第三章专家一新手模型的构建本部分内容是本研究的核心内容。首先阐述认知弹性理论有关非良结构领域知识的学习方法,即随机通达教学策略,以弥补专家.新手模型中的不足。接着介绍了当前认知策略即心智技能模型的研究,重点是阐述了RPD模型和NDM模型所应用的环境和领域。最后,建立了专家.新手模型指导下基于虚拟现实技术的技能培训模型。
3.1认知弹性理论根据知识的复杂性,斯皮罗等人将知识划分为良构领域的知识和非良构领域的知识删。认知弹性理论是针对复杂和非良构领域中学习的本质问题提出来的,所谓“结构不良知识领域”指多因素、复杂和动态的事物和现象领域的知识,不良知识领域的事物和现象是随各种因素或内外在条件的变化而变化的。它们常见于商业、军事、医疗、教育等领域[61,62】。认知弹性的强弱会影响到对复杂的和结构不良领域知识的掌握和运用,认识弹性强的学生往往具有更大的灵活性,能够顺利地将复杂的知识运用于新的情景中旧1。由于事物的复杂性和问题的多面性,要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构,是很困难的。很多学者依据认知弹性理论的基本观点,提出了教学策略,如“师徒制教学方法”、随机通达教学的应用等№鲥。基于随机通达教学理念,虚拟教学系统应该让学习者对同一教学内容在不同的时间多次进行学习,而且每次的学习情境都是有变化的,其目的是着眼于同一问题的不同侧面,这将有助于揭示知识相互之间存在的多种关联的特性,并帮助学习者认识到知识应用的多样性№习。所以,在虚拟环境下,运用随机通达教学方法可以很好学习非良构领域知识。认知弹性理论有其适应性与针对性,也有其局限性m3。例如:认知弹性理论在着重研究个体学习过程的时候,忽略了学习的社会性;认知弹性理论对学习者浙江工业大学硕士学位论文内部因素(如学习者原有认知结构、动机以及学习风格等)探讨较少等。由以上可知,认知弹性理论主要是关注非良构领域的知识,并且提出利用随机通达教学理念进行高级知识的学习。针对认知弹性理论的不足:即忽略学习的社会性、学习者的认知结构等,正是专家一新手模型所解决的问题。
3.2RPD模型和NDM模型在培训的过程当中,有必要对认知策略,事故评估进行培训,以获得经验从而引导心理模拟选择。RobertaCalderwood,BethW.Crandall,andTimothyH.Baynes等人在1990年提出TRPD模型嘲。这个研究得到了美国行为和社会科学研究所的支持,主要研究在操作的环境下训练者是怎样进行决策的。在模拟的火灾事故中,从专业的火灾消防人员那里获得数据,这些专业的火灾消防人员被认为是火灾事故指挥者firegroundcommander(FGC)。他们当时收集的数据都是基于采访回顾的方法得出,而在进行抢险救灾的过程中所应用的策略都是根据上一步所作的选择而实施的。要获得有价值的数据,必须能够创建一个相同的模拟环境让FC,C进行演练操作,但是这样的条件让他们的研究陷入了困境。埃利奥特(E11iott)RPD模型的基础上提出了NDM(naturalistic浙江工业大学硕士学位论文decision-making)模型,提出了自然的环境的概念。NDM模型关注专家在紧急情况下的决策,研究表明,新手专家的不同揭示了在认知和感知技能方面有差距,专家在这两方面很突出,提高了他们的决策技能。除了这些方面,决策者所处环境的沉浸性也是非常重要的。不是说决策者的经验越多,所得的决策就更加可行。任何一方面的原因都可以影响到决策的正确性:个人、组织、社会因素等等。NDM模型的目标是:在不确定,有时间压迫和危险性高的自然和环境下进行观察并得出解决的策略。