推荐第1篇：虚拟现实技术及其教学应用
虚拟现实技术及其教学应用
2011-04-07 10:17:55 作者：李志刚 张超
摘 要 本文对虚拟现实技术的定义及特征进行了描述，对虚拟现实技术应用于教学的作用意义进行了分析探讨。
关键词 虚拟现实；教育技术；教学应用
2010年的上海世博会，参观人数超过7200万，创历届世博会参观人数之最，而同时推出的上海世博会的网上展馆，则创出了2.8亿次的点击访问量。网上世博会和电影《阿凡达》让虚拟现实技术展示了巨大的吸引力，正如澳大利亚新南威尔士大学教授罗伯特·路易斯(Robert Louise)所说:“它的作用远不只展示和娱乐”，虚拟现实技术的触角已经渗入到了人类生活的方方面面。
一、虚拟现实技术简述
虚拟现实(VirtualReality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
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。
虚拟现实技术具有多感知性（Multi-Sensory）、交互性（Interactivity）、浸没感（Immersion）和构想性（Imagination）四个重要特征。
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
浸没感又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 构想性强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
如今，虚拟现实技术的应用已大步走进军事航天、工业仿真、游戏动漫、教育培训、城市规划、医疗救治等领域。虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。
二、虚拟现实技术的教学应用
在以往的教育中，学习者始终生活在两个世界的时空环境中，一个是经验世界（实践中学习），另一个是语言文字的世界（书本中学习），两者往往相互脱节，即理论脱离实际。而由多媒体与仿真技术相结合产生的虚拟现实技术，创造出了第三个世界-----虚拟现实世界，它将成为沟通前两个世界的重要桥梁。我国学者桑新民教授在探索信息化环境下高校学习新模式的过程中，率先提出：必须把“三个世界”的学习经验综合起来，促成三者的有机结合。指出要充分利用虚拟现实情境之独特优势，去引导和促进学习者在经验世界和语言文字世界中实现学习活动与学习经验的整合，不断激励和提高学习者在“三个世界”中学习的自主性、协作性和创造性。
⒈拓宽视野，激发学习热情
通过虚拟现实技术，一方面可以再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，使抽象的概念理论直观化、形象化，方便学习者对抽象概念的理解；另一方面虚拟现实技术使学习者能够按自己的需要来进行实时的交互式学习，主动地获取所需要的知识，由被动式的接受转化为主动式的发现。虚拟现实技术还可让学习者学习到和体验到现实生活中具有微观性、瞬变性、危险性、长期性且用别的方法很难观察和验证的各种事物，从而提高这类特殊知识的可接受性。在课堂上，教员可以陪同学习者一起经历虚拟境界，一边观察一边讲解；也可以让学习者自己利用虚拟景物、虚拟环境等进行仔细观察自主学习进而理解有关的概念及知识。通过这种对虚拟景物和虚拟环境的交互式学习，能有效发挥学习者的主观能动性，使学习者真正参与到教学活动中去，成为学习过程中的主体，变被动为主动，并激发出较高的学习热情和空间想象力。
⒉便于探究，培养创新能力
虚拟现实技术允许学习者对模拟的环境可交互、可操纵、可建构，可直观地观察到学习过程中所提出的各种假设所产生的结果或效果，适合开展探究性的学习。例如，有一个名叫“电子工作台”(Electronic Workbench; EWB)的软件系统，允许学习者利用它提供的元件构造各种模拟电路和数字电路，并能动态测试电路的性能；还有一个名叫“交互性物理”(Interactive Physics; IP)的软件系统，允许学习者构造属于经典力学系统的大部分实验；在虚拟的化学系统中，学习者可以按照自己的假设，将不同的分子组合在一起，电脑便虚拟出组合的物质来。利用虚拟现实技术进行探究性学习，更有利于激发学习者的创造性思维，培养学习者的创新能力。 ⒊突破瓶颈，提高实验效益
利用虚拟现实技术进行虚拟实验教学，可以有效地突破时间、空间、经费和危险性等现实条件的制约，大到宇宙天体，小至原子粒子，学习者都可以进入其内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以很快地呈现出来。例如生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟现实技术在一堂实验课内就可实现。在虚拟实验室里，学习者通过各种感觉（视觉、听觉、动觉和触觉等）与虚拟的学习情境相互联系并交互作用，进一步加深了对事物现象和规律的认识，有效地促进了学习者在经验世界和语言文字世界中实现学习活动与学习经验的整合，大大提高了学习者的学习兴趣和学习效果。
⒋模拟训练，轻松掌握技能
虚拟现实的沉浸性和交互性，使学习者能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，并全身心地投入到该学习环境中去，这非常有利于学习者达到动作技能类教学目标要求。例如空军某学院研制的Su27驾驶模拟器，采用多通道图形生成技术，建立了大视野视景环境，配合接近实物的驾驶舱，使学习者可以完成基本驾驶技术、编队飞行以及部分空战战术的训练；澳大利亚新南威尔士大学模拟出矿坑内的常见问题，让矿工们针对瓦斯管理、煤层自燃、危险预警、隔离程序、自主逃生等各种环节进行训练等等。在这些既与现实条件相符又无任何危险的虚拟训练系统中，学习者可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。 ⒌携手网络，改革教学结构
随着网络技术和虚拟现实技术的日趋成熟，教学活动不再局限于有形的教室中，而向虚拟课堂、虚拟大学、虚拟学习社区发展，基于网络的虚拟化学习，将会成为未来教育的一种全新的教学方式。虚拟现实技术不仅能向学习者提供一种可在实际生活中找到的情境和经验，还可以再现特定的环境。利用虚拟现实技术与网络结合，可以打破时间和空间的限制，进行交互式的、图文并茂的、智能型的、分布式的教学，并通过网络传输逼真的教学和学习环境，从而使学习方式由传统的“独学”变为“群学”，使学习结构从“封闭”变为“开放”，最终可以使教学从“知识传授”转变为“知识建构”。例如，在基于共享型虚拟现实系统设置的网上协同实验室中，身处不同位置的学习者组成一个个学习小组，所有学习小组构成一个学习型社区。他们一起设计实验，并通过模拟软件观看实验结果，直到认为方案成熟，才转移到真实实验环境中去完成实验。教师在整个实验过程中监控每一个成员的表现并及时进行个别化的辅导。
虚拟现实技术应用于教学的最成功案例，莫过于哈佛大学克里斯·德迪博士率领开展的一项为期十年的基于多用户虚拟环境（Multi—User Virtuai Environment, MUVE）的中学科学教育项目：River City。正如德迪博士在2009年《科学》杂志上对River City总结的那样，与传统教学相比，大部分学生在这种沉浸式的模拟环境中都获得了更多的关于科学探究的知识和技能；学生能够形成一种深度参与，非常有利于发现复杂问题的技能与发展；有利于那些成绩差的学生建立起学业上的自信。River City在北美地区产生了广泛影响，被作为新型数字化学习及评价方式的典型选入美国《2010年教育技术规划》，也受到了具有“数字未来学家”之称的唐·泰普斯科特的推崇。
由于虚拟现实所依托的软硬件技术科技含量和开发费用高、技术复杂、实现难度大等原因，目前在教育领域还只是运用于少数的教学、培训、实验、参观等方面，且尚没有形成完善的运用模式。然而虚拟现实技术作为一种新涌现的教育技术，具有令人鼓舞的美好前景。有远见的教育工作者把虚拟现实看做是基于计算机的教学系统的下一个合乎逻辑的发展步骤。人们必将应用虚拟现实技术来进一步改进学习过程和创造新的学习系统。
参考文献：
[1]南国农,李运林,祝智庭.信息化教育概论[M].北京：高等教育出版社.2004 [2]何克抗,李文光.教育技术学[M].北京师范大学出版社.2009 [3]田 屹,王军武．军事教育技术与教育技术的比较分析及特点研究[C].第一届中国教育技术发展论坛．
[4]曾芬芳.虚拟现实技术[M].上海交通大学出版社.1997 [5]梁林梅,李晓华.让技术为学生提供更强大的参与经验[J].中国电化教育,2010.9 关键词：虚拟现实技术及其
推荐第2篇：虚拟现实技术论文
虚拟现实技术概述总结
一、虚拟现实的概念内涵及应用领域
虚拟现实技术又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合，是一门富有挑战性的交叉技术。
虚拟现实技术正在广泛地应用于军事、建筑、工业仿真、考古、医学、文化教育、农业和计算机技术等方面，改变了传统的人机交换模式。
二、虚拟现实的基本特征
虚拟现实技术的基本特征可以简洁地表征为沉浸性、交互性和构想性。 沉浸性
沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用难以分辨真假的程度例如可视场景应随着视点的变化而变化甚至超越真实如生成比现实更逼真的照明和音响效果等。 交互性
交互性是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度包括实时性。例如用户可以用手直接取虚拟环境中的物体, 这时手应该有触摸感, 并可以感觉物体的重量, 场景中被取的物体也立刻能够随着手的移动而移动。 构想性
构想是指用户沉浸在多维信息空间中, 依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识, 发挥主观能动性, 寻求解答方式, 形成新的概念。
三、虚拟现实的硬件设备与软件技术
在虚拟现实系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要虚拟现实的相关技术。
1、虚拟现实的输入设备
有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入；另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入虚拟现实系统中。
虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。
手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也
是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。
数据手套是美国VPL公司在1987年推出的一种传感手套的专有名称。现在，数据手套已成为一种被广泛使用的传感设备。数据手套戴在用户手上，作为一只虚拟的手用于与虚拟现实系统进行交互，可以在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制等操作，并把手指和手掌伸屈时的各种姿势转换成数字信号传送给计算机，计算机通过应用程序识别出用户的手在虚拟世界中操作时的姿势，执行相应的操作。在实际应用中，数据手套还必须配有空间位置跟踪器，检测手在空间中的实际方位及其运动方向。
2、虚拟现实的输出设备
人置身于虚拟世界中，要体会到沉浸的感觉，必须让虚拟世界能模拟人在现实世界中的多种感受，如视觉、听觉、触觉、力觉、痛感、味觉、嗅觉等。
基于目前的技术水平，成熟和相对成熟的感知信息的产生和检测技术仅有视觉、听觉和触觉（力觉）3种。感知设备的作用是将虚拟世界中各种感知信号转变为人所能接受的多通道刺激信号，现在主要应用的有基于视觉、听觉和力觉感知的设备，基于味觉、嗅觉等的设备有待开发研究。
3、虚拟现实的生成设备
在虚拟现实系统中，计算机是虚拟世界的主要生成设备，所以有人称之为“虚拟现实引擎”，它首先创建出虚拟世界的场景，同时还必须实时响应用户各种方式的输入。
通常虚拟世界生成设备主要分为基于高性能个人计算机、基于高性能图形工作站、高度并行的计算机系统和基于分布式计算机的虚拟现实系统四大类。
① 基于高性能个人计算机虚拟现实系统主要采用普通计算机配置图形加速卡，通常用于桌面式非沉浸型虚拟现实系统；
② 基于高性能图形工作站虚拟现实系统一般配备有SUN或SGI公司可视化工作站；
③ 高度并行的计算机系统采用高性能并行体系；
④ 基于分布式计算机的虚拟现实系统则采用网络连接的分布式结构计算机系统。
4、虚拟现实的相关技术
虚拟现实系统的目标是由计算机生成虚拟世界，用户可以与之进行视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等全方位的交互，并且虚拟现实系统能进行实时响应。
要实现这种目标，除了需要有一些专业的硬件设备外，还必须有较多的相关技术及软件加以保证，特别是在现阶段计算机的运行速度还达不到虚拟现实系统所需要求的情况下，相关技术就显得更加重要。
虚拟现实的相关技术主要有立体视觉显示技术，环境建模技术，真实感实时绘制技术，三维虚拟声音的实现技术，自然交互与传感技术等等。 立体视觉显示技术
人类从客观世界获得的信息的80％以上来自视觉，视觉信息的获取是人类感知外部世界、获取信息的最主要的传感通道，视觉通道成为多感知的虚拟现实系统中最重要的环节。
在视觉显示技术中，实现立体显示技术是较为复杂与关键的，立体视觉显示技术是虚拟现实的重要支撑技术。 环境建模技术
在虚拟现实系统中，营造的虚拟环境是它的核心内容，要建立虚拟环境，首先要建模，然后在其基础上再进行实时绘制、立体显示，形成一个虚拟的世界。
虚拟环境建模的目的在于获取实际三维环境的三维数据，并根据其应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，虚拟现实系统才有可信度。
在虚拟现实系统中，环境建模应该包括有基于视觉、听觉、触觉、力觉、味觉等多种感觉通道的建模。
但基于目前的技术水平，常见的是三维视觉建模和三维听觉建模。而在当前应用中，环境建模一般主要是三维视觉建模，这方面的理论也较为成熟。
三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模等。
1) 几何建模是基于几何信息来描述物体模型的建模方法，它处理物体的几何形状的表示，研究图形数据结构的基本问题； 2) 物理建模涉及物体的物理属性；
3) 行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作机理。 真实感实时绘制技术
要实现虚拟现实系统中的虚拟世界，仅有立体显示技术是远远不够的，虚拟现实中还有真实感与实时性的要求，也就是说虚拟世界的产生不仅需要真实的立体感，而且虚拟世界还必须实时生成，这就必须要采用真实感实时绘制技术。
所谓真实感绘制是指在计算机中重现真实世界场景的过程。真实感绘制的主要任务是要模拟真实物体的物理属性，即物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。 三维虚拟声音的实现技术
在虚拟现实系统中加入与视觉并行的三维虚拟声音，一方面可以在很大程度上增强用户在虚拟世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以减弱大脑对于视觉的依赖性，降低沉浸感对视觉信息的要求，使用户能从既有视觉感受又有听觉感受的环境中获得更多的信息。
四、虚拟现实技术展望
虚拟现实技术依赖于计算机的高速运算和传输。高速运算和传输能解决虚拟现实环境的复杂逼真的环境构造和海量数据处理的问题，从而解决因计算和传输滞后引起参与者的心理疾病。
虚拟体的基本属性是与几何、物理和生物行为融合的。再好的真实感也离不开虚拟体的仿真行为。虚拟现实技术的真实感主要体现在视觉和听觉上，“多感知交互”正在成为热点。对力反馈系统的进一步研究、嗅觉、味觉和体表感受都是未来虚拟现实的内容。基于互联网的虚拟现实伴随互联网的发展而成为热点。
我国的虚拟软件还处于起步的阶段，希望国内有更多的自主知识产权的开发平台。
广阔的应用领域又向虚拟现实技术提出了新的创意和难题，应进一步推动虚拟现实的发展，目前虚拟现实技术的发展仅限于人们的想象力。
五、论文小结
虚拟现实技术是一个极具潜力的前沿研究方向，是面向21世纪的重要技术之一。
它在理论，软硬件环境的研究方面依赖于多种技术的综合，其中有很多技术有待完善。可以预见，随着技术的发展，虚拟现实技术及其应用会越来越广泛。
本论文概述了虚拟现实的定义、硬件、软件和应用，并对虚拟现实技术和应用的新热点做了展望，最后对学习“虚拟现实技术”这部分知识进行了总结。
任雨佳 1205170202 计本1202班
推荐第3篇：虚拟现实技术论文
云南师范大学旅游与地理科学学院
虚拟现实技术论文（设计）
题目 虚拟现实技术 学院 旅游与地理科学学院 专业 测绘工程
学号 1443206000215 班级 14测绘工程 姓名 黄 兴 旺
《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：1443206000215
2016-2017年第一学期
1.虚拟现实技术的概念与特征 ········································································································ 3
1.1虚拟现实的概念 ················································································································· 3
1.1.1关于Virtual的释义 ································································································· 3 1.1.2关于Reality的释义 ································································································· 3 1.1.3我国对Virtual Reality的翻译 ················································································· 3 1.2虚拟现实技术的定义 ········································································································· 4
1.2.1狭义虚拟现实技术的定义 ······················································································ 4 1.2.2广义虚拟现实技术的定义 ······················································································ 4 1.2.3有关虚拟现实技术的其他定义 ·············································································· 5 1.3虚拟现实的特征和类型 ····································································································· 5
1.3.1虚拟现实技术的特征 ······························································································ 5 1.3.2虚拟现实技术的类型 ······························································································ 5
2.虚拟现实技术涉及的关键技术与问题 ························································································ 6
2.1虚拟现实技术的关键技术 ································································································· 6 2.2虚拟现实技术的几个瓶颈问题 ························································································· 7 3.虚拟现实技术的国内外研究现状 ································································································ 8
3.1国外虚拟现实技术研究现状 ····························································································· 8
