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web3d技術論文范文第1篇

原文

引言

Flash日益成為主流的網上多媒體形式，越來越多的人嘗試使用Flash來設計整個網站。雖然互聯網上已經出現了許多用Flash設計的精彩網站，但是目前國內使用Flash和后臺數據庫結合的技術來開發電子商務網站的應用還比較少。并且目前絕大部分電子商務網站的產品展示只僅僅停留在文字和二維圖片上，消費者不能從多角度，全方位接觸產品。在本次畢業設計中作者本著探索的精神嘗試結合現今熱門的FLASH和web3d技術為有意于建立自己電子商務網站的公司提供一個基于后臺數據庫的多媒體電子商務交易網站的解決方案。使其能在網上建立自己的個性化商業網站，商品信息，為消費者提供服務，憑借Internet接觸更廣泛的客戶，延伸和擴大銷售渠道，樹立良好的企業形象。

第一章電子商務和電子商務系統的概念

1.1電子商務

1.1.1電子商務的基本概念

所謂“電子商務”就其本質而言仍然是“商務”，其核心仍然是商品的交換，與傳統商務活動的差別主要體現在商務活動的形式和手段上。電子商務顧名思義主要是指以電子技術為手段的商務活動，它可以分成兩種類型：

廣義電于商務：泛指企業利用電子手段實現的商務及運作管理的整個過程，是各參與方通過電子方式而不是直接物理交換或直接物理接觸方式來完成的任何業務交易。

狹義電子商務：是指通過Internet或電子數據交換（EDI）進行的交易活動，從這一點出發，也有人將電子商務稱為IC（InternetCommerce）。目前，電子商務則主要指狹義的電子商務。

1.1.2電子商務的基本特征

（1）縮短生產商和消費者的距離，使交易雙方面臨的商業機會擴大。電子商務條件下，供應商及消費者面臨更多的機會。從市場角度看，Internet實際是一個虛擬的交易市場，在此市場中參與交易的成員能夠覆蓋整個世界，由于市場空間增大了，企業能夠擁有的客戶越多，其商業機會也越多。

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目錄

第一章電子商務和電子商務系統的概念

第二章Flash技術介紹

第三章WEB3D和Cult3D技術介紹

第四章Flash&Web3D電子商務網站實現

第五章開發中使用的關鍵技術

第六章性能測試與分析

第七章結束語

參考資料

1.《電子商務實用教程》祁明主編高等教育出版社

2.《深入Flash5編程》5D多媒體北京科海集團公司

3.《Flash5撼動網頁寶典》趙英杰著科學出版社

4.《FlashActionScript語法參考辭典》鄭伯鴻著中國鐵道出版社

5.《Flash5高級用戶手冊》盧驍著機械工業出版社

6.《PHP&MySQL商業網站架設實務》吳佳諺著中國鐵道出版社

7.《PHP4.x與電子商務網站開發實戰》周浩著人民郵電出版社

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web3d技術論文范文第2篇

【關鍵詞】微格教學；虛擬交互社區（VIC）；遠程教學

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097（2009）06―0088―03

微格教學系統是教學技能訓練的重要工具，它對于教師教學、人員培訓、教師職前培訓等都有重要的作用。隨著計算機、網絡技術和多媒體技術的發展以及教學改革的不斷深入，使得微格教學系統逐漸從模擬視、音頻信號的采集、處理與存儲向數字化的集成處理轉變，也為基于數字微格的協作學習提供了技術支撐，并為基于數字微格的遠程學習提供了可能。

構想中的遠程虛擬微格教學系統，是一個基于Web2.0與Web3D并融合了3D網絡虛擬環境（NVE）和虛擬交互社區（VIC）概念的混合平臺。它通過三維環境建模真實重現微格訓練教室，然后把各種同步的交流工具集成到3D虛擬環境，除了支持文本交談、音頻會話、視頻會議以及基于視頻的替身交互外，還具有社區支持功能，如：身份認證和授權、學伴名單列表、在場狀態呈現（顯示誰在線、是什么情緒、追求什么類型的活動）等等。目的是在實現原有微格教學目標的基礎上，擴大受益面，系統所提供的沉浸感、臨場感（be there），可使在職教師不必親臨培訓現場也能感受到學習的氛圍，強化微格教學訓練過程的體驗。