这种方法主要应用在火灾消防、军事行动的防御和紧急的手术等情况下。在NDM环境下,发展专门的知识(技能)等同于发展认知技能。操作技能在不同的阶段的发展:认知技能(记忆单元的重组),熟练阶段(联系实践)、自动阶段(持续地、需要很少的意识就能够完成技能)。自然的环境:研究表明,像军事、火灾控制和紧急情况中的救援等,能够产生一系列相关的决策的理论的环境称为自然的环境。特征是:具有复杂性、动态性。有时间的限制,高危险性和不确定性。
3.3专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的专家一新手技能模型构建.从专家.新手模型的解析中可以得出:专家传播到新手的技能大部分是缄默知识,这些知识经常随着周围环境的变化而变化;从专家型学习方法的介绍中可以得出:认知学徒制的目标就是将专家的内部思维过程外显化,好让学生去观察、模拟、习得并实践这些专家处理复杂问题的过程;从技能迁移理论的阐述可得出:不良知识领域的事物和现象是随各种因素或内外在条件的变化而变化的;从认知策略模型的学习中可以得出:像军事、火灾控制和紧急情况中的救援等,能够产生一系列相关的决策的理论的环境称为自然的环境。特征是:具有复杂性、动态性,有时间的限制,高危险性和不确定性。从以上内容可以得出构建专家一新手模型的几个要素:1)构建的虚拟环境要有变量。通过变量可以产生不同的虚拟场景,同时变量也体现了培训技能的难度。2)构建的虚拟环境要体现出技能点从易到难的过度。依据职业技能标准,在浙江工业大学硕士学位论文培训的层次上建立了由初级、中级、高级、技师和高级技师五个等级构成的国家职业资格体系。3)构建的虚拟系统要有时间的限制。每个案例都要规定时间,必须在规定的时间内完成技能点的操作。4)能体现出新手到专家的转变。系统最后的模块是让培训人员以专家的身份进行技能的操作。实现角色转换。5)构建的虚拟系统能够将专家的隐性知识体现出来,新手可以观摩学习。根据以上几点,构建的专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的模型如下:
3.2专家一新手技能模型的构建场景知识习得:主要是对概念知识进行学习,以及对虚拟场景下环境的认知。起到先行组织者的作用。单技能习得:对技能训练所使用工具的训练。预案复杂技能:针对具体案例进行技能习得训练,包括:自动化技能训练和干扰式技能训练。案例技能迁移:对于预案技能学习后,创建相似的案例,检测培训者技能的掌握和迁移。建立服务名称:新手在训练的过程中如果遇到困难,可以创建一个服务端,通过网络,专家可以进入到同一个虚拟场景中进行操作。新手可以观摩学习。选择服务名称:随着培训人员的技能水平提高,可以进入到新手所建立的服务服务端,以专家的身份进行操作。从而实现向专家过度。角色转换:此模块是建立在网络环境下的虚拟场景,在此虚拟环境中实现体40浙江工业大学硕士学位论文现专家的隐性知识外化。41浙江工业大学硕士学位论文
第四章专家-新手模型应用案例
