人機(jī)交互課程設(shè)計(jì)---vrml設(shè)計(jì)--虛擬校園漫游系統(tǒng)

1、<p>　　《人機(jī)交互》綜合設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)名稱： 人機(jī)交互綜合設(shè)計(jì) </p><p>　　選題名稱： VRML設(shè)計(jì)--虛擬校園漫游系統(tǒng) </p><p>　　姓 名 學(xué) 號： </p><p&g

2、t;　　專業(yè)班級： </p><p>　　系 （院）： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p><b>　　目 錄</b><

3、;/p><p><b>　　一、概述3</b></p><p><b>　　1、項(xiàng)目背景3</b></p><p><b>　　2、系統(tǒng)簡介：3</b></p><p><b>　　3、開發(fā)環(huán)境：3</b></p><p>&l

4、t;b>　　4、主要技術(shù)3</b></p><p><b>　　二、需求分析4</b></p><p><b>　　1、用戶分析4</b></p><p>　　2、用戶設(shè)計(jì)流程4</p><p><b>　　3、任務(wù)分析4</b></p>

5、<p><b>　　三、設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　1、界面設(shè)計(jì)原則5</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)模型5</b></p><p><b>　　3、系統(tǒng)描述6</b></p><p>　　4、使用的交互技術(shù)6</p><

6、;p><b>　　四、界面實(shí)現(xiàn)6</b></p><p>　　五、主要源碼設(shè)計(jì)7</p><p><b>　　六、可用性評估8</b></p><p>　　1、評估指標(biāo)體系9</p><p><b>　　2、具體步驟9</b></p><p&

7、gt;<b>　　3、結(jié)果分析10</b></p><p><b>　　七、結(jié)論10</b></p><p><b>　　1、總結(jié)10</b></p><p><b>　　2、不足之處10</b></p><p><b>　　3、心得體會

8、10</b></p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1、項(xiàng)目背景</b></p><p>　　VRML是一種建模語言,也是一種描述Internet上交互式3D多媒體和共享虛擬世界的開放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　VRML定義了一組用以描述三維圖形的對

9、象,這些對象稱為節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)被組織成一種分層的結(jié)構(gòu),稱為場景。使用場景圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來建立3D場境。場景圖是一種代表所有3D世界靜態(tài)特征的節(jié)點(diǎn)等級:幾何關(guān)系、質(zhì)材、紋理、幾何轉(zhuǎn)換、光線、視點(diǎn)以及嵌套結(jié)構(gòu)。境界中的對象及其屬性用節(jié)點(diǎn)描述,節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖,也就是說,場景圖是境界的內(nèi)部表示。場景圖中的第一類節(jié)點(diǎn)用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象,它們按照層次體系組織起來,反映了境界的空間結(jié)構(gòu)。另一類節(jié)點(diǎn)參與事件產(chǎn)生和路由機(jī)制,形成路由圖,確定

10、境界隨時(shí)間的推移如何動態(tài)變化。</p><p>　　VRML用文本信息來描述三維場景,在Internet上傳輸,然后在本地機(jī)上由VRML 瀏覽器解釋生成三維場景。這種工作機(jī)制,避免了在網(wǎng)絡(luò)上直接傳輸圖形文件,把復(fù)雜任務(wù)交給本地機(jī)器,從而減輕了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān),使得在Internet上的三維交互成為可能。</p><p>　　VRML的訪問方式是基于客戶/服務(wù)器模式,其中服務(wù)器提供VRML文件及支

11、持資源,客戶通過網(wǎng)絡(luò)下載希望訪問的文件,并通過本地平臺上的VRML瀏覽器交互式訪問該文件描述的虛擬境界,因?yàn)闉g覽器是本地平臺提供的,從而實(shí)現(xiàn)了與硬件平臺的無關(guān)性。</p><p>　　現(xiàn)今，基于VRML的虛擬校園漫游系統(tǒng)已經(jīng)有很多成功案例，如成都電子科技大學(xué)、義烏工商學(xué)院等，都已成功開發(fā)出了虛擬校園漫游系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、軟件定義：</b><

