虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

計(jì)算機(jī)現(xiàn)在是運(yùn)用的比較普遍的一種表現(xiàn)方式，有三維表現(xiàn)和虛擬動漫的表現(xiàn)形式，而現(xiàn)在我們運(yùn)用計(jì)算機(jī)表現(xiàn)的形式是3D多，現(xiàn)在基于人們的文化修養(yǎng)和審美意識提高，在室內(nèi)設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)手法選擇性越來越多，有時候同樣方案和同樣的設(shè)計(jì)，但是表現(xiàn)手法不一樣，就會給客戶不一樣體驗(yàn)和效果。而基于這種計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)手法相結(jié)合的虛擬表現(xiàn)手法就有很大的優(yōu)勢，可以更加直觀充分的展現(xiàn)給客戶看了。

二、虛現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用和發(fā)展目的

室內(nèi)設(shè)計(jì)發(fā)展至今，已經(jīng)有多種表現(xiàn)形式了，那么虛擬表現(xiàn)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中有一下幾個功能和目的：

1、充分的幫助設(shè)計(jì)師講解設(shè)計(jì)理念

在室內(nèi)設(shè)計(jì)這專業(yè)出現(xiàn)之前，室內(nèi)裝修都是以業(yè)主根據(jù)自己的欣賞水平和想象來施工的，這種方式只能以親自在現(xiàn)場知道工人去施工，所以也就沒有施工圖啊，設(shè)計(jì)方案之說，裝修功能也只局限于人類的居住需求。隨著社會發(fā)展才分工出設(shè)計(jì)師行業(yè)，也就有了方案和平面圖包括效果圖，伴隨著設(shè)計(jì)師和客戶交流也越來越多。但是在交流中客戶和設(shè)計(jì)師都有對方案的理解，那么就能使設(shè)計(jì)師更好的修改方案，也就能和施工人員對接施工，但是這種施工固然能解決設(shè)計(jì)問題，也能更好的和施工人員交流，但是還不能滿足設(shè)計(jì)師和客戶之間的交流，在這個發(fā)展過程中虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用很好的彌補(bǔ)了室內(nèi)設(shè)計(jì)的不足，能使設(shè)計(jì)師的方案更直接的和客戶交流對接，當(dāng)然更加豐富了室內(nèi)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)手法。

2、在室內(nèi)設(shè)計(jì)中優(yōu)勢

近年來，虛擬設(shè)計(jì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中作為一個獨(dú)立體系正在快速的發(fā)展，三維立體在虛擬現(xiàn)實(shí)中相比于傳統(tǒng)手繪中的優(yōu)勢在于實(shí)際設(shè)計(jì)空間的真實(shí)尺寸體現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)更加直觀的表達(dá)出設(shè)計(jì)師的效果，更加人性化和專業(yè)化，在設(shè)計(jì)過程中更加快捷、直觀、逼真。

3、靈感創(chuàng)作的來源

計(jì)算機(jī)更能反映空間的真實(shí)性，虛擬在空間的創(chuàng)作中，能把各種模型組合有利于激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作潛能和再創(chuàng)作的靈感。在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造中，各種模型有趣的組合，能使設(shè)計(jì)師找到源自大自然的設(shè)計(jì)，一切的設(shè)計(jì)來自大自然萬物，它能使設(shè)計(jì)師在面對計(jì)算機(jī)時消除疲勞，避免單調(diào)的工作，使設(shè)計(jì)師有更多的時間來找創(chuàng)作作品的靈感。

4、合理的展示平面布局

計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的強(qiáng)大功能，室內(nèi)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)一般通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理得來的，像室內(nèi)的平面圖的尺寸、標(biāo)注等都可以用計(jì)算機(jī)處理得來的。傳統(tǒng)方式則需要設(shè)計(jì)師發(fā)費(fèi)大量的人力物力來計(jì)算，而且沒有計(jì)算機(jī)那樣精準(zhǔn)。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的處理大大節(jié)省了時間和人力成本。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在運(yùn)用中的不足

1、時間成本更高

以往通過傳統(tǒng)方式手繪來與客戶交流，直接可以描繪出客戶的想法，而虛擬現(xiàn)實(shí)的制作方式則相對來說時間周期更長，也更加不好修改，在表現(xiàn)方式越來越多的情況下，手繪通常時間比較節(jié)省，而電腦制作的效果圖相對來說也比較短，而使用的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來表現(xiàn)方案時，通常比較漫長的，而且也不容易修改，因此虛擬技術(shù)在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中的時間成本比較高。

2、價格成本偏高

虛擬技術(shù)與傳統(tǒng)方式相比較的價格偏高由多方面的成本因素的，首先虛擬技術(shù)是一門新型的信息技術(shù)，是伴隨著科技發(fā)展的成果，目前掌握這門技術(shù)的人員不是很多，這是作為一門技術(shù)表現(xiàn)的方式，其次是因?yàn)樘摂M技術(shù)在現(xiàn)實(shí)操作中時間成本相對來說比較高，而且對計(jì)算機(jī)的硬件要求比較高，這也無形中增加了運(yùn)行成本，因此虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用在實(shí)際運(yùn)行中有著多方面的制約因素。

3、技術(shù)人才的匱乏

目前我國教育還沒有大量培養(yǎng)掌握這門技術(shù)的人才，而科技在前進(jìn)，所以人才的匱乏不足也制約著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。