3.1.1美国·························································································································· 8 3.1.2欧洲·························································································································· 9 3.1.3亚洲·························································································································· 9 3.2国内虚拟现实技术的研究现状 ······················································································· 10 4.虚拟现实技术的应用 ·················································································································· 12 4.1虚拟现实技术的应用领域 ······························································································· 12 4.1.1军事领域 ················································································································ 12 4.1.2医学························································································································ 13 4.1.3教育························································································································ 14 4.1.4工程领域 ················································································································ 14 4.2虚拟现实技术的应用案例 ······························································································· 15 5.虚拟现实技术的未来展望 ·········································································································· 18 6.总结 ············································································································································· 19
《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
虚拟现实技术
摘要虚拟现实(VirtualReality, VR)技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段,其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及原理,涉及的关键技术,研究状况,应用领域与前景展望.关键字虚拟现实技术,VR,研究现状,相关应用,信息安全
1.虚拟现实技术的概念与特征
1.1虚拟现实的概念
1989年，美国VPA（Virtual Programming Language）公司的创作者之一Lanier首先提出“VirtualReality”这个称谓，引发了科学界对这一术语的关注和研究。
1.1.1关于Virtual的释义
首先从VR这个词上进行分析，VirtualReality（VR）中的Virtual是形容词，Reality是名词，Virtual是修饰Reality的。
虽然不存在，但效果感觉存在；尽管事实并非如此，但就某些效果而言，也可以感觉是这样的。
1.1.2关于Reality的释义
VirtualReality中Reality为名词，Reality它更为复杂。
很多书籍表明，Reality具有实质的状态或者性质，是真实的实际存在着，而不是仅具有表象的事物（或衍生物）。Reality表达的是世界上存在的一切事物。
1.1.3我国对VirtualReality的翻译
我过学者和翻译家对VirtualReality有很多种不同的认识，译名也有多种多样。有翻译为“虚真实”、“临境”、“灵境”、“电象”的，也有译为“虚拟真实”、“虚拟镜像”和“虚拟现实”的。随着对VirtualReality的认识不断加深入，以及VirtualReality研究的拓展和研究事业的转换，国内学者根据自己的理解对VirtualReality给予了不同的理解。
3 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
有人认为世界的现象是现实，但不一定实在。“实在”在不同的条件和场合下将展开不同的现实，大至虚拟世界，虚拟城市，虚拟企业，虚拟图书馆等；小到虚拟分子，虚拟细胞等等。
1.2虚拟现实技术的定义
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。
1.2.1狭义虚拟现实技术的定义
1990年在美国达拉斯召开的SIGGRAPH国际会议上，明确了VR的上要技术构成，即三维计算机图形生成技术、多功能传感式交互式接口技术及高分辨率的告诉显示技术。VR技术系统主要包括，（1）输入输出设备，如头盔式显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数字手套；（2）虚拟环境及其软件，用以描述具体的虚拟环境等动态特性、结构以及交互式规则；（3）计算机系统以及图形、声音合成设备等外部设备三个主要部分。
1.2.2广义虚拟现实技术的定义
所谓广义VR技术的定义，认为VR技术是对虚拟想象或真实的、多感官的三维虚拟世界模拟。换而言之，是计算机技术所创建的三维环境，这个环境可以是虚拟想象的三维环境（三维可视化的），也可以是对真实世界的三维模拟，是一个既是物理又是心里的空间，它的本质应该是“人类想象力付诸实施的想象空间”，是对人所处的自然真实环境的空间特性以及时间特性的一种扩展。VR不仅仅是一种人机接口，更主要的是对虚拟世界内部的模拟。人机交互接口采用VR的方式，对某个特定环境真实再现后，用户通过自然的方式接受或响应模拟环境的各种感官刺激，与虚拟世界中的任何物体进行思想和行为等方面的交流，使用户产生身临其境的感觉。
4 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
1.2.3有关虚拟现实技术的其他定义
有一些书上表明，VR是一种高端人机接口，包括通过听觉、视觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交换。
也有一些我国学者指出，VR技术使体验者通过传感器进入虚拟世界，让体验者发生感触，沉浸其中。这个虚拟世界可以说是纯粹虚构空间，也可以是现实世界的虚拟再现。
1.3虚拟现实的特征和类型
1.3.1虚拟现实技术的特征
虚拟现实(Virtual Reality)又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。
虚拟现实技术具有以下五个主要特征：
（1）沉浸性使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境”感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。
（2）交互性是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体，主体和客体之间的交互是全方位的。
（3）构想性是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动，不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示，提高感性和理性认识，而且要能使学生产生新的构思。
（4）动作性是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。
（5）自主性是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。
1.3.2虚拟现实技术的类型
虚拟现实技术按照不同的标准有不同的分类，通常分为以下四类：
1、桌面虚拟现实
桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户
5 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。它要求参与者使用输入设备，通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验，但是成本也相对较低，因而，应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。
2、沉浸的虚拟现实
高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。
3、增强现实性的虚拟现实
增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。典型的实例是战机飞行员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力盯着敌人的飞机或导航偏差。
4、分布式虚拟现实
如果多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，那虚拟现实则提升到了一个更高的境界，这就是分布式虚拟现实系统。在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。目前最典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界，参与同一场作战演习。
2.虚拟现实技术涉及的关键技术与问题
2.1虚拟现实技术的关键技术
虚拟现实技术的关键技术主要包括：
1、动态环境建模技术，它包括实现环境三维数据获取方法、非接触式视觉建模技
6 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
术等等。
2、实时、现实三维动画技术，即实时三维动画生成技术。
3、立体现实和传感技术，它包括头盔式三维立体显示器、数据手套、力觉和触觉传感器技术的研究。
4、快速、高精度的三维跟踪技术
5、系统集成技术，包括数据转换技术、语音识别与合成技术等等。
2.2虚拟现实技术的几个瓶颈问题
(1)虚拟环境表示的准确性。为使虚拟环境与客观世界相一致，需要对其中种类繁多、构形复杂的信息做出准确、完备的描述。同时，需要研究高效的建模方法，重建其演化规律以及虚拟对象之间的各种相互关系与相互作用。
(2)虚拟环境感知信息合成的真实性。抽象的信息模型并不能直接为人类所直接感知，这就需要研究虚拟环境的视觉、听觉、力觉和触觉等感知信息的合成方法，重点解决合成信息的高保真性和实时性问题，以提高沉浸感。
(3)人与虚拟环境交互的自然性。合成的感知信息实时地通过界面传递给用户，用户根据感知到的信息对虚拟环境中事件和态势做出分析和判断，并以自然方式实现与虚拟环境的交互。这就需要研究基于非精确信息的多通道人机交互模式和个性化的自然交互技术等，以提高人机交互效率。
(4)实时显示问题。尽管理论上讲能够建立起高度逼真的，实时漫游的VR，但至少现在来讲还达不到这样的水平。这种技术需要强有力的硬件条件的支撑，例如速度极快的图形工作站和三维图形加速卡，但目前即使是最快的图形工作站也不能产生十分逼真，同时又是实时交互的VR。其根本原因是因为引入了用户交互，需要动态生成新的图形时，就不能达到实时要求，从而不得不降低图形的逼真度以减少处理时间，这就是所谓的景物复杂度问题。
(5)图形生成。图形生成是虚拟现实的重要瓶颈，虚拟现实最重要的特性是人可以在随意变化的交互控制下感受到场景的动态特性，换句话说，虚拟现实系统要求随着人的活动(位置、方向的变化)即时生成相应的图形画面。
(6)智能技术(Artificial Intelligence，简称AI)。在VR中，计算机是从人的各种动作，语言等变化中获得信息，要正确理解这些信息，需要借助于AI技术来解决，如语音识别、图像识别、自然语言理解等，这些智能接口领域的研究课题是VR技术的基础，同时也是VR技术的难点。本质上，上述6个问题的解决使得用户能够
7 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
身临其境地感知虚拟环境，从而达到探索、认识客观事物的目的。概括地说，围绕着虚拟现实展开的研究都是围绕着这6个基本问题的。
3.虚拟现实技术的国内外研究现状
3.1国外虚拟现实技术研究现状
3.1.1美国
美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
美国宇航局的Ames实验室：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品。在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真。大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”（VPE）的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。
北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。
Loma Linda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。
麻省理工学院（MIT）是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年MIT成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。
SRI研究中心建立了“视觉感知计划”，研究现有VR技术的进一步发展。1991年后，SRI进行了利用VR技术对军用飞机或车辆驾驶的训练研究，试图通过仿真来减少飞行事故。
华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室（HIT Lab）将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。伊利诺斯州立大学研制出在车辆设计中支持远程协作的分布式VR系统。
8 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。从90年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：一是虚拟战场环境。二是进行单兵模拟训练。三是实施诸军兵种联合演习。四是进行指挥员训练。
3.1.2欧洲
在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。
欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。
瑞典的DIVE分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。
荷兰海牙TNO研究所的物理电子实验室(TNO-PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。
德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单；三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。
2008年10月27-29日在法国举行的ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。
3.1.3亚洲
在亚洲，日本虚拟现实技术研究发展十分迅速，同时韩国、新加坡等国家也在积极开展虚拟现实技术方面的研究工作。
在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中日本是居于领先地位的国家之一，主要致力于建立大规模VR知识库的研究。另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。
东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面。
9 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
NEC公司开发了一种虚拟现实系统，它能让操作者都使用“代用手”去处理三维CAD中的形体模型，该系统通过数据手套把对模型的处理与操作者手的运动联系起来。
京都的先进电子通信研究所（ATR）正在开发一套系统，它能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入。
日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用X、Y记录器的受力反馈装置。
东京大学的高级科学研究中心将他们的研究重点放在远程控制方面，最近的研究项目是主从系统。该系统可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂。
东京大学原岛研究室开展了3项研究：人类面都表情特征的提取、三维结构的判定和三维形状的表示、动态图像的提取。
东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。为了克服当前显示和交互作用技术的局限性，他们正在开发一种虚拟全息系统。
筑波大学研究一些力反馈显示方法，开发了九自由度的触觉输入器，虚拟行走原型系统。
富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与VR环境的相互作用。他们还在研究虚拟现实中的手势识别，已经开发了一套神经网络姿势识别系统，该系统可以识别姿势，也可以识别表示词的信号语言。
3.2国内虚拟现实技术的研究现状
和一些发达国家相比，我国VR技术还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。根据我国的国情，制定了开展VR技术的研究。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。国内最早开展此项技术试验的是挂靠在西北工业大学电子工程系的西安虚拟现实工程技术研究中心。该中心的成立，对发挥学校电子信息工程学院等其他院系和研究所在虚拟现实、虚拟仿真与虚拟制造等方面的研究优势将具有积极作用。
北京科技大学虚拟现实实验室成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统。由于开发出的三维图形非常逼真,虚拟环境与真实的驾驶环境几乎没有什么差别,因此投入使用后效果良好。到目前为止,已经有150余人通过这个系统的学习取得驾驶执照,路考通过率达到98％。
10 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
国防科技大学研制的虚拟空间会议系统1999年12月在长沙通过专家鉴定。虚拟空间会议系统随着虚拟现实技术的发展而被提出，是国际上公认的前沿性高难度课题，具有\"终极会议系统\" 之称。国防科技大学于1995年开始进行前期研究，1997年正式立项，研究人员经过5年的艰苦探索，大胆创新，终于解决了对象提取、三维虚拟对象、会场合成、场景感知、视音频压缩与传输及高分辨率显示等一系列关键技术，使中国虚拟现实技术获得突破性进展。虚拟会议空间通过多个大屏幕投影机无缝组成虚拟会场显示环境，采用视频合成技术构造一个超高分辨率、宽视角、一体化的虚拟会议空间，实现了与会者之间相互关注及对会场虚拟场景的感知等普通多媒体会议系统无法实现的功能。在虚拟会议空间系统中，所有与会者仿佛在同一个会议室开会，每个与会者所处的空间位置、行为动作及面部表情都能相互感知，并能通过多种形式进行信息交流。发言人也可通过对每个与会者的反应和提出的问题，调整讲话内容、回答有关问题。
北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境，提供用于飞行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。
浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，采用了层面迭加绘制技术和预消隐技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感都达到了较高的水平。另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。
哈尔滨工业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，话音和语调的同步等。
清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三堆结构的新颖算法。
西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术进行了研究。他们在借鉴人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方