12、/p><p>　　基于VRML的虛擬校園漫游系統(tǒng)</p><p><b>　　3、系統(tǒng)簡介：</b></p><p>　　通過VRML制作的虛擬校園是個規(guī)模較大的三維場景,旨在通過網(wǎng)絡(luò)展示校園風(fēng)貌,用戶可以走入虛擬校園中,觀賞校園的自然風(fēng)貌,領(lǐng)賂校園的生活氛圍。瀏覽者可以利用輸入設(shè)備控制自己的視點(diǎn)和視角,對這個虛擬場景進(jìn)行全方位的瀏覽和交互。<

13、;/p><p><b>　　4、開發(fā)環(huán)境：</b></p><p>　　3DMax，NetScape瀏覽器</p><p><b>　　5、主要技術(shù)：</b></p><p>　　3Dmax, VRML</p><p><b>　　二、需求分析</b><

14、;/p><p><b>　　1、用戶分析</b></p><p>　　該系統(tǒng)的用戶為偶然型用戶，即沒有計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識，也缺少計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本知識的用戶，遍布各種年齡層次，文化背景，職業(yè)特征和愛好等。所以本系統(tǒng)的人機(jī)交互主要體現(xiàn)在鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件。點(diǎn)擊事件為從此角度來觀看整個校園。</p><p><b>　　2、用戶設(shè)計(jì)流程</

15、b></p><p>　?。?）用戶的觀察和分析</p><p>　　通過組織一組用戶進(jìn)行討論，以便更了解用戶的理解，想法，態(tài)度和需求。</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過3D Max軟件制作界面，并加入交互。</p><p><b>　?。?

16、）實(shí)施</b></p><p>　　實(shí)施階段，對系統(tǒng)原型進(jìn)入最后的調(diào)整。</p><p><b>　　3、任務(wù)分析</b></p><p>　?。?）管理員和用戶使用本虛擬校園漫游系統(tǒng)的用例圖，如下圖所示</p><p>　?。?）用戶漫游校園的順序圖</p><p><b>

17、;　　三、設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、界面設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　1）界面要具有一致性</p><p>　　2）常用操作要有快捷方式</p><p>　　3) 提供必要的錯誤處理功能</p><p><b>　　4) 提供信息反饋</b&

18、gt;</p><p><b>　　5) 允許操作可逆</b></p><p>　　6) 設(shè)計(jì)良好的聯(lián)機(jī)幫助</p><p>　　7) 合理劃分并高效地使用顯示屏幕</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)模型</b></p><p>　　圖1 信息樓的3D模型

19、 圖2 文科樓的3D模型</p><p>　　圖3 理科樓的3D模型 圖4 花臺的3D模型</p><p><b>　　3、系統(tǒng)描述</b></p><p>　　通過VRML制作的虛擬校園是個規(guī)模較大的三維場景,旨在通過網(wǎng)絡(luò)展示校園風(fēng)貌,用戶可以走入虛擬校園中

20、,觀賞校園的自然風(fēng)貌,領(lǐng)賂校園的生活氛圍。瀏覽者可以利用輸入設(shè)備控制自己的視點(diǎn)和視角,對這個虛擬場景進(jìn)行全方位的瀏覽和交互。</p><p><b>　　4、使用的交互技術(shù)</b></p><p>　　本系統(tǒng)做運(yùn)用的交互技術(shù)有</p><p>　　(1)定位：確定平面或空間的一個點(diǎn)的坐標(biāo)。</p><p>　　(2)定值

21、：用于設(shè)置物體的旋轉(zhuǎn)角度，縮放比例等。</p><p>　　(3)選擇：在某個選擇集中選出一個元素，通過注視，指點(diǎn)或接觸一個對象，使對象成為后續(xù)行為的焦點(diǎn)。</p><p>　　(4)幾何約束：用于對圖形的方向，對齊方式等進(jìn)行規(guī)定和校準(zhǔn)。</p><p><b>　　四、界面實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　1、用戶可用