四、結(jié)束語

第2篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)土木工程可視化計(jì)算

一、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長和基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的加入，建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)形式日益復(fù)雜，對土木工程學(xué)科管理的科學(xué)性、精確性要求越來越高。實(shí)現(xiàn)土木工程的信息化、智能化、可視化和集成化成為土木建筑工程項(xiàng)目管理現(xiàn)代化的要求和本領(lǐng)域的探究熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality,VR)是綜合性和集成性極強(qiáng)的高新技術(shù)，在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、娛樂等多個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。土木工程中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及土木工程領(lǐng)域的各個學(xué)科，已顯示出一定的實(shí)用性，技術(shù)潛力十分巨大，應(yīng)用前景非常廣闊[1。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱靈境技術(shù)，是20世紀(jì)末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)。它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，大大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。VR技術(shù)是把抽象、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)化為直觀的、用戶熟悉的事物。它的技術(shù)實(shí)質(zhì)在于提供一種高級的人機(jī)接口。利用VR技術(shù)所產(chǎn)生的局部世界是人造和虛構(gòu)的，并非是真實(shí)的，但當(dāng)用戶進(jìn)入這一局部世界時，在感覺上和現(xiàn)實(shí)世界卻是基本相同的。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人和計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動的目前狀況，給用戶提供了一個趨于人性化的虛擬信息空間。它以模擬方式為使用者創(chuàng)造了一個實(shí)時反映實(shí)體對象變化和相互功能的三維圖像世界，在視、聽、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中，使參和者可直接參和和探索虛擬對象所處環(huán)境的功能和變化，仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界中。一個身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理和模式識別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語音處理和音像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同功能、不同層次的具有相當(dāng)規(guī)模的子系統(tǒng)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具備以下三個方面的特性。

1．沉浸性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特征，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者和虛擬環(huán)境中的各種對象的相互功能，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。

2．交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過非凡頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或動作等自然技能，就能對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行考察或操作。

3．多感知性

由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

1．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用前景

在土木工程中，長期以來人們不得不用抽象的概念表示非常豐富的內(nèi)容，如用平面圖、剖面圖、立面圖等平面圖形成一些規(guī)定的符號來表示三維的立體建筑，用比較抽象的圖形和精練的語言來描述復(fù)雜的場景，以傳遞大量的信息。但這一種信息處理和傳遞方式受到信息接受者所從事的職業(yè)、知識結(jié)構(gòu)及理解能力的影響，交流起來非常困難。

VR技術(shù)的發(fā)展為我們克服這一困難提供了極其有效的手段。用虛擬現(xiàn)實(shí)既能表示真實(shí)的世界，也可以表示虛擬的世界。表示真實(shí)世界時，可以突破物理空間和時間的約束，做到能“超越現(xiàn)實(shí)”；在表示虛擬世界時，又能使其中的虛擬物體表示出三維逼真感，以達(dá)到身臨其境的感受，最后形成一種“人能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互功能的三維信息空間”。VR技術(shù)為用戶提供了一種新型的人機(jī)接口，它利用計(jì)算機(jī)生成交互式三維環(huán)境，不僅使參和者能夠感受到景物或模型的逼真存在，并且對參和者的運(yùn)動和操作做出實(shí)時準(zhǔn)確的響應(yīng)。

2．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用領(lǐng)域

由于具有上述的優(yōu)勢特征，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用主要有以下幾個方面[2。

（1）在虛擬施工過程和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用[3

在實(shí)際工程施工中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算是一個難度較大的新問題，前者難點(diǎn)關(guān)鍵就在于施工現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備間的空間關(guān)系的表達(dá)；后者在于施工結(jié)構(gòu)在施工狀態(tài)和荷載下的變形大于就位以后或結(jié)構(gòu)成型以后。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中，建立四周場景、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備等的三維CAD模型（虛擬模型），形成基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真系統(tǒng)，讓系統(tǒng)中的模型具有動態(tài)性能，并對系統(tǒng)中的模型進(jìn)行虛擬裝配，根據(jù)虛擬裝配的結(jié)果，在人機(jī)交互的可視化環(huán)境中對施工方案進(jìn)行修改。復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工涉及的因素較多，起重機(jī)的布置位置、高度，纜風(fēng)繩著力點(diǎn)的選擇，構(gòu)件堆場的位置，起重機(jī)的開行路線，構(gòu)件起吊路線等，都是施工方案設(shè)計(jì)必須考慮的新問題。若對這些新問題考慮得不夠，則工程施工的進(jìn)度、成本等都會受到影響，甚至導(dǎo)致平安事故的發(fā)生。

建筑結(jié)構(gòu)施工前往往要對施工方案進(jìn)行受力狀態(tài)復(fù)核。如在大跨空間結(jié)構(gòu)施工中，不僅要考慮施工過程的平安性、可行性，還要考慮結(jié)構(gòu)本身在施工過程中平安性、可靠性。某展覽中心，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支承在鋼桅桿上，桅桿兩端為錐形，和下部混凝土結(jié)構(gòu)鉸結(jié)。為了減小鋼桁架的變形，更為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在鋼屋蓋桅桿和混凝土之間，采用了一系列的斜拉索(前索、背索、穩(wěn)定索)和撐桿，形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。在鋼結(jié)構(gòu)的施工中，不同的支撐方案、不同的拼接方案，在結(jié)構(gòu)的不同部位會引起不同的效應(yīng)，而隨著連接桿件的安裝，這些施工階段的應(yīng)力將殘余在結(jié)構(gòu)部位上，并影響到最終的結(jié)構(gòu)受力平安性；并在結(jié)構(gòu)就位過程中，有可能失穩(wěn)和變形。這就需要進(jìn)行施工過程的精確分析。用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對不同的方案，在短時間內(nèi)做大量的分析，從而保證施工方案最優(yōu)化。