一 虛擬交互社區（VIC）及其社會功能

虛擬交互社區（VIC）定義為3D網絡虛擬環境（NVE），在里邊許多有相同興趣和想法的人可以更容易地交流[1]。過去十年，VIC發展很快。當今最流行的VIC是大規模多用戶角色扮演游戲（MMORPGs），全球擁躉數以億計，典型代表有Second Life、World of Warcraft等。這些VIC的共同點是，建立在高速終端PC上，擁有永久進入網絡的帶寬。而且它們大多數依賴文本交談作為主要的交流方式（盡管一些已經支持語音交流，但通常需要額外付費）。

大多數的VIC，用戶由虛擬動畫角色來代表，稱作替身，它們代表用戶在虛擬世界的位置和動作。學者P. Quax、C. Flerackers、T. Jehaes和W. Lamotte還提出了這些替身的擴展――結合3D世界與實時視頻流的視頻替身（Video Avatar），將在線用戶的面部視頻信息融入到虛擬的三維場景中[2]。筆者認為這樣的擴展很適合遠程虛擬微格教學的開展，因為其實時視頻流的傳輸能夠及時反映微格訓練的實景，使得學習環境更具探索性和趣味性。

二 構建遠程虛擬微格教學系統的整體方案

遠程虛擬微格教學系統是一個建立在虛擬交互社區（VIC）概念之上的微格教學系統。

1 邏輯結構

遠程虛擬微格教學系統的邏輯結構如圖1所示。在系統中，需要構建一個主虛擬微格訓練教室和多個子教學訓練基地，每一個訓練基地都需要VIC的支持。分布于異地的子訓練基地的成員可以在本地登錄系統進行訓練，通過Internet與主控室聯系，獲得訓練指導與交流。

（1） 虛擬環境中的受訓人員 VIC提供一個真實再現教學環境的虛擬教室場景。受訓人員和指導人員之間的交流通過視頻替身進行，將實時視頻信息融入到虛擬教室的三維場景中，實現準虛擬會晤。而在會話（包括師生和學伴之間的會話）時則切換到一對一的實時視頻雙向交互模式，類似于使用一個遠程會議系統。[3]因此，受訓人員需裝備網絡攝像機（包括主攝像機與輔助攝像機，用于多角度拍攝）以及帶有耳機和話筒的耳麥。

在主控室授權的情況下，受訓人員可以通過虛擬微格訓練教室的嵌入式終端自主地進行練習，并把訓練情況實時地記錄在主控電腦的硬盤上。

（2） 虛擬環境中的指導人員與受訓人員類似，指導人員通過虛擬環境的導航進入虛擬教室。指導人員通過網絡觀察每位受訓人員的教學過程，針對教學過程中出現的問題，進行單獨地指導和評價，或者組織全體受訓人員對共性的問題和優秀教學實踐進行觀摩、交流和評價。另外，指導人員具有獲取和傳送當前的內容和記錄音頻、視頻消息的權限。

2 主要功能

（1） 即時反饋功能該功能通過對受訓人員在虛擬教室內部活動的存取來實現。它可以通過簡單的網絡攝像機錄制，經過采集卡實時采A/V流、再壓縮、編碼、上傳存儲到流媒體服務器，再由指導人員添加錄像課程，即提取A/V流，播放受訓人員自身的表現，使其能夠實時了解自身表現，通過自我診斷、反饋調節，實現自我完善。[4]

（2） 即時指導功能指導人員通過觀看受訓人員的表現，來進行實時指導。最簡單的方法可采用Net meeting來實現點到點的音頻和視頻對話。作為雙向可視，受訓人員也可看到指導人員的畫面。