11 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
案，并获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且己经通过实验结果证明了这种方案的优越性。
中国科技开发院威海分院主要研究虚拟现实中视觉接口技术，完成了虚拟现实中的体视图像对算法回显及软件接口。他们在硬件的开发上己经完成了LCD红外立体眼镜，并且已经实现商品化。
北方工业大学CAD研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一，中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片《相似》就出自该中心。关于虚拟现实的研究已经完成了2个“863”项目，完成了体视动画的自动生成部分算法与合成软件处理，完成了VR图像处理与演示系统的多媒体平台及相关的音频资料库，制作了一些相关的体视动画光盘。
另外，北京邮电大学自动化学院、西北工业大学CAD/CAM研究中心、上海交通大学图像处理模式识别研究所，长沙国防科技大学计算机研究所、华东船舶工业学院计算机系、安徽大学电子工程与住处科学系等单位也进行了一些研究工作和尝试。
4.虚拟现实技术的应用
4.1虚拟现实技术的应用领域
虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。
4.1.1军事领域
虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。“司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。
12 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练大多是虚拟现实系统。在海湾战争中,美国士兵原本对周边环境非常陌生,是虚拟
现实技术把他们带到那漫无边际的风尘黄沙中,让他们“身临其境”感受到大漠的荒凉。英国国防部向外界公开了全世界最大和最精确地模拟作战训练系统“合成兵战术训练师”,由170辆全面联网的高技术战车模拟器组成,全面革新了装甲战斗集群的战术仿真训练。NASA虚拟工作站是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。美国陆军的自动虚拟实验室CAVE是一个典型的虚拟现实系统。至2000年,美国陆军已拥有一个包括综合作战系统环境所用作战单元CCTT的模拟仿真器。目前美国正在开发空军的任务支援系统(AFMSS)和海军的特种作战部队计划和演习系统(SOFPARS)。我国赵沁平教授从1996年开始研究“分布式虚拟环境”,在863计划的资助下,以北京航空航天大学计算机系为系统集成单位,中科院软件所、国防科技大学等单位为关键技术单位,包括合成环境、虚拟士兵、武器等研究,目前已达到美国同类产品的水平。
4.1.2医学领域
2003年年初,我国第一军医大学宣布完成了国内首例女虚拟人的数据采集,获得了8556个切片,切片间距为0.2 mm,而美国人公布的切片间距为男性1 mm、女性0.33 mm。切片精度对于获取数据的整体质量至关重要,因为切片建模是数字化虚拟人研究的基础,但又不是全部。国家863计划“数字化虚拟人体若干关键技术”课题组组长李华博士解释说“目前我们所完成的还不是真正意义上的虚拟人,准确的提法是可视人,而且现阶段还是在探索数字化虚拟人的关键技术,还不可能完成虚拟人”。从1989年美国国立医院图书馆发起的可视人计划,到1996年美国橡树林国家实验室牵头酝酿的虚拟人创新计划,1999年美国橡树林国家实验室向国会提出的虚拟人计划,再到我国的数字化虚拟人计划,其真正的目的是设想构建能对外界有反应的“物理人”,即会像真人一样对外界有反应;骨头会断、血管会出血。比如说,在作汽车碰撞试验时,“虚拟人”可以提供人体意外创伤的数据,帮助改进汽车的安全防护体系等。虚拟技术在医学教学、临床诊断和手术等方面的应用前景极为广阔。对于第一次走上手术台的医生来说,难免会感到紧张和恐慌,而在虚拟技术的帮助下,他们就可以非常轻松地在显示器上一遍又一遍地作模拟手术,移动人体器官等,以寻找最佳手术方案。医生们凭借虚拟技术所产生的图像可以“步行”到人体内部去查看肿瘤,以便制定有效的治疗方案并检查治疗效果。利用这一技术手段还可以确保放射治疗的辐射只聚集到肿瘤部位,而不致伤害周
虚拟现实技术在医学领域可以用于教学及复杂手术的规划。并且可以提供操作和对手术结果进行预测,进行人体解剖仿真、外科手术仿真等,利用虚拟的医疗手术治疗
13 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
系统,对患者进行远程的救治。2003年,我国第一军医大学宣布完成了首例女虚拟人的数据采集。首都医科大学对虚拟中国女性数据集的高分辨率可视化和上海交通大学对虚拟人体运动建模的研究各有特色。1985年美国国立医学图书馆(NLM)就开始人体解剖图像数字化研究和利用,目前已经有虚拟人体模型可供下载。虚拟现实技术可以遥感外科手术。在偏远的山区,通过远程的医疗虚拟现实系统,医生只需要对虚拟病人模型进行手术,通过网络将医生动作传送到另一端的手术机器人,由机器人对病人实施远程手术。手术实时进展的情况也可以通过机器人摄像机实时传给医生的头盔立体显示器,以便医生实时的掌握手术情况。
4.1.3教育领域
虚拟现实技术应用于教育是教育发展的一个飞跃。它使传统的“以教促学”的学习方式被取而代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识。国内利用虚拟现实技术开发了多媒体教学软件,如邹湘军、周荣安等人开发的机械制造工程学多媒体教学软件,效果逼真。该软件已在南华大学和国防科技大学指挥专业的教学中使用。利用虚拟现实技术进行仿真教学和实验,可以模拟显现那些在现实中存在的、但在课堂教学环境下不容易做到或要花费很大代价才能显现的各种事物,供学生学习和探索。美国一个“虚拟物理实验室”系统的设计就使得学生可以通过亲身的做、看、听来学习的方式成为可能。
4.1.4工程领域
“身临其境”和“可视化”是虚拟现实技术的两个最基本特征。他借助于计算机图形学等技术手段,被誉为科学技术之眼,因而在工程技术设计方面显示出无可比拟的优越性。设计人员可以在交互式虚拟空间中精心设计,并对所涉及的产品加以观察、操作和反复试验。
虚拟现实技术在工程领域的应用有很多方面,如城市建设、机械制造等。在机械制造中,利用它的直观性和交互性可以帮助设计人员进行产品的设计和制造。虚拟现实技术在我国工业产品开发中也有非常广泛的应用,如严隽琪教授开发的“虚拟产品开发技术的理论体系研究”、孙健教授的“虚拟环境下啤酒灌装生产线”的研究等均取得了一定的成果。在现代城市建设中,设计人员更关心的是建筑的整体设计效果。利用虚拟现实技术在设计阶段就可以动态的、可视的、多方位的展现建筑物的外貌、地理环境 和辅助设施,设计人员可以在虚拟建筑物中漫游,来查看自己的设计是否合理得当。利用虚拟现实技术,日本开发了虚拟东京古罗马时代最宏伟的建筑——
14 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
Trajan广场再现。我国浙江大学开发了虚拟故宫,武汉大学开发的数码城市系统,这些都是虚拟现实技术的应用。
4.2虚拟现实技术的应用案例
数字城市
数字城市应用解决方案介绍。虚拟现实技术可以通过三维建模逼真地模拟现在和未来的城市，支持数据分析、方案论证和优化，支持地理信息系统等，通过这些详实的数据和相关资料可以是直观真实固化方案评估、审核以及管理等日常工作，更为重要的是它可以为多部门参与和协同工作提供了有效的平台。
场馆仿真
场馆仿真应用解决方案介绍。利用虚拟现实技术，通过计算机将在建或已建的场馆虚拟出来，达到一个触手可及的真实三维环境，以提前展示场馆面貌，供市民浏览，从而对场馆的规划设计进行现场评估。通过市民虚拟游览后的反馈意见，及时发现并解决场馆存在的问题。
地产漫游
地产漫游应用解决方案介绍地产漫游是集影视广告、动画、多媒体、网络科技于一身的最新型的房地产营销方式。通过虚拟现实技术可以让购房者看到直观的样板房形象，让购房者在电脑上亲眼看到几年后才建成的小区，游观赏到优美的小区环境设计，甚至能够在电脑上选户型，从而帮助地产开发商在逆境中求生存，顺境中谋发展。
室内设计
室内设计应用解决方案介绍。虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。
旅游教学
旅游教学应用解决方案介绍。旅游和导游专业教学过程中存在实习资源匮乏而实地参观成本又高的难题。虚拟现实技术可以按照旅游专业的教学要求和实施特点，开发出适用于导游实训、旅游模拟、旅游规划的功能和模块，让师生足不出户，就能在三维立体的虚拟环境中遍览遥在万里之外的风光美景。形象逼真，细致生动。从而，通过情景化的学习界面、人机交互式的模拟旅游体验，改善教学环境、优化教学过程、增强教学效果。
15 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
文物古迹
文物古迹应用解决方案介绍。虚拟现实技术可以将文物建筑、文物景点、文物物品、古代人像及行为、古代自然现象及天体现象等进行虚拟展示和虚拟复原，从而使文物脱离地域限制，实现资源共享，真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。
工业仿真
工业仿真应用解决方案介绍。虚拟现实仿真平台，具有强大的物理实时计算功能，能够真实模拟场景重力、环境阻尼等环境特性，真实的模拟刚体动力学特性，提供了多种动力学交互手段，并能支持多种高速运算的碰撞替代体。为广大工业仿真需求用户轻而易举将此前许多只能停留于想法的优秀互动仿真创意方案完美的呈现于眼前，为国内广大工业仿真用户带来了仿真手段和技术实现水平的革命性进步。
汽车仿真
汽车仿真应用解决方案介绍。虚拟现实高画质渲染技术及汽车动力学仿真物理系统，将使汽车设计的数字化模型以更直观的方式在网络上展示出来，使世界各地的用户都可以更快捷得到丰富准确的汽车信息，实现人与计算机之间无缝连接。
道路桥梁
道路桥梁应用解决方案介绍。虚拟现实平台依靠其精美绝伦的三维视觉表现力，照片级的真实效果，使设计中的道路桥梁直观的呈现在人们面前，使得我们可以提前对其视觉效果和使用效率进行评估和预演，有效降低设计和施工风险，极大提高设计和施工效率。
油田矿井
油田矿井应用解决方案介绍。在建立油田生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用虚拟现实技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过智能化分析模型，为企业的经营管理提供良好的信息支撑环境。
水利电力
水利电力应用解决方案介绍。虚拟现实平台可以与电力信息系统紧密结合，逼真再现变电站现场场地、变压器、母线、断路器、隔离开关、接地刀闸、操作机构、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、高压熔断器、站用变压器等一次设备的操作过程和设备运行状态，从而为电力行业提供可视化系统解决方案。
数字展馆
数字展馆应用解决方案介绍。虚拟现实技术可以与科技馆的功能进行完美的结合，充分发挥虚拟科技馆的种种优势，传统的声、光、电展览已经很难吸引观众的兴趣，
16 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
而利用虚拟现实技术把枯燥的数据变为鲜活的图形，使科技馆进入公众可参与交互式的新时代，引发观众浓厚的兴趣，从而达到科普的目的。
地质灾害
地质灾害应用解决方案介绍。虚拟现实仿真平台可以实现水利工程仿真、地震应急救援仿真、地震应急推演仿真、地址灾害仿真，实现地质灾害虚拟环境功能与展示的完美结合，通过在虚拟的环境中进行预防地质灾害的模拟演练，达到提升防灾、避灾安全意识的目的。
应急预案
应急预案应用解决方案介绍。应急虚拟现实仿真演练系统通过对各类灾害数值模拟和人员行为数值模拟的仿真，在虚拟空间中仿真灾害发生、发展的过程，以及人们在灾害环境中可能做出的各种反应；并在演练平台上，在最大限度仿真实际灾害的条件下，开展应急演练。在此基础上，制定各类企事业单位的数字化应急预案。应急仿真演练系统可以用来训练各级决策与指挥人员、事故处置人员，发现应急处置过程中存在的问题，检验和评估应急预案的可操作性和实用性，提高应急能力。
虚拟展馆
网上展馆应用解决方案介绍。虚拟现实网上三维交互功能可以将有形的实物产品三维化并且放在网上进行虚拟展示，还能嵌入相应音频和视频等多媒体元素，用户可以对虚拟场景中的物品进行实时的交互操作，例如开门、打开电视和播放音乐等等。相比目前网上主流的以图片、Flash、视频等展示方式来说，vrpie让用户有了浏览的自主感，可以以自己想看的角度去观察，还可以添加许多特效和互动操作，让用户体验身临其境上网冲浪的美妙感觉。
网上看房
网上看房应用解决方案介绍。虚拟现实网上三维交互功能可以虚拟房屋设计，展现独特的设计风格，使客户足不出户就可对房屋的全貌了如指掌，互动浏览，可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，了解房屋的精心布局。可以实现房屋三维户型图全景展示，使客户全面了解房屋内部结构，走进虚拟现实样板房。
网上产品
网上产品应用解决方案介绍。虚拟现实技术能够虚拟各类产品，以一种全新的方式演绎各类产品，使客户全方位全角度的了解最新产品。实现产品在互联网上的全新展示，让客户提前体验产品功能，更清楚的了解产品的特性及结构。将销售产品展示做成在线三维的形式，顾客通过对之进行观察和操作能够对产品有更加全面的认识了解，决定购买的几率必将大幅增加，为销售者带来更多的利润。展现出产品外形的方
17 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
方面面，加上互动操作，演示产品的功能和使用操作，充分利用互联网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。
网上看车
网上看车应用解决方案介绍。随着虚拟现实技术的发展，对汽车的一种全新演绎方式产生。通过虚拟现实仿真平台可以实现网上看车及交互功能，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，及时、没有限制地观察三度空间内的汽车。总结
随着虚拟现实技术的发展，虚拟现实技术的应用领域也越来越广泛，相信在不久的将来，虚拟现实技术能够给更多的领域带来革命性的变化。
5.虚拟现实技术的未来展望
VR技术的实质是构建一种人为的能与之进行自由交互的“世界”，在这个“世界”中参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标，实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟器，通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。可以预测短期内游戏玩家可以戴上头盔身着游戏专用衣服及手套真正体验身临其境的“虚拟现实”游戏空间，它的出现将淘汰现有的各种大型游戏，推动科技的发展。纵观VR的发展历程，未来VR技术的研究仍将延续“低成本、高性能”原则，从软件、硬件两方面展开，发展方向主要归纳如下：
(1)动态环境建模技术。虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
(2)实时三维图形生成和显示技术。三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是怎样“实时生成”，在不降低图形的质量和复杂程度的基础上，如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外，VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能满足系统的需要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。
(3)新型交互设备的研制。虚拟现实技术实现人能够自由与虚拟世界对象进行交互，犹如身临其境，借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。因此，新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为未来研究的重要方向。
(4)智能化语音虚拟现实建模。虚拟现实建模是一个比较繁复的过程，需要大量的时间和精力。如果将VR技术与智能技术、语音识别技术结合起来，可以很好地解决这个问题。我们对模型的属性、方法和一般特点的描述通过语音识别技术转化成建模所需的数据，然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价，将模型用对象表示出来，并且将各种基本模型静态或动态地连接起来，最终形
18 《虚拟现实技术》期中论文姓名：黄兴旺学号：144320600021
5 2016-2017年第一学期
成系统模型。人工智能一直是业界的难题，人工智能在各个领域十分有用，在虚拟世界也大有用武之地，良好的人工智能系统对减少乏味的人工劳动具有非常积极的作用。
(5)分布式虚拟现实技术的展望。分布式虚拟现实是今后虚拟现实技术发展的重要方向。随着众多DVE开发工具及其系统的出现，DVE本身的应用也渗透到各行各业，包括医疗、工程、训练与教学以及协同设计。仿真训练和教学训练是DVE的又一个重要的应用领域，包括虚拟战场、辅助教学等。另外，研究人员还用DVE系统来支持协同设计工作。近年来，随着Internet应用的普及，一些面向Internet的DVE应用使得位于世界各地多个用户可以进行协同工作。将分散的虚拟现实系统或仿真器通过网络联结起来，采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟合成环境，参与者可自由地进行交互作用。特别是在航空航天中应用价值极为明显，因为国际空间站的参与国分布在世界不同区域，分布式VR训练环境不需要在各国重建仿真系统，这样不仅减少了研制费和设备费用，减少了人员出差的费用以及异地生活的不适。
6.总结
近几十年来，通信技术、计算机的同步发展和相互促进成为世界上信息技术与产业飞速发展的主要特征。特别是网络技术的迅速崛起与普及，使得信息应用系统在深度和广度上发生了质的变化。虚拟现实主要依靠人机交互的发展，目前技术上已初步解决人脑数据的读取，在不久的将来，开发者将完全解决通过神经系统自动进入虚拟现实环境的“人脑——计算机接口”问题，通过对人脑提取和反馈神经信号使人完全融入“虚拟现实”世界。当然从技术角度，我们应该对基于多用户虚拟环境进行必要的技术研究。因为将来的VR技术将越来越重视人在其中的交互。虚拟现实充满活力、具有无限的应用前景的高新技术领域，但仍然存在许多有待解决与突破的问题。为了提高系统的交互性、逼真性和沉侵性，在新型传感和感知肌理、几何与建模新方法、高性能计算，特别是高速图形图像处理，以及人工智能、心理学、社会学等方面都有许多具有挑战性的问题有待我们进一步解决。
虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，作为一门科学和艺术将会不断走向成熟，在各行各业中将得到广泛应用，并发挥神奇的作用，二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。
19
推荐第4篇：虚拟现实技术大纲[优秀]
《虚拟现实技术》教学大纲
一、课程基本情况
总 学 时：32讲课学时：32实验学时：0
总 学 分：2.0
课程类别：专业选修
考核方式：考查
适用对象：地理信息系统专业
先修课程：地理信息系统原理
参考教材：胡小强编.虚拟现实技术与应用，高等教育出版社
二、课程的性质、任务与目的
虚拟现实技术（VR）是一门选修课，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它是地理信息系统与其它技术的集成，是地理信息专业的前沿课程。通过这门课程的学习，学生能了解VR的概念、分类、应用及发展现状，VR系统的软硬件设备及关键技术，掌握基本的全景技术知识、3DMax/Cult3D/SketchUp操作、VR建模语言VRML等。
三、课程内容、基本要求与学时分配
通过本课程的教学，要求学生了解VR的概念、组成、特性及在各领域的应用；虚拟世界的生成设备、感知设备、空间位置跟踪定位设备和人机交互设备的功能、特点及应用情况；与VR相关的环境建模技术、实时三维图形绘制技术、三维虚拟声音的显示技术、面向自然的交互与传感技术和碰撞检测技术及基于网络的Web3D技术。掌握全景技术的分类、特点及全景照片的拍摄方法与原则，并具有制作全景、操作3DMax/Cult3D/SketchUp，使用VRML的技能。
本课程的重点是了解全景技术的特点、全景技术的类型、常见全景技术、全景图制作硬件、全景拍摄方法与原则，掌握对象全景的制作，熟练应用3DMax/Cult3D/SketchUp，熟悉其安装与启动、作品制作流程、3DMax/Cult3D/SketchUp模型的导出、3DMax/Cult3D/SketchUp窗口及其功能、能制作基本三维演示、三维交互演示等。
本课程的难点是虚拟现实建模语言VRML，即VRML文件要素、通用语法结构、空间坐标与计量单位、在场景中建造基本几何模型、在场景中构建复杂造型（包括虚拟场景中点、线、面的集合和Coordinate节点、构造离散点的集合造型、构造空间折线造型、构造空间平面
集合造型、创建复杂表面的方法、构造空间挤出造型等）、设置虚拟造型的外观，包括设置虚拟对象的材质、为几何体添加纹理、纹理的变换等。
理论教学学时分配见下表：
(一) VR概论（2学时）
理解VR概念，了解VR应用与发展。
(二) VR的硬件设备（2学时）
了解VR技术所需设备。
(三) VR相关技术（2学时）
理解VR所需技术（例如：场景方面技术、视频技术、声音方面技术等）
(四)、3DMax/Cult3D/SketchUp操作（12）
