人机交互课程设计VRML设计虚拟校园漫游系统Word格式文档下载.docx
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1、项目背景3
2、系统简介:
3
3、开发环境:
4、主要技术3
二、需求分析4
1、用户分析4
2、用户设计流程4
3、任务分析4
三、设计5
1、界面设计原则5
2、设计模型5
3、系统描述6
4、使用的交互技术6
四、界面实现6
五、主要源码设计7
六、可用性评估8
1、评估指标体系9
2、具体步骤9
3、结果分析10
七、结论10
1、总结10
2、不足之处10
3、心得体会10
一、概述
1、项目背景
VRML是一种建模语言,也是一种描述Internet上交互式3D多媒体和共享虚拟世界的开放标准。
VRML定义了一组用以描述三维图形的对象,这些对象称为节点,节点被组织成一种分层的结构,称为场景。
使用场景图数据结构来建立3D场境。
场景图是一种代表所有3D世界静态特征的节点等级:
几何关系、质材、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。
境界中的对象及其属性用节点描述,节点按照一定规则构成场景图,也就是说,场景图是境界的内部表示。
场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象,它们按照层次体系组织起来,反映了境界的空间结构。
另一类节点参与事件产生和路由机制,形成路由图,确定境界随时间的推移如何动态变化。
VRML用文本信息来描述三维场景,在Internet上传输,然后在本地机上由VRML浏览器解释生成三维场景。
这种工作机制,避免了在网络上直接传输图形文件,把复杂任务交给本地机器,从而减轻了网络的负担,使得在Internet上的三维交互成为可能。
VRML的访问方式是基于客户/服务器模式,其中服务器提供VRML文件及支持资源,客户通过网络下载希望访问的文件,并通过本地平台上的VRML浏览器交互式访问该文件描述的虚拟境界,因为浏览器是本地平台提供的,从而实现了与硬件平台的无关性。
现今,基于VRML的虚拟校园漫游系统已经有很多成功案例,如成都电子科技大学、义乌工商学院等,都已成功开发出了虚拟校园漫游系统。
2、软件定义:
基于VRML的虚拟校园漫游系统
3、系统简介:
通过VRML制作的虚拟校园是个规模较大的三维场景,旨在通过网络展示校园风貌,用户可以走入虚拟校园中,观赏校园的自然风貌,领赂校园的生活氛围。
浏览者可以利用输入设备控制自己的视点和视角,对这个虚拟场景进行全方位的浏览和交互。
4、开发环境:
3DMax,NetScape浏览器
5、主要技术:
3Dmax,VRML
二、需求分析
1、用户分析
该系统的用户为偶然型用户,即没有计算机应用领域的专业知识,也缺少计算机系统基本知识的用户,遍布各种年龄层次,文化背景,职业特征和爱好等。
所以本系统的人机交互主要体现在鼠标点击事件。
点击事件为从此角度来观看整个校园。
2、用户设计流程
(1)用户的观察和分析
通过组织一组用户进行讨论,以便更了解用户的理解,想法,态度和需求。
(2)设计
通过3DMax软件制作界面,并加入交互。
(3)实施
实施阶段,对系统原型进入最后的调整。
3、任务分析
(1)管理员和用户使用本虚拟校园漫游系统的用例图,如下图所示
(2)用户漫游校园的顺序图
三、设计
1、界面设计原则
1)界面要具有一致性
2)常用操作要有快捷方式
3)提供必要的错误处理功能
4)提供信息反馈
5)允许操作可逆
6)设计良好的联机帮助
7)合理划分并高效地使用显示屏幕
2、设计模型
图1信息楼的3D模型图2文科楼的3D模型
图3理科楼的3D模型图4花台的3D模型
3、系统描述
4、使用的交互技术
本系统做运用的交互技术有
(1)定位:
确定平面或空间的一个点的坐标。
(2)定值:
用于设置物体的旋转角度,缩放比例等。
(3)选择:
在某个选择集中选出一个元素,通过注视,指点或接触一个对象,使对象成为后续行为的焦点。
(4)几何约束:
用于对图形的方向,对齐方式等进行规定和校准。
四、界面实现
1、用户可用键盘上的前后左右键漫游系统,在系统中行进;
2、用户可用鼠标在系统中行进漫游;
3、用户漫游时无法用+、—控制速度;
4、用户可用NetScape浏览器自带的功能键实现俯视或仰视建筑(图5、图6、图7);
图5NetScape浏览器自带的功能键(左起第一个是控制视角的)
图6用
键得到的俯瞰信息楼图图7用
键得到的信息楼仰视图
五、主要源码设计
WRL文件格式是VRML语言编写程序的文件格式,可用记事本直接打开,以下是信息楼,文科楼和理科楼的3D模型的代码,其中“#”以后为程序注释语句。
#信息楼代码开始(xinxilou.wrl)
DEFcolTransform{
children[Shape{appearanceAppearance{
extureImageTexture{url"
xinxilou.jpg"
}}#链接到信息楼的图片作为墙体图片geometryox{size403510}#楼的立体大小}]}
Transform{translation08.50children[USEcol]}#楼在三维环境中的地址
#信息楼代码结束