（3） 雙向交流功能實時遠程交互可將指導人員的指導與遠程受訓人員練習的過程實時傳輸到流媒體編碼機，經過采集卡的采集、編碼后實時上傳到流媒體服務器，再由流媒體服務器實時到終端計算機，從而達到教師和學生、學生和學生之間的雙向交流。

（4） 異步功能視頻點播傳統（VOD）能夠為受訓人員提供各項教學技能的教學示范以及供觀摩見習的優秀教師的課例等視音頻學習資源。借助流媒體技術，通過視頻采集卡將豐富的電視教材的音、視頻信號進行壓縮錄制成流媒體文件，通過站點進行網絡直播，或者保存為相應的流媒體文件后，根據學生的需要進行播放，實現異步教學。[5]

3 網絡架構及相關協議

系統的網絡架構，其邏輯實體由四個擔負不同職責的服務器構成，分別為會話服務器、A/V流媒體服務器、VIC服務器和數據庫服務器。會話服務器管理授權用戶、注冊用戶的登錄和離開，也用來初始化A/V傳輸會話。為了傳輸和管理這些會話，使用了會話發起協議SIP。A/V流媒體服務器用來傳輸。點對點傳輸僅在有兩個對象參與時才可能。當更多對象參與時，就需要使用傳輸服務器，因為多個對象之間點對點連接由于帶寬限制是不可能建立的。本方案把單個流發給傳輸服務器，然后再轉發給不同對象，這樣每個參與者僅需要發送單個A/V流而不是給每個參與者都發一個。會話服務器負責指明客戶端使用哪個傳輸服務器（假如一個以上可用的話）。由于A/V流的實時特點，實時傳輸協議（RTP）是顯然的協議選擇。其他更有效的A/V流傳輸的可能性是使用組播。[6]為了不超過128kbps（或256kbps）的上傳帶寬限制，我們需要壓縮A/V流。目前使用MPEG-4 80Kbit QCIF壓縮視頻，Speex Narrowband 15Kbit壓縮音頻，實現可用帶寬的最優化。[7]管理3D 虛擬環境的同步化和持續性是VIC服務器的職責。它包括傳輸虛擬世界本身、物體和用戶狀態的實時顯示以及管理、儲存一個連續的世界狀態。文件傳輸通過使用文本傳輸協議（FTP）。數據庫服務器為存儲于數據庫中的兩類數據服務：一類數據包含用戶個人信息諸如A/V參數和社區地址列表的配置文件，另一類數據是該服務器傳輸和存儲（共享）的媒體及其他數據文件。底層協議使用了FTP和超文本傳輸協議（HTTP）。網絡架構及使用的相關協議如圖2所示。

4 硬件和網絡要求

VIC平臺可經由語言（如C++）編程運行于大多數的Windows系統。對于網絡攝像機，320 x 240 像素、28fps就能提供較舒適的視覺觀感，它甚至能拍攝教室內電視上播放的影片。關于音頻，可將耳機和話筒集成到網絡攝像頭，建議無線話筒與固定話筒一起使用，這要求將回音取消（AEC）功能整合到話筒或軟件中。最后，為了流暢地渲染3D 虛擬場景，客戶端的計算機還需配置3D 圖形加速卡。為了保持網絡信息流通量的最大化，A/V 流在輸出之前要求被壓縮，需選擇合適的壓縮標準。

三 結束語

本文提出了基于虛擬交互社區（VIC）平臺的遠程虛擬微格教學系統架構方案。這種新型的虛擬教學系統，無疑更有利于創設課堂教學情境，給遠程學員帶來更多探究性的、有趣的學習氛圍。隨著系統功能的拓展和完善，其在教師教育培訓領域的實際應用價值將凸顯。同時，作為一種嘗試，系統功能遠未完善，尚有許多關鍵技術有待解決，需進一步深入的研究。

參考文獻

[1] JORISSEN Pieter, DI FIORE Fabian, Vansichem G, et al.A virtual interactive community platform supporting education for long-term sick children [EB/OL].