22、鍵盤上的前后左右鍵漫游系統(tǒng)，在系統(tǒng)中行進(jìn)；</p><p>　　2、用戶可用鼠標(biāo)在系統(tǒng)中行進(jìn)漫游；</p><p>　　3、用戶漫游時(shí)無法用+、—控制速度；</p><p>　　4、用戶可用NetScape瀏覽器自帶的功能鍵實(shí)現(xiàn)俯視或仰視建筑（圖5、圖6、圖7）；</p><p>　　圖5 NetScape瀏覽器自帶的功能鍵（左起第一個是控

23、制視角的）</p><p>　　圖6 用鍵得到的俯瞰信息樓圖 圖7 用鍵得到的信息樓仰視圖</p><p><b>　　五、主要源碼設(shè)計(jì)</b></p><p>　　WRL文件格式是VRML語言編寫程序的文件格式，可用記事本直接打開，以下是信息樓，文科樓和理科樓的3D模型的代碼，其中“#”以后為程序注釋語句。&

24、lt;/p><p>　　#信息樓代碼開始（xinxilou.wrl）</p><p>　　DEF col Transform { </p><p>　　children [Shape { appearance Appearance {</p><p>　　exture ImageTexture { url &qu

25、ot;xinxilou.jpg"}}#鏈接到信息樓的圖片作為墻體圖片geometry ox { size 40 35 10 } #樓的立體大小} ]} </p><p>　　Transform { translation 0 8.5 0 children [USE col] }#樓在三維環(huán)境中的地址</p><p><b>　　#信息樓代碼結(jié)束</b>&l

26、t;/p><p>　　#文科樓代碼開始（wenkelou.wrl）</p><p>　　DEF col Transform { children [Shape { </p><p>　　appearance Appearance {textureImageTexture { url "xinxilou.jpg"}}</p><

27、p>　　geometry Box { size 40 35 10 } }]}</p><p>　　Transform { translation 50 8.5 0 children [USE col] }</p><p><b>　　#文科樓代碼結(jié)束</b></p><p>　　#理科樓代碼開始（likelou.wrl）</p>

28、;<p>　　DEF col Transform { children [ Shape { </p><p>　　appearance Appearance {texture ImageTexture { url "likelou.jpg"}}</p><p>　　geometry Box { size 40 42 10 }}]}</p>&

29、lt;p>　　Transform { translation 20 8.5 80 children [USE col] }</p><p><b>　　#理科樓代碼結(jié)束</b></p><p>　　#花臺代碼開始（huatai.wrl）</p><p>　　DEF col Transform { translation -30 6 0&

30、lt;/p><p>　　children [Transform { translation 0 -4.5 0</p><p>　　children [Shape { appearance Appearance {</p><p>　　material Material {}</p><p>　　textureImageTexture { ur

31、l "huatai.jpg"}}</p><p>　　geometry Box { size 3 3 3 } } ]}]} </p><p>　　Transform { translation 0 0 40 children [USE col] }</p><p>　　Transform { translation 80 0 40 child

32、ren [USE col] }</p><p><b>　　#花臺代碼結(jié)束</b></p><p>　　#主程序代碼開始（虛擬校園.wrl）</p><p>　　Transform { translation 40 2 0</p><p>　　children [DEF sphere Shape { </p>

33、<p>　　appearance Appearance {material Material {}}}]}</p><p><b>　　#地面</b></p><p>　　Transform { translation 0 0 30</p><p>　　children [ Shape { appearance Appearan

34、ce {</p><p>　　texture ImageTexture {url "diban.png"}} #地板圖</p><p>　　geometry Box { size 240 1 240}}]}</p><p>　　Inline { url ["huatai.wrl",] }#花臺</p><

35、p>　　Inline { url ["likelou.wrl",] }#理科樓</p><p>　　Inline { url ["xinxilou.wrl",] }#信息樓</p><p>　　Inline { url ["wenkelou.wrl",] }#信息樓</p><p>　　Backgro

36、und {skyColor [0.1 0.14 0.40, 0.9 0.8 1,]</p><p>　　skyAngle 1.571 }#背景色</p><p>　　Viewpoint {position 60 2 60 orientation 0 1 0 0.8}#定義最初視角</p><p><b>　　#主程序代碼結(jié)束</b></