（2）在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用

建筑業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑市場的過度競爭已是長期的事實(shí)。現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目的運(yùn)作，業(yè)主處于絕對有利的地位。在有限的時間內(nèi)，如何使業(yè)主和評標(biāo)的專家很好地了解招投標(biāo)文件的編制和被認(rèn)可的程度直接關(guān)系到承包商有沒有中標(biāo)的機(jī)會。因此，承包商在注重投標(biāo)文件的技術(shù)可行、報價合理的同時，也非常注重投標(biāo)文件的包裝。尤其是大型工程、國家重點(diǎn)工程和國際工程的招標(biāo)投標(biāo)，往往在項(xiàng)目企劃階段就已經(jīng)開始這方面的運(yùn)作[4。

借助虛擬仿真系統(tǒng)，把不能預(yù)演的施工過程和方法表現(xiàn)出來，不僅節(jié)省了時間和建設(shè)投資，而且不用項(xiàng)目經(jīng)理的現(xiàn)場答辯，方案的優(yōu)劣就一目了然。這無疑大大增加了承包商中標(biāo)的幾率。

（3）在可視化計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用

可視化計(jì)算將是今后一個重要的發(fā)展方向。在科研中，人們會碰到大量數(shù)據(jù)，為從中得出有價值的規(guī)律和結(jié)論，需要對龐大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行認(rèn)真分析。對科學(xué)計(jì)算取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化加工或三維圖形顯示，可通過交互改變參數(shù)來觀察計(jì)算結(jié)果的全貌及其變化，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化及可視化計(jì)算，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生了飛躍式的發(fā)展。

在運(yùn)用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過顏色的深淺給出三維物體中各點(diǎn)力的大小，用不同顏色表示出不同的等力面；也可以任意變換角度，從任何點(diǎn)去觀察。還可以利用VR的交互性能，實(shí)時修改各種數(shù)據(jù)，以便對各種方案及結(jié)果進(jìn)行比較。這樣就使工程師的思維更加形象化，概念更易于理解。把可視化計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于超大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工程控制和結(jié)構(gòu)分析中，將增強(qiáng)計(jì)算軟件的前后置處理能力。例如，在橋梁工程控制和結(jié)構(gòu)分析的可視化計(jì)算中，倒退(拆)分析結(jié)構(gòu)倒拆動態(tài)演示、結(jié)構(gòu)理想施工線型顯示、施工階段主梁形心線的設(shè)計(jì)曲線和實(shí)測擬合曲線的顯示、前進(jìn)分橋結(jié)構(gòu)拼裝動態(tài)演示、施工預(yù)告圖形顯示、主梁內(nèi)力圖顯示、危險截面應(yīng)力分布圖顯示等等。更重要的是能借助圖形或圖像來進(jìn)行實(shí)時動態(tài)地控制結(jié)構(gòu)的重分析和獲取施工控制數(shù)據(jù)，同時能實(shí)時動態(tài)演示和控制設(shè)計(jì)和施工的過程。

四、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不斷發(fā)展，專用于計(jì)算機(jī)圖形和多媒體信息處理的高性能DSP芯片可使處理能力提高上百倍，三維圖形算法和參數(shù)化建模算法等可使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加成熟。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有很多不完善的地方，尤其在土木工程的探究方面，我們應(yīng)努力建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)有價值的虛擬現(xiàn)實(shí)工程系統(tǒng)，使其在工程設(shè)計(jì)、施工、管理和可視化計(jì)算等方面得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1張躍．土木工程中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[N．科技日報．1997年6月23日．

[2沈金良．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J．科技交流，2004，(3)．

第3篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：VRML；虛擬現(xiàn)實(shí)；三維；裝修設(shè)計(jì)；DIY

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3724-03

1 概述

隨著人們對家居環(huán)境的要求提高，家庭裝修設(shè)計(jì)進(jìn)入個性化時代，越來越多的人開始嘗試自己當(dāng)設(shè)計(jì)師，為新居貼上個性標(biāo)簽，但是往往僅憑想象無法確定設(shè)計(jì)效果，在選擇方案時表現(xiàn)得比較猶豫。對此，該文應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)虛擬三維家居設(shè)計(jì)環(huán)境，幫助用戶在多種感官上產(chǎn)生沉浸于自己設(shè)計(jì)的家居環(huán)境的感覺，從而幫助用戶對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行正確判斷。

2 VRML虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言

VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言）始于20世紀(jì)90年代，是一種用于三維虛擬場景建模的語言，是目前Internet上三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。它的出現(xiàn)及其發(fā)展改變了網(wǎng)絡(luò)的二維平面世界，帶給我們一個全新的三維立體網(wǎng)絡(luò)世界，能夠進(jìn)行動態(tài)交互和智能感知，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)與人工智能等技術(shù)的完美結(jié)合。

VRML提供了54個節(jié)點(diǎn)類型用于構(gòu)造復(fù)雜場景建模，其中有6種插補(bǔ)器節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建動畫效果，7種傳感器節(jié)點(diǎn)完成感知和反應(yīng)的交互功能，而且可以嵌入Java、 JavaScript等程序?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，從而極大地?cái)U(kuò)充其變現(xiàn)能力。還可以將3DS MAX建立的場景直接導(dǎo)出成VRML文件，或者可以在3DS MAX中建立VRML節(jié)點(diǎn)。

3 DIY裝修虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)提供多種可以設(shè)計(jì)的虛擬空間如客廳、餐廳和臥室等模型，用戶選擇設(shè)計(jì)空間后，可以更換家具、軟裝等設(shè)計(jì)元素。虛擬設(shè)計(jì)作品欣賞提供一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品供用戶參考。系統(tǒng)幫助對系統(tǒng)的使用進(jìn)行說明。