[2] Quax Peter, Flerackers Chris, Jehaes Tom, et al．Scalable transmission of avatar video streams in virtual environments [EB/OL].

[3][7] 李欣.面向遠程教育應用的“視頻化身虛擬教室”設計[J].電化教育研究,2008,(8):68-73.

[4] 王利興.微格教室的設計[J].現代教育技術,2002,(4):62-63.

[5] 周劍輝,丁芳.基于網絡的微格教學環境設計[J].現代教育技術,2007,(1):62-64.

[6] 饒雨泰.基于流媒體技術的校園網視頻點播服務器設計[J].科學技術與工程,2007,(6):1240-1246.

Constituting Long-range Virtual Micro-teaching System

QIANG Hong LI Xin

( College of Teacher Education , Zhejiang Normal University , Jinhua ,Zhejiang,321004,China )

web3d技術論文范文第3篇

【關鍵詞】Kinect；體感人機交互；學習平臺；多媒體科普電子書；研發

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2013）07/08-0096-06

所謂“體感交互”，就是指人能夠以身體最自然（比如手勢、體態、表情、語音等）的方式與終端進行信息的交互并完成互動，這是真正意義上的“自然人機交互”。

體感交互技術代表著人機交互技術的發展方向，體現了對人的因素的重視，給人“充分的自由”，標志著人機交互技術從“人適應計算機”向“計算機不斷地適應人”的方向發展。傳統的人機交互技術構建的交互界面事實上成為隔離物質世界和信息世界之間的屏障[1]。微軟公司新近推出的Kinect體感硬件及其交互技術的廣泛應用，能有效地消除物理對象和抽象對象、輸入裝置和輸出裝置在交互空間中的差別，為人提供多感覺通道的自然臨境體驗，從而使交互系統能夠根據上下文及人的特點主動識別人的身體姿態、手勢、語音和表情等各種自然行為，進而判斷出人的意圖。交互系統的使用和操控更加符合人的習慣，人可以用手勢、表情、語言、文字、圖像等自然方式與交互系統打交道，恰如與他人交流一樣自然。因此，Kinect深受IT教育領域的青睞，Kinect在教育領域的人機交互系統中的應用研究如火如荼。

本文根據課題研究成果，在精要分析Kinect的結構特性及其體感人機交互機理的基礎上，詳細闡述基于Kinect的兒童體感交式互多媒體電子書及其學習平臺（Basic On Kinect Posture Interaction learning System for Children，以下簡稱KPILSC）的結構功能、系統模型、體態捕捉與識別、體態數據庫的構建、學習內容的設計及其開發工具與實現。

Kinect的結構特性及其體感人機交互機理

Kinect工作時，首先是以紅外線發出人眼看不見的Class 1雷射光，透過鏡頭前的光柵擴散片（Diffuser）將雷射光均勻分布投射在偵測空間中，再透過紅外線攝影機記錄下空間中的每個散斑，擷取原始數據后，透過晶片計算成具有3D深度的圖像[3]，然后將偵測到的3D深度圖像轉換到骨架追蹤系統。目前該系統最多可同時偵測到6個交互者的精確位置，并同時辨識2個交互者的動作；每個交互可記錄包含軀干、四肢以及手指等追蹤范圍的20組細節，實現全身體感交互操作[4]。

KPILSC的結構功能

1. KPILSC的基本結構

KPILSC是一套運行在X86架構的PC機及Windows操作系統環境中，采用Microsoft Kinect體感硬件，借助Kinect捕捉交互者實時深度圖像視頻流與人體骨骼點追蹤的功能及其人體骨骼數據庫和體態捕捉與識別算法，通過人體動作捕捉與識別而實施的兒童體感交互式學習平臺。