37、p><p><b>　　六、可用性評估</b></p><p><b>　　1、評估指標(biāo)體系</b></p><p><b>　　2, 具體實(shí)現(xiàn)步驟</b></p><p>　　評估人員介紹測試的目的</p><p>　　思維訓(xùn)練在做什么？看到了什么？怎么

38、想的？有什么疑問？</p><p>　　任務(wù)介紹用戶使用系統(tǒng)之前盡可能告訴用戶有關(guān)系統(tǒng)的信息，詢問用戶是否有關(guān)于研究目標(biāo)、過程或任務(wù)的問題。</p><p><b>　　開始測試</b></p><p>　　結(jié)束測試詢問用戶是否還有更多的關(guān)于系統(tǒng)或研究的問題。回答那些現(xiàn)在就可以回答的問題，或讓用戶和可以回答這些問題的人聯(lián)系。</p&g

39、t;<p><b>　　3, 結(jié)果分析</b></p><p>　　80%的測試者的完成比率較高，反應(yīng)了測試任務(wù)設(shè)計(jì)是比較合理的，以簡單任務(wù)開始，以簡單任務(wù)結(jié)束，使得用戶在任務(wù)完成時(shí)有成就感。20%的測試者的完成比率較低的原因?yàn)椋簽g覽時(shí)圖像很模糊，且名稱標(biāo)記不清楚。 </p><p><b>　　六、結(jié)論</b></p

40、><p><b>　　1、總結(jié)</b></p><p>　　這次的虛擬校園漫游系統(tǒng)，我主要運(yùn)用的是VRML、3DMax，3Dmax是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。我在VRML中，創(chuàng)建并編輯了多個對象，將他們組合在了一起，為他們指定特殊材質(zhì)，使他們看起

41、來更加真實(shí)。</p><p><b>　　2、不足之處</b></p><p>　?。?）建筑物各面墻體都是一樣的，不夠真實(shí)；</p><p>　?。?）沒有完成預(yù)期的擁有主要的樹木和復(fù)雜的標(biāo)志性建筑；</p><p>　　（3）沒有限定行人不可穿越建筑物。</p><p>　?。?）沒有系統(tǒng)界面

42、。</p><p><b>　　3、心得體會</b></p><p>　　通過這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)到了很多關(guān)于VRML理論和實(shí)踐方面的知識，但我還有很多可以改進(jìn)的地方：我還可以把界面做得更好，實(shí)現(xiàn)更多的交互功能，并且在vrml領(lǐng)域做更多的深入。</p><p>　　未來人機(jī)交互的發(fā)展將走向高科技化，自然化，人性化。所使用的計(jì)算機(jī)將趨向平面化、超薄型化

43、、便攜式、袖珍型；輸入方式將朝著多通道華發(fā)展，跟蹤球、觸摸屏、光筆、語音輸入等競相登場；多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及強(qiáng)有力的視覺工作站將提供真實(shí)、動態(tài)的影響和刺激靈感的用戶界面。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、軟件工程、人工智能、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)更應(yīng)該充</p><p>　　分發(fā)揮整合、協(xié)調(diào)的作用，在圖形藝術(shù)、心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等方面作深入的研究。在圖形界面廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)之

44、上，進(jìn)一步要求能夠通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺，以及形體、手勢或口令，更自然的進(jìn)入到環(huán)境空間中去，形成人機(jī)直接對話，從而取得身臨其境的體驗(yàn)。在軟件界面設(shè)計(jì)中，盡可能的使用自然語言，發(fā)展圖、文、聲、光等多種形式，是畫面空間更加生動、逼真，模擬甚至戳過人的現(xiàn)實(shí)生活。</p><p>　　以發(fā)展的眼光看，人機(jī)交互將朝著技術(shù)人性化和人的技術(shù)化兩個方向發(fā)展。技術(shù)人性化的最大體現(xiàn)在于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)用化。在人的技術(shù)化方面