摘要：現(xiàn)代城市居民對于生活環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，公共藝術(shù)設(shè)計在城市環(huán)境建設(shè)中不斷推廣，成功實(shí)現(xiàn)了美化城市生活環(huán)境的目的。在公共藝術(shù)設(shè)計的推廣過程中，人們對該項藝術(shù)的可塑性進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)了數(shù)字信息技術(shù)下的城市公共藝術(shù)設(shè)計方式，這種方式更具現(xiàn)代感，更貼合現(xiàn)代居民對生活環(huán)境的要求。文章對數(shù)字信息技術(shù)的基本概念進(jìn)行論述，對數(shù)字信息技術(shù)在城市公共藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用原則、應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信息技術(shù)；城市公共藝術(shù)；生活環(huán)境

以往城市公共藝術(shù)設(shè)計主要采用兩種形式，即園藝、設(shè)施布局設(shè)計，這兩種設(shè)計形式確實(shí)起到了美化城市生活環(huán)境的作用，但因?yàn)檠赜脮r間較久且不易改動，導(dǎo)致城市居民普遍產(chǎn)生了審美疲勞。這些現(xiàn)象逐漸讓城市公共藝術(shù)設(shè)計人員意識到問題所在，認(rèn)為現(xiàn)代設(shè)計需要朝靈活性方向發(fā)展。數(shù)字信息技術(shù)的出現(xiàn)豐富了城市公共藝術(shù)設(shè)計的發(fā)展渠道，利用該項技術(shù)即可讓城市公共藝術(shù)設(shè)計具有較強(qiáng)的靈活性，能夠隨意改動，避免居民產(chǎn)生審美疲勞，進(jìn)一步突顯設(shè)計價值。因此，對數(shù)字信息技術(shù)在城市公共藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

一、數(shù)字信息技術(shù)的基本概念

數(shù)字信息技術(shù)在本質(zhì)上是一種用數(shù)字去代表現(xiàn)實(shí)事物或某種行動，使得現(xiàn)實(shí)事物或某種行動在信息環(huán)境中被“數(shù)字化”，這樣人們就能通過數(shù)字生成控制指令，在信息環(huán)境的信息交互功能下對“數(shù)字化”事物進(jìn)行控制的技術(shù)。例如，假設(shè)要對某個照明設(shè)備的光照強(qiáng)度進(jìn)行控制，就可以將該照明設(shè)備的光照強(qiáng)度用數(shù)字表達(dá)，依照對應(yīng)數(shù)字，人們能通過信息設(shè)備向照明設(shè)備發(fā)出對應(yīng)數(shù)字的光照強(qiáng)度指令，待指令被照明設(shè)備接收，其光照強(qiáng)度就會發(fā)生對應(yīng)的變化，這就是數(shù)字信息技術(shù)應(yīng)用的典型表現(xiàn)。因此，可以將數(shù)字信息技術(shù)視作一種讓現(xiàn)實(shí)事物數(shù)字化，再依靠信息交互進(jìn)行控制，讓數(shù)字化設(shè)備依照控制要求發(fā)生動作的技術(shù)。值得注意的是，因?yàn)槿藗兩钪薪^大部分事物都可以被數(shù)字化，諸如以上提到的光照強(qiáng)度及移動距離、顏色變化、開啟關(guān)閉等都是可以被數(shù)字化的，所以數(shù)字化信息技術(shù)具有泛用性，能夠在多個領(lǐng)域中使用，其中就包括了城市公共藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，利用該項技術(shù)設(shè)計人員能夠在設(shè)計工作中構(gòu)建出多種靈活性高的設(shè)計形式，只要遵從基本原則設(shè)計，即可讓設(shè)計變得更具現(xiàn)代美感，進(jìn)一步提升設(shè)計價值[1]。

二、數(shù)字信息技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用原則

一、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及成本構(gòu)成

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及成本構(gòu)成主要包括以下幾個方面：

1.動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)：虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)（有規(guī)則的環(huán)境），而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術(shù)，兩者的有機(jī)結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。這里的開發(fā)成本主要表現(xiàn)為環(huán)境三維模型和貼圖帶來的系統(tǒng)空間及時間占用，如果不能較好的優(yōu)化模型和貼圖將會嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的視覺效果及運(yùn)行速度，大量浪費(fèi)計算機(jī)系統(tǒng)資源，甚至導(dǎo)致復(fù)雜場景環(huán)境無法實(shí)現(xiàn)。

