基于Web的装备虚拟训练系统通用体系结构

分析了装备虚拟训练的现状,比较了Web3D技术和单机3D图形技术的优缺点,提出了装备虚拟训练的一种通用体系结构--基于Web浏览器的体系结构,建立了一个小型基于Cult3D技术的装备虚拟训练系统.这种基于Web的装备虚拟训练系统通用体系结构不仅具有良好的保真度和交互性,而且能够实现多个虚拟训练系统无缝集成及已有Web3D对象的复用,为不同装备的虚拟训练系统提供了统一的标准和访问平台.为装备虚拟训练在Web浏览器中的实现提供了借鉴.     

综合布线虚拟仿真实验设计

针对传统网络综合布线教学实际,分析网络综合布线实验室的现状以及虚拟仿真实验系统的优点,设计开发了3D效果直观、交互性强、具有一定考核作用的3D虚拟仿真系统。网络综合布线虚拟仿真实验系统能结合实训使学生积累实践经验,通过虚实结合提高动手能力,有效地训练学生创新实验和解决问题的能力,能够让学生更好地完成对项目设计,质量管理和维护管理等一系列的工作。21世纪是一个信息爆炸的时代,也正是一个数字化时代,虚拟仿真技术在现代社会中扮演的角色不仅仅限于娱乐,与教育结合也会突现闪光点。     

基于Unity 3D的船舶压缩空气系统的虚拟设计

针对目前船舶空气压缩仿真训练系统大多采用半物理仿真与二维软件界面仿真相结合方式训练效果不佳的问题,将虚拟现实技术引入到船舶压缩空气系统的仿真设计;设计一套基于Unity 3D的船舶压缩空气系统,实现虚拟仿真程序和三维虚拟场景的实时交互,生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉的感官世界,加强培训人员的沉浸感,从而获得一种置身于真实环境中的感受;系统可供学员无限制反复训练,节省系统的维护费用,规避实物操作设备中可能出现的各种风险,提高训练效果。     

虚拟仿真在海洋平台钻修井作业培训中的应用

针对目前海洋平台钻修井作业培训模拟仿真系统中环境代入感差、操作沉浸感差的不足,建立一套基于Unity-3D平台的具有交互功能、临界真实操作环境的钻柱自动化处理虚拟仿真系统。采用海上钻修井平台的实际数据对该系统进行仿真应用,结果表明,本系统可以为训练人员营造逼真的训练环境,通过在本虚拟仿真系统中的训练可以提高操作人员的操作技能和对特殊情况的处置能力。     

基于HLA的工程机械分队虚拟训练系统

为了提高工程兵机械分队训练水平,提出开发基于高层体系结构(HLA)的机械分队虚拟训练系统。根据开发分布交互仿真的软件工程方法模型设计并开发联邦概念模型、联邦对象模型和仿真对象模型,基于MÄK RTI和Delta3D实现一个原型系统。运行结果表明,该设计较好地体现了HLA的可重用性和互操作性。     

基于Web的网络试衣间系统

运用3D模型构造软件(MAKEHUMAN、BLENDER、MARVELOUS DESIGNER、POSER等)来实现用户3D虚拟模特的构造及不同材质服装的形态仿真,同时利用BLENDER4WEB组件将模特的试衣效果图嵌入网站中以网页形式展示,能让用户全方位地观察3D虚拟模特的试衣效果.该基于Web的3D虚拟网络试衣间系统能根据用户提供的形体参数匹配出最符合条件的3D虚拟模特并实现试衣展示功能,有效地帮助用户选购服装.     

飞机虚拟维修训练系统可信度评估方法研究

针对“人在回路”和“硬件在回路”仿真系统规模大,实体多的特点,提出一种基于二级模糊综合评价法的仿真系统可信度评估方法;运用层次分析法对飞机虚拟维修训练系统不同层级的仿真模型的可信度进行分析,从而建立一种基于二级层次模型的复杂仿真训练系统的可信度指标体系;运用模糊综合评价方法与专家评价法相结合的可信度评估量化方法,实现了对虚拟仿真训练系统的量化计算;在此基础上,利用典型实例对该方法进行了实验验证,证明该方法对可重用复杂仿真系统实现精确地量化评估;并根据实验结果分析了仿真系统的改进方向,对其提高仿真效果和实训能力具有重要的指导作用。     