2. KPILSC的基本功能

在KPILSC平臺中可以根據兒童的學習需要設計與開發一系列體感交互式學習產品。比如，（1）開發自然和諧的交互式科普實驗室：讓兒童在虛實結合的實驗室中以手勢互動方式解剖青娃、制作氫氣、駕馭太空飛船等。（2）構建實時虛擬交互學習課堂：有效地實現學習內容中虛擬世界的事物和兒童周圍真實環境的結合，加上體感隔空的互動方式，符合兒童天真、好動的心理，使其脫離呆板的學習模式，全身心融入到學習內容之中，促進其手眼協調，開發其智力、鍛煉其腦力，促進兒童綠色地學習與健康成長。（3）制作交互式多媒體電子書：將科普圖書中原本用文字描述的情節轉換為具象、活靈活現的科普立體場景，兒童采用手指隔空翻頁：五指張開，頁面放大；手上下揮動，頁面移動；雙手合攏，頁面關閉……使兒童在更加自然的操控界面中進行更加自然的人機交互學習。

采用KPILSC學習平臺可有效地使兒童實現以下自然和諧的創新交互學習模式：

（1）實現以兒童為中心（Children-Centered）的多模態交互學習

KPILSC以兒童對人機交互的需求變化為出發點，充分利用人類多種感覺和效應通道的互補特性[5]，使之可選擇地、充分地并行和協作來捕捉兒童的交互學習意圖，從而增進兒童交互學習的自然性，交互學習時實現人機交互的外在形式和內部機制都能符合不同兒童的需要，兒童可利用手勢、體態、語音、表情等自然方式，不受地點限制地與計算機進行隔空交互，既能滿足兒童個性化的需要，又使得兒童不脫離自然社會關系，從而實現以兒童為中心的多模態交互學習。如通過模擬駕駛太空飛船的手勢來進行漫游交互的操作、通過雙手的伸展來達到電子圖書的放大縮小等。

（2）實現多媒體感知式（（Multimdia Perceptive）的交互學習

KPILSC利用其感知及推理能力對來自兒童感覺和效應通道的交互信號進行識別、集成和協調，并獲取兒童動作和行為習慣、偏好及其他相關信息，并以人類易理解的多媒體信息方式為兒童輸出交互信息，從而提供不受時空限制而又效能最大化的個性化交互計算服務[6]。這種人機交互方式的雙向信息流動是以多媒體感知和處理為核心的：兒童通過其感覺和效應通道傳遞的交互意圖在計算機內表示為文本、語音、圖形和圖像等多媒體信息；人到機（Human to Compute）的信息流動是多媒體信息的獲取及識別過程；計算機經過處理的信息是以文本、語音、圖形和圖像等兒童理解概念所需的多媒體信息形式展現出來；機到人（Computer to Human）的信息流動是多媒體信息的合成和呈現過程，從而使兒童能有效地實現多媒體感知式的交互學習。例如，在KPILSC中兒童可閱讀集文本、圖形、圖像、視頻和音頻為一體的體感交互式多媒體科普電子書，使兒童沉浸在活靈活現的科普立體場景中，通過手的移動隔空調控實驗儀器，通過手勢的擺動來達到切換科普立體場景中圖形、圖像、視頻和音頻等。

KPILSC的研發

1. 開發工具

KPILSC的開發工具包括C++與C#編程語言、Visual Studio 2010、Kinect for Windows SDK（簡稱Kinect SDK）、Adobe及Autodesk Maya三維設計軟件等。

其中Visual Studio 2010用來開發KPILSC學習系統的基本框架和用戶界面；C++與C#編程語言用來編寫KPILSC中體感交互的功能模塊；Kinect For Windows 1.0版SDK負責控制和讀取Kinect捕捉的人體骨骼數據流，Kinect for Windows SDK內含驅動程序、豐富的原始感測數據、自然用戶和流程式開發接口（Raw Sensor Streams API）及安裝文件和參考數據；Autodesk Maya三維設計軟件用來設計和制作KPILSC系統中學習內容所包含的三維模型素材；Adobe多媒體設計軟件用來負責KPILSC系統中音頻、視頻、圖片素材的處理。

