏机更低的游戏,但实际上它是运行Linux的PC,这对开发人员构成了另一项挑战:将他们的游戏完全移植到Google平台。尽管需求不是一个极具挑战性的需求(因为大多数游戏引擎都允许移植到其他操作系统),但它确实为开发人员增加了时间和资源,甚至为发行商所压榨的大型工作室提供了新的重磅炸弹,从而将其推向多个平台安排得很紧。 阅读更多 像素流送资讯,请访问3DCAT实时渲染平台:3dcat.live

2020-10-19

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