原型实现

2024-06-23

原型实现(精选九篇)

原型实现 篇1

视景仿真技术的研究近年来十分活跃, 它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。视景仿真给用户以逼真的体验, 为人们研究事物、观察事物提供了极大的便利。计算机仿真技术、网络通信技术的快速发展, 使视景仿真技术日益成熟, 为利用视景仿真提高空管效能创造了良好条件, 特别是一些优秀的视景仿真平台的出现, 大大推动是虚拟现实技术的广泛应用。Vega Prime是一种用于实时仿真及虚拟现实应用的高性能软件环境和工具, 是可灵活扩展的软件工具, 用于创建及配置视景仿真、多领域仿真和通用可视化应用的视景平台, 许多学者展开了基于Vega的视景仿真的应用研究。

但是, 目前基于Vega或Vega Prime的应用的范围比较窄, 应用的模式较为单一, 而且应用的目的是用来演示, 可交互程度低。如郑淳针对古建筑数字化保护问题, 提出基于Multigen系列产品Vega Prime视景仿真渲染软件环境, 建立古建筑群的三维虚拟现实系统[1], 该系统主要目的是实现古建筑群的三维重现、视景漫游, 在单机上可以完成各项功能。刘航结合虚拟场景系统开发实例, 阐述了基于Creator/Vega的虚拟场景仿真系统的设计过程[2], 然而其仅仅实现了利用键盘、鼠标等一般输入输出设备, 进行步行、鸟瞰等方式的漫游, 交互功能不够丰富。黄伟等人利用Vega Prime实现了船舶虚拟机舱的漫游方法以及漫游过程中的碰撞检测技术, 开发出船舶机舱虚拟现实仿真系统[3], 从应用目的来看, 也仅仅是为了建立了一个逼真的船舶机舱虚拟场景, 实现人在虚拟机舱环境中的漫游, 应用模式较为单一, 应用目的不够鲜明。虽然褚彦军等人针对当前的视景仿真系统大多只能实现单一场景仿真的局限, 提出一种基于Vega Prime的可定制、可扩展的视景仿真系统框架[4], 在一定程度上克服了传统的视景仿真系统通常只能对单一场景进行仿真的缺点, 但在网络交互上还只是单向的接收数据驱动场景变化, 交互性还有待改进。

通过对相关的文献分析[5,6,7,8,9,10,11]得出结论, 当前基于Vega的应用研究存在3个方面的缺点: (1) 应用范围较窄, 普遍来看是自然环境展示领域的应用; (2) 应用模式单一, 一般来说都是场景的漫游系统, 交互性差, 不能实现基于网络的复杂的交互功能; (3) 应用目的老套, 仅仅是为了三维场景的重建, 用来实现漂亮的演示, 用于算法或理论验证的不多。

因此, 基于Vega Prime2.0仿真软件平台, 以实现一种红蓝对抗系统原型为例, 提出了一种基于虚拟建模技术和多线程技术的实现方法, 主要包括三维场景建模、碰撞检测与响应、多线程网络通信等关键技术。从系统原型的实验效果来看, 提供了一种基于网络的应用模式, 拓宽了基于Vega的仿真系统的应用范围, 达到了使用仿真系统的提高单兵对抗经验的目的。

2 关键技术

2.1 三维场景建模

三维场景模型是任何一个虚拟现实系统不可或缺的重要部分, 是红蓝对抗系统的基础。对于一个仿真系统, 主要的三维仿真模型包括两个部分, 一是三维地形, 二是场景中的对象。模型的构建主要通过建模工具来完成, 可以选择Vega Prime同一公司的产品MultiGen Creator来实现。该软件是由MultiGenParadigm公司开发的一种用于对可视化系统数据库进行创建和编辑的交互工具。MuhiGen Creator是世界上领先的实时三维数据库生成系统, 具有完整的交互式实时三维建模系统, 广泛的选项增强了其特性和功能。用于产生高优化、高精度的实时3D内容, 可以用来对战场仿真、城市仿真和计算可视化等复杂场景的视景数据库进行产生、编辑和查看。这种先进的技术由包括自动化的大型地形和三维人文景观产生器、道路产生器等强有力的集成选项来支撑。

MuhiGen Creator在满足实时性的前提下, 能够生成面向仿真的、逼真性好的大面积场景。它可为25种之多的不同类型的图像发生器提供建模系统工具, 其OpenFlight格式在实时三维领域中成为最流行的图像格式, 并成为仿真领域的行业标准。

红蓝对抗系统中需要获取的建模数据主要是指单兵对抗场景内各种基础设施的参数信息、周边建筑物的信息、整个场景的分布信息以及环境景观的纹理信息等, 大部分属于静态实体的建模。对于场景中的主要对象士兵来说, 属于动态实体。利用Creator对士兵进行建模主要是通过Switch节点来实现的。在根节点下建立几个子节点, 在关键的地方采用Switch节点, 通过屏蔽码实现士兵的各种动作。

2.2 碰撞检测与响应

碰撞检测 (Collision Detection, CD) 也称为干涉检测或者接触检测, 用来检测不同对象之间是否发生了碰撞, 它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CADCAM等研究领域的经典问题, 也是红蓝对抗系统中影响仿真逼真度的一个重要方面。碰撞物体可以分为两类:面模型和体模型。面模型是采用边界来表示物体, 而体模型则是使用体元表示物体。面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体。在红蓝对抗系统中, 士兵与场景的碰撞, 被认为是刚体运动物体之间的碰撞。所以, 主要考虑刚体运动的碰撞检测与响应算法。

比较典型的算法是基于包围盒 (bounding box) 的碰撞检测算法, 它是由Clark提出的, 基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体, 当对两个物体进行碰撞检测时, 首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交, 若不相交, 则说明两个物体没有发生碰撞, 否则再对两个物体进行检测。基于这个原理, 包围盒适合对远距离物体的碰撞检测, 若距离很近, 其物体之间的包围盒很容易相交, 会产生大量的二次检测, 这样就增大了计算量。

包围盒的类型主要有AABB (Aligned Axis Bounding Box) 沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB (Oriented Bounding Box) 方向包围盒和k-DOP (k Discrete Orientation Polytopes) 离散方向多面体等, 其中AABB是比较常见的算法。一般来说, 给定一个左下顶点和一个右上顶点, 即可构造一个AABB包围盒。那么AABB的技术只需计算给定对象的各个元素顶点的坐标的最小值和最大值即可。如果最小值分别为minx、miny、minz, 最大值分别为maxx、maxy、maxz, 则构造该AABB的左下顶点坐标为 (minx, miny, minz) , 右上顶点坐标为 (maxx, maxy maxz) 。在Vega Prime2.0仿真平台上, 系统提供了AABB的方法, 为实现碰撞检测与响应算法奠定了技术基础。

2.3 多线程网络通信

线程是比进程更小的单位, 可以认为进程是由一个或多个线程组成的。线程分为前台线程 (所有前台线程退出后, 当前进程才能退出) 和后台线程 (不用等待后台线程退出, 进程随时可以退出) 。系统中采用多线程技术, 可以不阻塞界面操作而进行复杂而耗时的后台数据交换、数据读取和计时等待等操作。系统用多个线程来帮助完成指定的任务, 采用多线程技术可以使程序反应更快、交互性更强。在红蓝对抗系统中为了实现网络对抗, 就需要无阻塞地满足双方数据的发送与接收。在每个客户端上, 应该至少保持两个网络通信的线程。

在Vega Prime2.0平台上, 提供了网络通信的socket类:vuSocket。这是一个基础类, 由此派生出来的两个类:vuSocketTCP和vuSocketUDP。在系统实现中, 使用这些两个类, 特别是vuSocketTCP类, 实现Vega Prime程序的网络通信, 完成网络交互功能。

3 红蓝对抗原型

3.1 开发环境

红蓝对抗系统开发是在高性能配置的PC上完成的, 开发的软件平台包括VC++7.1和Vega Prime 2.0[13,14]。

MPI的视景仿真渲染工具Vega是世界上领先的应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的软件环境, 它用来渲染战场仿真、娱乐、城市仿真、训练模拟器和计算可视化等领域的视景数据库, 实现环境效果等的加入和交互控制。它将易用的工具和高级视景仿真功能巧妙地结合起来, 从而可使用户简单迅速地创建、编辑、运行复杂的实时三维仿真应用。由于它大幅度减少了源代码的编写, 使软件的进一步维护和实时性能的优化变得更容易, 从而大大提高了开发效率。使用它可以迅速地创建各种实时交互的三维视觉环境, 以满足各行各业的需求。它还拥有一些特定的功能模块, 可以满足特定的仿真要求, 例如特殊效果、红外和大面积地形管理等。

利用其跨平台性与可扩展特性, Vega Prime成为实时3D应用开发与调度最佳的COTS类工具包。Vega Prime能够充分满足对先进的仿真应用进行快速配置、创建和调度, 为应用提供最佳的点到点解决方案。同时, 由于能够方便地将新代码与现有代码集成, Vega Prime节省了大量的时间, 极大提高了资源利用和可重复使用程度。除此以外, 基于灵活的VSG和便于使用的GUI图形配置工具, Vega Prime能提供API类库[15]和诸多强大的功能, 如环境效果、运动模型、坐标系、虚拟纹理和轨迹/路径工具。