基于Kinect的拳击虚拟训练系统

沙袋击打训练是拳击训练的有效手段,应用体感交互技术和虚拟现实,设计并实现了虚拟的沙袋击打仿真系统。该系统主要包含虚拟场景搭建、体感交互和训练信息系统。拳击场景建立了拳台、沙袋、拳击手套和背景模型,并通过Direct 3D接口加载到虚拟系统中。交互系统通过Kinect体感传感器追踪并获取训练者骨骼关节点坐标,从中提取肘、腕关节建立空间向量并计算击打速度和击打力,控制虚拟拳头击打虚拟沙袋,通过体感交互的方式虚拟真实训练过程,并在信息系统中记录训练信息。实验和测试表明,此系统能够实现模拟训练的功能,为拳击游戏与教学提供了新的手段。     

基于虚拟现实技术的车床仿真系统

基于开发CA6132型车床虚拟教学软件的目的,采用了虚拟仿真的方法,开发了带有虚拟现实特征的车床教学系统软件.提出了虚拟车床开发的一般流程,阐述了矫正图像的立面分割技术,开发了基于Unity3D引擎软件的虚拟车床仿真系统,解释了虚拟现实的基本原理,建立了CA6132型车床的三维模型,提出了在Unity3D下车床加工的仿真方法,开发了基于虚拟现实设备zSpace虚拟现实车床仿真系统,提出了虚拟现实的场景交互方式,降低了实际车床操作的危险.     

基于虚拟细胞的膜片钳实验仿真系统

基于虚拟细胞计算模型建立了一个膜片钳实验仿真系统.该系统不仅能够仿真真实膜片钳实验中电流、电压钳对细胞的刺激,计算虚拟细胞在该刺激下产生的各种电生理反应,而且可以通过细胞模型设定为病理状态(如节律失常、基因变异等)进行更复杂情况下的细胞生理问题研究.同真实的膜片钳实验相比,利用本系统可以通过虚拟地"预实验"来缩短真实实验周期、节约成本,并且可以进行复杂的假设实验,有助于更深入的细胞电生理教学和科学研究工作.     

A Simplified Model for Generating 3D Realistic Sound in the Multimedia and Virtual Reality Systems

It is a key feature to embed 3D realistic sound effect in the future multimedia and virtual reality systems.Recent research on acoustics and psychoacoustics reveals the important cues for sound localization and sound perception.One promising approach to generate 3D realistic sound effect uses two earphones by simulating the sound waveforms from sound source to eardrum.This paper summarizes two methods for generating 3D realistic sound and points out their inherent drawbacks.To overcome these drawbacks we propose a simplified model to generate 3D realistic sound at any positions in the horizontal plane based on the results of sound perception and localization.Experimental results show that the model is correct and efficient.     

An experimental study on the role of 3D sound in augmented reality environment

Investigation of augmented reality (AR) environments has become a popular research topic for engineers, computer and cognitive scientists. Although application oriented studies focused on audio AR environments have been published, little work has been done to vigorously study and evaluate the important research questions of the effectiveness of three-dimensional (3D) sound in the AR context, and to what extent the addition of 3D sound would contribute to the AR experience.

Thus, we have developed two AR environments and performed vigorous experiments with human subjects to study the effects of 3D sound in the AR context. The study concerns two scenarios. In the first scenario, one participant must use vision only and vision with 3D sound to judge the relative depth of augmented virtual objects. In the second scenario, two participants must cooperate to perform a joint task in a game-based AR environment.

Hence, the goals of this study are (1) to access the impact of 3D sound on depth perception in a single-camera AR environment, (2) to study the impact of 3D sound on task performance and the feeling of ‘human presence and collaboration’, (3) to better understand the role of 3D sound in human–computer and human–human interactions, (4) to investigate if gender can affect the impact of 3D sound in AR environments. The outcomes of this research can have a useful impact on the development of audio AR systems, which provide more immersive, realistic and entertaining experiences by introducing 3D sound. Our results suggest that 3D sound in AR environment significantly improves the accuracy of depth judgment and improves task performance. Our results also suggest that 3D sound contributes significantly to the feeling of human presence and collaboration and helps the subjects to ‘identify spatial objects’.     