掌握软件安装、掌握初级建模与高级建模、了解材质与渲染等
(五) VR建模语言VRML（10）
了解VRML的相关浏览器、掌握VRML语法结构、掌握节点构造、理解通道等。
(六) VRML与3DMax/Cult3D/SketchUp文件交换（2学时）
掌握VRML与3DMax/Cult3D/SketchUp文件交换
四、教学方法和手段
本课程适用多媒体技术教学。
五、成绩评定
平时作品20%，考核80%；考核形式可以是操作、开卷、闭卷等。
六、其它说明
2学时机动
教学大纲撰写人： 张凯选
地理信息科学系主任：李如仁
测绘与地理科学学院教学院长：王崇倡
推荐第5篇：虚拟现实技术期末论文
《虚拟现实技术》期末论文
专业：自动化
学号：20091336069
姓名：李璐
摘要
随着科技的进步，虚拟现实技术（VR技术）越来越体现出它的应用价值，在气象、军事、医疗等各个领域都出现了虚拟现实技术应用场合。本文分成四个部分，按顺序分别介绍了虚拟现实技术在大气粉尘扩散中的应用、虚拟现实技术在电视背景以及散打运动中的应用以及自己本学期学习虚拟现实技术的心得体会。
关键词： 虚拟现实技术
天气预报
军事应用
医学 心得体会
⒈ 虚拟现实技术在大气粉尘扩散中的应用。
虚拟现实技术可以建立三维场景，立体直观的现实出粉尘扩散的三维动态场景。为了建立粉尘动态扩散模型，本文以相关数学模型为基础，采用OpenGL开发了可精确地调整流场参数和观察视角的粉尘扩散三维动态场景，以及重力风速影响和射流作用下粉尘扩散的三维场景，该方法为更好的掌握粉尘扩散规律，提供处理预防措施。
1.1.粉尘扩散模型
点源粉尘在大气中的扩散模型是建立虚拟场景的核心，其扩散过程受到气流状态、粉尘理化性质、粒子的气溶胶特性等影响。由于因素较多，情况复杂，模型常以某种假设为前提，在各方向同性物质中，符合费克定律，即穿过单位面积的扩散物质的迁移速度与该面的浓度递减成正比【2】：
FDCCx
（1）
2C2C2CD
（2）
222tyzx
1.2粉尘扩散在虚拟场景中的实现
针对粉尘在大气中的扩散过程，以数学模型为基础，采用桌面VR系统，构建了粉尘颗粒在气流中扩散的三维场景，用户通过键盘、鼠标、显示器等标准输入输出设备与系统进行交互。下图分别给出了粉尘点源在无风不考虑重力影响与有风考虑重力影响下的图像。
由于建立的场景以科学计算和粒子系统为主，场景采用OpenGL开发，编程语言采用VC，建立的虚拟场景为三维场景，采用OpenGL视角变换技术，可以通过键盘和鼠标拖动方式来对场景进行三维旋转、移动和缩放等操作，让人们从不同的视角来观察粉尘颗粒在气流中的扩散过程，除此之外，建立的场景以模型为基础，可以通过改变参数来对虚拟场景进行变化。
除此应用之外，虚拟现实技术在气象中的其他领域也有广泛的应用。比如说在天气预报当中，通过虚拟三维场景模拟出大气气流以及气压场的变化，从而可以很好的预测分析出大气气象要素的变化情况，为天气预报提供精确可靠的信息。在气象科普知识当中，通过VR技术建立气象小游戏，让群众可以通过三维场景构建的气象小游戏来了解到大气科普知识。
2.虚拟现实技术在其他领域的一些应用。
2.1．VR技术在电视节目背景中的应用
计算机、多媒体技术的飞速发展，带动了虚拟现实技术的不断改进，在近年来的各个领域影响和改变着人们原先固有的思维。传统的电视节目背景需要根据节目的不同需求来进行布置，实背景搭建和拆卸需要投入大量的人力、物力，不仅增加了节目组的成本，还会因为其使用寿命和使用风格的限制导致现实中节目背景的使用周期比较短、需要更替的频率比较频繁，造成大量不必要的浪费，而通过虚拟现实技术建立的三维虚拟场景可以解决这些问题。
实现场景虚拟化可以按照如下的步骤来进行：
还原实际场景中的蓝箱，设定虚拟摄像机。
建立蓝箱的目的是为了建立一个虚拟场景和现实之间的一个在真实的大小尺寸和距离上可以进行对照的参照物，为场景设计提供尺寸和位置上的依据，接下来就可以围绕虚拟蓝箱进行模型的搭建了。
2.2.虚拟现实技术在武术散打中的应用
散手作为中华武术的一个分支，以其“远踢、近打、贴身摔”的独特技法名扬世界武坛。近年来，随着各国的挑战赛，使散打运动不断发展，现在结合虚拟现实技术可以很好的训练散打人员的动作技术，为研究和提高运动员的技术、战术训练水平提供了一定的理论依据和方法。
虚拟现实技术在散手运动中的运用研究： 散手运动训练场景的生产：使用Vega生产虚拟现实场景，Vega是美国Multigen-Paradigm公司生产的用于虚拟现实、实时场景仿真、声音仿真以及其他可视化领域的应用软件。该系统制造出虚拟综合训练或者比赛的场景，给运动员真实的比赛的环境，这样可以减少比赛中的由于紧张而引起的失误，同时增强运 动员在比赛中的自信心。
运用动作捕捉技术（Motion capture）建立散手动作数据库：散手运动员穿上数据衣或者在关键部位设置跟踪器，让运动员将散手动作一一演练，由动作捕捉系统
【2】 捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后生产数据库中数据，加上视频资料的采集以及现场拍摄的方式，收集了大量有关散手的视频信息，利用VideoStudio将各种散手的技术动作特征单元提取出来，将所有的数据分类建立多个动作数据库，来调整控制虚拟人的运动。
虚拟现实中虚拟人的建立：利用3Dsmax、maya等三维动画软件制作出三维虚拟人物模型，在计算机表示的空间中生成逼真的三维虚拟人，虚拟人是人在计算机生成空间的几何特征和行为特征的体现。
散手对练系统的生成。
2.3虚拟现实技术在中西医当中的应用
在中医药院校中，传统的教学方法是以课堂教学为主，再结合挂图、模型、标本、人体等辅助教学工具进行教学，并配以费用较高的动物实验、尸体解剖来加深学生的理解。由于医学领域与人类有着密切的、重要的和特殊 的关系，在这个领域里，人与人之间或人与现实之间的交互方式受一定的条件限制。虚拟现实技术的引入 ，能从根本上降低教学成本，减少危险性，激发学生的学习兴趣和主观能动性、提高教学质量、弥补教学条件的不足。
2.3.1中医远程脉诊系统
作为传统医学的瑰宝，中医的诊断有其 自身特点，诊断时仅需要望、闻、问、切 ，在这四诊中切脉往往是中医看病定性时最重要的依据。尽管中医的脉象诊断相对简单，但由于过多依赖医生的经验和感觉 ，再加上不同的中医对于不同脉象的定性都不尽相同，往往给人以玄妙奠测的印象。虽然历代医家发微解难，但 由于 “脉理精微，其体难辨”，仍难免 “在心易了，指下难明”，长期以来影响着脉学的传授和发展。应用虚拟现实技术的仿真技术的优势，能对客观系统的本质属性进行抽象和重演，因此可以使医生和患者在中医远程脉诊时获得如同身临其境的感受，这使中医远程医疗、虚拟社区医院等成为可能 ，结合数据挖掘技术，可以进一步生成脉诊专家数据库系统，有效地促进中医脉诊科学化和客观化。中医远程脉诊系统由场景生成子系统、声音生成子系统脉象探测子系统、脉象处理子系统、实时控制子系统、信号传输子系统和专家决策子系统等功能基本子系统组成，构成了基于虚拟现实技术的可调闭环远程脉诊系统。其中，场景生成子系统合成医生和病人的脉诊场景环境；声音生成子系统实现医生和病人的病情问讯功能；脉象探测子系统包括脉诊仿真器和脉诊探测器两部分 ，医生和病人分别通过脉诊仿真器和脉诊探测器进行脉象感应和探测；实时控制子系统实现医生和病人的切脉过程实时互动；脉象处理子系统实现脉象信号的处理与分类 ；信号传输子系统实现视频数据、音频数据、控制数据、脉象数据和诊断数据的信号传输；专家决策子系统辅助医生和病人进行病情决策和评估。
2.3.2数字化虚拟人体和微观物质的虚拟
数字化虚拟人体是指将人体结构数字化，通过计算机技术和图像处理技术，在电脑屏幕上 出现一个看似真实的模拟人体 ，再进一步将人体功能性的研究成果加以数字化，由信息技术将其转变为电脑的语言符号，赋加到这个人体形态框架上。经过虚拟现实技术的交叉融合，通过操作者的调控 ，这个 “虚拟人”将能模仿真人做出各种各样的反应
2.3.3虚拟手术模拟
虚拟手术系统是专门用来对手术全过程进行仿真的虚拟现实应用系统，主要包括虚拟建模、医学数据的可视化、人体组织器官的应力形变仿真、传感与反馈、高速图形显示与图像处理等几部分。虚拟手术的模拟主要应用于复杂手术过程的规划、演练及预测 ，指导手术进行。学生可以在计算机产生的三维虚拟手术环境中，利用虚拟手术器械进行相关的虚拟手术流程 ，应对各种突发情况 ，具有可避免手术失误、缩短培训时间、节约实训费用、降低手术风险、减少病人损伤 、提高手术成功率等多项传统实训教学无法比拟的优势。
虚拟现实技术应用领域十分的广泛，除了上述的两个场景之外，在、军事演习【4】、土木 工程 【5】等等领域均有广阔的应用前景。
3.学习虚拟现实技术之后，我的体会与收获
本学期在刘佳老师的课程指导下，我学习而来虚拟现实技术这门很有前途的课程，在学习的过程中，我发现虚拟现实技术是一项新起的很有发展潜力的技术，现在正式起步发展阶段，在各个领域已经有了很好的应用，我觉得以后的社会发展离不开虚拟现实技术，正如我们现在的社会离不开因特网一样。下面我就说一下自己对于虚拟现实技术的认识以及感想。
随着网络通讯技术的迅猛发展．虚拟现实技术的优势越发明显，在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，作为一门科学和艺术将会不断走向成熟．在各行各业中将得到广泛应用，并发挥神奇的作用，二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。
本学期学习内容讲的是虚拟现实技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者身临其境，可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物。这段对虚拟现实的定义我最有感触的就是“可以及时、没有限制的观察三度空间内的事物”在不面对面的教学和相处过程中，大家只能凭借声音和文字去感受对方，这样似乎一切都变美好了。而关于虚拟教学这些优点也让我颇为赞同比如弥补远程教学条件的不足，避免真实实验或操作所带来的各种危险。这些优点也让我更深刻地去思考或许这种教学方式不单单是一种潮流，在更完善的技术发展过程中会有更多凸显 优点，我要拭目以待。
作为一名即将毕业的大四学生，能够在毕业前学到一门新的技术，感到很充实。虚拟现实技术作为一门新的技术，在未来的发展中会体现出更大的价值，比如拿游戏来说，应用虚拟的三维场景设计出游戏场景，让玩家可以很好的亲临其境，利用VR桌面系统可以很好的提高交互性，让玩家彻底的放松自己。现实的世界纷繁复杂，对于一个未开发的产品设计或者一个新的理念，甚至一幢设计中的建筑，我们都可以采用虚拟现实技术建立它的三维场景，当你需要推销你的楼盘时，你可以给你的楼盘建一个虚拟漫游场景，让没有进去过的人同样可以很好的领略到您的建筑的不同风格，促进购买者的兴趣，发现价值，当公司开会，您有一个好的产品设计理念时候，您可以利用虚拟现实技术创作一个您想要设计的产品原型，在公司部门的例行会议上展示新的理念产品。总之，这学期学习的虚拟现实技术是一门实用的新型的有前途的技术，在未来的科技、生活、工业等领域都会发生革命性的变化。
参考文献
【1】柳静默，陈宝智，王金波.《虚拟现实及其在粉尘扩散中的应用》.中国安全科学学报.Vol.10 No.6 【2】章海晨.《虚拟现实技术在散打运动中的应用研究》.搏击武术科学.2012.8 【3】宋清华，李静.《虚拟场景在电视节目背景中的应用》.Media Time 2012.12 【4】郑童.《浅谈土木工程中的虚拟现实技术》.工程技术.P175 【5】李湘德，彭斌.《虚拟现实技术发展综述》.创新论坛.2004.V25
一．
推荐第6篇：虚拟现实技术室内设计论文
一、室内设计的表现方式和运用的局限性
计算机现在是运用的比较普遍的一种表现方式，有三维表现和虚拟动漫的表现形式，而现在我们运用计算机表现的形式是3D多，现在基于人们的文化修养和审美意识提高，在室内设计方面的表现手法选择性越来越多，有时候同样方案和同样的设计，但是表现手法不一样，就会给客户不一样体验和效果。而基于这种计算机和传统手法相结合的虚拟表现手法就有很大的优势，可以更加直观充分的展现给客户看了。
二、虚现实在室内设计的运用和发展目的
室内设计发展至今，已经有多种表现形式了，那么虚拟表现在室内设计中有一下几个功能和目的：
1、充分的帮助设计师讲解设计理念
在室内设计这专业出现之前，室内装修都是以业主根据自己的欣赏水平和想象来施工的，这种方式只能以亲自在现场知道工人去施工，所以也就没有施工图啊，设计方案之说，装修功能也只局限于人类的居住需求。随着社会发展才分工出设计师行业，也就有了方案和平面图包括效果图，伴随着设计师和客户交流也越来越多。但是在交流中客户和设计师都有对方案的理解，那么就能使设计师更好的修改方案，也就能和施工人员对接施工，但是这种施工固然能解决设计问题，也能更好的和施工人员交流，但是还不能满足设计师和客户之间的交流，在这个发展过程中虚拟现实运用很好的弥补了室内设计的不足，能使设计师的方案更直接的和客户交流对接，当然更加丰富了室内设计的表现手法。
2、在室内设计中优势
近年来，虚拟设计在室内设计中作为一个独立体系正在快速的发展，三维立体在虚拟现实中相比于传统手绘中的优势在于实际设计空间的真实尺寸体现。这种设计更加直观的表达出设计师的效果，更加人性化和专业化，在设计过程中更加快捷、直观、逼真。
3、灵感创作的来源
计算机更能反映空间的真实性，虚拟在空间的创作中，能把各种模型组合有利于激发设计师的创作潜能和再创作的灵感。在计算机创造中，各种模型有趣的组合，能使设计师找到源自大自然的设计，一切的设计来自大自然万物，它能使设计师在面对计算机时消除疲劳，避免单调的工作，使设计师有更多的时间来找创作作品的灵感。
4、合理的展示平面布局
计算机处理数据的强大功能，室内设计的数据一般通过计算机数据处理得来的，像室内的平面图的尺寸、标注等都可以用计算机处理得来的。传统方式则需要设计师发费大量的人力物力来计算，而且没有计算机那样精准。现在计算机的处理大大节省了时间和人力成本。
三、虚拟现实技术在运用中的不足
1、时间成本更高
以往通过传统方式手绘来与客户交流，直接可以描绘出客户的想法，而虚拟现实的制作方式则相对来说时间周期更长，也更加不好修改，在表现方式越来越多的情况下，手绘通常时间比较节省，而电脑制作的效果图相对来说也比较短，而使用的虚拟现实技术来表现方案时，通常比较漫长的，而且也不容易修改，因此虚拟技术在现实运用中的时间成本比较高。
2、价格成本偏高
虚拟技术与传统方式相比较的价格偏高由多方面的成本因素的，首先虚拟技术是一门新型的信息技术，是伴随着科技发展的成果，目前掌握这门技术的人员不是很多，这是作为一门技术表现的方式，其次是因为虚拟技术在现实操作中时间成本相对来说比较高，而且对计算机的硬件要求比较高，这也无形中增加了运行成本，因此虚拟现实运用在实际运行中有着多方面的制约因素。
3、技术人才的匮乏
目前我国教育还没有大量培养掌握这门技术的人才，而科技在前进，所以人才的匮乏不足也制约着虚拟现实技术的发展。
四、结束语
虚拟现实技术在室内设计行业中，随着科技水平的提高和人才技术的掌握，运用层面更加广阔，针对室内设计运行的问题，找到一种良好的解决方案，可以加速室内设计行业的发展，能使设计师更加直观的与客户交流，解决目前室内设计行业中遇到的问题，也可以提高室内设计行业的科技水平，为整个设计行业提供强大的技术支撑保障。
推荐第7篇：虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术在教学中的应用主要集中在桌面虚拟现实和分布式虚拟现实,沉浸型虚拟现实由于所需设备昂贵,在教学中的应用较少。虚拟现实技术在远程教育中的应用主要有制作三维网络课件、开设网络实验课程和建构虚拟教室。
1.制作三维网络课件
在教学中,基于HTML的网络课件在不断地发展完善,但却始终不能摆脱二维平面的约束。在课件中加入虚拟现实技术,能挣脱这一枷锁。将虚拟现实和文字、声音、图片、视频等各种媒体有机结合,可以弥补二维平面课件的不足。如,用VRML设计各种三维的模型、物质结构等,可以让学生多角度地观察和学习,更好地理解学习内容。虚拟现实技术还可以再现现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,为学生提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学生解决学习中的知识难点。如学习物理知识时,利用虚拟现实技术,向学生展示原子核裂变、半导体导电等复杂的物理现象,供学生观察学习。
2.开设网络实验课程
虚拟实验在网络教育中有着巨大的优势,它可以弥补远程教学条件的不足。虚拟现实实验环境的开发可以真正打破空间、时间的限制,促进网络实验课程的开展。利用虚拟现实技术,还可以建立各种虚拟实验室,如物理、化学、地理、生物等实验室,在“实验室”里,学生可以自由地做各种实验,获得真实的体验。学生还可以通过虚拟实验验证所学的各种理论知识,提出各种假设模型进行虚拟,并通过虚拟系统观察这一假设所产生的结果或效果。例如,在虚拟的化学系统中,学生可以按照自己的假设设计某一化学反应,通过虚拟实验,可以看到相应的反应现象。通过这种探索式的学习方式,可以培养学生的学习兴趣,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。
3.建构虚拟教室
目前,在网络教育中,学生大部分是通过网络课程来学习的。学习时,学生能在网页上看到课程的相关文字材料和一些静止的图片。当然,好一点的网络课程,还提供了教学视频。但是不管是文本还是视频,师生之间都缺乏一种灵活的交互。应用虚拟现实技术,构建虚拟教室,能使这个问题得到一定程度的解决。虚拟教室是指运用分布式虚拟现实技术构造的一个虚拟真实的教学环境,分布在各个不同地方的学生,可以通过网络参与到虚拟课堂中。虚拟教室模拟了真实多媒体教室的整个场景,是师生共同活动的一个空间,在这里,可以完成教学、答疑等各种教学活动。借助网络通讯技术,视音频采集、处理技术以及交互代理等技术,参与到课堂的各个对象可以看到彼此,学生可以看到老师的板书,听到他的讲解。教师也能看到学生的表情和动作,可以听到学生的提问,并随时解答。这种教学方式,可以增强师生之间的实时互动,激发学生的学习兴趣,提高教学效率。
推荐第8篇：基于虚拟现实技术的交互式教学模式
基于虚拟现实技术的交互式教学模式
（武警石家庄士官学校 河北 石家庄 050061）
【摘 要】虚拟现实技术可以广泛应用在教学活动中，并且可以带来切实可观的效果。以虚拟现实技术为发展趋势的信息技术日新月异，当它被应用到教育领域时，能够提供逼真的实验环境和事件场景，内容组织安排特别强调学生主动参与来构建知识结构，使学生由“被动听讲”转变为“主动学习”。文章旨在分析探索以虚拟现实技术为基础、以交互式为导向的数字教学模式。
【关键词】数字教学；虚拟现实技术；交互式；教学模式
虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。它是伴随多媒体技术发展起来的计算机新技术，虚拟现实技术的发展和应用，使人机交互更好地与日常生活经验相契合，为交互式的教学方法提供了技术支持。通过研究人的行为，运用交互式的教学方法，探究以虚拟现实技术为代表的先进技术在未来数字教学模式中的应用。
1.虚拟现实系统的构成 虚拟环境 它由虚拟环境发生器所产生，且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互，这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
传感器件 它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换，使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
人 虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统，只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在.又通过作用器件去影响虚拟环境，使其作出相应的变化。
虚拟环境发生器 它能产生使用者所需要的虚拟环境，且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
虚拟现实所建立的虚拟环境是基于真实数据数学模型组合而成的，技术标准严格遵循项目设备的标准和要求，建立一个逼真的三维场景，对设施进行真实的“再现”，可以使学员在虚拟场景中人机交互，同时可以减少理论或实践知识掌握不周全造成的设备损坏和安全事故，提高了项目任务的学习质量。
2.虚拟现实技术与交互式教学分析 （1）人机交互。 人机交互的方式可以分为数据交互、图像交互、语音交互和行为交互四类，其中行为交互是当今社会研究的重点，它是指通过身体的姿态和动作来表达意思。计算机通过用户行为能够预测用户想要做什么，并以此来满足用户的需求。现代教学，教的内容趋于多样化，学生的需求也趋于多样化、多层次，每个学生的个体差异也更为突出，怎么针对这些新的特征，利用更好的交互技术，使教与学的内容在数字化的平台上，更好地照顾学生的个性化特征和需要，更好地实现教师个体与学生个体之间以及学生群体之间的相互交流、互动学习就变得尤为重要。
（2）现代教育与数字教学。数字教学是指教师和学习者在数字化的教学环境中，遵循现代教育理论和规律，运用数字化的教学资源，以数字教学模式培养适应新世纪需要的具有创新意识和创新能力的复合型人才的教学活动。随着计算机和互联网技术的日益发展及应用，数字教学模式主要应用于多媒体教学和网络教学领域，并逐渐深入到学习的方方面面。
3.交互式数字教学模式构建 基于虚拟现实技术的交互式数字教学模式，能够通过虚拟现实技术，以文本、图片、影像、声音、数据采集及感应技术、影像及数字感知内容为主要交互媒体，以自然式的交互方式，配合可互动操作的动态信息、仿真模拟、各种感觉与知觉的数字反馈技术，多维度、多媒体、多人互动式地展示IM及时通讯、留言板等多种形式的数字内容，以教学的核心内容为课程组织的基础，构建适应当下以数字信息为主要教学内容的互动式教学模式。基于虚拟现实技术的交互式教学模式的构建主要从以下几个方面入手：