对于一个开发工具来讲, 集成开发环境 (IDE) 的好坏直接决定着开发人员在实际软件开发中能否进行高效率的工作。微软在VC++7.1版本的开发套件中, 为了配合其革命性的软件开发计划, 相对于与VC60对集成开发环境作出了重大调整和改进。Visual C++是Microsoft公司推出的使用极为广泛的基于Windows平台的可视化编程环境, 如在Vega的前期版本中, 就是使用VC60。Visual C++7.1 (Visual C++.NET 2003) 与以往版本相比, 增加许多新的特性, 这其中包括:Web应用程序、新颖的C#编程语言以及ATL、DCOM、MFC、数据库等方面的增强, 尤其是在开发环境界面上变化更大, 它采用平面化的操作界面, 这一点有点类似Visual Basic, 它的亲和性使得更多的程序开发人员乐意接受。

另外还包括三维建模工具Creator、局域网环境等。整个环境参数如表1所示。

3.2 实现方法

红蓝对抗系统主要包括人机接口处理程序、碰撞检测与响应程序、网络数据收发线程等, 下面分别对这3个主要方面的算法实现进行描述。

(1) 人机接口处理程序是接收用户操作的主要入口, 是处理和响应用户操作的过程。首先在系统的入口处, 注册键盘和鼠标处理程序, 代码如下:

然后, 分别实现keyboardHandler和mouseHandler两个函数。键盘处理程序实现的功能包括视角切换、开火、跑步、慢步、后退、方向变换等, 实现代码如下:

鼠标处理程序实现的功能主要是视角方向变化, 同时控制枪口的瞄准点, 配合空格键, 对敌人进行有效射击。

(2) 碰撞检测与响应程序:根据红蓝对抗系统的特点, 碰撞主要发生在士兵行进的过程中, 根据Vega Prime的碰撞检测机制, 可采用仿真平台提供的基于AABB包围盒的方法进行碰撞检测, 编写响应处理程序, 解决士兵行进过程中出现的“穿墙”、“入土”或“上房”的问题。为了不影响士兵行进的速度, 碰撞检测和处理程序在一个单独的定时器里面完成。首先在系统程序的入口处添加一个定时器, 主要程序代码如下:

在时钟事件处理程序里面进行碰撞检测与响应, 主要算法描述:在帧更新时钟里面记录士兵的当前位置p1, 在碰撞响应时钟里面, 计算士兵的AABB包围盒下一个位置p2是否发生碰撞, 如果发生碰撞, 则设置士兵的下一个位置仍为p1, 否则把p2位置赋值给士兵的当前位置。

(3) 网络数据收发线程:网络数据收发是两个独立的线程, 分别处理接收数据和发送数据。首先在系统的入口处, 注册这两个线程, 主要代码如下:

其中, identityType是用来记录登录者的身份的。

然后, 分别实现线程MyThreadProcR和MyThreadProcS。数据接收线程的实现算法描述如下:

数据发送线程的实现算法描述如下:

3.3 实现结果

整个工程编译之后运行, 首先出现红蓝方登录窗口, 如图1所示, 确定后系统进入到主界面, 如图2所示。然后, 用户就可以使用键盘和鼠标, 控制士兵进行自由运动了。当前士兵视角的变化会引起枪口瞄准镜的变化, 使用空格键, 控制手中的枪开火。这样就可以完成简单的网络对抗了。图3、图4分别是红方瞄准、射击蓝方后的结果。

4 结语

在虚拟仿真应用领域, 基于Vega Prime的应用已经很广泛了。然而, 大部分应用仅起到了简单的三维演示的作用, 作为高性能视景仿真软件, Vega Prime提供了一系列可以进行网络通信的模块, 完全可以实现更复杂的网络交互功能, 不但可以拓宽基于Vega Prime开发的仿真系统的应用范围, 还可以丰富其应用模式, 进一步可使用由此开发的仿真系统, 对各种理论算法进行验证, 或者对一些技能进行训练, 提高训练者的经验值。

原型实现 篇2

摘 要:可重构计算具有应用灵活、性能高、功耗低、成本低等优势。动态重构技术作为可重构计算的配置方法,具有配置方法灵活、耗时短、任务实时响应能力强等特点。文章首先提出了可重构系统原型的设计思路,并着重分析了可重构计算单元、存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。然后分析了动态配置技术的实现原理,并且基于可编程逻辑阵列,搭建了“嵌入式处理器+总线+可重构计算单元”的硬件系统,并实现了两种图像处理IP核的动态配置。

关键词:可重构计算;系统原型;动态配置技术

引言

可重构系统一般由主处理器耦合一组可重构的硬件部件,处理器负责任务的调度,而可重构的硬件部件负责执行算法[1]。可重构架构的研究主要集中在以下几个方面:不同粗细粒度的架构研究、处理单元结构研究、处理单元的互联方式研究、新型存储结构研究等。可重构系统的重构方法主要包含两大类:静态重构技术、动态重构技术。静态重构需要整个系统复位,往往需要断电重启;动态重构技术是在系统不断电的情况下,可以完成对指定计算资源、逻辑资源的模块级或电路级重构,具有功能实时切换、资源可复用等优势。

动态重构技术作为一种计算系统的新型配置设计思路,从传统的追求计算资源“大而全”,向追求资源的利用率转变。与传统的静态配置或完全配置方法相比,动态重构技术无需对所有计算资源重构,可以有选择性的进行重构资源加载,一方面,能够保证系统在其他单元正常工作的同时,根据待处理任务需求及数据特点完成自适应配置,保证了对逻辑资源的时分复用;另一方面,能够大大缩短功能切换单元的配置时间,保证任务的无缝对接及实时处理。

文章组织结构如下:首先提出了可重构系统原型的设计思路,从可重构计算单元、存储单元、可重构控制单元等多个方面做了细化阐述;然后分析了动态配置技术的实现原理,并基于Xilinx开发平台,搭建了“嵌入式处理器+可重构计算单元”的验证系统,实现了粗化、细化两种边缘提取IP核的动态配置;最后对试验结果进行评估。可重构计算系统架构设计方案

可重构计算原型系统的体系架构采用RISC架构通用处理器(CPU)、可重构控制单元、可重构计算阵列、可重构I/O接口和存储系统等部分组成。CPU与可重构计算阵列之间为并行处理关系。从系统设计复杂度和灵活度考虑,两者采用总线结构耦合。因此,在系统平台架构中,通用处理器、计算单元和接口单元之间采用总线连接方式。其系统架构见图1。

系统变换形态流程如下:系统进行计算功能变换时,通用处理器向可重构控制单元发送重构命令,可重构控制单元管理、调度硬件资源,并上报系统工作状态;当系统资源准备就绪后,通用处理器控制可重构硬件读取硬件配置数据并加载到器件中,以变换可重构计算单元或接口单元的形态,统一变换系统中全局存储空间的划分、管理及访问控制,各计算模块共享内存区的映射关系图;同时,根据新的计算形态加载相应的软件和数据,最终完成整个系统形态变换流程。功能切换时,只对可重构硬件的一部分进行重新配置,其他部分可继续执行任务。动态部分重构可以减少配置数据,加快了计算形态变换速度,提高了系统的适应性和灵活性。

通用处理器运行操作系统,负责系统的控制、计算形态管理、计算资源管理和任务调度;处理那些控制比较复杂、不便映射到硬件上,且计算量较少的计算任务,如变长循环、分支控制、存储器读写等。可重构硬件则用于处理计算量大、并行度高、任务相关度低的部分,执行程序中拥有规则的数据访问模式,控制简单的那部分“计算密集型”代码,主要由可重构控制单元、可重构计算单元、可重构I/O接口及片上高速总线组成。其中计算单元及I/O接口可根据应用需求重构为不同的计算形态。

1.1 可重构系统计算单元模型设计

可重构系统计算单元的基本思想要求将计算和存储两部分进行解耦合,因此采用了数据和指令存储物理分离的哈佛结构,将数据访问模块、指令组织与调度模块和指令执行模块分离。同时,根据流处理模型中生产者消费者局部性的特点,将数据访问模块划分成软件可管理的多个存储层次,各自保持独立运行。可重构系统计算单元主要有三个部分组成:控制单元、存储单元、可重构处理单元阵列。

控制单元。执行算法时,控制单元对可重构系统计算单元进行总体控制,协调可重构处理单元阵列、配置存储器、本地存储器、数据分配单元、数据合并单元的运行,根据系统运行状态和各个单元内部控制信号的反馈信息,改变各个单元的状态,保证系统正确运行。

存储单元。存储单元分为三部分:数据存储,寄存器堆以及配置存储。数据存储包括本地存储器,数据分配单元以及数据合并单元。本地存储器用于存储可重构处理单元阵列计算需要的输入数据和输出数据;数据分配单元用于从本地存储器或寄存器堆中读取数据;数据合并单元用于向本地存储器或寄存器堆写入计算单元的输出数据。寄存器堆用于存储中间数据,并向阵列发送配置字。

可重构计算基础单元。可重构计算单元是可重构阵列的核心部分,可以理解为粗粒度的最小计算单元。为了能够执行更多类型的算法,需要支持尽量更多的功能。例如,对于常用的计算密集型运算,需要支持FFT、FIR、DCT和点积等功能。因此成熟的可重构系统中,应该包含足够多基础功能、不同粒度需求的可重构计算资源库,以便于更加灵活的资源组合。

1.2 可重构系统存储单元模型设计

可重构计算系统的存储单元由CPU和可重构阵列共同访问操作。因此,存储单元主要研究CPU和可重构计算单元对内存访问的协调与控制机制,存储单元的模型设计需要主要解决如下问题:避免内存访问冲突、解决多个处理器模块并行工作会降低主存的访问效率的问题、解决可重构计算单元面临的端口和速度的限制。

存储管理单元主要解决多个模块并行工作时会降低访存效率的问题:多个模块共享片外内存会引起访问冲突从而导致等待;访问片外内存的端口数量非常有限,不利于数据通路中的并行访问。主要采取如下改进措施:(1)为可重构硬件平台增加内存管理单元,实现片外和片上内存的映射,保持数据一致性;(2)为内存访问提供多端口流水化处理或数据预读取;为应用提供定制化的缓存结构。