4.1危险化学品行业事故阐述以危险化学品行业为例,当前我国市场上流通的化学品已超过10万种,其中有l万多种为危险化学品㈣,现在每年全世界新出现的化学品有1000多种阳町,而危险化学品具有易燃、易爆、有毒、腐蚀性的特点。如果发生事故,会对人、设备和环境造成严重的伤害和损害。据有关资料统计,仅2002年1--9月,与危险化学品生产直接相关的3个行业中:化工行业发生事故403起,死亡349人,油行业发生事故34起,死亡36人,医药行业发生事故33起,死亡16人口们。在去年7月16日发生的大连中石油国际储运有限公司输油管道爆炸火灾事故中,是由于一个货轮在卸油的过程当中,发生操作不当引发的爆炸。类似的事故还有很多,而大部分的事故是由于麻痹大意、放松警惕,没有严格遵循中华人民共和国安全生产法,危险化学品安全管理条例。结合工作,我们逐步将VR技术应用到实现“数字消防’’中来,逐步探索VR在工作中为我们带来的便利。目前虚拟现实技术应用于实际消防工作还处于初级阶段Ⅲ1。42浙江工业大学硕士学位论文图
4.1大连中石油国际储运有限公司输油管道爆炸火灾事故随着我国公众防灾救灾意识的增强和国家对生产安全和公共安全的重视,危险化学品事故的预防和急救能力必然需要提高。由于危险化学品行业对于员工的技能培训要消耗巨大的人力和财力,又受到场地、天气的因素的影响,不能够全方面考察员工的防灾救灾的水平,也不能够对员工进行持续培训。《生产经营单位安全培训规定》中的相关条款:第十五条生产经营单位新上岗的从业人员,岗前培训时间不得少于24学时。煤矿、非煤矿山、危险化学品、烟花爆竹等生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于72学时,每年接受再培训的时间不得少于20学时。传统的培训方式远远达不到规定的需求,所以,设计和开发危险化学品行业技能培训系统是很有意义的。本系统以危险化学品液氯作为案例进行预案的设计,系统的开发和评价。
4.2危险化学品专家和新手的界定新手阶段:本案例中的新手指的是对危险化学品的概念和工具有一定基础的一线员工,重点是预案复杂技能和案例迁移技能的培训。专家阶段:专家阶段具有丰富的产生式系统,是培训新手的目标。43浙江工业大学硕士学位论文
4.3危险化学品技能培训系统分析
4.3.1系统设计方法的选择模拟是一种充分利用计算机技术促进学习的方法,在动机作用、学习迁移、学习效率、灵活性和安全性等方面有突出的优点。模拟把学习者置于接近真实的情景中,既能应用客观主义的学习理论,又能体现建构主义的教学观念。模拟与其他软件类型的主要不同是需要建立模型。模拟的教学因素和结构因素都涉及真实性问题。教学模拟:教学模拟是学习者通过与反映真实现象或活动的模型的交互,来学习这些现象或活动。对于同一个问题,能够根据学习目的的不同,建立不同的模型,从而创建不同类型的模拟。模拟不是复制真实现象或活动,而是强化和简化,选择和突出与学习目标有关的方面。模拟赋予学习者真实事物的模型,以便他们观察、操纵、探究,帮助他们形成对真实事物的心理模型,简化提高了效率。根据模拟的主要教学目的,可以把模拟分为两类,一类是教学生认识事物的,包括物理模拟和迭代模拟,主要用于事实、概念、命题等陈述性知识学习;一类是教学生如何做事的,包括程序模拟和情景模拟,主要用于智慧技能、认知策略等程序性知识的学习,以及训练人际,培养行为和态度。工程师或生态学家可能是迭代模拟,心理学家和企业管理者典型的是情景模拟,而职业技能培训者往往是指物理模拟或程序性模拟。物理模拟的界定:物理模拟是在屏幕上呈现物体或现象,让学习者自己控制,观察和认识呈现的物体、事物之间的关系以及运动或变化规律。物理模拟的对象是客观的和现实的,屏幕上呈现的是形象和具体的,学习者通过模拟所学到的,可以是对物体的外观和内部结构的认识,如内燃机的构造和运转。也可以通过对现象观察形成抽象认识,如光的概念,化学合成概念。物理模拟最普遍的应用是模拟自然科学现象。程序模拟:程序模拟的目的是教授完成某项任务或达到某个目的的操作步骤或活动序列。