（1）提供多维度的丰富教学资源。有效传播多种媒体的多样化信息，提高学生对于教学内容的注意力。虚拟现实的技术能够为交互式数字教学模式设计立体的教学模式效果，将课堂理论教学、实验室教学、企业基地等实地教学相结合，理论专题研讨、案例教学、技术实践小组协作等多种教学方法交叉，利用虚拟现实技术呈现理论公式。实现教学的开放性、时效性、针对性和实战性，提供多维度的丰富的教学资源。
（2）实现交互式因材施教的个性化教学。参与式教学的交互教学模式能够充分调动学生的积极性，构建虚拟现实的实验学习环境，根据每个学生的个性特点及专长，搭建适合学生的个性化教学实验环节，模拟搭建实验环境，让学生充分展开想象，模拟仿真其实验效果，预演实验结果，有助于提高学生对于课程内容的参与度和认知程度。另外，学生还可根据自身的兴趣点，专项选择适合自己发展特点的学习内容，个性化地定制学习内容。教师可根据每个学生的学习情况，跟踪分析其学习结果，对症安排辅导及进一步深入学习的内容，提高学习效率，增强交互式学习的效力。
（3）建设富有特色的网络教学平台，提供丰富多彩的专题知识和扩展的学习资源。由于当前各学科发展变化都比较大，各学科间相互交叉，学生的知识涉及面也越来越广泛，综合性强，新兴交叉学科与原有学科之间的传承变化都面临着很大的挑战。由于教学的具体内容和对象变化非常迅速，很多问题在课堂上只能点到为止。因此，充分利用虚拟现实的技术，搭建交互式的数字教学平台，可以有效管理丰富多样与不断发展变化的教学资源，为学生提供进一步了解相关知识的课余辅导材料，有效整合、分享国内外各名校的免费教学资源，提供学校各学科教师间、各届学生间以及校企之间的有效沟通平台，形成分享式与定制式结合的学习资源库。
4.总结 随着三网合一以及云计算等信息技术的发展成熟，基于虚拟现实的网络学习资源库也变得更为可行。专题知识由各教师提供最新的相关领域的理论、实践方法等内容，并要随时更新。这些资源库能够有效地传承文化，整合教学资源，为师生及校企、社会提供帮助。总之，基于虚拟现实技术的交互式数字教学模式，必将全面推动教学质量的提升。
参考文献
[1] 《通用分布式虚拟现实软件开发平台的研究》邓志东，于世良。系统仿真学报，2008，20（12）
[2] 《虚拟现实技术的最新发展与展望》司光亚、李志强。计算机学报，2007-07-09
推荐第9篇：虚拟现实技术的研究现状
国内外虚拟现实技术的研究现状
纪实
(东北石油大学计算机与信息技术学院,黑龙江,大庆163318)
【摘 要】虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征，文章介绍了动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。目前已在军事、医学、设计和娱乐等领域得到了广泛应用。美日等发达国家对其进行了广泛的研究，取得了重大成果。国内的研究也取得了一定的成果。
【关键词】虚拟现实技术 虚拟环境 研究现状
引言
随着计算机网络技术的飞速发展，监控技术已经成为当代发展迅速、应用广泛的技术之一，操作人员可以通过互联网直接监控现场设备的数据。但传统的远程监控界面主要是二维或是伪三维的界面，其真实感和交互感都比较差。针对这种情况，对虚拟现实远程监控技术进行了研究，从而创建了三维场景的远程监控界面。
一、虚拟现实技术及其特征
虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者 “沉浸”于模拟环境中。[1]
虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。
VR具有以下四个重要特征：多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。存在感。指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。自主性。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。[2]
二、国外虚拟现实技术的研究现状
虚拟现实技术一经应用，就向人们展示了诱人的前景。因此世界各国特别是发达国家进行了广泛的研究。这里主要介绍美国和日本研究现状。
1、美国的研究现状
美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件
和硬件四个方面。
美国宇航局的Ames实验室：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品。在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真。大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫 “虚拟行星探索”(VPE)的试验计划。[3]现在 NASA 己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。[4]
北卡罗来纳大学 (UNC)的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。
Loma Linda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。
麻省理工学院 (MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年MIT成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。
华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室 (HITLab)将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。[5]
伊利诺斯州立大学研制出在车辆设计中支持远程协作的分布式VR系统。 乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。
从 9O年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：一是虚拟战场环境。二是进行单兵模拟训练。三是实施诸军兵种联合演习。四是进行指挥员训练。
2、日本的研究现状
在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中日本是居于领先地位的国家之一，主要致力于建立大规模VR知识库的研究。另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。
东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面。
NEC公司开发了一种虚拟现实系统，它能让操作者都使用 “代用手”去处理三维CAD中的形体模型，该系统通过数据手套把对模型的处理与操作者手的运动联系起来。
京都的先进电子通信研究所 (ATR)正在开发一套系统，它能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入。
日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用X、Y记录器的受力反馈装置。
东京大学的高级科学研究中心将他们的研究重点放在远程控制方面，最近的研究项目是主从系统。该系统可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂。[6]
东京大学原岛研究室开展了3项研究：人类面都表情特征的提取、三维结构的判定和三维形状的表示、动态图像的提取。
东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。为了克服当前显示和交互作用技术的局限性，他们正在开发一种虚拟全息系统。
筑波大学研究一些力反馈显示方法，开发了九自由度的触觉输入器，虚拟行走原型系统。[7]
富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与VR环境的相互作用。他们还在研究虚拟现实中的手势识别，已经开发了一套神经网络姿势识别系统，该系统可
以识别姿势，也可以识别表示词的信号语言。
三、我国虚拟现实技术的研究现状
和一些发达国家相比，我国VR技术还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。根据我国的国情，制定了开展VR技术的研究。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。国内最早开展此项技术试验的是挂靠在西北工业大学电子工程系的西安虚拟现实工程技术研究中心。[8]该中心的成立，对发挥学校电子信息工程学院等其他院系和研究所在虚拟现实、虚拟仿真与虚拟制造等方面的研究优势将具有积极作用。
北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境．提供用于飞行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。[9]
浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，采用了层面迭加绘制技术和预消隐技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感都达到了较高的水平。另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。
哈尔滨工业大学已轻成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，话音和语调的同步等。
清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三堆结构的新颖算法。
西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术～立体显示技术进行了研究。他们在借鉴人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案，并获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且己经通过实验结果证明了这种方案的优越性。另外，西北工业大学CAD ／CAM研究中心、上海交通大学图像处理模式识别研究所，长沙国防科技大学计算机研究所、华东船舶工业学院计算机系、安徽大学电子工程与住处科学系等单位也进行了一些研究工作和尝试。
四、虚拟现实技术的进一步展望
虚拟现实技术是许多相关学科领域交叉、集成的产物。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。虽然这个领域的技术潜刀是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论，目前虚拟现实技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机结合作用问题，还根本未涉及 “人在实践中
得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程。[10]只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底的克服。我们期待着有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
参考文献：
[1] 巫 影.虚拟现实技术综述[J] .计算机与数字工程,2002,30(1): 41-44.
[2] 吴 迪,黄文骞．虚拟现实技术的发展过程及研究现状[J].海洋测绘,2002,22(6): 15-17.
[3] 蒋庆全.国外VR技术发展综述[J].飞航导弹,1998,2002,(1): 27—34.
[4] 周前祥.航天虚拟现实仿真技术的研究发展[J].科技导报,1998,(10): 35-38.
[5] 李珍香.虚拟现实技术在煤矿安全中的应用研究[J].煤炭技术,2000,19(6): 27-28.
[6] 赵春霞.虚拟现实的发展及在机器人系统中的应用与研究[J].机器人, 1999,21(5): 39-400.
[7] 约 翰•布里格斯.虚拟现实(VR)技术[J].现代技能开发,1997,(8): 41.
[8] 梅中义.虚拟现实(VR)技术及其应用前景[J].航空工业技术,1996,(3): 3-6.
[9] 王国庆.虚拟现实(VR)技术及其应用[J].航空计算技术,1994,(2):1-2.
[10] 李 忠.虚拟现实技术综述与基于Internet的虚拟培训系统设计[J].计算机工程与应用,2002,(15): 127-149.
作者简介：纪实（1990—），男，辽宁省铁岭人，东北石油大学计算机与信息技术学院学生。
工作单位：东北石油大学计算机与信息技术学院
通讯地址：东北石油大学启智4B414，邮编：163318
移动电话：15045878350
电子信箱：jishihuaidan@126.com
推荐第10篇：Internet上的虚拟现实技术
Internet上的虚拟现实技术
随着Internet的飞速发展及3D技术的日益成熟，人们已经不满足Web页上二维空间的交互特性，而希望将WWW变成一个立体空间。今后主页上将不再仅仅有图片文字，而是有类似于《古墓丽影》、《帝国时代II》这类游戏的三维场景，主页的链接也不再是高亮度显示的图片和文字，而是在三维空间打开一扇门或者触摸一个物体，就进入了另一个主页。甚至你在网上还可以有一个虚拟的自己，就如同操纵莱娜冒险一样；上网者互相之间都能相互看到，你可以和逛街一样浏览主页，同时和路上碰到的人打招呼。
WWW上的虚拟现实技术是依靠VRML语言来实现的，VRML是英文Virtual Reality Modeling Language— 虚拟现实建模语言的缩写。
什么是虚拟现实？
虚拟现实是从英文Virtual Reality 一词翻译过来的，Virtual 就是虚假的意思，Reality 就是真实的意思，合并起来就是虚拟现实，也就是说本来没有的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，让你感觉到就如真实的一样。
目前已经开发出来的虚拟现实再现装置，在视觉方面有头盔式立体显示器等，在听觉方面有三维音响输出装置等，还有力觉、触觉、运动感方面有数据手套、数据衣，以及一些语音识别、眼球运动检测等装置，在未来还会开发出味觉、嗅觉系统，那时，虚拟现实将更加真实了，虚拟现实技术也会更加先进了。
虚拟现实在Internet上的应用
远程教育：国内外一些高等院校利用VRML2.0语言，成功开发了基于集成声音、图像及其他多媒体技术的三维空间的远程教育中心，它制造了一个完全立体化的模型，虚拟出真实的校园环境，用户进入教育中心如同进入真正的学校一样，可以进行提问、考试等，进行实时教学和交流。
商业应用：对于那些期望与客户建立直接联系的公司，尤其是那些在他们的主页上向客户发送电子广告的公司，VRML具有特别的吸引力。VRML有可能让顾客购买商品的感觉最好。百事可乐公司在自己的网站上创建一个广告画面：火星探测器在火星表面走动且发现了一瓶百事可乐！整个文件只有12KB，因此能十分方便地配置在一个普通的Web站点上。美国Construct公司最近完成了一个VRML项目，目的是展示VRML作为一个故事片媒介的优势。片长11分钟，逼真的高分辨率故事画面占了不到1MB磁盘空间。相似长度和质量的一个MPEG文件要比它大300倍。
娱乐：网络娱乐领域是VRML的一个重要应用领域。它能提供良好的多人之间的交互功能，提供更加逼真的虚拟环境，从而使人们能够享受其中的乐趣，带来美好的娱乐感觉。VRML目前正朝着实时通信、大规模用户交互的方向发展。
VRML的发展历程：
1994年，Mark Pesce和Tony Parisi创建了被称为Labyrinth(迷宫)的浏览器，这是WWW上3D浏览器的早期原型。同年，Mark和Brian Behlendorf创立了VRML 邮递表WWW－VRML。SGI公司的Gavin Bell注意到了Open Inventor方案很适合作为这样的规范，并很快组织了一份提案。经过一场激烈的辩论之后，Inventor提案被选定为未来规范的工作文档。随后，Gavin组织制订了VRML 1.0规范的草案。此规范1994年10月在第二届WWW国际会议上公布。之后，VRML 2.0规范的第一版于1996年8月与人们见面。
1997年12月，VRML作为国际标准正式发布，并于1998年1月获得ISO批准(国际标准号ISO/IEC 14772－1:1997)，通常称为VRML 97。它是VRML 2.0经编辑修订和少量功能性调整后的结果。作为ISO/IEC国际标准，VRML的稳定性得到了保证，它将推动Internet
上交互式三维应用的迅速扩展。VRML的下一版本将是VRML 99，估计正式版本要到1999年年底发布。
感受网上VRML
在网上VRML技术倒底是什么样的呢?带着这个疑问，我们访问了一个VRML的图片库（http://www.geometrie.tuwien.ac.at/virtual.gallery/vrml/rucube/rucube.wrl），在这里我们找到了一个VRML的模拟魔方，访问者不需要任何特殊设备就能从这个魔方里了解到VRML技术的特点。需要说明一下，在浏览VRML前请检查一下你的IE是否安装了VRML的插件，该插件虽然是IE自带的，却不一定已安装上去了。图形数据非常快就下载下来，魔方可以实现空间360度旋转，每个面都可以在鼠标的指挥下展现在你的面前，每个层面还可以旋转，在你的指挥下完成魔方的全部动作。然而最神奇的还是这个魔方跟着你的视角忽远忽近、忽左忽右移动，感觉就像在玩Quake2！
VRML技术已经走到我们的面前，我们前面描述的种种美好现实都将在不久的将来实现，VRML技术将使我们的Internet更加精彩。
第11篇：虚拟现实技术在中学教学的运用初探
虚拟现实技术在中学教学的运用初探
惠州市惠东中学 杨宇翔
虚拟现实技术（Virtual Reality, 简写为 \"VR\"）,又称灵境技术,是二十世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。这种技术生成的视觉是彩色全景的、音响是环绕立体的，人机交互是自然和谐的，因此给用户产生一种身临其境、亲手操纵的虚拟现实环境。此境，既可以是一种对现实世界的计算机仿真，也可以是超越我们所处时空之外的虚构环境。
虚拟现实技术具有\"3I\"的重要特点：沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和构想性（Imagination）。其中，沉浸感和交互性是虚拟现实的两个基本特征，它们强调了人在虚拟现实系统的主导作用，使得参与者在虚拟现实环境中做到沉浸其中，超越其上、进出自如和交互自由。构想性则是更上一层的特征，提供了一个发挥人的想象力和创造性，建构新事物的平台。正是VR的“3I”，虚拟现实技术被广泛应用于工业产品与建筑设计、科学研究、航空航天、军事训练、医学实习、娱乐游戏等许多领域,如利用构想性开发新产品、设计高楼大廈，能省时高效；又如构造一种虚拟战场，让士兵练习使用坦克、飞机、导弹等武器，让将军进行兵棋推演、运筹帷幄，就能获得真实战场的效果而又安全、节能及环保。
可是虚拟现实技术在中学教学上用得很少,原因是成本太高,在虚拟现实系统的设备清单中动辄是高性能计算机、头盔显示器、数据手套、数据衣…，令人望而止步。实际上, 虚拟现实技术按虚拟环境的逼真程度可以分为好几类，其中逼真程度较低的是桌面虚拟现实系统，它成本低，考虑到中学的实际，可以采用这种类型虚拟现实技术来辅助教学，只需配备性能较好的多媒体电脑和局域网，最好还能发挥师生的智慧，加入一些传感器、模数转换器及相关接口技术的小发明小革新，就能基本满足系统对硬件设备的要求。
根据以上对虚拟现实技术的基本认识，我们不难看到VR在中学教学里,既有实用价值性,又有实际可行性。那么，怎样把虚拟现实技术具体地运用到教学之中，发挥好\"3I\"对教学的强大辅助效能?可以通过以下的虚拟漫游、虚拟实验等四种方式来组织进行。
一、虚拟漫游
虚拟漫游是指用户借助鼠标、键盘、或其它设备，在计算机虚拟场景中交互地游览、参观，在此过程，用户可以自主地决定游览的方向和路径；自如地选择
1 观察的距离和角度；而且能随时启动一个“事件”，例如碰到一个物体，会发出碰撞声，遇到一扇门，可以亲手把它打开。
教学上的虚拟漫游非常适合辅导学生学习有关景观、流程、结构等方面的知识，它的虚拟场景与教材内容相关, 比如,语文的故宫博物院、桂林山水等数码场景，历史的三国赤壁古战场；生物科的数字人体，一个能看得见心脏在跳动、肠胃在蠕动、两片肺叶一舒一张地工作着„„的全景虚拟人体；以及物理学中的原子各种模型结构、核电站构造、电磁场想象图景等等，这些场景有的是现实世界的映像，或在此基础上作艺术处理，如把极大或极微小的物体，以适当的规模体现，把极快或极慢的现象, 以适当的速度呈现；有的则是通过超越时空的想象，用模拟比喻的方式，把抽象无形的概念性东西，形象化为某种场景。
虚拟场景及漫游的获得有两条途径，一是向专业公司定购或者从网上、资源库中共享得到。二是自己动手制作，自制方式之一，利用QuickTime Virtual Reality、漫游大师等专门软件来做；自制方式之二，是通过编写程序来实现，主要采用OpenGL技术、DirectX技术，及在WEB上广泛使用的VRML、Java 3D技术。其步骤，首先，运用全景拍摄、3D studio MAX或AutoCAD的三维造型、贴图、局像拼接等手段，来建构模型和布置舞台；然后，使用Visual C++、OpenGL、Java 3D等工具进行编程，实现三维景象的实时绘制和渲染，最终获得交互式漫游的效果。
有了虚拟漫游的教件，学生就可以游览海底、遨游太空、观摩故宫博物院，甚至深入原子内部观察电子的运动轨道和体验爱因斯坦的相对论世界„„，当对数字人体进行视察时，学生能自如进入血液循环系统，乘着小舟，观察心脏的两个心房和两个心室如何精巧地配合工作，看血红细胞怎样与氧气结合。如此的学习过程，学生沉浸于学习内容的环境中，身临其境地感受和体验学习对象，肯定会产生高效率的学习效果，而且，此时的学习活动就像在观光旅游，令学生愉快、感兴趣，是一种快乐学习。
二、虚拟实验