1.3 可重构管理单元模型设计

可重构管理单元负责控制任务,它主要接收通用处理器指令,完成系统形态管理和资源管理;计算单元的软件加载、配置管理和数据交换等任务。

其主要完成的工作有:(1)实现全局存储空间的划分、管理及访问控制,解决数据访问冲突,阻止非法访问;将各模块传递的数据存储在统一的存储区,以并行方式协同完成计算任务;(2)接收通用处理器的指令,将共享存储系统中的操作系统及应用软件加载到计算单元;(3)对系统内部可重构硬件资源进行管理,确保相应可重构计算单元或I/O接口功能变换时,不影响系统正常运行功能;(4)用于实现对可重构计算单元的动态配置,可以根据应用任务需求修改计算单元架构和计算模块的功能,并将计算单元、I/O接口的总线转换为统一的内部互连总线,提高了对外连接的适应性。基于可编程逻辑阵列的动态配置技术实现

2.1 动态配置技术原理

动态配置技术是实现可重构计算单元切换的关键技术,保证逻辑资源的时分复用,在优化资源配置的基础上实现对不同任务的响应。动态配置技术支持的配置阶段及配置策略,直接决定了不同重构单元是否能够实现无缝切换,进而影响了任务实时响应能力。目前成熟的动态配置技术需要提前编译待重构的逻辑资源、定义各硬件模块的接口和时序约束、明确各模块在可编程逻辑阵列上的实现区域及模块之间的物理连线。动态配置技术主要包括三个阶段,即设计阶段、编译阶段、运行阶段[2]。

设计阶段,根据任务处理需求,需要设计不同计算任务对应的功能电路,每种计算任务可能对应一种功能电路,或者是若干个功能电路的组合。在基于可编程逻辑阵列的逻辑设计中,电路设计采用硬件语言描述或者原理图描述的方法;顶层设计文件通过综合器生成网表文件,在布局/布线阶段,依旧可以对流处理器进行优化设计。

编译阶段,基于配置文件的生成工具,生成初始配置文件及若干动态配置文件;初始配置文件包含了非重构区域的系统或电路描述,每个动态配置文件对应一种计算任务。动态配置文件经过重构文件生成器,生成最终可以动态加载的配置文件。

运行阶段,非重构区域的处理器或者控制电路,可以自行分析待处理数据的特点或依据顶层控制指令,完成配置文件的动态加载。加载过程往往通过重构控制器及动态配置接口完成,重构配置器在重构数据库中选择相应计算任务对应的配置文件,通过动态配置接口将其加载到可重构平台中,并将可重构分区内的逻辑资源重构。

2.2 基于ICAP动态配置技术实现

Xilinx公司提供支持动态配置技术的整套开发工具,包括用于动态配置的配置接口IP硬核及相应的加载配置函数。开发者需要基于标准开发流程,搭建硬件平台并制作可重构计算单元的IP核;根据可重构部分的资源占用情况,在FPGA内部划分可重构区域资源的大小、位置及种类。ICAP(Internal Config Access Port)是可重构资源的内部配置接口,可以挂在到内部总线上;硬件平台搭建完成之后,编译系统会为ICAP提供唯一寻址地址,作为从外部存储空间向内部可重构区域加载的数据入口和通道。

如图2所示,基于ICAP的动态配置技术主要包含如下步骤:创建处理器硬件系统、创建顶层设计、创建布局/布线工程、定义可重构分区、添加可重构模块、设计规则检测、自定义配置、生成比特流、生成启动文件。创建处理器硬件系统及顶层设计后,需要对模块占用的资源进行预估,并根据预估结果创建顶层设计的约束文件。定义可重构分区、添加可重构模块阶段,需要充分考虑布局布线的时序及资源要求。图3为可重构系统的布局图,主要包括处理器、可重构分区、数据总线及其他非重构IP核等,处理器负责资源调度、可重构接口控制等;可重构分区用于实现流处理器的多形态变换;数据总线同时用作动态配置文件加载、各模块数据通信通道。

2.3 可重构计算系统平台搭建

如图4所示,基于动态配置技术的可重构架构的验证系统包括上位机、可重构计算系统(主要由可编程逻辑阵列组成),两者之间通过通信总线连接。主要包含以下模块:(1)可重构控制单元。该单元包含:内嵌通用处理器PowerPC、Linux操作系统、PLB总线等,主要负责可重构单元的控制、数据传输、资源调度等。(2)通信单元。该单元主要包含:以太网接口及串口,用于图像传输及控制指令传输。(3)内存管理单元。该单元主要包含片内定制的乒乓存储单元,用于源图像及中间处理数据的缓存。(4)可重构逻辑单元。可重构控制单元根据待处理数据的信息特征,通过动态重构方式加载不同配置文件。如可重构硬件模块1支持图像边缘的粗提取,可重构硬件模块2支持图像边缘的精细化提取。

上位机负责可重构配置单元的加载控制,能够根据待处理任务的数据特点和大小以及处理内容,选择最适应的可重构加载文件,并向可重构计算系统发出重构指令。可重构计算系统通过加载不同配置信息,可重构计算单元来并完成处理任务。在任务处理过程中,可重构计算系统可将任务状态信息、任务处理结果等用户关心的参数上报给上位计算机并打印输出。

文章实现的图像边缘提取算法包括如下步骤:图像平滑、图像锐化、边缘提取、边缘连接,最终得到完整的边缘图像。高斯平滑与LOG锐化过程采用空间域滤波方法,二值处理采用自适应阈值分离方法,边缘细化采用形态学变换的方法。其中粗提取模块主要包含以下三个步骤:图像平滑、图像锐化、二值处理。精细提取模块包括以下四个步骤:图像平滑、图像锐化,二值处理和边缘细化四个步骤。试验结果分析

3.1 试验环境

可重构计算系统的试验平台基于Xilinx提供的ML507开发板,处理器采用PowerPC440,操作系统采用Linux,处理器通过PLB总线与可重构配置区域及其他IP核通信。具体配置参数如表1所示。

3.2 试验结果评估

配置文件规模评估。实验结果表明,如果将“PowerPC处理器+PLB总线+图像处理IP核”的硬件系统全部重构,需要配置的比特流文件为1914KB;而图像处理IP核的重构只需285KB。由此可以看出,与静态配置技术相比,动态配置技术能够在保证大部分逻辑资源不变的情况下,选择性的完成资源重构。

配置时间评估。动态配置技术实现中采用的内部配置访问接口ICAP的时钟频率为50MHz,数据带宽8bit,理论配置速度为0.5× 108B/s。实验结果表明,动态配置技术无论在配置数据的加载时间还是重构总耗时,都大大减少。配置时间的减少,保证了计算资源的无缝切换,提高了不同任务的响应速度及实时处理能力。结束语

文章主要有如下贡献:(1)提出了可重构计算原型系统的设计思路,着重介绍了可重构系统计算单元、可重构系统存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。(2)搭建验证平台,并实现了动态配置技术。文章基于Xilinx开发平台,搭建了“PowerPC处理器+PLB总线+可重构计算单元”的验证系统,设计了边缘提取的自主知识产权核,实现了基于ICAP动态配置接口的可重构计算。实验结果表明该验证平台不仅具有较高的计算能力和计算灵活性,而且具有较强的资源调度能力,能够大大缩短资源重构的占用时间。

未来工作包括以下几方面:(1)进一步完善体系结构设计方案和系统计算模型;(2)结合可重构硬件的发展,进一步开展可重构支撑技术的研究,如:任务时域划分模型、软硬件划分及调度模型、硬件资源管理模型等;(3)深入研究可重构计算基础模型,建立多种架构的可重构单元模型库,以适用于更多的应用场景。

参考文献

[1]方琛,等.粗粒度可重构处理器的结构研究与设计[D].上海:上海交通大学,2010.[2]徐新民,等.FPGA动态部分重构的研究及位流信息重构的实现[J].科技通报,2008,24(2):236-230.[3]Krill B,Amira A,Ahmad A,Rabah H.A new FPGA-based dynamic partial reconfiguration design flow and environment for image processing applications[J].Visual Information Processing(EUVIP),2010.[4]Interoperability and performance standards for data modems[Z].MIL-STD-188-110B,2000.[5]Giovanni D M,Gupta R K.Hardware-software codesign[J].Readings in Hardware/Software Co-Design,2002

[6]KchuaiWu,JanMadsen.Run-timedynamic reconfiguration:Areality che

ck based on FPGA Architectures form Xilinx[J].Norchip Conferenc

e,2005.[7]Sergios Theodoridis,Konstantinos Koutroumbas.Pattern Recogntion,20

06.[8]ChristianFdaSilva,AliceM.Tokarnia.RECASTER:Synthesis of Fault-Tolerant Embedded Systems based on Dynamically Reconfigurable FPGAs[J].Proceedings of the 18th International Parallel and Distributed Processing Symposium,2004.[9]Dimos V.Dimarogonas,Kostas J.Kyriakopoulos.A connection bet