浙江工业大学硕士学位论文软件要模拟真实现象或物体,引导学习者按照真实过程的顺序和步骤操作或运行模拟对象。计算机对学生的每一步活动都提供信息或反馈,这些信息或反馈是学习者在真实世界中实际活动将产生的效果。如计算机操作模拟、医疗诊断模拟等。过程模拟中包含物理模拟,因为各种实际对象的模拟是活动程序中必不可少的。然而过程模拟关注的不是模拟对象,而是对它的操作,强调活动顺序程序模拟应用的一个主要的方面是模拟试验活动,用作试验的预习和复习。情景模拟:情景模拟是给学习者提供假设的情景,要求学习者做出反应,这类模拟主要目的是培养个人或群体在不同情景中的行为和态度,以及判断和决策能力,而不是仅仅以知识和技能为目标。本论文主要是使用的是程序模拟和情景模拟。通过程序模拟设计了危化品液氯技能演练的过程。情景模拟就是在虚拟现实技术基础上,让培训者进入到虚拟的环境中进行技能的演练。
4.3.2危险化学品技能培训人员分析危险化学品的一线员工和在校的学生不同,他们都已经参加工作。所以,培训的时间要和他们的工作时间区分开来,这一点是很重要的。他们的年龄都应18岁以上,并且对液氯的基本知识和基本的消防设备有一定的认识。表
4.1培训人员分析表㈣学习行为成人学生传统学生学习目的l、以获得证书或资格为目的1、以完成某项教育阶段为目2,问题中心的;寻求教育方案解决其问题,的以达成目标2、学科取向的;希望成功地完3、结果取向的;对教育中心存有特定的结果,成每一科目,不管课程如何如果教育无法导引它们想要的结果,它们与他们目标相关可能会离开,因为他们的参与通常是出于3、为了取向的;青少年通常是自愿的青少年生活当中的一种义务的或预期的活动,她的设计以为青少年生活而做准备.学习技巧1、自我导向的:传统上不依赖他人给予方向1、通常依赖成人给予方向45浙江工业大学硕士学位论文2、通常对新信息报以怀疑的态度;接受它之2、乐于接受新信息,不需要先前喜欢先试一试,较为批评的、主观的尝试或严格质疑过,能接受权威性的指导,较为客观的学习要求1、寻找相关或直接可以应用至他们要的教1、寻找一个不是很青睐未来育,即及时的与适应他们生活的的人生做教育的准备:接受2、假如学习是及时的与适合的,他们会为自延应用现在所学的己的学习负责2、依赖别人为他们设计学习,不愿意为他们的学习负责。学习时间1、较少,只有部分学习时间l、几乎是全时2、学习时间分散2、学习时间集中3、有任务需要时学习,学习有阶段3、连续学习师生关系1、平等师生关系1、不平等师生关系,教师是施2、教师为学习促进者者角色教者,学生是受教者2、教师为传授知识的权威通过上表的分析可以得出:成人学生有较强的自主性,接受知识能力较强;但学习时间比较分散,学习的目的没有传统学生强烈。所以,在系统设计时要充分考虑到这些问题。
4.3.3危险化学品培训系统需求分析系统主要实现的功能:
1.登录模块1)实现注册、登录的功能,对培训者进行身份验证。
2.搭脚手架模块1)提供系统中所用到危险化学品的信息,2)提供需要培训者操作虚拟物体的信息。3)培训人员能够对场景进行漫游
3.预案复杂技能模块1)给出相应预案库中的模拟场景,通过此模块可以使培训者对虚拟场景的操作进行了解和掌握。2)此模块中,系统可以随机产生不同天气,3)系统可以随机动态导入需要的模型,浙江工业大学硕士学位论文4)能够将操作的数据保存到数据库当中,5)能够记录每次培训所用的时间。6)在规定的时间内完成训练,超出时间系统将自动退出
4.案例技能迁移模块1)给出相应预案库中的模拟场景,通过此模块可以检验培训者对预案场景的技能点的掌握和迁移。2)此模块中,系统可以随机产生不同天气,3)系统可以随机动态导入需要的模型,4)能够将操作的数据保存到数据库当中,5)能够记录每次培训所用的时间。6)在规定的时间内完成训练,超出时间系统将自动退出
