人机交互课程设计方案VRML设计方案虚拟校园漫游系统.docx
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人机交互课程设计方案VRML设计方案虚拟校园漫游系统
《人机交互》综合设计报告
设计名称：
人机交互综合设计
选题名称：
VRML设计--虚拟校园漫游系统
姓名学号：
专业班级：
系<院）：
设计时间：
成绩：
指导教师评语：
签名：
年月日
一、概述3
1、工程背景3
2、系统简介：
3
3、开发环境：
3
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
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、工程背景
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
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、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DEFcolTransform{children[Shape{
appearanceAppearance{textureImageTexture{url"xinxilou.jpg"}}
geometryBox{size403510}}]}
Transform{translation508.50children[USEcol]}
#文科楼代码结束
#理科楼代码开始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
Inline{url["likelou.wrl",]}#理科楼
Inline{url["xinxilou.wrl",]}#信息楼
Inline{url["wenkelou.wrl",]}#信息楼
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、辅助教案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。
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