原型实现 篇3

关键词:嫦娥奔月 原型批评理论 女弃男 女子反抗

一、概述嫦娥奔月故事的流传及故事模式 嫦娥奔月神话最早出现在《文选·月赋》中,有“昔嫦娥以不死之药奔月”的叙述。汉初《淮南子·览冥训》中则有了较为完整的故事,“羿请不死药于西王母,嫦娥窃以奔月,怅然有丧,无以续之”。高诱注曰:“嫦娥,羿妻。羿请不死之药于西王母,未及服之,嫦娥窃食之,得仙奔入月中,为月精也。”张衡在《灵宪》中也有记载:“羿请不死之药于西王母,嫦娥窃以奔月。将往,枚占于有黄,有黄占之,曰:‘吉。翩翩归妹,独将西行,逢天晦芒,毋惊毋恐,后且大昌。嫦娥遂托身于月,是为蟾蜍。”相较于其他版本,张衡对嫦娥奔月的叙述最为详尽。对这一神话进行分析,可以归纳出两种故事模式:一是女弃男模式,女子主动离开男子寻求另一种依托,最终以悲剧结局;另一种是女子反抗模式,女子为追求个人幸福,以各种形式反抗压迫者。第二种是在第一种的基础上的延伸,女弃男也是女子反抗的一种形式,因此第二种的范围更为广泛。

二、女弃男原型在中国古代文学作品中的延续 弗莱曾提到:“神话是主要的激励力量,它赋予仪式以原型意义,又赋予神谕以叙事的原型。因而神话就是原型,不过为方便起见,当涉及叙事时我们叫它神话,而在谈及含义时便改称为原型。”可见,神话便是原型,其他文学类型都是神话的延续和演变。嫦娥奔月这一原型也在之后的文学作品中得到了延续和演变。

嫦娥奔月最直接体现为女弃男的故事模式,具体体现为:嫦娥偷取仙药主动离开丈夫,希望成仙,获得更美好的生活,最后却只能以蟾蜍这种丑陋形象生活在冰冷的“月”中。将其抽象概括,可以表述为:女子主动离开男子,寻找另一种依托希望从此获得幸福,但其追求幸福的方式大多不为世人所接受,因此其结局也是悲惨的。

在中国古代文学作品中不乏这类故事。《汉书·朱买臣传》中朱买臣的妻子嫌贫爱富,弃夫而去。《水浒传》中的潘金莲生性风流,在王婆的撮合下,与西门庆勾搭成奸,背弃了丈夫武大郎。得知此事的武大郎也因此遭到毒手,在潘金莲与西门庆的合谋下葬送了性命。《金瓶梅》中的李瓶儿因其夫蒋竹山“中看不中用”将其抛弃,转而投身于西门庆。《喻世明言》中的“蒋兴哥重会珍珠衫”则是王三巧儿抛弃在外做生意的蒋兴哥而将蒋家祖传的珍珠衫送给了陈大郎。

上述文学作品都与嫦娥奔月的故事情节有共通之处,结局也与嫦娥同样悲惨。《汉书·朱买臣传》中妻子遭到后来身居高官的丈夫的羞辱,懊悔不已;《水浒传》中的潘金莲遭到武松的报复,成为武大郎的陪葬者;《金瓶梅》中的李瓶儿郁郁而终;“蒋兴哥重会珍珠衫”中的王三巧儿阴差阳错成了蒋兴哥的偏房。她们同嫦娥一样迫不及待地寻求一个可以依附之人,但是“奔月”之后,她们并未获得幸福,反而为自己的行为付出了惨痛的代价,甚至牺牲了自己的性命。从原型批评理论的角度上看,这些作品都是对女弃男这一原型的不断重复。

三、女子反抗原型在中国古代文学作品中的延续 从嫦娥自身的角度理解嫦娥奔月这一神话故事,可从中体会到嫦娥追求自由、渴望摆脱束缚的精神,也就与一些中国古代描写女性大胆反抗的文学作品主题相契合。弗莱认为,要在现实主义中加入神话结构,就必然运用一些技巧与手法,而他将其称之为“置换变形”。许多作品中反复提到的女子反抗行为,可以说是对嫦娥奔月这一神话原型的置换变形。

女子反抗原型在我国古代的文学作品中层出不穷,上述女弃男中也能体现出女子对现实的不满与反抗,并且是一种主动性的行为。然而,在古代文学作品中,大多数女子的反抗是在生命受到威胁、婚姻遭到破坏等不得已的情况下出现的。

这种类型在中国最早的诗歌总集《诗经》中就有所体现。如《召南·行露》中体现的是一个女子遭到男子的诉讼,高呼“虽速我讼,亦不女从”,在男子面前展现出了不畏强权的“贞女”形象;《邶风·柏舟》中的女子与男子相爱,却遭到兄弟、群小的阻挠,因而喊出“我心匪石,不可转也。我心匪席,不可卷也”的宣言;《氓》中遭到丈夫抛弃的女子,以“反是不思,亦已焉哉”表明与过去决绝的态度。

《孔雀东南飞》中的刘兰芝遭到婆婆的“遣去慎莫留”,以“蒲苇韧如丝,磐石无转移”来表明自己的忠贞,归家之后屡屡拒婚。然而兄弟的嘲讽与现实的无奈让她最终走向了生命的尽头,只能用死来反抗这个不得自由的社会。《杜十娘怒沉百宝箱》中的杜十娘,一心以为要开始新生活时发现李甲欺骗了她,愤怒之下将珍宝投入江中,“抱持宝匣,向江心一跳”,以死来表明她反抗恶势力的决心。《窦娥冤》中的窦娥含冤被判处死刑,死前立誓血溅素练,三伏天气瑞雪纷飞,楚地干旱三年。虽誓言得以实现,案件也得以昭雪,但是窦娥却不会复生。

这些文学作品与嫦娥奔月的神话故事具有相似的内涵结构,都是在嫦娥形象的基础上的变形与改写,既是对女子反抗原型的延续,也展现了中国古代女性的悲剧命运。

四、嫦娥奔月原型的形成原因

(一)女子反抗原型的形成原因 女弃男或女子反抗这一主题在中国古代文学作品中反复出现,并不是偶然现象。下面将从原型批评理论的角度,结合我国古代社会的特点,分析其中的原因。

原型批评理论在文化上以弗雷泽的文化人类学为基础,在心理上以荣格的“集体无意识”及“原型”理论为基石,其核心则是弗莱的“文学原型”理论。首先,荣格在弗洛伊德个人无意识理论的基础上,提出了集体无意识理论,在《集体无意识的原型》一文中提出把个人无意识“更深的一层定名为‘集体无意识,选择‘集体一词是因为这部分无意识不是个别的,而是普遍的”。在荣格看来,集体无意识是心理结构中最深层、最隐秘的部分,凝聚着有史以来人类几乎所有的经验和情感能量。

从荣格的“集体无意识”这一角度看,原型的出现不是巧合,而是一种集体无意识的体现。原型是“从远古时代就已存在的普遍意象”,是众多类似经验在心理上留下的印记。具体到嫦娥奔月这一神话,首先,从人与自然的关系来看,古人对充满神秘色彩的月亮一直存在着种种想象,嫦娥奔月只是其中之一;其次,从人类自身角度来看,嫦娥偷取丹药以求长生,这恰恰反映的是古人一直以来所追求的长生梦。神话是人类文明的源头,也是文学的源头,反映着古人在当时的物质生活条件下对自然、对自我的认知。抽象到作品中的女子反抗原型,一方面是对未知世界的好奇;另一方面是反抗压迫、憧憬自由,这与嫦娥奔月所反映的意识是相同的,也是自古就有的一种集体无意识,因此在文学作品中才会反复出现。

其次,弗莱的原型理论在荣格的基础上有所发展,将原型的定义从心理学的范畴移到了文学领域。弗莱认为神话是最基本的模式,后来所有的模式则是“一系列情节套式相继向与神话相对立的一级即真实转移,一直变为当代反讽样式,然后再开始往神话回流”。从弗莱的角度看,神话是“一个总体隐喻的世界”,是所有模式的原型,而文学便是“移位的神话”。上述作品基本是在嫦娥奔月这一神话故事的基础上,根据其基本的情节与任务范式进行移位和变形,从而有了更加丰富的内容。

(二)悲剧结局的形成原因 弗莱认为,神话“是一个完全隐喻的世界,每一件事物都意指其他的事物”“神话是一种不明显的隐喻的艺术”。在中国古代文学作品中,大多数女子反抗的故事最后都是以悲剧结尾,即女主人公以死亡的方式来表示对男性或社会的反抗,结合中国古代的社会现实便可了解其原因。

一方面,女弃男的题材中女子抛弃男子的方式大都是不符合社会礼法、不为世人接受的方式。而这种题材的故事大多为悲剧,或许与当时社会宣扬女子“三从四德”、遵守礼法的目的有很大的关系;另一方面,生活在封建社会中,女子自身也长期受到封建思想的束缚,选择以死亡的方式来反抗既是对封建社会的强烈控诉,也是在纲常伦理的逼迫下做出的无奈之举。

原型批评理论以西方的神话为立足点,而这种批评模式对中国的文学作品同样适用。本文在运用原型批评理论分析的基础上,一方面得出嫦娥奔月这一原型之所以得以不断演变与其内涵的丰富性有关;另一方面可以运用嫦娥奔月的原型将中国古代文学中的许多作品进行系统化、系列化。

参考文献:

[1] 闻一多.神话与诗[M].上海:华东师范大学出版社,1997.

[2] 叶舒宪.神话—原型批评[M].西安:陕西大学出版社,1987.

[3] 李静.论嫦娥奔月神话在古代的变形[J].承德民族师专学报,2005(4).

[4] 尹泓.嫦娥奔月神话原型研究[D]南京:南京师范大学,2007.

[5] 王世芸.关于神话原型批评[J]文艺理论研究,1995(1).