5.角色转换模块1)给出相应预案库中的模拟场景,通过此模块可以使培训者对虚拟场景的操作进行了解和掌握,、2)此模块中,系统可以随机产生不同天气,3)系统可以随机动态导入需要的模型,4)能够将操作的数据保存到数据库当中,5)能够记录每次培训所用的时间。6)在规定的时间内完成训练,超出时间系统将自动退出。7)此模块可以实现多个培训者进入同一个培训环境,并且能够观察其他角色的操作步骤,8)可以实现不同培训者之间的通讯。沉浸性需求:培训人员在虚拟的三维环境中进行演练。只有当虚拟环境非常逼真时,才能够发挥此系统的作用。所以,对场景的优化,贴图的应用很关键。交互性需求:此系统不仅要用到鼠标、键盘,还要用到手柄等外接设备,最大程度达到和谐的人机交互。调度需求:此系统严格按照真实环境下的流程进行培训,最大化接近现实中的情况。浙江工业大学硕士学位论文安全性需求:每个用户都有自己的账号和密码,保证在培训过程中的数据的真实性和有效性,保证对培训者的有效评价。
4.4危险化学品液氯事故预案设计
4.4.1确定演练的范围
1.风险本系统主要是针对危险化学品行业一线员工进行的技能培训。在危险化学品行业发生的事故当中,泄漏事故的频率最高。因此,本系统主要是针对液氯泄露事故,对培训人员进行救灾的演练过程。液氯泄漏种类分为持续泄漏和瞬间泄漏两种,持续泄露是指液氯罐或者管道破裂、阀门泄露等,泄漏的液氯形成有毒气体以扇形向下风口扩散;瞬间泄露是指液氯罐体爆炸瞬间解体,使大量泄漏液氯气体形成一定高度的毒气向下风口扩散。根据救灾条例,危险化学品员工只能针对程度较小的事故进行救灾;程度较大的事故必须有专业的消防人员进行救助。所以本系统在泄露的类型定位为连续泄漏(小量泄漏)氯气钢瓶泄漏通常发生在以下部位:1)易熔塞处泄漏2)瓶阀泄漏3)瓶体焊缝泄漏本系统选择为瓶阀泄露。
2.地区事故主要是发生厂区内。
3.功能针对救灾的过程,考察员工救灾的技能。本着先救人,控制事故源,再救灾的原则。对员工的信息上报,救灾工具的选择,消防衣,消防器材的选择救入、48浙江工业大学硕士学位论文自救等技能的考查。
4.机构和人员在演练的过程中,设计的对象主要是危险化学品一线员工。
5.演练的类别功能演习4.4。2确定演练的目标1)在测试报警仪报警后,首先要将灾情上报上级部门;2)选择防毒面具和消防衣;3)观察环境查看是否有中毒的人员;4)疏散员工5)查找事故源;6)选择救灾工具7)救灾
4.4.3总体事件概述1)事件名称危险化学品技能演练系统2)发生时间、时间由系统随机自定义3)发生地点事故发生在厂房内4)危险程度低级5)影响范围在厂房周围6)事件发生的直接原因液氯罐体阀门泄露49浙江工业大学硕士学位论文7)主要过程气体侦测器报警后,培训人员操作虚拟角色首先观察监控,查看事故的原因:查明事故后要将灾情上报上级部门;然后选择防毒面具和消防衣;断开电源;选择救灾工具;观察环境查看是否有中毒的人员;疏散员工;查找事故源;救灾等。8)气象状况天气由系统随机生成。
4.4.4详细事件描述主要设计危险化学品液氯事故发生的场景,以及培训人员通过观察事故采取相应措施的步骤.表4-2危化品液氯技能演练描述主要事件详细事件液氯罐体阀门发生泄露液氯从阀门流出,毒气挥发溯试报警仪发出报警声培训人员查看监控观察事故源培训人员向上级汇报事故情况培训人员选择防毒面具和消防衣,培训人员查看厂区是否有中毒员工躺在地上(系统随机动态导入)培训人员将中毒员工带到相应的上风口工作员工撤离培训人员查看事故源液氯流在地面上,不断挥发有毒气体培训人员选择工具(六角螺母)事故源得到控制,液氯消失,毒气仍然蔓延培训人员选择消防器材。(灭火器或水枪)空气中的有色毒气慢慢减少有色毒气消失演练结束50浙江工业大学硕士学位论文