虚拟实验是在虚拟的实验室里，虚拟的实验台上，用虚拟的仪器和工具，做虚拟的实验，但它的实验效果和结果却跟真实的基本一样。
虚拟实验有两种情形，一种情形是实验在计算机显示器里只呈现部分，通常是实验结果的那部分。有一种模拟开车的游戏机，汽车模型前面摆上一面显示器，用于模拟显示驾驶员眼前所见到的，当转动方向盘，你会发现汽车沿着公路拐弯；
2 当踩下油门踏板，你会感到汽车加速前进，感觉似乎在驾驶着真的汽车。这其实就是一种虚拟实验，实验结果大部分在显示器里呈现出来。它用于教学，适合作为学生修习《通用技术》的开车实验。与此类似的有很多，比如，我们可以这样做水波干涉实验，准备两个电动振子，调节它们振动频率和相位，在显示器屏幕上观察实验结果，看到清楚的水面振动情况和干涉图样。此外，把计算机仿真成示波器、频谱仪等设备，现实一机多用，也属于该类型的虚拟实验。另一种虚拟实验是实验的全部都在计算机显示器中表现出，计算机里要准备有虚拟实验室、虚拟实验台；配备有烧杯、天平、电源、电流表等虚拟仪器、工具，通过键盘、鼠标、触摸屏，去操作实验，完成实验。
虚拟实验的好处是显而易见的：1）节省实验经费，虚拟物品不会被消耗，虚拟仪器不会被损坏、也不变旧。除了要花点电费，不用增加开支就可以重复多遍地做实验；2）能够做各种实验，因为经济、设备复杂庞大、危险等原因，一般学校无法做的实验，现在由于采用了虚拟的主法而能进行；3）虚拟实验的构想性，方便了学生运用知识，发挥想象力和创造力，自行地设计实验，制作模型。
三、虚拟人物
我们早就知道\"人机对弈\"，即人与计算机下象棋，此时的计算机可以看作是位虚拟人物——虚拟棋手。虚拟棋手的\"大脑\"贮存大量经典棋谱，并能进行快速、高效的\"思维\"，它与人棋手对弈，有助人棋手获得各种锻炼机会，迅速提高棋艺。可见，虚拟人物很早就应用在某些方面的教学培训当中。
中学教学的任务是使学生全面发展：既要培养智商，又要提高情商；既要掌握知识、技能，又要具备不惧困难、百折不挠的品质。在实现目标的过程，良师与益友、榜样与偶像的影响作用是很大的，应该发挥虚拟人物超时空、超现实的特点，把具有优秀影响力的\"人物\"介绍给学生，它们可以是能力超强的科学家；知识渊博的老师；品学兼优的同学、朋友；远古的孔子、诸葛亮；也可以是人物化的动物，如唐老鸭和米老鼠；甚至是神话中的哪吒、孙悟空等等，让\"数学专家\"指导学生解题；\"外籍老师\"与同学们用英语交谈；孔子给我们讲《论语》；孙悟空带大家去探险；„„。这一切不是幻想，而是虚拟现实。
电视作品《蓝猫》中的那只蓝猫，是个准虚拟人物（因为没有交互性，所以把它称为准虚拟人物）。它聪明、淘气、勇于探索、善于使用工具进行学习，给了小朋友们一个很有益的影响，并深受小朋友的喜爱。这正体现了虚拟人物在教学运用中的作用与价值。
四、虚拟校园
这里所讲的虚拟校园是虚拟学习小组、虚拟班级、虚拟研究组、虚拟学校等的泛称。它综合前面提到的虚拟漫游、虚拟实验、虚拟人物的内容和技术，给学生提供一个非常好的教育场所。比如，在一个基于网络的虚拟环境，同学们互相配合、分工合作，共同设计一个实验；或建造一个模型；或研究一个课题，在互相配合工作的过程，学生们主动地掌握了知识，同时还培养了他们的团队意识、合作精神。又比如，设置知识竞赛、实验比赛、制作比赛等这类虚拟环境，使学生在比赛过程中，磨练意志、提高心理素质、培养竞争意识。再比如，搞一个这样的虚拟园区，学生可以虚拟任职——假如你是班长，你怎么样管理；假如你是教师，你怎么样教学；假如你是校长，你怎么样领导。由此来锻炼学生的工作能力、增长学生的阅历，也使学生能设身处地考虑事情，提高合作的自觉性。各种各样的案例就不一一列举，总之，建设虚拟校园的指导思想是把科学的学习方法、先进的教学理念、及校园文化来浸透我们的虚拟教学楼、实验楼、图书馆；去贯穿我们的虚拟老师与同学、同学与同学之间的关系和互动，让校园的一草一木，每一次活动无不潜移默化地影响着同学们的成长与进步。
虚拟现实技术是一门崭新信息技术，有广阔的发展前景，把这项技术应用到我们的教学上，一定能给学生的学习注入强大的推动力。尤其是虚拟现实技术的三个特征：沉浸感、交互性和构想性，为学生进行主动学习、探究性学习创造有利条件；它对于培养学生的学习兴趣、实验能力、创新意识、合作与竞赛精神，具有非常大的优势。因此可见，虚拟现实技术很符合新教改的要求，可以作为新教改的工具之一。
新世纪的教育需要有新的教学手段，可以预见虚拟现实技术不久将会广泛地应用于教学，我们既要有思想准备，又要有技术准备，迎接教学的新方法。
第12篇：虚拟现实技术在景观教学中的应用
虚拟现实技术在景观教学中的应用
由于虚拟现实技术能够满足学习媒体的情景化及自然交互性的要求,从而在风景园林教学领域内有着极其广阔的应用前景。利用虚拟现实技术可以改变高校景观建筑设计专业传统的教学模式,改善实验环境,解决高校普遍存在的教学资源不足的问题,优化教学过程及培养具有创新意识和创新能力的人才。随着教育改革的深入和虚拟现实技术理论的不断完善和发展,虚拟现实技术在景观建筑设计专业中的应用也将不断的拓展。
(一)促进教学观念的变化
传统的教学观念主要是“传道、授业、解惑”,它决定了教学组织形式和教学方法,即以教为主,教师是教学的中心,由教师决定教学内容、结构、教学方法及教学进度,而学生始终处于被动的学习环境中。现代化的教学方法追求教与学的合作化,以讲授引导思维,以教导激发创新,并赋予学生学习的主动性。虚拟现实教学有利于创造这样的环境,以教师为中心的授课形式将会被改变,以学生为中心的个性化教学、合作化教学和虚拟现实环境中的自我探究得以真正实现。虚拟现实正是在现代教育思想指导下,使用新技术改进教学方法的尝试。把虚拟现实技术引入到教学中,从多媒体虚拟现实系统的组织形式看,虚拟现实是非线性的网络结构,逼真的虚拟环境可提供良好的人机交互功能,在这个基础上教学内容的组织安排将特别强调由学生主动参与来构建知识结构,变学生的“被动听讲”为“主动学习”,由“要我学”转变为“我要学”。在这种情况下,教材的意义也将由传统的“教材控制”转变为“学习者控制”,教学内容外在形式的生动化与内在结构的科学化将更紧密地结合起来,这种环境将极大地促进教学观念发生变化。
(二)促进教学内容的变化
教学内容是教学过程中传递的教学信息,是学生获取知识、掌握技术、发展能力的主要源泉。多媒体虚拟现实技术的引入使教学内容无论是外在形式还是内在结构都产生了很大的变化。
1.教学内容外在形式的变化
学生的技术水平和动手能力是在实验、实训中培养出来的,在传统的实践教学中,实验课内容主要是学科性的理论验证和学会使用设备、仪器,并从中归纳、总结出规律。这些年来,随着教育技术的发展,从原来只是用录音、录像来辅助文字教材进行教学的方式发展为使用具有人机交互的多媒体技术。多媒体的信息类型有静态的、运动的、超级链接的视觉和听觉信息,媒体信息形式通过计算机的集成处理,提供了超文本、图形、图像、图表、音频、视频和动画。多媒体信息表现形式多样,对于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和语音协同描述以外,还可以用三维实景虚拟现实过程,对于不可视的变化、无法触摸的物体或有危险的场所,甚至自然界或现实生活中不可能存在的事件,也可以通过虚拟现实技术去展现。多媒体技术存贮信息量大,教学内容可以用最有效的方式来表现;而且,同一教学内容还可以用多种信息形式来表现,这就有利于克服单一媒体表现及难以协同表现的弊端。虚拟现实所提供的人机交互的特点尤其适用于个性化教育,因人施教、因材施教,培养高素质的综合型景观设计人才。
2.教学内容内在结构的变化
虚拟现实的应用将带来教学内容结构的变化。教学内容的内在结构就是学科知识结构设计,知识结构是学科知识间的逻辑关系,是学科内含智力因素的信息源。传统的教材及实验指导材料都是以线性结构来组织学科知识结构的,知识内容的结构及顺序都是以教为主,教学顺序性很强,学生只能在教师的讲授下获得正确的概念、原理及逻辑关系。这种形式的学习,学生对教师的依赖性很大,教材也只是一种教授材料,学生利用它学习的自由度不大,灵活性不强,难以促使学生从已建立的知识结构向新知识结构迁移。使用虚拟现实技术以后,多种媒体的信息通过网络化超链接,就可以接近人类认知特点的方式去组织和展示教学内容、构建知识结构,这种网状的信息组织方式是一种非线性结构,链是知识之间的层级逻辑关系。虚拟现实与普通多媒体是多媒体信息处理的高度集成,把信息的组织形式与信息内容呈现的多样性、复杂性结合起来,为学生提供了一种动态、开放的结构化认知形式,它既包括了学科的基本内容,又包括了学科内容之间的逻辑关系,既注重知识的形成过程,又注重知识的结构,凭借视觉、听觉、触觉信息的协调作用使教学内容的统一与灵活性得到了完善的结合。虚拟现实的这种非线性结构有利于学生进行扩散思维,联想原有的知识,获得新知识。
(三)促进教学手段的变化
1.互动启发式教学
虚拟现实有助于启发式教学的开展,在演示教学内容方面能以一种直接的信息传递方式,通过亲临其境的、自主控制的人机交互,由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应,提供生动活泼的直观形象思维材料、展现学生不能直接观察到的事物等,形成知识点。学生则从思维、情感和行为3个方面参与教学活动。
2.发现式教学
发现式教学是以解决问题为中心的教学形式,虚拟现实在实训教学中可以让学生进入问题存在的环境,有针对性地建构虚拟情景,引导学生进行探究。虚拟现实教学提供良好的人机交互,还允许学生出错时,自行了解错误的根由及后果,发现解决问题的方法。
3.协同工作式教学
虚拟现实教学不受空间位置和相互距离的限制,可让远距离的师生或位置分散的学生共处于一个虚拟空间中,通过共同参与,且必须具备协同操作能力才能完成某些项目的设计或训练。
4.情境式教学
虚拟现实技术具有动画虚拟现实的能力,能够把教学中的抽象概念原理、真实的实验过程等形象生动地表现出来,给学生创设真实的学习情境,帮助学生获得示范性的知识,把握概念原理的实质。
（四）实际使用
虚拟现实技术最大的优势在于场景的模拟与再现，一旦场景建成，不再受地理空间、时间的限制。可以随时随地调取已有场景信息。运用在景观教学上，主要可以用在:
一、古建、古典园林教学板块（适用课程中西方古典园林史、西方现代景观的理论与实践）
实用意义
中国古典园林是中国传统园林的精髓，分布广泛，各有各自的特色。包括北方园林，南方园林、岭南园林、皇家园林、等众多形式。但是由于地域原因、实地考察学习是一件非常困难的任务。费时费力费钱，并不是所有人都有机会实地考察，也不是所有人一次考察就能体会到精髓。
软件功能构造
通过虚拟现实模拟可以
1） 模拟现场建筑、植物、四时、季相变化，现场实际模拟出全部景观。
2） 顶视图搭配结构分析、交通分析、功能分区、区域划分、建筑名称分布等。 3） 同时软件搭配讲解功能，讲解现场石材、建筑由来、古建结构、园林造景手法讲解（全面展示园林造景中的借景、透镜、框景、障景等）、现场全景图展示等。 4） 使用者可以通过各个角度，各个方向进行观赏。实际使用过程中所观赏不到的地方（比如鸟瞰、四时变化、）
优势分析
1） 可以经常性的游览园内场景，体会古典园林的造景手法（以往讲解仅仅局限于图片展示，我们可以模拟现场实际景观，感受体量关系）
2） 模拟现场的四季，实时变化。感受阴晴雨雪、感受植物生长对整个环境空间带来的改变。
3） 恢复已被破坏的景观，提高人们的参与性，提高可到达性。使人们不仅仅局限在人视点的观察。
4） 形象生动的讲述平时口述难以讲清的课程内容。如古建中的斗拱形式，就可以简单生动的展示给学生。
5） 提高学生的接受程度、提高课程兴趣、提高学生的参与度。
二、景观案例学习
实用意义：
现代景观大师有相当一部分具有代表性的经典案例，而以往我们对这些案例的学习仅仅局限于平面图、CAD、以及部分的效果图。很难感受到实际的比例关系、尺度、景观效果。更感受不到一个方案从其设计构思、到场地周边环境分析、到基地分析、功能分区、再到方案形成的整个过程。 软件功能构造：
1） 将完整的方案信息进行展示，以二维或者三维的方式。介绍场地周围的大环境。同时可通过文字或者动画形式展示整个方案的历史环境，政治背景、以及其历史意义。 2） 将整个设计的骨架信息一层一层展现，包括道路、水体、节点、植物、功能分等。让学生更深入的了解。
3） 方案经典介绍。将方案的经典之处进行展示与介绍。同时进行季相、时间变化。 4） 让学生自行进行设计，之后与经典案例进行比较。 优势分析：
1） 将经典案例通过三维方式进行展示，直观形象。
2） 整合资料，将案例周边环境、历史环境进行详细叙述。 3） 深入的剖析方案的设计构思与形式。加深理解。
三、植物认知
1） 通过动画形式对植物的基础知识进行介绍，包括树叶、树皮、树干形式名称介绍。 2） 建立植物库，模拟植物的的生长过程，対植物的科属，生长习性，搭配方式进行详细介绍。
3） 对不同科属的植物进行分类，以便植物认知。
4） 按照季相分类，常绿，落叶，观花、观果等进行详细分类。以便植物认识学习，同时便于设计中随时调取使用。
四、通过增强现实技术辅助设计
1） 在设计领域，虚拟现实技术作为一种独特的技术手段，可以有效的解决抽象思维与其所产生的实体间的联系问题。设计师不仅能够充分发挥其艺术想象力，更能够在前期设计阶段就与实际相结合，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。虚拟现实技术可应用于建筑和艺术信息模型项目全生命周期的信息化管理。
2） 协助设计师科学准确分析设计信息可快速获取复杂建筑模型进行分析，为建筑师提供全局、客观的设计信息理解。
3） 辅助设计在设计过程中，会提出不同的设计方案，对未来的设计形象做多种设想，利用虚拟现实技术建立一个全面、直观、可交互、如实反映设计的三维虚拟模型，便于设计者更直观、全面了解设计，也方便设计师对某个设计细节作局部修改，并实时地与修改前的方案进行分析比较。
2.探索学习
是指通过虚拟现实技术对学生在学习过程中所提出的各种假设进行模拟,直接观察到这一假设所产生的结果或效果。这有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。例如,利用虚拟技术,学生还可以进行温室效应的探索学习,从而分析城市建设对周边环境以及园林绿地和水体对城市小气候的相互影响,探索景观建筑设计新的研究方向。
3.实验实训
是指利用虚拟现实技术建立数字城市与风景园林技术平台,进而方便地创建如规划、建筑、照明、水景、工程机械等各种虚拟实验室,方便师生实验实训。
在虚拟景观建筑实验室里,学生可以对自己设计的景观建筑进行反复的修改和论证,并研究加入“时间因素”后的四维模拟,真实感受时间的艺术,也可以进行建筑环境的分析以及建筑物对周边环境影响的研究。在虚拟照明实验室里,学生可以研究不同电光源在不同配光方式和投光方法下的照明和景观效果,进行道路、广场、建筑、庭院、水景、树木、雕塑、溶洞等各种照明实验。在虚拟的水景工程实验室里,学生可以组装水循环系统,了解工艺流程,研究不同流量和扬程下各种喷头组合的水型效果以及配上灯光后的夜景效果。
虚拟现实的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,这非常有利于诸如园林工程机械操作、园林栽培和修剪等各种职业技能的训练。例如,在虚拟的园林起重机训练系统中,学员可以反复操作仿真控制设备,练习在各种用地环境下操作园林起重机的驾驶、起吊和准确落点等,达到熟练掌握相关技能的目的。而虚拟修剪系统也可以低成本地模拟修剪,掌握各类植物修剪的关键,并可直观地评价修剪后的效果。
虚拟现实技术在规划设计领域的运用已得到国内外学者的重视,在景观规划设计方面,国内研究主要集中在景观建模、可视化表达以及技术运用的介绍性研究成果。在历史文化景观再现研究中,景观所包含的历史和文化的内涵,最终都通过人们的感知而传递。作为一种利用人们的感知和构想,具有三维表现力并且富于交互性,从而可以很好地模拟现实的技术,虚拟现实技术在历史文化景观中的应用将会是激动人心的。
虚拟现实技术改变了人们只能从现实生活中获得感知的方式,通过计算机模拟人类的感知,从而制造一个虚拟世界。如果说虚拟现实技术拓展了人们的感知能力,这样一个虚拟世界则增加了人们的生存空间,改变了人们的生活方式。虚拟现实技术还提供了一种超越时间和空间约束,提供人们逼真体验的手段。从时间上说,虚拟现实技术不仅可以模拟现在存在的,再现以前有而现在不存在的,而且可以通过构想,模拟以后可能有的,甚至可以构造现实生活中不可能有的现象和体验。而从空间上来说,虚拟现实可以在甲地模拟乙地的风景,从而用户在甲地就可以体验到身处乙地的感受。这使得人们生活的空间扩大,可以得到的实践和体验增加,如果说人生的价值在于一种实践和体验,这无疑增加了人生所具有的价值。虚拟现实技术还提供了一种超越时空进行信息传递的方式,分布式虚拟现实中,人们可以与来自地球另外一端的用户相遇在一个虚拟世界中,看到彼此的表情和动作,相互进行语言沟通等。
一虚拟现实与虚拟世界 一个虚拟现实系统具有以下三个基本特征,通常称为虚拟现实的特征:(1)沉浸感(Immersion);(2)交互性(Interaction);(3)构想性(Imagination)。根据虚拟现实系统所倾向的特征的不同,虚拟现实系统一般分为四类:桌面虚拟现实系统,沉浸式虚拟现实系统,增强现实系统及分布式虚拟现实系统。虚拟现实技术主要提供给用户一个直观并具有很强交互性的与计算机系统交互的界面。所以其本质是一种人机界面技术,它使人们与计算机打交道的方式产生了革命性变化,使人们的生活方式随之发生变革,它同时是一种影响了或即将影响普通用户生活的特殊文化现象。
第13篇：基于虚拟现实的三维重建复原技术
基于虚拟现实的三维重建复原技术
产品简介
基于虚拟现实的三维重建复原技术, 集成了三维360度全景照相技术、三维虚拟现实动态仿真技术（增强现实技术）为一体，北京金视和科技股份有限公司致力于VR技术在各行业的研发，结合实际情况，并联合相关的高校专家共同研发制成，完全满足现在公安系统里现场全景照相、全景三维测量、三维重建、模拟、和分析的应用。基于虚拟现实的三维重建复原技术生成高度逼真的三维场景图片和动画片，把这些全景图片、三维场景、动画片和声音、文字结合，为侦查、技术、指挥人员生成各种三维虚拟案件现场场景的多媒体影音和影像材料。对这些数字化多媒体信息进行分析、演示，并可以在网络服务器上发布、保存、修改案例，其他用户可以通过网络服务器进行查询、观看案例。为案件的侦破、记录、汇报、存档查询，都提供了便利的直观方便。 产品特点 全自动拍照
刑侦人员将设备架好后，无需人工调整角度，挪动设备。特制照相设备自动将现场记录到设备里。 照片拼接
具备多照片全自动智能拼接功能，对白墙、同色区域等单张照片边缘特征不明显的情况也可准确全自动拼接，无需手动拼接；平均一组全景拼接≤30秒；具备100组及以上批量照片全自动、快速拼接功能，批量拼接无需编程或设置（平均一组图像拼接≤50秒）；具备处理超大、超高清晰度图像的全景合成能力（能够拼接图像尺寸≥20000*10000像素的全景图）。 全景图预览
可以生成多种格式的三维全景图（html、flash、mov、exe等），可自动可视化生成雷达导航效果，使雷达与全景方向同步；可以生成exe可执行文件，跨平台播放；可以全满屏观看全景图，现场细目、导航栏、工具栏、现场地图等均可自由隐藏、显现。 全景图热点编辑
可在全景图中快速方便的添加热点，热点可添加文字标注、并具备超链接常见格式的图片（bmp、jpg、tiff）、视频（avi、mpg、wmv、mp4）、音频（mp
3、wma）、动画、其他文档等功能；具备鼠标拖动、释放即实现热点链接功能，自动对热点进行分类，自动为热点添加三态图标。 全景图转换编辑
全景图自动生成平面示意图；全景图内可以任意截取照片。 全景测量
具备真正的空间三维测量功能，可测量全景图内任意两点间的空间距离，误差符合工程误差标准；三维测量时，被测物体无需地面有投影，无需预先构建图形；测量过程无条件限制。 模拟案发现场
可以快速、自动生成多种案发过程的模拟动画，用于案情推论会。 现场拍摄过程
全自动旋转拍摄，一次拍照，中途无需干预。无需添加外来物品。 硬件参数 JSH-X1 配有全彩色智能液晶显示屏，尺寸：63×34cm，中文汉字显示 数码程序控制（支持手动、全自动拍摄）
无线摇控拍摄距离不小于20米，全过程不需要人工拍摄
自动升降高度可达400mm要求,最高工作高度不小于1700mm要求 主机工作负重3.0kg，脚架最大负重11.0kg 脚架最大管径45mm，收缩高度860mm 重量：8kg 电源：220V，充电电压：8.0-12.0V 升降起动频率：2-200Hz，下降起动频率：200-300Hz 左右转360每度可设
内置充电电池，一次充电工作连续3小时，约拍摄400张 电池：NiMH/2500mAH
第14篇：基于虚拟现实技术的三维教学环境研究论文
摘 要：素描作为艺术设计专业的基础课程，在传统的课程教学中，学生要想更好的观察和绘画，需要控制好灯光、明暗等因素。用虚拟现实方法构建的场景能够更轻松的进行交互控制进而成为学生素描教学中重要的观察手段。作者在虚拟现实技术应用的基础上开发的的素描学习
关键词：当代艺术理论论文,文艺理论论文发表,文学理论论文投稿
素描作为艺术设计专业的基础课程，在传统的课程教学中，学生要想更好的观察和绘画，需要控制好灯光、明暗等因素。用虚拟现实方法构建的场景能够更轻松的进行交互控制进而成为学生素描教学中重要的观察手段。作者在虚拟现实技术应用的基础上开发的的素描学习系统，能起到丰富教学手段、改进教学方法和提高教学效率的作用。
介绍
虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的，简称VR技术。Virtual是虚拟的意思，Reality是真实的意思，合并起来就是虚拟现实。这一词是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代提出的，也称灵境技术或人工环境，国内也有人译为“灵境”或“幻真”。虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身历其境的沉侵感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。随着虚拟现实技术的发展，做为一种新的管理方法和技术，虚拟系统在项目管理进程中正发挥着越来越重要的作用。首先，由于硬件设备投入非常昂贵，虚拟系统通常被用于那些在现实生活中比较危险的教学活动诸如军事、医疗、工程等等。随着技术的更新和发展，在基础教学中，越来越多人使用虚拟现实技术来讲授科学、物理、艺术等等学科。