4 DIY裝修虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

采用VRML建模相對較為麻煩，象虛擬空間如客廳、臥室等的建模以及家具、窗簾等一些復(fù)雜造型的建模可以采用專業(yè)建模工具3DS MAX進(jìn)行建模，導(dǎo)出成VRML文件，然后使用VRML進(jìn)行優(yōu)化，使用Script節(jié)點(diǎn)添加交互換裝功能。

4.1 導(dǎo)航欄、材質(zhì)圖片按鈕及其對話框的實(shí)現(xiàn)

5 小結(jié)

VRML提供各種節(jié)點(diǎn)構(gòu)建動態(tài)、豐富的三維場景，并且可以利用程序腳本和Script節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建一些節(jié)點(diǎn)，讓它們產(chǎn)生復(fù)雜的動作，為VRML提供強(qiáng)有力的補(bǔ)充。基于VRML制作的DIY裝修虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)能較好地讓用戶隨意更換居室設(shè)計(jì)，幫助用戶真實(shí)感知自己設(shè)計(jì)的效果，享受自己動手設(shè)計(jì)自己居住環(huán)境的。今后還需在參數(shù)化居室，能讓用戶添加設(shè)計(jì)元素的方面進(jìn)行改進(jìn)，增加系統(tǒng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物,寫作畢業(yè)論文是一門在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。其基本方法和目標(biāo)是集成并利用高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境,即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現(xiàn)實(shí)的首要特征。交互性,是指虛擬現(xiàn)實(shí)是一個開放的環(huán)境,能對用戶的輸入作出響應(yīng),并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應(yīng)用系統(tǒng),它以生動形象的形式反映設(shè)計(jì)者的思想。虛擬現(xiàn)實(shí)的三個基本特征強(qiáng)調(diào)了人在這個系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。其中,桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是運(yùn)用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬場景交互,它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,易于推廣。

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室

所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng),由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對象及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)現(xiàn),也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室,虛擬實(shí)驗(yàn)通過虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在虛擬實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室里近距離進(jìn)行現(xiàn)場操作。在虛擬實(shí)驗(yàn)中,沒有一個有形的實(shí)驗(yàn)室,也沒有以實(shí)物形態(tài)存在的實(shí)驗(yàn)工具與實(shí)驗(yàn)對象,實(shí)驗(yàn)過程主要是對虛擬物的操作。

3.計(jì)算機(jī)專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建

構(gòu)建專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室,其實(shí)就是搭建一個網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng),包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng),這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實(shí)驗(yàn)室平臺軟件系統(tǒng)的開發(fā),它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系;另一個是網(wǎng)站的內(nèi)容(實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)建設(shè),這是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有可以做的實(shí)驗(yàn)來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設(shè)。同時,該平臺上還應(yīng)有實(shí)驗(yàn)管理的支持,對實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)報告、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)成績及網(wǎng)上答疑等進(jìn)行有效管理,并對虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。

(1)實(shí)驗(yàn)管理模塊,由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績管理等組成。寫作碩士論文在學(xué)生管理方面,學(xué)生通過瀏覽器進(jìn)行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,查看實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)資料,預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及做實(shí)驗(yàn)的時間,在線發(fā)送和接受消息,進(jìn)行問題討論,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)登記,實(shí)驗(yàn)完成后可通過網(wǎng)絡(luò)寫實(shí)驗(yàn)報告并提交報告。教師管理方面,可對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容添加、修改、整理、刪除,對學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報告列表,批改實(shí)驗(yàn)報告,填寫評語和成績,提交批改結(jié)果,與學(xué)生進(jìn)行討論。儀器管理方面,對新設(shè)計(jì)開發(fā)的虛擬儀器上傳并進(jìn)行分類整理,以便實(shí)驗(yàn)使用。成績管理方面對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況(實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)報告及完成情況)給出成績,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實(shí)驗(yàn)室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門別類地進(jìn)行管理,以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來,供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時進(jìn)行選擇。

(3)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)模塊,包括實(shí)驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)及難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)報告的要求及實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)等。

(4)實(shí)驗(yàn)報告模塊,主要對學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后,提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報告模板,供學(xué)生下載,由學(xué)生填寫相關(guān)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,完成后上傳電子版實(shí)驗(yàn)報告,由教師進(jìn)行批閱,并進(jìn)行記載。

(5)實(shí)驗(yàn)答疑模塊,由專業(yè)教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑難問題進(jìn)行及時解答,幫助學(xué)生順利通過實(shí)驗(yàn)。同時了解學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的掌握程度,并及時反饋、調(diào)整教學(xué)。

(6)論壇交流模塊,教師和學(xué)生可以通過論壇進(jìn)行充分的交流,學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)中的收獲、經(jīng)驗(yàn)和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解,教師從中可以得到及時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)反饋信息,以便整改7)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K,是虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要部分。學(xué)生通過該模塊進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),寫作醫(yī)學(xué)論文以達(dá)到鞏固強(qiáng)化知識的目的。該模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的具體情況及實(shí)驗(yàn)建設(shè)條件,可不斷增加。計(jì)算機(jī)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的建設(shè),可以引入其他學(xué)校的虛擬實(shí)驗(yàn)室中。這種方式比較簡單,容易實(shí)現(xiàn),見效較快。但需要投入較多的軟件購置費(fèi)用,同時也需要結(jié)合本校的實(shí)際情況進(jìn)行一些調(diào)整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發(fā)。根據(jù)本校的實(shí)際教學(xué)和實(shí)驗(yàn)情況,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發(fā)小組,進(jìn)行一系列的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)研究,并將研究的成果連接到虛擬實(shí)驗(yàn)室中,逐漸擴(kuò)充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發(fā)揮教師的積極性,能有針對性地進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā),適合學(xué)生的實(shí)際情況,學(xué)生容易接受,并且經(jīng)費(fèi)投入較少。缺點(diǎn)是開發(fā)周期較長,系統(tǒng)性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結(jié)合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,二是結(jié)合自身的優(yōu)勢和長處開發(fā)一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如非交互性的、演示性的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。

