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1、1/11 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：指导教师评语：签名：年 月 日 成绩：2/11 目 录 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 五、主要源码设计7 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
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3/11 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
3、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
4、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 4/11 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
5、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 3D Max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 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
6、6/11 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
7、、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 5 NetScape浏览器自带的功能键 左起第一个是控制视角的）7/11 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xinxilou.wrl）DEF col Transform children
8、 Shape appearance Appearance exture ImageTexture url xinxilou.jpg#链接到信息楼的图片作为墙体图片geometry ox size 40 35 10#楼的立体大小 Transform translation 0 8.5 0 children USE col#楼在三维环境中的地址#信息楼代码结束#文科楼代码开始wenkelou.wrl）DEF col Transform children Shape appearance Appearance texture ImageTexture url xinxilou.jpg geometr
9、y Box size 40 35 10 Transform translation 50 8.5 0 children USE col#文科楼代码结束#理科楼代码开始likelou.wrl）DEF col Transform children Shape appearance Appearance texture ImageTexture url likelou.jpg geometry Box size 40 42 10 8/11 Transform translation 20 8.5 80 children USE col#理科楼代码结束#花台代码开始huatai.wrl）DEF col
10、 Transform translation-30 6 0 children Transform translation 0-4.5 0 children Shape appearance Appearance material Material texture ImageTexture url huatai.jpg geometry Box size 3 3 3 Transform translation 0 0 40 children USE col Transform translation 80 0 40 children USE col#花台代码结束#主程序代码开始虚拟校园.wrl）
11、Transform translation 40 2 0 children DEF sphere Shape appearance Appearance material Material#地面 Transform translation 0 0 30 children Shape appearance Appearance texture ImageTexture url diban.png#地板图 geometry Box size 240 1 240 Inline url huatai.wrl,#花台 Inline url likelou.wrl,#理科楼 Inline url xinx
12、ilou.wrl,#信息楼 Inline url wenkelou.wrl,#信息楼 Background skyColor 0.1 0.14 0.40,0.9 0.8 1,skyAngle 1.571#背景色 Viewpoint position 60 2 60 orientation 0 1 0 0.8#定义最初视角 9/11#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
13、）开始测试（5）结束测试 10/11 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
14、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
15、、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11/11 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。