作 者:陈丽君,辽宁师范大学文学院2014级在读硕士研究生,研究方向:中国古代文学。

浅析网络考试系统原型的设计及实现 篇4

随着网络技术的日益普及和铁道部对机务段信息化建设的重视,现在机务段都配备了列车运行安全监控设备,并在此基础上搭建了机务安全管理信息系统,对机务段信息化建设起到了积极的推动作用。但在实际工作中存在着软件建设落后于硬件建设的现象,例如,机务段管理层对乘务员的考核还停留在传统的考试模式,不仅效率低下,而且还存在许多弊端,造成信息资源的浪费。考试的无纸化、网络化不仅能有效减少管服人员的工作量,较好的利用计算机与网络的优势,提高工作效率,也能使考试更加公平、公正。基于这种需求,我们为机务段设计开发了一套性能稳定、安全可靠、操作方便的可以满足大量乘务员同时使用的网络考试系统。另外,为严格杜绝考试作弊的现象,本系统还提供了指纹验证的功能,使得考试的安全性、公平性、公正性大大提高。

2 系统开发

2.1 系统目标

系统应该能满足大量乘务员在任何地方、任何时间都能参加考试,并自动判断成绩。通过对机务段考试业务需求的详细分析,本系统提供的主要功能如下:

1)乘务员可以在网上进行考试,考试结束后由计算机自动判断分数,并记录成绩,乘务员还可以查看标准答案。如果考试时间到,系统自动提示交卷并停止作答。

2)教员可以在网上建立、修改题库,修改乘务员个人资料,监控考场情况等。

3)管理员可以在网上建立考生、教员等档案资料,审核题库,安排考生考试,修改考生和考场状态,查询考生考试成绩,监控考场情况以及设置考试项目与考试题数等。

另外为保证考试的公平、公正,试卷的试题由计算机随机从题库抽取。为严格杜绝考试的作弊行为,系统还应该提供指纹验证登录的功能。

3 系统的开发

3.1 系统总体设计方案

分布式网络在线考试系统是在Windows平台上开发的基于分布式多层混合架构技术的管理信息系统.其主要流程是:用户根据授权登录后,系统根据用户权限的不同,设置相应的操作操作。乘务员登录后可以进行考试,查看成绩及标准答案等操作;教员登录后可以进行修改考生(即乘务员)的个人资料、修改题库、修改用户密码以及监控考试情况等操作;管理员登录后除具有教员的一切功能外,还可以进行审核题库(只有审核过的题库才可以进行考试)、设置考试时间、查询、打印考试成绩等操作。

3.2 系统安全解决方案

网络在线考试系统需要通过网络来进行数据的传输,因此应用服务器、Web服务器与数据库服务器的安全性必须从系统设计时就进行规划。根据机务段的实际情况,我们采用了以下安全措施:

1)加装可靠的防火墙,对外部的恶意攻击进行有效的遏制;

2)将服务器(包括应用服务器、数据库服务器与Web服务器)的硬盘分区转化为NTFS格式,根据不同的需求为用户开设各自的权限;

3)将关键代码写成DLL组件,不但增强了安全性,同时也使系统的模块化程度加强,提高了系统性能;

4)在数据库中对关键数据进行二次加密,在具体实现上,我们使用了AES加密技术;

5)应用SQL SERVER 2000的数据备份与恢复功能,保证数据库信息的完整与安全。

3.3 系统实现

本系统采用C/S与B/S混合的应用构架模型,开发平台选用了Windows 2000 Server,数据库选用SQL Server 2000,Web服务器程序使用IIS 5.0。由于使用了XML,所以Web客户端必须是IE 5.0以上版本的浏览器才能正常使用本系统,客户端考试工作站可以支持Windows 98/Me、2000、XP以及2003,数据库驱动选用微软的MDAC2.7组件。

4 结束语

本系统在机务段实施后,在段领导的大力支持下,经过一段时间的运行,用户感觉界面操作简便、性能稳定、可靠性强、安全高效,给予了系统较高的评价。但我们深知,限于精力、技术和时间等因素的影响,系统需要改进的地方还很多:

1)随机试卷生成算法有待进一步加强。目前的随机算法比较简单,在实际使用中,可根据不同的情况结合试卷的难度等信息,采用更复杂更有效的随机算法。

2)考试功能有待增加。目前的试题类型支持单项选择、多项选择及判断题等,试题类型还有待进一步丰富,另外可以增加设置考试科目的考题数目功能等等。

3)系统性能有待改进与提高。可以利用目前SQL Server 2000提供的XML直接支持更进一步改进程序性能!另外,应用服务器有待增强负载均衡的功能。

摘要:随着机务段信息化建设的不断深入以及机务安全管理系统的全面实施,越来越多的机务段对网络考试提出了迫切需求。为满足机务段的需求,我们以工程化的软件开发模式,以UML为建模语言,使用ModelMaker这个CASE工具,分析、设计开发成功了一个基于COM+和XML的分布式的多层混合模型的网络考试系统,并提供了与指纹管理系统的接口,推广到各机务段使用后,反映良好。本文将详细向您介绍网络考试系统的原型及实现方法。

关键词:COM+,UML,XML,Delphi,分布式,考试系统

参考文献

[1](美)Grady Booch,James Rumbaugh,Ivar Jacobson.UML用户指南[M].机械工业出版社,2001.

[2]李维.Delphi5.X分布式多层应用——电子商务篇[M].机械工业出版社,2000.

[3]林锦雀,江高举.最新XML入门与应用[M].中国铁道出版社,2001.

原型实现 篇5

本文以哼唱检索技术 (Qury By Humming, QBH) 为基础构建了一个名叫“哼哼”的哼唱检索原型系统, 系统分为前期处理部分和实时处理部分 (用户区) , 如图1.1所示。

前期处理主要包含三个部分, 分别是训练语料库、数字语音特征提取器和HMM参数训练器。训练语料库将在后面详细介绍, 数字语音特征提取器就是利用了基于FFT-ACF和候选值估计的音高提取方法的音高提取器。前期处理主要是通过音高提取器提取训练语料的音高特征, 让音高特征作为CHMM模型的观测值, 使用HMM参数训练器训练模型的最佳参数, 最后将训练结果存入HMM参数库。在实际系统中, 数字特征提取器被内嵌入参数提取器中, 参数提取器如图1.2所示。

实时处理部分主要包括五个部分:HMM参数库、用户哼唱输入部、数字语音特征提取器、解码识别器和查询结果返回部。其中HMM参数库存放每个CHMM模型的最佳参数;用户哼唱输入部负责通过麦克风收集用户用于查询的哼唱片断;解码识别器通过二级检索机制, 检索出用用户查找的歌曲, 其结构如图1.3所示;查询结构返回部将检索结果返回给用户, 并提供如MP3播放等多媒体功能。“哼哼”哼唱检索用户区界面如图1.4所示。

2. 实验语料介绍

本文使用的歌曲语料库中包含206个歌曲旋律片断, 代表206首歌曲。歌曲旋律片断大多是一首歌曲的开头部分, 但也有相当部分片断是一首歌曲的中间部分和高潮部分。

录制这些哼唱片断的人员包括学校的老师和同学, 共50人, 其中男女比例约为1:2。录音人员中有少部分受过专业的声乐训练, 大部分只是业余的歌唱爱好者。在录音的时候, 录音人员被要求根据自己的歌唱水平尽量的哼唱准确, 但对于哼唱方式没有严格的要求, 即在歌曲比较熟悉的情况下一般以唱歌词为主, 也可以用“DiDiDi”类型哼唱或者直接哼唱乐谱。

3. 基于CHMM的检索算法实验结果

首先比较了采用MIDI初始化CHMM模型参数和使用的均分法初始化CHMM参数对最后识别率的影响。为了进行实验, 构造了一个只含有20个CHMM模型的小型哼唱识别系统, 分别使用MIDI语料和均分法初始化CHMM模型参数, 并测试了两种情况下系统的前3名准确率, 如表1和表2所示:

从表1和表2中可以看出, 利用MIDI语料初始化参数和利用均分法初始化参数的准确率基本相当, 差距最大的Top3也只有0.49%的差距。因此可以得出结论, 利用MIDI语料初始化参数和利用均分法初始化参数对于最后的训练结果差异不大。

接着测试了采用均分法初始化CHMM模型参数的训练器的性能:利用介绍的训练语料库进行训练, 训练每首歌曲的CHMM参数的平均时间为29.87秒, 平均迭代次数为15次。这个时间比较适当, 是可以接受的。

进行完参数训练后, 利用检索算法进行筛选, 筛选出最大累计概率排名前10的模板, 并统计了检索准确率和检索效率:首先利用测试集测试系统的识别率 (TOP1-TOP10) , 再测试算法的平均检索时间 (计算测试集中3090个片段的检索总时间, 再求平均, 即测试检索一段6-8秒的哼唱片段需使用的平均时间) 如下表所示:

从表3中可以看出, 系统前10名准确率有92.54%, 这是一个比较好的结果。说明了基于CHMM检索算法的有效性, 然而系统的前两名准确率是比较低的, 分别只有67.22%和76.94%, 这个结果是不能让人接受的。综合这两者进行分析, 可以看出CHMM模型在查询时弹性太大, 虽然能够很好的筛选出所要歌曲, 然而在模型相似度比较高的时候却很难区分模型之间的差异。

从表4中可以看出, 筛选时间总共为1.82秒, 其中音高提取的时间占0.38秒, 模型识别的时间占1.44秒, 是比较令人满意。总共有206个模型需要识别, 则平均每个模型识别时间只需0.07秒, 这说明了基于CHMM算法的检索效率是比较高的。当需检索旋律片段增加时, 系统检索时间增加的只是模型识别部分所占时间, 因此系统具有较好的扩展性。

4. 旋律库大小对系统准确度的影响

所谓旋律库大小是指一个哼唱识别系统可检索的歌曲数目多少。旋律库大小对检索准确度的影响是衡量一个哼唱检索算法的重要标准。基于此, 本文分别构建了旋律库大小为50、100和206的三个哼唱检索系统, 用于测试当旋律库增大时, 本文的哼唱检索算法的有效性。实验中, 分别测试了三种旋律库大小不同的哼唱检索系统的准确率:

图5为三种旋律库准确率的直方图对比, 从图中可以看出, 随着旋律库的增大从TOP1-TOP5都有下降, 然而下降趋势不是很明显, 下降百分比都没有超过5%。因此可以说明, 采用本文的哼唱检索算法构建的检索系统在旋律库增大时有比较稳定的检索准确率。

总体来讲, 本文的QBH原型系统基本达到了音乐旋律检索的目标。但通过实验分析, 不足之处有待进一步改善和深入研究。

摘要:本文以哼唱检索技术 (Qury By Humming, QBH) 为基础进行音乐哼唱检索系统的研究, 实现了QBH原型系统的建立。本文对QBH原型系统模型架构进行详细的标绘并通过大量实验, 针对系统实验结果进行详细分析。

关键词:哼唱检索,旋律,CHMM模型

参考文献

[1]L Rabiner and B Juang.Fundamentals of speech recognition.PreticeHall, 1993

[2]张静, 朱悦心, 采用人声输入的网络音乐检索系统, 微电子学与计算, 2006, 23 (5) , 173-178。

[3]李名, 颜永红, 一种基于哼唱的音乐检索方法。第八届全国人机语音通讯学术会议论文集, 2005, 433-437

[4]袁兵, 许洁萍, 基于HMM模型的音乐哼唱检索系统的研究, 第一届HHME, 2005

[5]徐明, 陈知困, 黄云森, 基于FFT-ACF和候选值估计的音高提取方法深圳大学学报2007

原型实现 篇6

国际上经过长期的探索与理论研究,并经过实践的反复检验与证明:IT治理是有效解决上述问题的重要方法与途径。

总体上看,国内烟草行业在信息化建设方面尚未有IT治理方面的应用,尤其是在IT治理原型系统方面的研究方面处于空白状态。总之,按照全流程、全周期的指导思想信息化的建设,从合理控制烟草行业信息化的建设成本、提高信息化效能与满意度进而提升企业总体竞争能力为目标,研发烟草行业的IT治理原型系统,具有一定的理论意义和实践意义。基于此,该文设计出烟草行业IT治理原型系统,利用信息化技术对原有、现有和潜在的有关IT治理进行数据收集、整理以及分析,再利用分析的结果调整IT治理策略,实现烟草IT精准管理,从而提高烟草IT管理和服务水平,以期提高信息化建设的效能和满意度[1,2,3]。

1 技术实现

目前较为国际通行公认的IT治理标准主要有:ITIL、COBIT、ISO/IEC17799和PRINCE2四个。基于COBIT模型在IT规划和组织、系统获得和实施、交付与支持以及信息系统运行性能监控方面的更为系统与成熟,更能适合烟草行业的特点。经过研究论证,我们选择以COBIT标准为参考模型设计烟草IT治理的原型系统。整个原型系统的搭建与优化的实现过程如图1所示,其包含了从IT的组织、原则、架构、基础设施、应用及投入6个方面的评价模块,可以对信息化建设从目标实现度、投资效能、运行效果进行监督和评价,形成从组织的信息化评价到项目的评价到部门人员的绩效评价体系。

从业务的应用场景出发,经过分析和比较,系统架构采用C#搭建整个成熟度定量评价分析模型,对于每个指标分别单独建立评价模块。本系统基于C#技术开发,C#平台具有稳定的运行性能和强大地可扩充性。客户不必安装额外的应用程序就可以运行本系统。本系统在windows操作系统下,基于Visual Studio2008平台进行开发。

2 原型系统需求分析与架构设计

通过对烟草行业IT治理问题的系统研究,首先确定了本原型系统要解决的问题:

1)IT治理现状调查;

2)IT治理数据收集;

3)IT治理模型构建;

4)IT治理评估;

5)IT治理决策建议。

根据烟草行业IT治理原型系统的需求分析,可以设计出烟草行业IT治理原型系统若干个功能模块,整个系统的功能模块如表1所示。

整个系统的整体架构设计如图2所示。

3 原型系统模块设计与实现

3.1 战略匹配模块设计与实现

战略匹配是关于过程和关系的,过程就是指管理层为达到目标要做哪些事情。所谓关系就是业务、业务部门及业务人员与IT部门及人员之间的关系。因此,在战略匹配模块中,将从部门沟通、IT部门的竞争力、项目治理、合作伙伴关系、范围和架构以及企业文化技能六个方面来分析企业战略和IT战略之间的关系。设计软件界面如图3所示。

通过输入部门沟通、IT部门的竞争力、项目治理、合作伙伴关系、范围和架构以及企业文化技能六个方面不同程度的参数返回企业战略和IT战略之间不同程度的关系。调用的模块具体情况如表2。

3.2 组织架构模块

IT治理中根据其成员内部组成不同和决策权分发不同大概可以分为以下六种组织模式:

1)企业君主制:特点是权利集中在高层管理者,既没有业务部门的参与也没有IT部门参与,过于集权;

2)IT君主制:特点是IT过于集权,单纯以IT为主,忽略了其本质和核心是为业务服务的本质;

3)封建制:业务部门占据主要地位,IT部门处在支配地位,缺乏可行性分析的专业化基础;

4)联邦制:业务经理、企业高层管理者、IT主管处于平等地位,三者之间相互制约,相互牵制三方的权利;

5)IT双寡头制:IT部门权利处于重要位置、不但与业务部门平等,也在高层管理眼里的重量上升,两方权利制约;

6)无政府状态:小团体制度散漫、目标不明确,缺少规范,制约多方发展。

IT治理主要的决策内容有:第一:IT原则。IT原则至少要阐述三方面问题:企业期望的运行模式是什么;IT如何支持企业期望的运行模式;如何进行投资。第二,IT架构。IT架构是关于数据、应用程序和基础设施的逻辑关系,它体现在一系列政策、关系和技术选择当中,以达到期望的业务和技术的标准化与一体化。第三,IT基础设施。IT基础设施是IT能力(技术和人员)的基础,提供共享和可靠的服务,用于多个业务中。一个集成的IT基础设施集合企业所有共享的IT能力,成为一个电子处理业务平台。集成IT基础设施有十个能力组,每个组包括一系列的服务。第四,IT业务应用需要。对业务应用需要的决策需要调和复杂的变革内部反对力量之间的关系,以及组织内部不同利益主体之间的关系。负责确定需求的管理者必须从众多的流程需求中鉴别出核心流程需求,并且要知道什么时候应该保留架构的结束。业务应用需求决策是五个IT决策较为不成熟的决策。第五,IT投资和优先权。IT投资决策需要处理三个问题:花多少钱?把钱花在什么上面?如何协调不同投资者的需求。

因此,在组织架构模块中,将根据IT治理关键的决策因素选择来得到IT治理中IT组织的模式。设计软件界面如图4所示。

IT关键决策因素的选择的参数返回IT治理中IT组织的模式。调用的模块具体情况如下表:

3.3 价值实现模块

随着人们对IT资源和IT能力认识的加深,学者们逐渐认识到,只有实现有效整合和匹配,企业的竞争优势才能输出,也才能够更好的实现IT资源的价值。IT治理价值实现应该是渐进性的,首先,删除冗余,其次,优化流程,最后,整合和重组流程。实践表明,IT应用高而业务流程重组质量差的企业是属于脆弱型的企业,亏损型同样是业务流程重组没有成功转变。创新型和信息化企业都实现了业务流程重组的成功,其中创新型企业因没有实现IT的应用而浪费了资源,从而很难实现长期可持续发展;信息化企业实现了二者很好的结合,既利用了IT资源,又实现了业务流程重组的成功。以上的二维模型能够帮助企业认清自己所在位置和判断企业的匹配程度,从两方面出发,定位企业的位置,比从单一的业务流程成熟度来判断方法更加科学。因此,在价值实现模块中,将根据删除冗余业务的完成程度、优化流程完成程度以及整合和重组流程完成程度三个方面来分析IT治理中价值实现的完成程度。设计软件界面如图5所示。

输入的删除冗余业务的完成程度、优化流程完成程度以及整合和重组流程完成程度三个方面的参数返回值IT治理中价值实现的完成程度。调用的模块具体情况如表4。

3.4 资源管理模块

资源管理主要包括IT投资最优化和管理最优化。该文从IT投资和IT项目管理的角度出发,按照业务规划、投资组合、项目管理、基础维护金字塔结构进行资源管理。因此,在资源管理模块中,将从项目支持力度、业务融合、优先级、成本收益、竞争优势和法律遵从六个方面来分析IT治理中资源管理的成熟度阶段以及对应的如何管理IT投资和资源。设计软件界面如图6所示。

项目支持力度、业务融合、优先级、成本收益、竞争优势和法律遵从六个方面的参数返回值IT治理中资源管理的成熟度阶段以及对应的如何管理IT投资和资源。调用的模块具体情况如表5。

3.5 风险管理模块

IT治理需要风险管理以确保重要的IT资源的有效利用,并避免IT风险或是使IT风险最小化。

风险量化是风险识别的定量评估过程,主要应该从风险发生概率与风险产生影响两个方面出发进行量化评估。这个量化过程就是计算风险暴露水平,风险暴露水平是风险发生概率与风险产生影响的乘积来评估的。因此,在风险管理模块中,将从风险发生概率和风险产生的影响来进行IT治理的风险管理。设计软件界面如图7所示。

输入的风险发生概率和风险产生的影响两个方面的参数返回对于不同程度的风险的处理方法。调用的模块具体情况如表6。

3.6 绩效考核模块

该文借助平衡记分卡这个企业信息化战略实施工具,实现对IT治理模型——COBIT模型中的过程进行层次化绩效。平衡记分卡是对关键目标指标的绩效体系,平衡记分卡的绩效体系可以应用于IT治理中的不同层面,考虑到不同层的过程特点各异,所以,该文认为平衡记分卡应该根据不同层建立相应的绩效系统。IT治理可以从三个层次进行,即战略层、项目层、操作层,平衡记分卡应该在这三层建立具体绩效体系,并覆盖IT治理的四个域。

因此,在绩效考核模块中,将根据IT战略、项目和操作平衡记分卡的结果分别对企业IT治理中的规划和组织、软件及系统以及服务持续性等方面进行评价。设计软件界面如图8所示。

输入的IT战略、项目和操作平衡记分卡的一级和二级指标共计六个方面的参数返回企业信息化的绩效考核。调用的模块具体情况如表7。

4 结束语

初步研究表明,设计的烟草行业IT治理原型系统能对烟草行业的IT治理问题进行综合分析与评价,并对信息化建设工作具有一定参考价值。

参考文献

[1]刘晓文.基于IT过程的IT治理度量评价模型及支持系统[J].情报杂志,2009,28(8):76-79.