二、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理

1.加強(qiáng)用戶管理,為每個學(xué)生分配賬號。對學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室,使用實(shí)驗(yàn)室做虛擬實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行登記保存。鼓勵學(xué)生經(jīng)常訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室,在上面提出問題、發(fā)表見解,做好實(shí)驗(yàn),努力提高虛擬實(shí)驗(yàn)室的人氣。

2.全天候開放虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以隨時進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)自己動手組織實(shí)驗(yàn),自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,動手完成實(shí)驗(yàn),整理和總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),寫作職稱論文提交實(shí)驗(yàn)報告,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力,逐步向以“學(xué)生為中心”的自主個性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3.組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導(dǎo)與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實(shí)驗(yàn)報告,為學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)提供服務(wù)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中,教師應(yīng)對學(xué)生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進(jìn)行必要的指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)室論壇上發(fā)表觀點(diǎn),提出問題讓學(xué)生思考,使師生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中有較強(qiáng)的互動性,教師應(yīng)充當(dāng)好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的合作者和知識的建構(gòu)者的角色。

4.對學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行

評價。針對學(xué)生每一門課程的虛擬實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報告、網(wǎng)上提問、論壇發(fā)帖的情況,給學(xué)生一個成績和評價,反饋給學(xué)生,寫作英語論文并與該課程的正常實(shí)物實(shí)驗(yàn)一起記入實(shí)驗(yàn)總分。教師也要在對學(xué)生評價的同時,征求學(xué)生對虛擬實(shí)驗(yàn)室的意見,對學(xué)生反饋的信息進(jìn)行整改。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立,可以很好地解決目前硬件設(shè)備跟不上實(shí)驗(yàn)的要求、學(xué)生實(shí)驗(yàn)時間不夠用等問題,對于提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決實(shí)際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應(yīng)用中還要注意處理好“虛擬實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)物實(shí)驗(yàn)”的關(guān)系,不能一味地強(qiáng)調(diào)虛擬實(shí)驗(yàn),要“虛實(shí)”結(jié)合,既相互補(bǔ)充,又各有側(cè)重,這樣才能取得很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。同時,在虛擬實(shí)驗(yàn)中要注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒁唤z不茍的科學(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。

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第5篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：GUI；界面；設(shè)計(jì)原則

1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺

（1）什么是GUI界面設(shè)計(jì)？所謂界面的概念，它存在于人與物之間的信息交流，存在于人與物信息交流的一切領(lǐng)域。廣義上講它的內(nèi)涵要素極為寬泛，可將設(shè)計(jì)界面定義為設(shè)計(jì)中所面對、所分析的一切信息交互的總和，它反映著人與物之間的關(guān)系。GUI（Graphical User Interface）即人機(jī)交互圖形化用戶界面，準(zhǔn)確來說就是屏幕產(chǎn)品的視覺體驗(yàn)和互動操作部分，我們常見的有電腦操作平臺及軟件產(chǎn)品、移動手機(jī)操作平臺、數(shù)碼產(chǎn)品、車載系統(tǒng)產(chǎn)品、智能家電器等。本論文研究的是電腦操作平臺上的軟件產(chǎn)品。所以說GUI界面設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)師發(fā)揮出自己的才能設(shè)計(jì)出人機(jī)相互交互的圖形視覺化和互動操作的屏幕。

（2）什么是虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺？虛擬現(xiàn)實(shí)――顧名思義是指虛擬化的一個現(xiàn)實(shí)場景，但是在這個虛擬的世界中它呈現(xiàn)的功能卻是現(xiàn)實(shí)存在的。如何把握虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合是我們研究的重點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)交流平臺指的是在虛擬世界中與現(xiàn)實(shí)世界的相互交融。運(yùn)用虛擬化的場景給人以現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)，甚至實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)實(shí)功能（在虛擬中體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)際）。如何實(shí)現(xiàn)這個功能，這就需要一個平臺，也就是需要一個人機(jī)交互界面，即虛擬與實(shí)際的結(jié)合：虛擬世界的視覺享受，精神愉悅，情感流露及與現(xiàn)實(shí)世界的功能性、簡易性、方便性、可操作性，完善豐富的有機(jī)結(jié)合。

2創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺的基本原則

（1）功能性原則。虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺GUI整體界面設(shè)計(jì)在人機(jī)交互平臺的功能性原則下保證交互界面的合理性和明確性。GUI設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師的理性思維和感性思維的結(jié)合，在設(shè)計(jì)中增強(qiáng)理性因素，如界面的布局合理、邏輯思維清晰、導(dǎo)航流程簡易。“如何更容易了解，如何令人更加舒適？如何更為簡單的傳達(dá)？如何才能讓人感動？――這些才是衡量設(shè)計(jì)師的信息處理能力的尺度”。所以設(shè)計(jì)師要充分考慮各個元素在界面中給人以美的享受，給人一張親切的面孔，而不是冷漠的機(jī)器，所以在此功能性原則上需要技術(shù)與藝術(shù)相統(tǒng)一。

（2）藝術(shù)性原則。在當(dāng)今社會豐富多樣化的年代，GUI界面也不是一成不變的固定模式，為了實(shí)現(xiàn)不同人群的需要，在功能合理性的基礎(chǔ)上更需要界面的審美性和藝術(shù)性。作為一名GUI設(shè)計(jì)師，要充分考慮設(shè)計(jì)審美的意識，使各個元素在界面中有機(jī)結(jié)合。提升人們對美的認(rèn)識，愉悅?cè)说男那椋o人以美的視覺享受，從而更加促進(jìn)人們對美的追求，提高社會審美意識，最終獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益，推動社會的發(fā)展。

