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摘 要：文中根据现实需求，设计了虚拟作战指挥室，通过3DMAX建立模型后将模型传递至UNITY平台，并对模型中需要的相关操作编写代码，实现使用者在虚拟世界中的交互操作，可有效提高作战胜率，减少成本，具有良好的社会效益。
关键词：虚拟现实；3DMAX
1 作品简介
虚拟现实技术是根据市场或工作需要，通过3DMAX建立模型后将模型传递至UNITY平台，并对模型中需要的相关操作编写代码，实现使用者在虚拟世界中的交互操作。最后，将VR设备与主机相连，让使用者佩戴相应的VR设备，进入虚拟世界进行相应目的的实现。通过在虚拟世界中进行试验，可以完成许多现实世界中不便于进行大量试验或者试验开发成本较高的工作。
本作品是一个模拟作战指挥室系统，该系统提供软件构建战场环境部署和兵力布设、空战推演及实战数据回放等功能，参谋人员可以通过系统生成作业任务；指挥人员通过沉浸式设备进行战场环境观察和态势感知交互。通过该系统，各级作战参谋能更加有效地研究新战术，增加作战手段，并对未来可能进行的军事活动进行推演，提高作战胜率，同时还可让缺少实战经验的作战人员在虚拟世界中充分获得锻炼，提高协同作战水平。虚拟作战指挥室实物如图1所示。
2 工作原理
虚拟现实技术是计算机生成的给人以多种感官刺激的虚拟环境，是一种高级的人机交互系统。它是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。
2.1 显示
由于人的两只眼睛位置不同，因此在观看周围景物时得到的图像略有差异，而这些图像在大脑中进行融合，就形成了一个关于周围世界的整体景象，这个景象中也包括有关距离远近的信息。当然，距离信息也可以通过其他方法获得，例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。
在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，会显示在不同的显示器上。但用户佩戴特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同导致视差，就产生了立体感。
2.1.1 用户（头、眼）的跟踪
在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，用户亦如此。用户看到的景象由用户的位置和头（眼）的方向来确定。
2.1.2 跟踪头部运动的虚拟现实头套
在传统的计算机图形技术中，通过鼠标或键盘来改变视场，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而利用头部跟踪来改变图像的视角，就可以将用户的视觉系统和运动感知系统联系起来，感觉更逼真。用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境，还可以通过头部的运动去观察环境。
在用户与计算机的交互中，键盘和鼠标是目前最常用的工具，但对于三维空间来说，它们都不太适合。因为三维空间中有六个自由度，我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。目前，3Space数字化仪和SpaceBall空间球等已可以提供六个自由度，而另外一些性能优异的设备则是数据手套和数据衣。
2.2 声音
人能够很好地判定声源的方向。因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同，因此在水平方向上，我们可以依靠声音的相位差及强度差来确定声音的方向。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，所以会有一种方向感。在现实生活中，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但在现阶段的VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。
2.3 感觉反馈
在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。于是可以设法去抓住它，但用户的手并没有接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。
2.4 语音
在VR系统中，语音的输入输出十分重要。要求虚拟环境能够听懂人类的语言，并能与人进行实时交互。而让计算机识别人类的语音却相当困难，因为语音信号和自然語言信号有其“多边性”和复杂性。例如，连续语音中词与词之间没有明显的停顿，同一词、同一字的发音受前后词、字的影响，不仅不同的人说同一词会有不同，即便是同一人，其发音也会受心理、生理和环境的影响而有所不同。