4.4.5技能评价指标教育和训练只是将新手培训为专家的必要条件,而不是绝对条件。所以,提出专家的评价指标是很有必要的。按照专家估测法的具体步骤,结合我国应急管理的实际对评价指标进行筛选m1。演练的评价是指观察和记录演练活动、比较演练人员表现与演练目标要求并提出演练发现的过程。演练评估的目的是确定演练是否已经达到演练目标的要求。纂嚣预警缝力蠢l对E有灾鸯的预舞篮方对玎麓存在灾粤约譬蔫鼍力黠灾害醣媛舷能力芡毫疆警技来麓力硅轻灾謇籀麓笼力广灾害舞爱能力中乎能鸫卡篡煮茎篓萎耋蚴L麓密居民灾軎嚣务反应熊力糖标屡本案例研究的是事故发生后的一线员工救灾技能演练。所以,只对灾中应急能力B2中的灾难辨别能力和灾害紧急救援能力进行讨论。
1.灾难辨别能力:1)根据事故场景能够辨别出事故类型,并汇报上级
2.灾难紧急救援能力:1)自救能力:根据事故类型选择相应的设备;2)救灾能力:根据事故的类型能够选择相应的救灾设备;3)救生能力:能够将受伤的员工救出受灾场地;51鲁磺舞罅籀籀Dn臻玲扭辑瓣疆嚣簪钳嚣“知知魏知靠白妇妇踟勿勿靠嚣馨浙江工业大学硕士学位论文4)疏散能力:将未受伤的员工疏散到正确的地点;5)时间观念:在规定的时间内完成救灾任务:6)适应能力:能够适应不同的事故和场景。
4.5危险化学品技能培训系统框架根据专家一新手模型、专家型学习的方法认知学徒制、技能迁移理论和非良结构领域知识的总结得出专家一新手技能习得模型。将模型应用于危险化学品行业技能培训领域。如图:圈圈圈圈图4-3技能培训框架图系统登录:进行用户身份验证。场景知识习得:首先是让培训人员了解虚拟场景中模型的概念,通过漫游场景52浙江工业大学硕士学位论文使培训人员对场景进行熟悉,起到先行组织者的作用。预案复杂技能:本系统将新手定义为对单技能即消防工具使用有一定了解的员工,所以直接进入到案例培训当中。在顺序演练中,以液氯危险化学品为例,技能点有:查看监控台、将事故上报于上级部门、选择防毒面具、选择消防衣、关闭电源、选择工具、灭灾等。图
4.4顺序演练技能点分析在干扰演练中,加入了环境因素:风向(根据风向标和天空流动的云层进行判断),人的因素(受伤人员,被困人员)。根据风向标和流动云层判断风向,然后将受伤人员和被困人员带到相应的上风口(寻径功能)。这些功能是由随机函数进行控制。每次登陆干扰演练模块时,都会随机产生数值。根据不同的条件,可以调入相应的场景,从而产生动态的场景效果。
4.5干扰式演练技能点分析场景知识习得:此模块可以多人同时登录到一个虚拟环境下。首先由一个培训人员建立一个服务名称,其他培训人员可以点击服务名称进入到同一个环境中。在此环境下,新手可以观摩专家的操作过程即专家的隐性知识外化。重点是专家操作时触发的事件以及环境所发生的变化新手也可以同时观察到。在Quest3D中,要通过Network模块来实现事件触发的共享性和时间一致性,即专家和新手观察到的变化是同时发生的,延时不能够太长。通过角色转换模块,新手不仅可以观摩专家的操作,同时,新手也可以加入到其他培训人员所建立的环境中,以专家的身份指导其他新手操作。在虚拟环境浙江工业大学硕士学位论文下,新手不仅可以学到隐性知识,同时能将自己所学到的知识通过虚拟环境传授给其他培训人员,实现学有所用。这就是虚拟现实技术强大功能的表现。