2.實(shí)時三維圖形生成技術(shù)：三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時”生成。為了達(dá)到實(shí)時的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15楨/秒，最好是高于30楨/秒。在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術(shù)的研究內(nèi)容。隨著新一代高性能圖形處理器三維渲染技術(shù)的實(shí)用化，經(jīng)過適當(dāng)優(yōu)化模型貼圖的虛擬環(huán)境實(shí)時生成已不再是系統(tǒng)設(shè)計的成本瓶頸了—大多數(shù)主流圖形處理器已可以輕松勝任此項任務(wù)，不必再增加額外的開發(fā)成本。

3.立體顯示和傳感器技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)有的傳感器技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要。例如，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點(diǎn)；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術(shù)。由此可見，現(xiàn)有的立體顯示和傳感器技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高仿真度虛擬環(huán)境的構(gòu)建要求，并且由于技術(shù)的不成熟性還極大的提高了系統(tǒng)開發(fā)的成本。據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)開發(fā)成本的40%以上將消耗在該方面，因此是低成本虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)必須解決的問題。

3.仿真控制技術(shù)：自然環(huán)境中的各物體之間是有相互作用的，簡單的說就是各種力場的存在特性。幾乎所有的運(yùn)動和交互動作都要涉及到約束力學(xué)，這意味著仿真環(huán)境及身處其中的用戶應(yīng)該在合理的作用力影響下活動。因此虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要模擬環(huán)境中出現(xiàn)的大量物體的材料及物理力學(xué)特性，單從需要仿真的數(shù)量及類型上看就會極大地增加系統(tǒng)實(shí)際的工作量及成本，更何況虛擬環(huán)境中物體之間紛繁復(fù)雜的相互影響關(guān)系了。事實(shí)上針對這些問題現(xiàn)代工程物理學(xué)也沒有一種簡單有效的解決方法，故而要想找到合理簡單的數(shù)學(xué)模型并最終形成算法是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要研究方向。就目前的情況來看仿真度要求越高算法的實(shí)現(xiàn)就越困難，系統(tǒng)開發(fā)成本就越巨大。

［摘要］現(xiàn)如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平不斷提高，相關(guān)行業(yè)也隨之完善，尤其是在風(fēng)景園林行業(yè)中的應(yīng)用效果尤為突出，為了更好地在風(fēng)景園林設(shè)計工作中發(fā)揮出該項技術(shù)的優(yōu)勢，本文結(jié)合風(fēng)景園林設(shè)計工程案例項目圍繞著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用展開探討分析，明確虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用方法、應(yīng)用模式和應(yīng)用效果，打造出一個完善的技術(shù)應(yīng)用體系，在提高設(shè)計水平的同時，豐富設(shè)計手法。

［關(guān)鍵詞］風(fēng)景園林；虛擬現(xiàn)實(shí)；綠化建設(shè)；應(yīng)用優(yōu)勢

引言

風(fēng)景園林是國家建設(shè)發(fā)展中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，尤其是在城市發(fā)展建設(shè)的過程中，對風(fēng)景園林設(shè)計均提出了較高的要求，按照以往常見的設(shè)計方法及表現(xiàn)方式，園林的設(shè)計容易產(chǎn)生雷同性，或缺少一定的新意，無法給人留下深刻的印象，在趣味性或娛樂性等方面表現(xiàn)不佳。而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)景園林設(shè)計環(huán)節(jié)中，可以幫助設(shè)計人員更好地了解設(shè)計作品，把控整體效果，提高設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計效果也會得到有效改善。因此，加強(qiáng)對風(fēng)景園林設(shè)計中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，旨在生成出一種虛擬化、模擬化、仿真化的環(huán)境，為用戶帶來沉浸式體驗(yàn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用過程中需要利用大量現(xiàn)實(shí)真實(shí)數(shù)據(jù)，配合輸出設(shè)備打造出三維立體模型，雖然在虛擬環(huán)境中，物體可以是真實(shí)存在的，但也有一些是尚未完善的內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為VR技術(shù)，發(fā)展至今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互功能，用戶在實(shí)際操作過程中，五感上能夠得到最直接的體會，因此在多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計、建筑類領(lǐng)域中，因其本身的交互性、多感知性、存在性得到了廣泛應(yīng)用。