使用人的自然语言作为计算机输入目前存在两个问题，首先是效率问题，为方便计算机理解，输入的语音可能会比较啰嗦。其次是正确性问题，计算机理解语音的方法是对比匹配，不具备人的智能。
3 创新点
（1）二/三维联动一体化管理，系统提供灵活高效的地理信息数据，二/三维处理和显示引擎，具备对二/三维地理信息数据统一处理和综合管理的能力，实现一份数据，二/三维同步使用的目标。
（2）具备提供二/三维联动的地理信息系统服务能力，包括对道路、水系、行政区划、地标、航路、航线、点、面、动目标等数据的统一显示和控制。
（3）在眼镜中呈现模拟指挥大厅的环境。
（4）三维战场环境以指挥大厅中的实体沙盘形式呈现，将三维战场环境通过比例变换映射到模拟实体沙盘上。
（5）二维地图模拟墙上挂图以抬头显示方式呈现。
（6）三维地图的缩放等控制由支持人控制。
（7）能够逼真地模拟飞行操纵杆，为操作者提供飞机机动控制手段，提供武器操作手段，并实现与虚拟兵力的联合对抗推演。
4 市场前景
（1）应用于军事领域。使各级作战参谋能更加有效地研究新战术、增加作战手段，并对未来可能进行的军事活动进行推演，提高作战胜率，同时能让缺少实战经验的作战人员在虚拟世界中充分获得锻炼，提高协同作战水平。通过改变模型及交互操作代码，VR设备的前景更加广泛。
（2）应用于军队武器设计研发。通过在虚拟世界中进行实验，对装备进行虚拟拆装，以降低训练成本，提高练习次数，使新装备快速实现部队装配；也可代替现实世界中实物拆装训练以及装备性能测试等内容，并能完成一些不易实现的实验，节约开发成本。
（3）应用于教学领域。使学生在学习知识的过程中，能够达到身临其境的效果，比如医学学生的医学培训和教学实验，可大大提高学生的学习效率。
（4）应用于娱乐领域。使游戏者得到更加逼真的游戏体验，并通过这种方式，在进行一些体育游戏时，达到锻炼身体的作用。包括歌手的演唱会，综艺节目等，通过VR设备让观众能够有身临其境的感觉。
（5）应用于室内设计领域。让户主根据自己的喜好，在虚拟世界中提前感受最终效果，以此来提高用户满意度。
（6）应用于文物古迹领域。一方面可以通过VR设备将世界各地的文化古迹，山川河流等资源共享到全世界，真正实现足不出户走遍世界各地的目的；另一方面，通过VR技术可以将这些文物古迹永远的保存下来，即使有一天它们在现实世界中不存在了，也能够通过该技术，让后人像在现实生活中一样欣赏它们，有利于文化传承。
关键词：虚拟现实；3DMAX
1 作品简介
虚拟现实技术是根据市场或工作需要，通过3DMAX建立模型后将模型传递至UNITY平台，并对模型中需要的相关操作编写代码，实现使用者在虚拟世界中的交互操作。最后，将VR设备与主机相连，让使用者佩戴相应的VR设备，进入虚拟世界进行相应目的的实现。通过在虚拟世界中进行试验，可以完成许多现实世界中不便于进行大量试验或者试验开发成本较高的工作。
本作品是一个模拟作战指挥室系统，该系统提供软件构建战场环境部署和兵力布设、空战推演及实战数据回放等功能，参谋人员可以通过系统生成作业任务；指挥人员通过沉浸式设备进行战场环境观察和态势感知交互。通过该系统，各级作战参谋能更加有效地研究新战术，增加作战手段，并对未来可能进行的军事活动进行推演，提高作战胜率，同时还可让缺少实战经验的作战人员在虚拟世界中充分获得锻炼，提高协同作战水平。虚拟作战指挥室实物如图1所示。
2 工作原理
虚拟现实技术是计算机生成的给人以多种感官刺激的虚拟环境，是一种高级的人机交互系统。它是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。
2.1 显示
由于人的两只眼睛位置不同，因此在观看周围景物时得到的图像略有差异，而这些图像在大脑中进行融合，就形成了一个关于周围世界的整体景象，这个景象中也包括有关距离远近的信息。当然，距离信息也可以通过其他方法获得，例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。
在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，会显示在不同的显示器上。但用户佩戴特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同导致视差，就产生了立体感。
2.1.1 用户（头、眼）的跟踪
在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，用户亦如此。用户看到的景象由用户的位置和头（眼）的方向来确定。
2.1.2 跟踪头部运动的虚拟现实头套