虚拟现实技术长期以来被用于教育和培训工作。Hratman进一步的使用虚拟现实环境来检测学生的空间认知能力。Park et al发现虚拟现实技术制作的地图能够进一步提高学生的空间想象能力。美国芝加哥大学的电子可视化实验室和交互计算环境实验室设计出了一个名为“美妙(NICE)”的儿童教育作品，它是“叙述性、身历其境感、合作互动环境”的简称，其宗旨是“让我们在虚拟世界里一起学习和成长”。因此，我们非常有必要开发一个教育系统，它能够帮助教师减少教学压力。同时这个教学系统还能够提高学生的学习积极性，激发学生的学习动力，给学生提供一种直观的交互学习环境，进而能很好的完成我们的最终教育目标。
研究目的
在传统的素描教学中，有很多相互影响的因素。教师通常需要去发现并纠正学生的种
种问题，这会增加教师的工作量。同时因为学生经常被动的接收建议，这也会降低他们主动发现问题的能力。为了有效的解决上述问题，我们研究应用3D虚拟现实技术开发了此款交互式素描学习系统。
在本次研究中，我们希望通过开发素描学习系统最终达到下列研究目标：
(1)通过应用素描学习系统的实时交互技术，有效减少教师的教学压力，也能够在一定程度上弥补中学美术教师短缺的问题。
(2)通过展现素描学习系统的趣味性和交互教育功能，能够有效的吸引学生的注意力，提高学生的学习积极性。
(3)素描学习系统的在线学习功能能打破时间和空间的限制，同时虚拟现实技术在空间、阴影、材质表现等方法具有很大的优势，这些都能有效弥补传统媒体在互动交流方面的不足。
系统构建
本系统由以下三部分组成：
1.第一部分：模型
根据课程目标和课程内容的需求，为了训练学生基础的素描造型能力，我们通常将各种各样的物体细分成一个个基本的单元。这些虚拟模型通常由平面和曲面构成。例如圆锥体、球体、圆柱体是由曲面构成的三维物体，而正方体、四棱锥、六棱柱是由平面构成的三维物体。众所周知，这两类物体是最基本的几何体。使用几何体的目的在于将复杂的物体分解成简单基本单元，比如人头就可以看做是由球体、圆柱体、长方体等基本单元构成的复杂对象。
学生依靠所学到的经验，将真实生活的物体分解成简单的几何体并进行重构。这种训练可以增强学生在素描绘画中的观察和分析能力。
2.第二部分：构建虚拟现实交互操作环境
为了顺应在线学习的新趋势，我们可以将素描学习系统开发成网络学习的平台，学生可以通过因特网或局域网进行在线学习，它可以弥补传统学习方法在时间和空间方面的不足。我们希望通过消除学生在自然观察过程中所遇到的各种相互干扰的因素，同时给学生提供互动的学习环境，以此提高学生的学习积极性。
我们所开发的系统属于桌面虚拟现实系统，这套人机交互系统的硬件设备是屏幕、鼠标、键盘。在软件方面，虚拟现实技术能特供特殊的空间概念，实时三维图片的灯光/阴影计算功能、纹理贴图计算功能能够为素描教学提供一种非常真实的交互学习环境。
3.第三部分：纸质练习
我们的研究采用探究式的学习策略：研
第15篇：虚拟现实教学大纲
《非线性编辑》课程教学大纲
课程编号：（暂不填写）
课程名称：虚拟现实
总学时数和学分：本课程计划72学时，4学分 实验或上机学时：36学时
先修及后续课程要求：三维动画设计3D、图形图像处理PS
一、课程的性质和任务
课程性质：
虚拟现实是利用计算机图形学技术，在计算机中对真实的客观世界进行逼真的模拟再现。通过利用传感器技术等辅助技术手段，让用户在虚拟空间中有身临其境之感，能与虚拟世界的对象进行相互作用且得到自然的反馈，并让人产生构想。
主要任务：
使学生掌握3ds max及VPR软件的使用方法，掌握利用3ds max软件进行前期的模型、材质、灯光以及渲染器的设置技巧，熟练使用VRP完成动画的设置。
二、基本要求
教学环节包括：课堂讲授及习题课、课外作业、实验、考试考查等
（一）、课堂讲授
1.教学方法：
通过讲授演示3ds max的使用方法让学生掌握虚拟现实前期的制作过程，通过学习VPR软件的动画设置，完成后期动画的制作。
2.教学手段：
通过多媒体设备进行教学，并采用电子教案、CAI课件、案例分析等先进教学手段。
3.外语的要求：
会看懂英文版的多媒体创作工具
（二）、教学辅助资料
拍摄的视频素材
（三）、习题课安排
给出样例让学生自己完成。
三、与其它课程的关系
在本课程开设之前，应先修三维动画设计3D，图形图像处理PS等课程，并为以后学习视频特效等课程打下基础。
四、教学内容
本课程共分七大模块，通过学习，使学生掌握3ds max软件的使用和VPR动画的设定。主要教学内容有：
第一章3ds Max建模准则
虚拟现实（VR）的建模和做效果图、动画的建模方法有很大的区别，主要体现在模型的精简程度上。VR的建模方式和游戏的建模是相通的，做VR最好做简模， 不然可能导致场景的运行速度会很慢、很卡、或无法运行。 教学重点：模型的创建与简模的制作。
教学难点：模型的简化与拓扑结构的分布。 目的要求：制作布线合理的简模。
第二章3ds Max前期材质类型的应用与基本设置。
在制作VR项目时，虽然模型的优化很重要，但材质的编辑也一样很重要，因为材质的使用需要跟烘焙操作结合在一起，不同类型的材质需要采取不同的烘焙方式。
教学重点：材质与贴图的基本设置。
教学难点：材质的调节，UV的划分与贴图的绘制。
目的要求：掌握3ds max材质的调节与贴图的正确绘制。
第三章3ds Max前期灯光设置要求与相机的创建 掌握正确的布光方法及灯光与摄像机参数的设置：
1、创建灯光并合理布光。
2、摄像机参数的调节。
教学重点：布光方案的正确选择。
教学难点：灯光的参数调节与灯光之间的关系。
目的要求：掌握灯光布光的基本方法、并熟练使用灯光、相机的各项参数设置。
第四章3ds Max前期渲染器基本参数 教学重点：
1、默认渲染器的参数设定。
2、Vray渲染器的参数设置与调节。
教学难点：Vray渲染器的参数面板设置与材质灯光的调节。 目的要求：熟练掌握渲染面板参数设置。。
第五章3ds Max前期烘焙基本参数设置 教学重点：贴图烘焙的命令和参数设置。
教学难点：烘焙的参数设置与烘焙前的渲染结果检查。
目的要求：掌握贴图烘焙与检查的方法。
第六章 前期常用动画的简单制作
教学重点：常用父子动画，路径动画，动力学动画的制作
教学难点：父子关系的设定，路径动画的参数调节与动力学动画的参数设定。 目的要求：掌握常用动画的制作。。
第七章 3ds Max的模型与动画导出技巧
教学重点：掌握部分静态模型与全部静态模型的导出与动画模型的导出方法。 教学难点：将烘焙模型正确导入到VPR软件中制作动画。 目的要求：掌握烘焙完成模型的导出技巧。
五、实践教学环节
实训要求：
使学生掌握3ds Max与VPR的使用方法，完成虚拟现实动画的制作。 实训内容：
实训一 简模的创建与布线的调整。
实训二
常用材质的参数调节，UV的划分与贴图的正确绘制。
实训三
灯光的参数设置与布光方案的正确解决。
实训四 渲染参数面板的设置。
实训五
贴图烘焙的命令与参数设置。
实训六
动画的制作，能完成父子关系、路径与简单动力学动画的制作。
实训七
导入VPR后动画的制作。
六、教学建议
1、师资要求：
要求主讲教师具有一定的行业从业经历或有相关成熟作品。
2、教学条件：
酷睿i5以上计算机或兼容机40台。注：四核CPU主频须2.6GMHz以上，内存须4G以上，硬盘须500G左右自由空间，WindowsXP系统或更高版本，3ds max 2009或以上版本，VPR软件。
七、考试与成绩评定
该课程根据平时（作业和出勤）、期中、期末等成绩按学院要求比例进行考核。
八、制定教材与教学参考书
[1]《3ds max与虚拟现实》.九州星火传媒.电子工业出版社.2006.5
九、补充说明
１．本课程须以理论与实践结合进行教学。
２．本教学大纲适用于三年制动漫设计与制作专业。
开课单位及课程所属教研室（加盖单位公章）：
大纲制（修）订负责人签名：
开课单位教学主任签名：
大纲制（修）订时间： 年 月
第16篇：虚拟现实简介
虚拟现实技术简介
虚拟现实（VR-Virtual Reality）,也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户即可以简单的通过网页浏览、应用程序查看时键盘和鼠标的操作甚至通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。
与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够看到三维实体、逼近真实的场景，结合环幕等硬件设备可以使操作者真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境中对象的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。这是符合人类认知过程一种计算机技术。
沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。预言家们预言虚拟现实技术在不远的将来虚拟现实技术就会象当年地计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。
目前已经众多国内外的公司退出了自己的虚拟现实技术解决方案，包括软件的解决方案和硬件的解决方案，更多的是软硬件结合的解决方案。好的软件也需要好的硬件来配合实现身临其境的效果，因此这是一个系统工程，技术门槛不高，但实际应用难度大。
第17篇：虚拟现实 论文
XXXXXX学院
虚拟现实
学 生 姓 名：XXX 指 导 教 师：XXXX 系别：信息技术系 专业、班级：计算机科学与技术XXX班 完 成 时 间：2009年6月13日
虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
姓名：XXX
专业：XXX
学号：XXXX
摘要：目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、娱乐游戏，以及建筑设计等领域。在教育领域，虚拟现实技术也有广泛的用途。文章介绍了虚拟现实技术及VRML语言，探讨了虚拟现实技术在计算机教学和计算机实验中的应用。如果虚拟技术广泛应用于网络教育中，将对远程教育产生深远的影响。
关键词：虚拟现实技术；虚拟实验；VRML；计算机专业
随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展，代写论文 网络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术，它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。 1 虚拟现实技术
多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展，现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上．而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展，特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式，是一种最新出现的教学模式，具有广阔的发展前景，代表了教育的未来和发展的方向。
1．1 虚拟现实技术概念
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，又称为灵境技术，代写毕业论文 它汇集了数字图象处理、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，以及人体行为学等多项天技术．是计算机技术的综合应用。具体地说，就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境．仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉，从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。
1．2 虚拟现实系统的构成
一个虚拟现实系统由以下几部分组成：
(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生，且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互，这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换，使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息，让虚拟环境有所察觉。
(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统，只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。代写硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在．又通过作用器件去影响虚拟环境，使其作出相应的变化。
(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境，且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
1．3 虚拟现实技术基本特征
(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。
(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互．使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能．就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
1．4 虚拟现实系统的类型
虚拟现实技术按其功能，可分为以下几种类型：
(1)沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵，难以在教育行业普及推广。
(2)桌面式虚拟现实系统
桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景．用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前，通过屏幕观察虚拟世界并与之交互，往往会受到周围环境的影响，难以做到完全投入．但是结构简单、成本较低，易于普及推广。
(3)分布式虚拟现实系统
分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间，共同参与虚拟活动。
(4)增强现实性虚拟现实系统
增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知的感受。
1．5 虚拟现实造型语言VRML
VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虚拟现实建
模语言，是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的，在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。
VRML的基本工作原理可概括为：文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述，是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的，因为这样会有很大的数据量．在Intemet上传输会遇到很多困难．VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景．就像我们的编程语言。比如，一个立方体的描述文本是：Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一种描述语言标准，规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时，需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说，文本描述是嵌在WEB页面中，在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后，浏览器对它进行解释计算，动态地生成虚拟场景。比如，描述球形的文本，浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说，就是
用文本信息描述三维场景．在Intemet网上传输，在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景．解释生成的标准规范即是VRML规范。
VRML文件主要包括四个主要成分：VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中．代写医学论文只有文件头部分是必须的，它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型，它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块．它构成了VRML文件的主体部分，正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作．然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序，一个典型的脚本是由Java或JavaScript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息．一旦在两个节点之间创建了一个路由．第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点，这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目：注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本，它类似于程序设计，这种方法简单方便．但不是很直观．对设计者的空间想象能力要求也较高，设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具，如CosmoWorld和WebWorld等．这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件，用户设计时，只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了．而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后，系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本，这样，这些文本传送到用户的浏览器后．便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。
VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响．得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中，它可广泛用于学习情景创设上，以增加学习内容的形象性和趣味性。例如：创建网上三维图书馆，它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实，汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外，使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施，它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险．更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低，这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性，所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中，这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
2 虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
2．1 虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用
众所周知，计算机课程实践性很强，在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如，在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时，书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合，设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容，满足学习者从各个角度观察和学习，仿佛身临其境，更好地理解学习的内容。
制作VRML课件的基本思路是：
(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画．并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。
(2)引入VRML的相关节点，建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。
(3)优化VRML场景，即在构建场景的过程中，利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。