基于TMS320C6416的3D虚拟声合成系统

本文设计了一套基于TMS320C6416芯片的3D虚拟声合成系统。利用头相关传输函数HRTF产生适用于耳机回放的3D虚拟声,使用DSP的库函数实现合成操作,通过设置中断服务程序使DSP以双缓冲机制输出音频,编写芯片的二次加载程序(bootloader)实现整个系统的脱机运行。最后通过TLC16C550芯片实现DSP与PC通信,完成测听实验。结果显示,本系统的测听方位感正确率能达到95%,且执行效率较PC上有显著提高。     

Real-time spatial processing of sounds for music, multimedia and interactive human-computer interfaces

This paper gives an overview of the principles and methods for synthesizing complex 3D sound scenes by processing multiple individual source signals. Signal-processing techniques for directional sound encoding and rendering over loudspeakers or headphones are reviewed, as well as algorithms and interface models for synthesizing and dynamically controling room reverberation and distance effects. A real-time modular spatial-sound-processing software system, called Spat, is presented. It allows reproducing and controling the localization of sound sources in three dimensions and the reverberation of sounds in an existing or virtual space. A particular aim of the Spatialisateur project is to provide direct and computationally efficient control over perceptually relevant parameters describing the interaction of each sound source with the virtual space, irrespective of the chosen reproduction format over loudspeakers or headphones. The advantages of this approach are illustrated in practical contexts, including professional audio, computer music, multimodal immersive simulation systems, and architectural acoustics.     

基于虚拟仪器的心音采集与分析系统设计

开发了一种新型的电子心音信号采集与分析系统,该系统以心音传感器和计算机自带声卡为基础,实现了心脏听诊从传统单一的"听"转变为可视、可听的多角度分析,结合LabVIEW和Matlab强大的数据分析能力实现了心音信号的采集、去噪、保存、分析等功能,可作为临床心脏诊断的辅助设备。     

基于DirectSound实现三维真实感声音生成

听觉通道是虚拟环境系统中最重要的接口之一,真实感声音模拟是构建高度真实感和沉浸感虚拟环境不可或缺的一部分。DirectSound对三维真实感声音模拟提供了很好的支持,是目前在真实感声音生成领域非常优秀的开发接口。该文简要介绍了真实感声音生成的相关理论,使用DirectSound模拟真实感声音涉及到的几个接口对象,详细论述了影响虚拟环境中三维声音听觉效果的因素。以及如何利用DirectSound程序开发接口实现这些因素对三维声音听觉效果的影响。最后给出了使用DirectSound生成三维真实感声音的具体步骤,并开发了一个简单的测试程序。     

两个听音点处三维声场重建方法

随着3D电影和电视技术的迅猛发展,三维声场重建技术成为当前的研究热点。日本NHK提出了22.2多声道系统,该系统可以在中心听音点或中心听音区域内为听音者带来三维听音体验。但是当重建声场中多于一个听音者时,该系统不能为处于非中心听音点处的听音者带来最佳听音体验,因为最佳听音点位于中心点处。为了解决这一问题,提出一种两个听音点处的三维声场重建方法,通过保持重建前后两个听音者所在位置处的声压和质点速度不变,该方法可以允许两个听音者同时获得最佳听音体验。在两个区域内部,通过仿真实验对比分析了重建区域大小,重建区域之间的距离、角度对重建误差的影响,实验结果证实了提出方法的有效性。     

面向虚拟战场的实时立体声合成

文中面向虚拟战场给出一套利用多媒体计算机实现实时立体声合成的简化算法。     

声象一体化仿真

在现有计算机图形学技术和数字声音模拟技术的基础上，本文提出了基于同一物理模型的三维声象一体化仿真的思想。声象一体化是指，观众在面对屏幕上显示的三维厅堂图象的同时，能听到所在位置上的实际声音，在分析光与声传播相似性和差异的基础上，将时间因素与传统的辐射度算法相结合，提出了一种既适用于视觉再现、又适用于听觉再现的声象一体化生成统一算法，并将其应用到建筑声学领域和虚拟现实环境中，通过分析实验数据，提示了     

声音空间化技术在扬声器阵列上的应用

Ambsonic是声音空间化技术的一种,用来实现声音的高保真和精确定位回放。该文讨论了整个Ambsonic第一等级系统的编码器和解码器的设计,并且通过研究心理声学和两耳效应,对应用在规则扬声器阵列上的解码器的优化设计进行了描述。