在传统的计算机图形技术中，通过鼠标或键盘来改变视场，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而利用头部跟踪来改变图像的视角，就可以将用户的视觉系统和运动感知系统联系起来，感觉更逼真。用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境，还可以通过头部的运动去观察环境。
在用户与计算机的交互中，键盘和鼠标是目前最常用的工具，但对于三维空间来说，它们都不太适合。因为三维空间中有六个自由度，我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。目前，3Space数字化仪和SpaceBall空间球等已可以提供六个自由度，而另外一些性能优异的设备则是数据手套和数据衣。
2.2 声音
人能够很好地判定声源的方向。因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同，因此在水平方向上，我们可以依靠声音的相位差及强度差来确定声音的方向。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，所以会有一种方向感。在现实生活中，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但在现阶段的VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。
2.3 感觉反馈
在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。于是可以设法去抓住它，但用户的手并没有接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。
2.4 语音
在VR系统中，语音的输入输出十分重要。要求虚拟环境能够听懂人类的语言，并能与人进行实时交互。而让计算机识别人类的语音却相当困难，因为语音信号和自然語言信号有其“多边性”和复杂性。例如，连续语音中词与词之间没有明显的停顿，同一词、同一字的发音受前后词、字的影响，不仅不同的人说同一词会有不同，即便是同一人，其发音也会受心理、生理和环境的影响而有所不同。
使用人的自然语言作为计算机输入目前存在两个问题，首先是效率问题，为方便计算机理解，输入的语音可能会比较啰嗦。其次是正确性问题，计算机理解语音的方法是对比匹配，不具备人的智能。
3 创新点
（1）二/三维联动一体化管理，系统提供灵活高效的地理信息数据，二/三维处理和显示引擎，具备对二/三维地理信息数据统一处理和综合管理的能力，实现一份数据，二/三维同步使用的目标。
（2）具备提供二/三维联动的地理信息系统服务能力，包括对道路、水系、行政区划、地标、航路、航线、点、面、动目标等数据的统一显示和控制。
（3）在眼镜中呈现模拟指挥大厅的环境。
（4）三维战场环境以指挥大厅中的实体沙盘形式呈现，将三维战场环境通过比例变换映射到模拟实体沙盘上。
（5）二维地图模拟墙上挂图以抬头显示方式呈现。
（6）三维地图的缩放等控制由支持人控制。
（7）能够逼真地模拟飞行操纵杆，为操作者提供飞机机动控制手段，提供武器操作手段，并实现与虚拟兵力的联合对抗推演。
4 市场前景
（1）应用于军事领域。使各级作战参谋能更加有效地研究新战术、增加作战手段，并对未来可能进行的军事活动进行推演，提高作战胜率，同时能让缺少实战经验的作战人员在虚拟世界中充分获得锻炼，提高协同作战水平。通过改变模型及交互操作代码，VR设备的前景更加广泛。
（2）应用于军队武器设计研发。通过在虚拟世界中进行实验，对装备进行虚拟拆装，以降低训练成本，提高练习次数，使新装备快速实现部队装配；也可代替现实世界中实物拆装训练以及装备性能测试等内容，并能完成一些不易实现的实验，节约开发成本。
（3）应用于教学领域。使学生在学习知识的过程中，能够达到身临其境的效果，比如医学学生的医学培训和教学实验，可大大提高学生的学习效率。
（4）应用于娱乐领域。使游戏者得到更加逼真的游戏体验，并通过这种方式，在进行一些体育游戏时，达到锻炼身体的作用。包括歌手的演唱会，综艺节目等，通过VR设备让观众能够有身临其境的感觉。
（5）应用于室内设计领域。让户主根据自己的喜好，在虚拟世界中提前感受最终效果，以此来提高用户满意度。
（6）应用于文物古迹领域。一方面可以通过VR设备将世界各地的文化古迹，山川河流等资源共享到全世界，真正实现足不出户走遍世界各地的目的；另一方面，通过VR技术可以将这些文物古迹永远的保存下来，即使有一天它们在现实世界中不存在了，也能够通过该技术，让后人像在现实生活中一样欣赏它们，有利于文化传承。