【摘要】本文以工業(yè)機(jī)器人的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)為切入點(diǎn)，針對當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題探索教學(xué)改革方案，提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與在線課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)模式來開展工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建適用于學(xué)科建設(shè)要求的新一代實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，既能夠生動地展現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的組成原理和操作細(xì)節(jié)，又可以避免實(shí)驗(yàn)危險因素，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生對課程知識有更深刻的理解和熟練的掌握。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；智能制造；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；虛擬現(xiàn)實(shí)；在線課堂

1引言

為打造具有國際競爭力的制造業(yè)，我國提出“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃——實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)來應(yīng)對未來國際制造產(chǎn)業(yè)日益激烈的競爭挑戰(zhàn)。工業(yè)機(jī)器人是智能制造的重要組成部分，在工業(yè)自動化改造的需求刺激下，工業(yè)機(jī)器人的需求逐年增長，因此對培養(yǎng)實(shí)用型專業(yè)技能人才隨之提出新的要求。從工業(yè)機(jī)器人教學(xué)質(zhì)量來看，需要改進(jìn)上課的教學(xué)手段，進(jìn)行教學(xué)改革，加強(qiáng)實(shí)踐操作，為提升課程質(zhì)量必須加快推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深層次融合，將互聯(lián)網(wǎng)、遙操作、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)深度應(yīng)用到教育教學(xué)中來，以此培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)化人才[1]。

2傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

2.1教學(xué)過程的問題

1研究背景

隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展以及“高鐵出海”戰(zhàn)略的提出，社會對軌道交通類人才的需求急劇增加。因此，為相關(guān)行業(yè)培養(yǎng)和培訓(xùn)技術(shù)人才和熟練技工的需求也日趨緊迫。地處淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)和鐵路交通樞紐（徐州）的江蘇師范大學(xué)，立足于為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供技術(shù)人才和科技服務(wù)，加快了軌道交通類專業(yè)人才的培養(yǎng)，在理論教學(xué)的同時，也注重對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的延續(xù)，學(xué)生通過親歷實(shí)驗(yàn)過程，能夠加深對理論教學(xué)的理解，有助于對課堂教學(xué)知識的消化和吸收。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要平臺和保障基礎(chǔ)，可以提升學(xué)科專業(yè)水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，我國軌道交通專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐培訓(xùn)存在如下問題：真實(shí)平臺設(shè)備價格高昂，占地面積大，難以同時實(shí)現(xiàn)多人的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)訓(xùn)和考核；對涉及不可逆的操作，極端的環(huán)境，不可控天氣條件的運(yùn)行狀況無法進(jìn)行真實(shí)教學(xué)和研究。然而，基于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法具有投資少、安全性高、拓展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可為軌道交通專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展提供有力支持。

2虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)是以計算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，用一個虛擬的仿真系統(tǒng)來模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是通過虛擬仿真技術(shù)，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場景，使學(xué)生通過人機(jī)交互的方式在模擬的實(shí)驗(yàn)場景、實(shí)驗(yàn)設(shè)備中開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，完成各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的目的。它是虛擬仿真技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和專業(yè)理論知識等多學(xué)科融合的結(jié)晶。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：第一，虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以代替昂貴的真實(shí)設(shè)備，同時節(jié)約實(shí)驗(yàn)室用地，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，有利于緩解經(jīng)費(fèi)緊張壓力；第二，仿真實(shí)驗(yàn)的引入突破了實(shí)驗(yàn)時間、空間的限制，有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用，進(jìn)而有利于推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革；第三，虛擬仿真技術(shù)可為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的環(huán)境，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；第四，虛擬仿真技術(shù)使得實(shí)驗(yàn)環(huán)境更接近現(xiàn)實(shí)，有利于縮短學(xué)生進(jìn)入相關(guān)行業(yè)的適應(yīng)期。

3構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

根據(jù)教育部公布的“十二五”發(fā)展規(guī)劃，工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)在信息集成技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和智能制造技術(shù)等方面尋求突破，并大力推廣和應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、開展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，還可以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)硬件資源不足等問題，有利于改善和提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果?；诖?，江蘇師范大學(xué)利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件和軟件平臺，積極籌劃軌道交通信號與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，主要包括“三位一體”實(shí)驗(yàn)平臺、“一縱四橫多分支”實(shí)驗(yàn)體系和“三層六型”實(shí)驗(yàn)項目。