（3）動態(tài)化原則。虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺GUI設(shè)計(jì)動態(tài)化原則，GUI界面設(shè)計(jì)不僅不是二維平面靜止的狀態(tài)，而且需要有三維空間、四維時空或者五維時空速度，而現(xiàn)實(shí)生活中不存在四維或五維空間。但是在人機(jī)交互中我們可以利用GUI界面設(shè)計(jì)虛擬這么一個不存在的世界。它可以穿透時空、速度進(jìn)入另一個世界，在這個世界即具有二維的平面畫面、三維立體，而且還具有時間與空間的變換，情感與思維認(rèn)識的演變等多維因素。因?yàn)椤案挥袆痈械奈矬w往往十分引人注目。運(yùn)動是釋放能量、活力四射的象征。我們經(jīng)常對比考慮動與靜，動意味著行動，而靜意味著思考。實(shí)際上即使是靜，如果加以動感描繪也可以在一瞬間吸引人們的目光。但是靜的作品，與其說其目的在于瞬時的溝通，倒不如說是在穿越時間的對話。……靜的作品必須有動的要素，而動的作品中也必須有靜的要素。”從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)在時空中的完美融合，這是GUI設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。而實(shí)現(xiàn)這一終極目標(biāo)進(jìn)入這個世界只要我們輕輕點(diǎn)擊交互平臺。

（4）交互性（圖標(biāo)運(yùn)用、場景交換）原則。虛擬現(xiàn)實(shí)交流服務(wù)平臺GUI設(shè)計(jì)的交互性原則，主要指交互界面中圖標(biāo)與場景的合理運(yùn)用。“人們使用網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)往往是通過與某類服務(wù)組織的交互形成的”。界面設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)其功能主要依靠圖標(biāo)的引導(dǎo)，使界面與界面之間相互跳轉(zhuǎn)，而圖標(biāo)就是這類服務(wù)組織界面內(nèi)容的高度概括，而且實(shí)現(xiàn)動態(tài)化的三維、四維甚至是五維空間就必須是圖標(biāo)與場景的相互交互，圖標(biāo)吸引人們?nèi)c(diǎn)擊進(jìn)入界面。在點(diǎn)擊進(jìn)入的過程中，場景畫面的運(yùn)動轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)出不同的內(nèi)容，就是給人以運(yùn)動中的虛擬化的時間觀念。這種依交互性而產(chǎn)生的虛擬化時空，使GUI設(shè)計(jì)具有極為豐富的趣味性。同時，界面的趣味性也表現(xiàn)在它不同部分的風(fēng)格多樣化。

（5）風(fēng)格多樣性原則。一套UI產(chǎn)品，它必須有統(tǒng)一的風(fēng)格，這主要是品牌形象的確立（如騰訊整套界面的設(shè)計(jì)）。但GUI界面設(shè)計(jì)不是一成不變的，它不是簡單的固定的模板式設(shè)計(jì)，它具有多樣性，因?yàn)椤耙患O(shè)計(jì)產(chǎn)品是不是令人愉陜，是不是富有美感，不但與產(chǎn)品功能形式有關(guān)，而且與使用者和觀賞者有關(guān)，使用者和觀賞者的趣味和心理起著極為重要的作用。從物品的設(shè)計(jì)本身的功能形式來說，也許是完美的，但未必受人喜歡。”所以在GUI界面設(shè)計(jì)中要考慮它的適用人群。

（6）協(xié)調(diào)性原則。GUI整體界面設(shè)計(jì)中要從整體系統(tǒng)的多維角度去思考設(shè)計(jì)的問題，需要功能、情感、美感與環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。這四部分不是孤立存在的，它們不僅具有合理的操作流程，而且應(yīng)具有清晰的視覺流程和視覺美感。1）GUI界面的功能和可操作性，沒有功能的UI產(chǎn)品是空洞的，不具有任何實(shí)際意義。2）任何一個產(chǎn)品或平面視覺傳達(dá)作品都不能脫離它的整體環(huán)境，在一個完整的UI產(chǎn)品中，它的圖標(biāo)、界面、風(fēng)格都是統(tǒng)一的，脫離這一整體環(huán)境任何元素它都是孤立的。3）GUI設(shè)計(jì)界面最直接的是首先給人以視覺體驗(yàn)，這種視覺體驗(yàn)存在著確定性與不確定性，它刺激人的情感，只有設(shè)計(jì)的作品抓住使用者的那種情感，才能有可能勾起使用者進(jìn)一步體驗(yàn)UI產(chǎn)品的功能。所以我們需要把各個部分的元素在功能的前提下整合為一體，再運(yùn)用藝術(shù)的手法再把這一體熔于一爐，充分體現(xiàn)人性的追求。

第6篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí);教學(xué)實(shí)踐;三個基本;點(diǎn)面結(jié)合

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,簡稱VR)主要采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(Virtual Environment,簡稱VE),用戶借助必要的設(shè)備(如特制的服裝、頭盔、手套和鞋),以自然的方式與虛擬環(huán)境中的實(shí)體對象進(jìn)行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)具有3I特性,即交互(Interaction)特性、沉浸(Immersion)特性和構(gòu)想(Imagination)特性。交互特性強(qiáng)調(diào)參與者通過專用設(shè)備以人類自然方式與VE中的對象進(jìn)行相互操作;沉浸特性要求計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境能使參與者產(chǎn)生置身其中的體驗(yàn);構(gòu)想特性是指虛擬環(huán)境能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并輔助產(chǎn)生創(chuàng)新思維。