4.6危险化学品技能虚拟培训系统的开发
4.6.1开发工具的介绍
1.建模工具3dsMax2009是功能强大的三维建模及动画软件,本系统使用3dsMax2009用于建筑、罐体、车等静态物体和人物模型、骨骼动画的制作。制作完后将以.X和.CGR格式导入到Quest3D中。
2.交互功能的实现:Quest3D是一个创建交互式三维虚拟场景的完美软件包。例如产品演示、建筑可视化、虚拟训练和计算机游戏等。Quest3D的编程方式特征独特,开发者只需调用大量强大功能的信道元件。这些信道元件不仅易于使用而且还可以使用VC++进行扩展的。Quest3D吸引了大量的设计师、程序员和艺术类人员。Queste3D拥有一些非常漂亮的植被、阴影、火焰和烟效等粒子以及逼真的水都可以轻易的添加到场景中。高级特性包括物理仿真,寻径,数据库连接和网络支持。
4.6.2虚拟场景的建立和优化本系统中的三维模型大部分是用多边形建模的方法创建的,这是一种传统但是目前应用最为广泛的一种建模方法。在3dsMax2009中创建的几何模型赋予材质之后,不能直接导入到Quest3D中进行交互,要经过重要的一步就是烘焙。将烘焙后的模型以及贴图导入到Quest3D中进行交互。同时,由于场景的要求,也使用了粒子建模的方法(烟雾、雨)。当然,粒子建模是在Quest3D中制作的。浙江工业大学硕士学位论文图厶3泄露事故产生的烟雾粒子建模和多边形建模有较大的区别,主要表现在粒子是实时动态的,有自己的生命周期,经历了从粒子触发器的产生,向空间挥发,直到消失的这样一个过程。可以对粒子的颜色、大小、形状、每次发射的粒子数量进行编辑,以满足不同的需求。如果给予粒子无限大的生命周期,粒子会一直生存下去,朝着特定的方向进行运动。在虚拟场景中,为了达到某种需求,需要将粒子控制在一定的范围,这时就要给粒子制作碰撞物体,将其限制在特定的区域。必须将碰撞物体设置成为透明物体,在系统运行的时候才能察觉不到。图4.4Quest3D中粒子碰撞的设置浙江工业大学硕士学位论文虚拟仿真系统中的场景要有一定的逼真度,但同时要满足视景的实时绘制。所以,虚拟场景的优化在大场景的情况下非常重要,在室内建模的情况下显得更加突出。
1.提高真实感1)纹理映射纹理映射(TextureMapping)是一种将二维图像映射到三维几何形状表面的一种技术,是增强真实感的有效手段。当场景中有较高精度模型时,可以利用纹理映射技术将通过烘焙复杂物体的贴图转帖到低精度模型上,可以提高图形显示速度,增加系统效率。例如,人物皮肤上的血管就可以通过纹理映射很好地表现出来。使用纹理时应该注意不能使用过于复杂的纹理,过于复杂会消耗较多的内存,降低显示速度,过于简单又会失去真实感,要在二者之间保持平衡"劬。Mipmapping技术是特殊根据几何面候显示像素加快了视景的幂次。利因为层级的在将三令,三维几如人物角色而对于比较模型合并起图的数量,浙江工业大学硕士学位论文图4-5将九个栏杆的uv整合到一张贴图上2)光照、阴影的生成在虚拟仿真的环境中,动态的光照和阴影会消耗很多内存,所以一般都是在三维建模软件中进行布光,通过烘焙以贴图的形式来存储光照、阴影的信息。静态的光照和阴影虽然没有动态的逼真、丰富,但是也达到了一般应用的要求。有时为了突出主体,可以对主体人物运用动态的光照和阴影。在Quest3D引擎中,“SoftwareStencilShadowObject”信道可以支持各种物体的实时阴影,但消耗的内存较多;“FastShaderStencilShadowObject”信道效率较高,但不支持非闭合物体,也不支持蒙皮角色。