2. KPILSC的系統模型

3. 肢態捕捉與識別

KPILSC系統結合Kinect的人體骨骼跟蹤引擎，采用動態圖像序列的識別方法，充分考慮兒童動作圖像的運動信息，把肢體變化的時間和空間信息結合起來，注重人體骨骼變化的過程，利用Kinect捕捉兒童姿態，經過圖像識別分析、圖像跟蹤算法，對兒童基本骨骼點的空間位移進行圖像信息檢索。將采集到的骨骼點的位置信息通過Kinect SDK進行編碼，形成一組固定的位移數據。將這組位移數據的特征進行分類，形成一套體態數據庫。

4. 體態數據庫特征匹配

在KPILSC中預先定義好一部分骨骼坐標數據，并將這些坐標數據與兒童不同類型的體態進行特征匹配，建立一個帶觸發機制的體態數據庫。當Kinect硬件捕捉到兒童骨骼的不同姿態，形成骨骼數據流輸入到計算機，骨骼數據流經過體態數據庫的時候，數據庫會對當前的骨骼數據坐標做出特征匹配，讓電腦做出條件判斷邏輯，提取相對應的學習內容。我們可以預先針對這些被觸發的體態，設計好不同的操作方式或對應的學習內容。圖6為體態數據庫特征匹配的預設體感控制演示圖。

在KPILSC系統中，對體態數據庫設計的體態姿勢具體有以下幾種。

（1）兒童的右手“上”“下”“左”“右”的運動軌跡，分別控制鼠標光標的上下左右位移，功能為選擇相應的學習內容。

（2）兒童的左手“向上”運動，定義為鼠標左鍵確認鍵。

（3）兒童的左手“向下”運動，定義為鍵盤上的“ESC”退出鍵。

5. KPILSC學習內容的交互設計

這里以兒童體感交互式多媒體科普電子書為例，介紹KPILSC中學習內容的交互設計。

（1）肢態動作捕獲：兒童揮動雙手，進行體感交互操作，Kinect硬件將這個過程進行深度圖像流采集。

（2）肢態動作識別：KPILSC系統的體感交互模塊處理Kinect體感硬件采集的深度圖像流，對圖像流中的兒童動作進行體態捕捉與識別，識別出兒童的交互意圖。接著將交互意圖轉換為電腦鍵盤的操作功能，從而實現兒童隔空對多媒體科普電子書的體感交互式操作功能。

（3） 輸出多媒體學習內容：KPILSC系統將多媒體學習內容（電子書）輸出到顯示設備上，兒童揮動雙手隔空操作，能夠對多媒體電子書進行翻頁瀏覽及激活并播放其中的視頻、音頻與動畫等多媒體學習內容。

7. KPILSC運行與調試

程序運行后如圖9所示，其中紅色圓顯示為實時跟蹤定位的骨骼點狀態，綠色圓表示了手部做了運動，按鍵被觸發。經測試，程序能夠正確處理手部的追蹤與按鍵的觸發。本程序主要的功能為：通過Kinect硬件捕獲手部運動，觸發鍵盤上的“Right”、“Left”方向鍵，從而達到體感人機交互，隔空翻書的目的。

本文研究的“基于Kinect的兒童體感交式互學習平臺”可以運行在一般家庭現有的電腦系統中，讓活潑好動的兒童在學習時能遠離電腦輻射的傷害，通過揮動雙手來進行隔空操控，只要在Kinect紅外攝像頭所能捕捉的有效范圍內，兒童手指的任意移動都能被精確地確認位置。由于該學習平臺的人機界面是能模擬多種智能和真實環境的虛擬空間，實現“無形而又無處不在，有形而又自然和諧”的普適交互方式，兒童能以最自然和“身臨其境”的方式來完成所需要的互動學習，使兒童的雙手得到了全身心的解放，從而為兒童創造了激發無限想象力的空間。可以預計，隨著體感交互技術的成熟及其應用研究的深入，體感交式互學習平臺代表著未來兒童學習媒體研發的新方向。