二十世紀(jì)六十年代初,“圖靈獎”獲得者,被稱為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父的美國科學(xué)家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現(xiàn)實(shí)概念,自此,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)歷經(jīng)一系列里程碑式的理論、方法與技術(shù)研究工作,并取得了重大工程應(yīng)用成果。今天虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛,主要包括三大應(yīng)用方向,即訓(xùn)練演練、規(guī)劃設(shè)計(jì)與預(yù)測、觀賞娛樂等。例如在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進(jìn)行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機(jī)、艦船模擬駕駛訓(xùn)練,飛機(jī)、導(dǎo)彈、輪船等復(fù)雜系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)與制造,城市環(huán)境規(guī)劃及其建筑物的展示,手術(shù)培訓(xùn)與導(dǎo)航,游戲動漫與影視制作等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的學(xué)科綜合性、交叉性強(qiáng),是可以拉動多學(xué)科發(fā)展,不斷產(chǎn)生新思想、新技術(shù),具有廣泛和重大應(yīng)用前景的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)確定為信息領(lǐng)域優(yōu)先支持的三大前沿技術(shù)之一。

2課程的特點(diǎn)

北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院從1994年開始從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域的研究,取得許多創(chuàng)新成果,在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)生了較大影響,逐步形成了北航計(jì)算機(jī)學(xué)院一個新的優(yōu)勢學(xué)科方向。作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”課程教學(xué)已經(jīng)講授了5年。本課程的教學(xué)目的是通過對有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外研究熱點(diǎn)問題、典型研究工作的介紹,使學(xué)生了解當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢;通過對虛擬現(xiàn)實(shí)基本原理、基本算法、開發(fā)方法、主流系統(tǒng)的介紹,使學(xué)生掌握虛擬現(xiàn)實(shí)主要技術(shù)、開發(fā)環(huán)境與平臺;以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究工作為主要實(shí)踐教學(xué)支撐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防部門對虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域?qū)ｉT人才的需求。虛擬現(xiàn)實(shí)課程具有以下特點(diǎn):

2.1學(xué)科交叉性、綜合性強(qiáng)

國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重點(diǎn)研究心理學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、實(shí)時分布系統(tǒng)、電子學(xué)和多媒體技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù),研究醫(yī)學(xué)、娛樂、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造等多個相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)。”虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械工程科學(xué)與先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科中孕育并實(shí)現(xiàn)跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等,學(xué)科交叉性、綜合性強(qiáng),如圖1所示。

2.2數(shù)理基礎(chǔ)要求高

虛擬現(xiàn)實(shí)課程的許多理論、方法和技術(shù)涉及大量的數(shù)學(xué)公式和物理定律,例如在基于圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所涉及的計(jì)算機(jī)圖形學(xué),基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所涉及的圖像處理和信號處理技術(shù),在建模技術(shù)中涉及的動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)等,都需要學(xué)生具備深厚的數(shù)理基礎(chǔ)。

2.3創(chuàng)新思維豐富

虛擬現(xiàn)實(shí)被眾多學(xué)者認(rèn)為是科學(xué)研究與工程實(shí)踐中理論和實(shí)驗(yàn)方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達(dá)的宏觀或微觀環(huán)境,進(jìn)行研究和體驗(yàn);在虛擬環(huán)境下進(jìn)行逼真的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、訓(xùn)練演練,作出評價和決策,其與生俱來的構(gòu)想特性能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并產(chǎn)生創(chuàng)新思維。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于多學(xué)科交叉性,在不同學(xué)科交叉融合中源源不斷地產(chǎn)生新思想、新方法。

2.4工程應(yīng)用突出

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和方法,也有大量的典型算法,同時又是一門應(yīng)用牽引強(qiáng),各種開發(fā)平臺和應(yīng)用工具豐富,人機(jī)交互設(shè)備多,軟硬件結(jié)合與系統(tǒng)集成占相當(dāng)比重的課程。

2.5課程內(nèi)容多課時緊

本課程是本科生計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向的限選課程,在本科四年級上學(xué)期開設(shè),其間正值學(xué)生考研復(fù)習(xí)準(zhǔn)備階段,課時總計(jì)36學(xué)時,課內(nèi)教學(xué)18學(xué)時、課外實(shí)踐18學(xué)時,授課時間十分緊張。

3教學(xué)內(nèi)容安排

我們經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐,在不斷與學(xué)生教與學(xué)交互的活動中,結(jié)合自身學(xué)科研究特色,總結(jié)、完善主要教學(xué)內(nèi)容,形成了如下的教學(xué)大綱:

第一章:概論(2h)

問題的提出、名詞術(shù)語、虛擬現(xiàn)實(shí)特征、里程碑工作和研究現(xiàn)狀、國內(nèi)外典型應(yīng)用實(shí)例。

第二章:虛擬現(xiàn)實(shí)硬件與系統(tǒng)(2h)

虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)輸出設(shè)備、高端圖形工作站、圖形處理單元(Graphic Processing Unit簡稱GPU)、典型沉浸式交互系統(tǒng)的構(gòu)建實(shí)例。

第三章:基于圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)建模與開發(fā)技術(shù)(6h)

視覺感知相關(guān)基本概念、場景表示與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實(shí)例、場景圖組織與基本繪制流程、OpenGVS與WTK開發(fā)軟件、虛擬場景漫游應(yīng)用程序開發(fā)實(shí)例。

第四章:基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)建模與繪制技術(shù)(2h)

IBMR技術(shù)與全光函數(shù)、全景圖像與柱面全景圖像實(shí)例、同心拼圖方法。

第五章:人工生命-人工魚實(shí)例(2h)