[2]叶为全,庄镇泉,方兆本.基于烟草行业整体架构的现代物流体系的规划与设计[J].中国烟草学报,2009(4):65-71.

原型实现 篇7

关键词:Authorware,摇奖系统,交互多媒体,原型设计

Authorware是美国Micromedia公司推出的一种方便易学、功能强大的多媒体创作工具,它具有强大的编创能力、简便的用户界面及可视化设计工具,利用它除可以高效率地开发出高质量多媒体教学软件、企业形象及产品的交互式展示系统外,还可用它制作殊如电视摇奖系统、游戏类系统等有趣的小型应用系统。下面本文就系统总体设计、功能设计与实现等方面介绍电视摇奖系统原型设计与实现过程。

1 总体设计

1.1 设计思路

运用简单的Authorware自带语言系统,然后通过图标的调用来编辑一些控制程序走向的活动流程图,将文本、图形等素材汇在一起,就可实现交互多媒体作品的制作。摇奖系统主要完成抽奖号码设置、奖项设置、奖项号码抽取及显示等功能,因为是原型系统,主要基于理想的功能状态,可不考虑界面美化设计及安全性方面设计。

1.2 功能模块

参数设置:包括摇奖号设置和奖项数设置。参与抽奖号码,可通过设置起始号和终止号,来生成基于起始号和终止号之间的所有号码,用数组列表存放;奖项设置,主要包括一等奖、二等奖、三等奖等奖项的设置个数。参数设置好后,可进行正常摇奖操作。

摇奖功能:是摇奖系统功能主体,根据参数设置中摇奖号设置和奖项数设置情况,当单击某奖项按钮后,即在屏幕上显示号码,该号码为起始号和终止号之间随机产生号,再次单击后,该号码即入选为中奖号码,并显示在对应的奖项位置;当某奖项数已达到事先设置的奖项数,即变为灰色,表示该奖已抽取完。当摇奖按钮都变为灰色,表示所有中奖号码已产生。

2 摇奖功能设计及实现

2.1 界面设计

原型系统界面设计较简单。主界面中主要包括参数设置、摇奖界面、退出等三个按钮,交互均采用按钮响应方式,流程图设置如图1所示。

在系统中所涉及变量及初始化代码如下。

变量初始化代码:

2.2 参数设置

主要包括摇奖起号和终止号设置、奖项目数设置,考虑是原型系统,所以系统设计较简单(如果系统引入数据库操作,可以任意设置奖项)。为了使数据的输入更方便、科学,随机性和交互性更强,提供一种新的思路和方法,放弃了惯性思维中的文本输入响应方式,而采用插件来实现多项数据的输入。具体的设置图标和流程图见图2所示。

在“确定”群组图标中要添加一计算图标,计算图标中代码如下:

2.3 摇奖控制

摇奖控制是整个原型系统设计的关键。摇奖控制主要包括摇奖的主要功能,如奖项号的随机抽取、奖项号的实时显示,同时也要控制所抽的某奖项号码数不能超出“参数设置”中已设置的相应参数要求,而且要保证所有号码不能重复出现。具体的设置图标和流程图见图3所示。

“显示摇奖结果”图标中计算图标代码:

“抽取随机号”计算图标中代码:

“对抽取号码处理”计算图标代码:

3 结束语

原型实现 篇8

目前国内很多船舶设计软件在电气设计方面只具有绘图功能, 而船舶电气系统设计是一个需要多个专业协作的复杂过程, 牵涉到很多设计方案的确定、分析模型的建设、每一种设备的评价选优等问题, 单靠人工的操作不但消耗很多的时间而且工作精度不高, 严重影响设计的效率以及质量。

1 船舶电气系统设计

1.1 系统设计

功能需求分析: (1) 在设计方案阶段, 可以完成对设计资料的科学管理和再设计, 关键包含以下三个方面:寻找优质的母型船并收优化成为目标船;寻找最接近设计方案的体系图并吸收优化成为目标图;寻找某型号设备的出厂文件或有关电气体系图。 (2) 在技术设计阶段以及生产设计阶段, 要完成:用方案设计判断的影响船舶电气性能的关键参数限制技术设计;在各个主要的设计阶段可以在体系运行界面上给出相关设计办法、设计程序、检查规范的指导;在各个主要的设计数据出现时, 可以自动对其在安全性、经济性和与设计方案的相同性等方面实施校验并给出清楚的推断效果与参考数据;可以完成对规律性比较强的体系参数化绘图;生产设计阶段可以有效运用技术设计阶段积累的成果, 尽量防止反复工作;完成数据的统一以及关联, 包含轮机、舾装、总体与电气等每一个专业之间和电气每一个系统、文档之间。

1.2 结构框架设计

考虑到船舶每一个电气体系规律性不相同, 新高性能电气控制体系的更新换代, 还有软件的发展能力, 体系在完成常规计算机帮助设计功能和文件管理、计算书生成、自动校验、数据交换等智能化功能的基本上, 针对规律性比较强的电力一次体系、照明体系等加设了其参数绘图模块.同时, 思考到软件开发的周期以及费用, 体系使用调用第三方绘图软件与Windows运用环节的技术方案, 其体系构造框架如图1所示。体系包含操作界面、主环节、参数绘图模块、数据库、资料库五个部分。

(1) 操作界面:包含工程管理、图纸管理、计算书生成、材料报表生成、电气绘图、规范图框生成、规范符号生成、三维模型生成、数据交换和辅助10个主界面.其中电气绘图又包含页面管理、设计部署、参数绘图、对象编辑四个子界面;计算书生成包含电力负荷计算书以及电压降计算书。 (2) 主环节:包含工程、图纸管理, 计算书、材料报表生成, 电气绘图, 帮助设计模块 (图纸规范图框生成、设备三维模型以及规范符号生成、数据交换、辅助) 还有接口环节, 其构造如图2所示。 (3) 数据库:包含管理数据库以及工程数据库.管理数据库保管部件参数、规范图框、规范符号、典型模板等公用信息以及全部工程的参数信息;各个工程都有自己的工程数据库, 用于保存其全部电气体系、电气设备和资料信息。 (4) 资料库:存储全部船舶电气设计经过中牵涉、出现的图纸以及文档文件。 (5) 参数绘图模块:现在包含电力一次体系图、广播体系图、照明体系图和照明布置图四个部分。

2 船舶电气智能设计系统关键技术分析

2.1 信息数字化技术

在船舶电气智能设计系统中的信息数字化技术, 关键是把设计中涉及到的对象实施有关的数字化信息解决, 就是依据有关定义准则, 把限制条件以及属性使用有关的数字取代详细的信息, 之后对船舶电气设计中需要设计的对象使用有关的数字描述, 建设船舶电气数字化模型。数字化经过中关键使用面向对象办法学, 把船舶看作从每一种“对象”结构的全体, 之后依据有关的限制条件对每一个对象的归类、设计和定义属性、办法以及响应的事件, 让其可以满足计算机的识别与解决功能。

图标驱动:为了把绘图效率与设计质量提高, 统一以及规范化电气符号以整洁图面, 在船舶电气绘图经过中, 使用图标驱动机制.就是经过点击各设备符号框架图标相符的, 并选取其相应的部件, 编辑设备的具体信息进而实现这设备原理或部署设计的办法。

2.2 参数化办法

在船舶电气设计中, 相对常用一点的办法就是查询改正母型船。但是这种办法在寻找经过中需要实施很多的信息处理, 本文针对这个特点使用了参数化办法。参数化办法关键是对电气体系图纸使用参数实施量化以及辨别与有关功能模块的叙述。关键实施参数化的原因有船舶类别、装载、航区、自动化标志、电力推进、主机、主电源与大型机械设备等。参数化模块关键是指叙述体系功能的特点项, 包含图面需要表达、绘图需要的每一个方面。

3 智能船舶的美好未来

就船舶而言, 市场个体差别性带来市场的定制化要求愈来愈高, 需要迅速成规模, 这个过程中需要完成数据之间良好的交换分析与挖掘。这就需要把市场的要求以及运营企业的要求、制造企业的要求、设计的工作变成一个协作总体。工业4.0在船舶上的完成是定制和规模化的结合, 也是现在和将来的结合, 建造新要求的经过中完成新的价值。这些新的价值第一是能够大大加强市场反应能力。以航运企业为例, 市场反应能够匹配出最合理的船舶和最适当的航路, 适应最合适的输送要求。制造企业能够最适当的船舶满足要求, 最合理的补给要求, 根据市场的快速反应, 完善船舶设计。新价值还会带来运营本钱的降低。没有全球服务的网络, 船队走不出国门。而假如在全球分布许多服务网络, 又需要很高的成本。但是在大数据的基础上, 船上体系实施自动化, 完成互联之后能够最大程度把成本降低。船队的运营, 油料备品的运用, 能够更好地联系在一起。举例来说, 例如我们国家的船队到索马里护航, 大概有80%的备件原封不动地带回来, 由于不知道哪些备件会用到, 这对备件的生产企业以及购买企业, 都有大量的资金积压。而假如对备件运用状况时时掌握, 完成岸基的远程控制, 能够大大降低成本。

4 结束语

目前本体系已在很多船的设计中获得了应用, 对设计办法的指导与对设计结果的自动校验还有参数绘图以及自动生成计算书、材料表等功能上表现优秀, 随着中国科技的日新月异, 计算机技术的迅速发展, 国内的船舶电气智能化设计将会进步更大, 步入真正的智能化阶段, 设计成本和设计周期将大大的缩短。

参考文献

[1]张进.船舶设计中的项目管理模式探讨[J].船舶, 2007 (1) :52-56.