(4)VRML文件的输出，将已创建的空间场景输出为．wrl形式的文件。
例如，设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。
首先，在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型．增强感性认识，并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRML Script的动画链接．虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件，再通过把VRML文件嵌入到网页的方法，使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字．又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同．感受到虚拟世界的美妙。然后，通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着，通过VRML的动画节点控制和VRML Script的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果，然后按照六个安装步骤：第一，机箱、主板的安装；第二，风扇、内存的安装；第三，光驱、软驱、硬盘的安装；第四，声卡、显卡的安装；第五，电源的安装；
第六。显示器、键盘、鼠标的安装，组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。 在学习的过程中，只要点击相应的按钮，就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后，点击光驱的开、关键，光盘托会自动拖出和送入，点击软驱的按钮，
软盘会自动取出．使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。
通过VRML Script语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如．当你点击软驱上的按钮，会发出声音并弹出一张软盘；当你点击光驱按钮时，盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息，当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息，说明该对象名称。
又如，在《数据结构》课程中，对于常用的数据结构的算法思想．由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如，递归算法是学生比较难理解的，因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现，而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来，这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时，可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。
总之，通过制作课件来辅助课堂的教学，能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，使抽象的学习直观化、形象化，帮助学习者解决学习中的重点和难点，提高学习者的积极性。
2．2 虚拟现实技术在计算机实验中的应用
由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统，包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如，在城域网和广域网的网络建设过程中，不必真正把网络构建起来就可以亲身体验，犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中，可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的，而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中，可以虚拟商务环境，让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。
使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。代写工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱，在这个虚拟机上，可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作，熟悉操作和新技术，达到事半功倍的
效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统，而不会对当前的操作系统产生影响。
虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟．通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索，设计出新型的网络设备和电子器件．从而激发学生的创造性思维，培养学生的创造能力。
通过虚拟的实验室进行实验，既可以缩短实验的时间，又可以获得直观、真实的效果，还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训，避免真实实验操作带来的各种危险。并且，虚拟实验具有先进性和共享性，易扩充．易于改变教学项目，减少设备投入经费，使教学内容在虚拟的环境中不断更新．使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中，并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验，缺少“实物感”，正如在网上看书与拿真实的书看时，会觉得真实的书更实在。在网络实验中，用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多，在虚拟实验中．学生很难见到这些设备，如果在真正的实践中可能会无从下手。因此，在具体实施中，应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作，这样，他们会对实验的设备有亲身的体会，更能加深实验的印象，提高实验的效果。
3 结束语
虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的，只有亲身去经历、亲身去体验去感受，比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容，有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性，达到优化教学过程、提高教学质量的目的，从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展，基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景，必将成为21世纪教育的主流。
参考文献：
[1]刘凤田，刘玉兰．虚拟现实技术及其在教育领域的应用研究[J]．河北农业大学学报，2005，
(1)．
[2]余胜泉，车皓阳，姚顾波．教育中的虚拟现实[J]．现代教育技术研究所．2O00．
[3]李玲，汤小红．虚拟现实建模语言及其在工程制图教学中的应用[J]．微计算机应用，2004，
(3)．
[4]郭凤英．虚拟现实技术在网络教学中的应用[J]．北京联合大学学报(自然科学版)，2004，
(3)．
[5]何来坤，徐渊．虚拟现实建模语言VRML及其应用[J]．杭州师范学院学报，2005，(2)．
[6]祝智庭．现代教育技术[M]．北京：教育科学出版社，2004．
[7]陈晓春．虚拟现实在现代教育技术中的应用[J]．铜陵学院学报，2005，(3)．
[8]宣翠仙．虚拟现实技术及其在教育中的应用[J]．浙江树人学报，2004，(2)．
[9]杨宗凯，吴砥，刘清堂．网络教育标准与技术[M]．北京：清华大学出版社。2003．
[10]阳化冰，刘忠丽．虚拟现实构造语言VRML[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2O00．
[11]金杰．远程教育中虚拟实验与虚拟仪器及技术的运用与前景[J]．电脑与技术，2005．
[12]李法春，高俊文虚拟现实在“网络”课程教学中的应用[J]．中国职业教育技术。2005．
[13]万寿红，徐红．数据结构远程教育的教学方法探讨[J]．理工高教研究，2005，(2)．
第18篇：课程描述格式(虚拟现实技术和C4D)
1.《虚拟现实技术VR》课程描述
课程目标：通过对本课程的学习，使学生了解并掌握虚拟现实技术的基本概念和术语、系统组成及其应用领域，了解虚拟现实的基本计算机结构，了解虚拟现实技术的建模技术，掌握应用系统开发的基本技能。
主要内容：VR系统简介，虚拟现实技术的发展简史，VR建模、几何建模、运动建模、物理建模、行为建模、模型建模，工具包和场景图，VR在教育、艺术以及娱乐中的应用。
教学建议：本课程教学上使用计算机和VR虚拟现实设备相结合，根据教学内容采取启发式、引导法等教学方法，开展教学活动。通过在采用蓝墨云软件进行课堂分组、比赛、研讨等多种形式，提高学生的学习兴趣，增强学生学习能力；按学时要求，大约4学时布置一次课后作业，一般视思考题份量每次布置1—3道题，由授课教师自行掌握；在考试题目的设计上，尽可能灵活新颖，重点检验学生应用所学知识解决实际问题的能力。
2.《CINEMA 4D》课程描述
课程目标：通过对本课程的学习，使学生了解并掌握包含建模、动画、渲染、角色、粒子以及新增的插画模块，还包括完整的修补时间线，能够输出全播放品质的图片和动画，也能够输出整批成像。
主要内容：毛发系统、高级渲染模块、三维纹理绘画、CINEBENCH、Dynamics:动力学模块、MOCCA:骨架系统，多用于角色设计、NET Render:网络渲染模块、PyroCluster:云雾系统、Sketch & Toon:二维渲染插件，Thinking Particles:粒子系统、Sculpt:雕刻系统，可烘焙法线贴图,置换贴图等。
教学建议：本课程教学上使用高配置计算机，根据教学内容采取启发式、引导法等教学方法，开展教学活动。通过在采用蓝墨云软件进行课堂分组、比赛、研讨等多种形式，提高学生的学习兴趣，增强学生学习能力；按学时要求，大约4学时布置一次课后作业，一般视思考题份量每次布置1—3道题，由授课教师自行掌握；在考试题目的设计上，尽可能灵活新颖，重点检验学生应用所学知识解决实际问题的能力。
第19篇：网咖引入虚拟现实技术要注意什么？
虚拟现实是2016年人们最值得期待的科技产品，是年轻人有浓厚体验兴趣的产品，是网咖业主为了可持续发展和增强竞争力想引入的产品。那么，业主在引入虚拟现实技术时要注意什么，才能更好的为网咖服务，让网咖盈利？
58网维网吧增值联盟的小编觉得，要从虚拟现实的现状出发。现在的虚拟现实缺乏核心技术，用户体验差。目前，市面上的VR设备更偏爱向用户展示其产品体验，却鲜有宣传技术优势的产品，体验时经常出现令用户眩晕等不适反应，较长时间使用甚至会诱发高血压等生理疾病，危及用户身体健康。
根据腾讯研究院安全研究中心日前发布的研究报告，VR产品的潜在风险之一就是易给用户造成眩晕、恶心等不适症状。在之前的VR产品体验汇总，很多用户都反映过这些问题，也引起了厂商的重视，但受制于技术水平的原因，还未根本解决。如果短时间内这项技术水平未能得到有效提高，产品技术不过关的话，不仅会影响VR的商业化进程，也会影响用户对网咖的评价和印象，造成用户的流失。
网咖业主可适当放缓引进的脚步，对现有的设备进行自身体验后，考察好设备性能，在考虑引进，莫因引进了新产品没有吸引新用户倒流失了老用户。
虚拟现实还存在着内容缺失、用户黏性弱的问题。每一个新兴事物在前期总会遇到各种各样的问题，虚拟现实也一样，现在就面临内容缺乏的问题。与3D产业发展类似，在硬件受到资本支持发展迅猛之时，行业不得不面对内容缺失这一问题。在提供视觉享受的产业里，硬件只是基础，内容才是支撑产业持续发展的源动力。
内容缺乏，再好的设备也无用武之地。在缺乏内容支持的环境下，用户购买VR设备的实际用处其实并不多，一般就是用于内置游戏和视频的体验和观看。毋庸置疑，这种模式下很难留下用户，更别提用户粘性。为了避免出现这种情况，网咖业主在准备引入设备时，同时要引入内容，尤其是有虚拟现实功能的网络游戏。有内容才有吸引力，才能让用户频繁光顾。
虚拟现实还存在用户体验成本高，购买动力不足的问题，不过这个问题对网咖行业是利好消息。性能好的VR设备成本很高，中等偏上的价格都非普通人能接受，业界公认的高性能VR产品Oculus Rift就并非“亲民价”，预售价高达599美元。作为一款娱乐工具，其售价超出普通大众的承受能力，用户购买动力并不足。但这种需求并没有减少，可以从另一个方面来满足，那就是体验而非购买，网咖也正是利用了人们的需求来提供体验服务。
VR设备除了价格高外，还需要匹配足够强大的电脑运行，才能拥有较好的用户体验。据小编了解，以Oculus Rift为例，运行Oculus Rift的最低PC配置为英特尔酷睿i5-4590处理器、8GB RAM、Nvidia GTX 970或AMD R9 290独立显卡、一个HDMI接口、三个USB 3.0及一个USB 2.0接口，系统至少为Windows 7。这也是说，如果电脑的配置达不到这个标准，用户也能体验到初级的VR游戏，并不利于塑造网咖好的用户体验。
网咖业主在引入设备时，要了解清楚设备运行所需要的条件，即对电脑的要求，如果网咖内的电脑达不到要求，最好不要引进。
第20篇：虚拟现实技术在煤矿安全中的应用研究
0-10-12;修订日期: 2000-11-20 作者简介:李珍香(1967-),女,现在阳泉煤炭专科学校从事教学与科研工作。
虚拟现实技术在煤矿安全中的应用研究
李珍香1, 杜红兵1,2, 夏征义2 (11山西阳泉煤炭专科学校,山西阳泉045001; 21中国矿业大学北京校区,北京100083) 摘 要:介绍了虚拟现实技术及该技术在煤矿安全中应用的必要性和可行性,并提供了该应用领域中编制虚拟现实软件的工具。 关键词:虚拟现实;煤矿安全;应用
中图分类号:TD7
文献标识码:A
文章编号:1008-8725 (2000) 06-0027-02 0 引言
多年以来,煤炭科技的发展,使得煤矿安全技术水平有了很大的提高,但是由于本身所处的自然条件,煤炭行业仍然被认为是比较危险的行业,各种事故(如顶板冒落、火灾、瓦斯煤尘爆炸等)的发生严重威胁着矿工的生命安全和煤炭生产的正常进行。在各种灾害事故中,矿井火灾是煤矿主要灾害之一,据统计,在全国统配煤矿和重点煤矿中,有自燃发火危险的矿井约占47%。当矿井火灾发生后,火势发展迅猛,变化复杂,影响范围广,往往造成人员伤亡和财产的损失,极易酿成重大灾害事故[1]。在救灾时,救灾行动的成功与否取决于救灾人员能否迅速、正确地决策并实施,而这些又取决于救灾人员的素质和他们平时训练水平。然而在矿山救护队的平时训练中,传统的训练方法很难给他们提供一个与真正的矿井灾害相近的训练环境,这样他们在救灾时,由于缺乏亲身的感受和实践经验,面对井下灾害时期极其危险复杂的场面,就很可能不知所措,而不能正确运用平时训练中学来的理论和技术[2]。虚拟现实技术完全可以模拟一个真正的矿井灾害和在火灾时期矿井的风流和烟流流动情况,并实时采取一些救灾措施,把救灾措施的效果逼真地反映给参与者。救护人员可以通过进入这个虚拟的环境,尝试采取各种各样的救灾措施,从而获得训练[3~4]。虚拟现实还可以模拟一个已发生 的事故,便于调查事故原因,吸取事故教训。 1 虚拟现实技术[5]
虚拟现实,作为一门新兴的交叉学科,是当今计算机界广泛关注的一个热点。特别是VRML这一基于WWW上虚拟现实建模语言的出现和发展更推动了虚拟现实技术的发展。
虚拟现实来自于英文/Virtual Reality0(VR),它是利用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱,分子结构世界等),通过多种传感设备使用户/沉浸0到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。实际上它就是一种先进的人机接口,通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担,提高整个系统的工作效率。它是多年以来在实时图像显示技术、控制理论、数据库设计、机器人技术、多媒体技术、立体声、跟踪定位技术、计算机辅助设计和影视技术基础上发展的结果。它可以完全彻底地转化人们的想象力,可以在计算机中产生另一种境界,然后将境界的有关信息传给人的感觉器官,使人们获得一种全新的感受,让人觉得他的确是在另外一个三维世界中。
VR技术具有以下四个重要特征: (1)多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知,就是说除一般计算机技术所具有视觉感知外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至还应该包括味觉感知、嗅觉感知。 (2)存在感(Presence)。又称为临场感(Immer-sion),是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的 真实程度。
(3)交互性(Interaction)。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度(包括实时性)。
(4)自主性(Autonomy)。指虚拟环境中的物体依据物理定律动作的程度。 2 国内外研究现状
随着虚拟现实技术的兴起和发展,有关它的应用也得到了很大的发展,目前在军事、航空航天、医学、建筑工程、娱乐方面的应用研究比较多。比如,医学上的虚拟解剖,建筑上的辅助设计,军事上的虚拟现实飞行模拟训练及联网战场模拟,以及各种各样精彩的虚拟现实游戏等等。虚拟现实已经形成了一个很大的潜在市场。
但是在煤炭行业,虚拟现实的应用研究还不是很多。英国的诺丁汉大学矿产资源工程系的AIMS研究小组利用虚拟现实技术模拟了一个井下房柱式开采系统。人们可以随时从真三维的各个方位观察这个开采系统中各个设备的运转情况及整个系统的运行状况,还可以实时的改变开采系统的配置,系统自动给出各种情况下的效率参数,通过对比来获得最佳的开采效率下的设备和人员配置。他们还模拟了露天矿的交通安全训练与教育系统,井下矿车出轨撞人的场景[3,4]。现有国内的安全技术及工程的各种理论技术已经相当丰富并且还在不断发展,但虚拟现实技术作为一门新技术在煤炭行业的安全技术中的应用研究可以说还是一个空白。 3 矿井灾害的虚拟现实技术模拟及意义
用虚拟现实技术来模拟一个真正的矿井灾害,使人们更彻底更直观地了解矿井灾害的各方面因素,从而更有效地采取防灾和救灾措施。用Visual C++程序设计语言、Open GL程序设计语言、虚拟现实建模语言VRML、Visual J++程序设计语言、计算机图形学等知识编制虚拟现实软件,主要模拟采区的通风系统,当运输巷皮带跑偏与机架磨擦引起火灾时,先是自动喷淋系统喷水灭火;如果火灾发生蔓延,就模拟火的蔓延过程;工程人员关闭风门的过程;矿工撤退的过程;人员的巷道中行走时,烟流对人员造成的影响等。以及救护人员采用水龙头喷水灭水时,如果在上风侧灭火,发生的烟流滚退现象等。
为此,该虚拟过程的实现有着重要的意义:它可以减少矿山救护时的实际训练费用,并大大减少训练时的危险性,而且还可以不受时间、地点、天气的影响,任意设置实际灾害中可能出现的一些特殊情况。它也可以提高煤矿安全及生产管理人员的安全意识,提高管理水平,预防重大灾害的发生,提高矿井救灾人员处理灾害的决策应变水平,并把矿井灾害的伤亡和损失降到最低。同时可以协助调查事故原因。另外,通过软件演示可以实现矿井安全救灾防灾的实际培训。 4 结束语
虚拟现实技术的应用具有巨大实用性、真实性和灵活性。随着这种技术研究工作的不断深入和相关技术的发展(I/O设备的普遍使用、视频显示质量的提高以及功能很强且易于使用的软件的实用化),它在煤矿安全中的应用一定会有更广阔的前景。 参考文献: [1] 周心权,吴兵1矿井火灾救灾理论与实践[M]1北京:煤炭工业出版社,19961 [2] 戚宜欣,秦跃平1矿井通风安全技术与管理[M]1北京:煤炭工业出版社,19981 [3] Aims ResearchUnit.Board and Pillar SystemUserManual.Department of Mineral Resources Engineering University of Nottingham.[4] Aims Research Unit.VR System General User Manual.Department of Mineral Resorurce Engineering University of Nottingham1 [5] 俞志和,曾建超1虚拟现实技术[M]1大连:大连理工大学出版社,19961 Application of VR technology in mining safety
LI Zhen xiang1DUHong-bing
1、2XIA Zheng-yi2 (1.Yangquan Training Iustitute of Coal,Yangquan 045001 China; 2.China Univ.of Mining&Tech.,Beijing Campus,Beijing 100083,China) Abstract:This paper introduces VR technology and its application in minning safety and presentes the programming tools of VR technology in this field.Key words:VR; minning safety; application
煤 炭 技 术
2000年