#文科楼代码开始(wenkelou.wrl)
DEFcolTransform{children[Shape{
appearanceAppearance{textureImageTexture{url"
}}
geometryBox{size403510}}]}
Transform{translation508.50children[USEcol]}
#文科楼代码结束
#理科楼代码开始(likelou.wrl)
DEFcolTransform{children[Shape{
appearanceAppearance{textureImageTexture{url"
likelou.jpg"
geometryBox{size404210}}]}
Transform{translation208.580children[USEcol]}
#理科楼代码结束
#花台代码开始(huatai.wrl)
DEFcolTransform{translation-3060
children[Transform{translation0-4.50
children[Shape{appearanceAppearance{
materialMaterial{}
textureImageTexture{url"
huatai.jpg"
geometryBox{size333}}]}]}
Transform{translation0040children[USEcol]}
Transform{translation80040children[USEcol]}
#花台代码结束
#主程序代码开始(虚拟校园.wrl)
Transform{translation4020
children[DEFsphereShape{
appearanceAppearance{materialMaterial{}}}]}
#地面
Transform{translation0030
children[Shape{appearanceAppearance{
textureImageTexture{url"
diban.png"
}}#地板图
geometryBox{size2401240}}]}
Inline{url["
huatai.wrl"
]}#花台
likelou.wrl"
]}#理科楼
xinxilou.wrl"
]}#信息楼
wenkelou.wrl"
Background{skyColor[0.10.140.40,0.90.81,]
skyAngle1.571}#背景色
Viewpoint{position60260orientation0100.8}#定义最初视角
#主程序代码结束
六、可用性评估
1、评估指标体系
2,具体实现步骤
(1)评估人员介绍测试的目的
(2)思维训练
在做什么?
看到了什么?
怎么想的?
有什么疑问?
(3)任务介绍
用户使用系统之前尽可能告诉用户有关系统的信息,询问用户是否有关于研究目标、过程或任务的问题。
(4)开始测试
(5)结束测试
询问用户是否还有更多的关于系统或研究的问题。
回答那些现在就可以回答的问题,或让用户和可以回答这些问题的人联系。
3,结果分析
80%的测试者的完成比率较高,反应了测试任务设计是比较合理的,以简单任务开始,以简单任务结束,使得用户在任务完成时有成就感。
20%的测试者的完成比率较低的原因为:
浏览时图像很模糊,且名称标记不清楚。
六、结论
1、总结
这次的虚拟校园漫游系统,我主要运用的是VRML、3DMax,3Dmax是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。
我在VRML中,创建并编辑了多个对象,将他们组合在了一起,为他们指定特殊材质,使他们看起来更加真实。
2、不足之处
(1)建筑物各面墙体都是一样的,不够真实;
(2)没有完成预期的拥有主要的树木和复杂的标志性建筑;
(3)没有限定行人不可穿越建筑物。
(4)没有系统界面。
3、心得体会
通过这次实验,我学到了很多关于VRML理论和实践方面的知识,但我还有很多可以改进的地方:
我还可以把界面做得更好,实现更多的交互功能,并且在vrml领域做更多的深入。
未来人机交互的发展将走向高科技化,自然化,人性化。
所使用的计算机将趋向平面化、超薄型化、便携式、袖珍型;
输入方式将朝着多通道华发展,跟踪球、触摸屏、光笔、语音输入等竞相登场;
多媒体技术、虚拟现实及强有力的视觉工作站将提供真实、动态的影响和刺激灵感的用户界面。
随着计算机图形学、软件工程、人工智能、窗口系统等软件技术的进步,设计更应该充
分发挥整合、协调的作用,在图形艺术、心理学、人机工程学等方面作深入的研究。
在图形界面广泛应用的基础之上,进一步要求能够通过视觉、听觉、嗅觉、触觉,以及形体、手势或口令,更自然的进入到环境空间中去,形成人机直接对话,从而取得身临其境的体验。
在软件界面设计中,尽可能的使用自然语言,发展图、文、声、光等多种形式,是画面空间更加生动、逼真,模拟甚至戳过人的现实生活。
以发展的眼光看,人机交互将朝着技术人性化和人的技术化两个方向发展。
技术人性化的最大体现在于计算机虚拟现实技术的实用化。
在人的技术化方面,一方面人自觉和主动地学习,接受训练和选拔,从而获得更大的能力;
另一方面也会被动地和不自觉地接受技术的约束,形成对技术的依赖。