原型实现 篇9

随着计算机科学技术的发展, 互联网中使用HTML (Hyper Text Markup Language, 超文本标记语言) 对三维物体的显示效果越来越不能令人满意, 单调、交互性差的弱点越来越明显。VRML (Virtual Reality Modeling Language, 虚拟现实建模语言) 可以通过创建一个虚拟场景而达到现实中的效果, 从而创建一个全新的可进入、可参与的三维立体虚拟现实世界。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境, 它可以是实际上可实现的, 也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此, 虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境, 人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中, 并操作、控制环境, 实现特殊的目的, 即人是这种环境的主宰[1]。

虚拟环境的实现过程基本分为三步:第一步是几何建模, 主要包括用多边形或三角形拼构成对象的立体外形;第二步是形象建模 (也称物理建模) , 主要包括对几何建模的结果进行纹理、颜色、光照等处理;第三步是具体程序实现。前两步是虚拟场景的构建过程, 第三步则是场景的控制过程[2]。

2 房屋原型系统的几何建模

几何建模就是形体的描述和表达, 是建立在几何信息和拓扑信息基础的建模。几何信息一般是指物体在欧氏空间 (欧氏几何所研究的空间称欧氏空间, 它是现实空间的一个最简单并且相当确切的近似描述) 中的形状、位置和大小, 一般指点、线、面、体的信息。拓扑信息则是指物体各分量的数目及其相互间的联接关系[3]。

实体建模用于构造具有封闭空间, 称为实体的几何形体。实体建模在表面模型的基础上明确定义了在表面的那一测存在实体, 增加了给定点与形体之间的关系信息。它能完整地表示物体的所有形状信息, 具有完整性、清晰性、准确性。在实体造型系统中, 可以得到所有与几何实体相关的信息。由实体造型构造的模型称为实体模型 (Solid Model) 。

根据产品模型的生成描述方式不同, 实体建模生成物体的方法有体素法、扫描法等。但在房屋原型系统的设计中主要使用的是构造的实体几何表示法 (Constructive Solid Geometry Representation) , 简称CSG法。CSG法以二叉树的形式说明通过基本体素间的几何运算来构造复杂形体的过程, 这种形式称为CSG树形结构。CSG树形结构的叶子节点表示体素或其几何变换参数, 中间节点表示施加与其上的集合运算或几何变换的定义, 其根节点为构造的几何形体。

房屋建筑原型的结构组成主要由28个三维实体 (如图1所示) , 这28个实体是通过CSG法组合而成, 使用VRMLPad先对其简单定义, 然后导入Cosmo Worlds进行实体的颜色, 大小以及纹理的调整。

3 房屋原型系统的形象建模

光源的作用是照亮物体, 使物体表面看上去更加清晰。光源的设置可以让VRML场景内容更加丰富。VRML技术对现实世界中光源的模拟实质上是一种对光亮度的计算。VRML通过对物体表面的明暗分布的计算, 使物体与环境产生明暗对比。在VRML中可以模拟直接光线和环境光线所产生的效果。为了控制环境光线的多少, 对VRML提供的光源节点, 可以设置一个环境度值, 如果该值高, 则表示VRML世界中产生的环境光线较多。DirectionalLight定义了一个有方向的平行光光源, 光源的面积可认为是无限大。这一光源只照亮由父节点支出的所有节点对象。intensity域指定直射光强度, 取1.0到0.0之间的值;color域指定光源颜色;direction域在节点的局部坐标系内指定光源照射方向的矢量。on域是光源开关, on=TURE时光源发生作用。SpotLight节点在节点的局部坐标系中定义了一个有方向性的光源, 光线从指定点向指定方向在一定立体角范围内发射, 形成一个光锥。光源照亮所有的节点对象。beamWidth和cutOffAngle这两个域指定发光角度的范围, 取值范围是从0.0到∏/2。其中, cutOffAngle域指定光线偏离中心轴的最大角度, 在此角度外光强0。beamWidth域指定全强度光线偏离中心轴的最大角度, 在此角度内, 光线强度与角度无关。在这两个角度之间, Spot Light表现为伯朗光源, 光强随偏离中心轴的角度加大而衰减, 基本上服从具有幂的余弦变化。radius在局部坐标系中指定光源的作用半径, 必须大于或等于0, 在此半径外, 光源照明不起作用[4]。

tex Coord和textureCoordinate域决定了材质坐标点对几何体顶点的映射方法。浏览器通过对覆盖在几何体表面材质的拉伸处理, 是与几何题定点处的像点在材质坐标上的坐标符合texCoord引用的TextureCoordinate节点的指定, 同时决定了在几何体其他位置处的材质像点。图片纹理节点Image Texture用于指定一个外部的静态文件来作为材质的表面贴图。它包含一个JPEG、GIF或PNG格式图像文件的URL地址。在VRML文件中可以指定这些贴图文件的位置。在用浏览器浏览该VRML文件时, 浏览器会从指定位置读取贴图文件, 然后再把它们映射到指定的空间造型表面上去[4]。

在房屋原型系统的形象建模中加入了7个观察点 (由Viewpoint节点控制) , 可以从7个不同的角度对图形进行观察。另外在适当位置加入了4个点光源, 由PointLight节点控制, 此节点将点光源定义在一个固定的三维位置上。

4 房屋原型系统的实现

VRML网页与HTML网页的最大区别在于对三维物体的交互性上, 在房屋建筑原型系统中最能体现交互效果的部分是门的交互式动画效果。其主要代码如下:

在实现门的交互式动画效果中主要使用了TouchSensor节点, TouchSensor (触动传感器) 节点产生基于定点输入设备的事件。这些事件表明用户是否正在点选某个几何体和用户在什么地方, 以及在什么时候按了定点设备的键。

触动传感器监视的几何体是传感器的兄弟几何体传感器父组节点的所有子节点。

若定点设备未指向传感器的兄弟几何体, 而用户开始将定点设备移到传感器的兄弟几何体时, 传感器将产生一个is Over事件, 并将其值设置为TRUE;相反, 若定点设备已经指向传感器的兄弟几何体, 此时用户将定点设备移出传感器的兄弟几何体, 传感器将产生一个is Over事件, 并将其值设置为FALSE。

当用户将定点设备从几何体的一点移动到另一点时, 传感器将发送一系列事件:hitPoint_changed、hitNormal_changed、hitTexCoord_changed, 分别表明用户所指的位置、该点的法向量和纹理坐标。

当用户点击被TouchSensor监视的对象时, 传感器将产生值为TRUE的is Active事件;而当用户释放定点设备的键时, 传感器将产生is Active为FALSE的事件。

若用户在指向几何体时按下鼠标键, 然后在仍然指向这个几何体 (或又回到这个几何体) 时释放鼠标键, 传感器将要发送一个touchTime事件, 表明键被释放的时间。可以使用这一事件来模拟许多常用的用户接口 (如只有在用户点击和释放定点设备按键时才产生的动作) 。

当一个触动传感器正处理事件时, 其它定点设备传感器不会产生事件。

Enabled TRUE表明此传感器对定点输入设备 (鼠标点击) 做出反应。

PositionInterpolator定义关键帧位置只在X轴方向平移, 就是开门的动画效果。

ROUTE语句定义的是事件的路由。路由提供了一种机制, 可以让事件的节点通过路由传递事件到相关节点。

由Time Sensor节点的fraction_changed事件控制输出事件的连续性, 传达到PositionInterpolator节点的动画帧完成。

发生事件的位置是从动画帧完成的末位置开始到末位置结束, 这就是后来点击产生的推拉门效果。

5 房屋原型系统的效果

在未嵌入二维网页前, 房屋原型系统可以从预先设置好的8 个视点进行浏览, 从视点1和视点2浏览的效果图分别如图2、图3和图4所示:

将房屋建筑原型导入网页中, 控制代码是。页面效果如图4所示。

摘要:围绕房屋建筑原型系统的开发过程, 在对虚拟现实技术和计算机几何建模技术进行研究的基础上, 设计了房屋建筑的整体结构, 并以VRML为开发语言, 开发出了具有三维真实感的房屋原型系统, 使其具有良好交互性和三维显示效果, 克服了HTML单调、交互性差的弱点。

关键词:虚拟现实,VRML,真实感图形,交互式动画

参考文献

[1]胡小强.虚拟现实技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2005.

[2]王绍棣, 辛晨昀, 王汝传, 等.三维造型工具在VRML场景构造中的研究[J].上海:工程图学学报, 2001.

[3]杨钦, 徐永安.计算机图形学[M].北京:清华大学出版社, 2005.

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