人工魚的總體方案、人工魚的生物力學(xué)分析、感知與行為建模、幾何建模與外觀屬性、虛擬海洋環(huán)境建模、運(yùn)動系統(tǒng)、逼真性與效率權(quán)衡。

第六章:虛擬人技術(shù)(2h)

人體抽象模型與國際標(biāo)準(zhǔn)、逼真運(yùn)動獲取與表示、運(yùn)動約束與重用、虛擬人技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。

第七章:分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(2h)

DIS技術(shù)與IEEE1278、HLA技術(shù)與IEEE1516、分布交互仿真程序開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例。

教學(xué)實(shí)踐與課外教學(xué)安排:(18h)

課外研讀學(xué)習(xí)OpenGL、構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)漫游程序;參觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,觀看演示、操作實(shí)驗(yàn)室研究設(shè)備,了解當(dāng)前主要研究方向和趨勢。

4教學(xué)實(shí)踐與思考

針對虛擬現(xiàn)實(shí)課程的上述特點(diǎn),我們在課程的教學(xué)活動中形成了“突出三個基本,注重融會貫通;點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重;結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維”的教學(xué)思路。

4.1突出三個基本,注重融會貫通

在教學(xué)中突出三個基本,即突出基本原理、基本方法、基本算法的講授。虛擬現(xiàn)實(shí)課程的諸多內(nèi)容來自不同的研究和應(yīng)用領(lǐng)域,貌似差之千里,但是其核心思想常常殊途同歸。對于這部分內(nèi)容在教學(xué)活動中應(yīng)有意識進(jìn)行聯(lián)系,分析講解,努力讓學(xué)生融會貫通。以細(xì)節(jié)層次概念(LOD)為例,細(xì)節(jié)層次概念是圖形建模中的基本概念,是指用一組復(fù)雜程度(常常以多邊形數(shù)來衡量)各不相同的實(shí)體細(xì)節(jié)層次模型來描述對象,在運(yùn)行時根據(jù)一些主客觀標(biāo)準(zhǔn)在這些LOD模型間進(jìn)行切換,實(shí)時改變場景的復(fù)雜度,從而能夠繪制效率與效果的平衡,該方法需要解決模型間切換時產(chǎn)生的視景跳躍問題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復(fù)雜光照模型實(shí)時繪制等研究工作中也引入和應(yīng)用了同樣的原理,因此在講解細(xì)節(jié)層次概念時進(jìn)行舉一反三,加深學(xué)生對這一滿足逼真性和繪制實(shí)時性普適基本方法的理解,進(jìn)一步可以引伸出連續(xù)細(xì)節(jié)層次方法以及與視點(diǎn)相關(guān)的遞進(jìn)傳輸技術(shù)如何滿足基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題。這樣教學(xué)思路始終貫徹在七維全光函數(shù)降維、八叉樹的數(shù)據(jù)組織方法等諸多教學(xué)內(nèi)容中,以達(dá)到融會貫通的目的。

4.2點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重

虛擬現(xiàn)實(shí)課程涉及學(xué)科眾多,內(nèi)容十分豐富,有限的課時內(nèi)做到面面俱到幾乎不可能。我們的教學(xué)大綱基本覆蓋虛擬現(xiàn)實(shí)的主要研究分支,重點(diǎn)是基于圖形和基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在其他課程有重點(diǎn)講授,不過多涉及。其次注重對當(dāng)前國內(nèi)外的研究重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題,以及當(dāng)前的主流設(shè)備、開發(fā)工具與平臺介紹。通過發(fā)揮授課教師的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)背景,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室多年的研究工作進(jìn)行知識點(diǎn)的深入講解。例如在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)室在該方向上開展了長達(dá)十年的研究工作,研究成果既體現(xiàn)了該內(nèi)容的基本方法、國際標(biāo)準(zhǔn),又體現(xiàn)了當(dāng)前的最新研究成果。該內(nèi)容的教學(xué)從早期的DIS入手,通過與HLA核心技術(shù)的對比,重點(diǎn)講解分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象與封裝、與訂購、基于值的信息過濾 (DDM)等核心技術(shù)解決大規(guī)模交互仿真問題,進(jìn)一步引伸介紹目前該方向的研究進(jìn)展,讓同學(xué)了解當(dāng)前研究熱點(diǎn)問題。

4.3結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維

虛擬現(xiàn)實(shí)是一門多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù),不同學(xué)科理論與方法的互相借鑒、啟迪、創(chuàng)新尤為明顯。因此在講授具體內(nèi)容的同時,應(yīng)介紹該研究工作和成果產(chǎn)生的背景,體現(xiàn)交叉創(chuàng)新、集成創(chuàng)新思路,啟迪同學(xué)的創(chuàng)造性思維是本課程不斷追求“授之與漁”的目標(biāo)。在課程綜述中重點(diǎn)介紹信息資源環(huán)境的智能化、普適化、協(xié)同化、沉浸化發(fā)展的各個不同歷史時期代表性工作,以及仿真技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科對虛擬現(xiàn)實(shí)的重要貢獻(xiàn),突出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交叉融合的特性。將具體的課程知識點(diǎn)講授融入到典型實(shí)例中,人工生命課程教學(xué)中以ACM優(yōu)秀博士論文工作為基礎(chǔ),講述了人工魚的感知與行為建模、幾何與外觀屬性建模、虛擬海洋環(huán)境建模等,目的在于突出建模內(nèi)涵的寬泛性和在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的重要地位,通過詳述人工魚的生物力學(xué)分析、總體方案設(shè)計(jì),行為與運(yùn)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),歸納總結(jié)出多學(xué)科交叉、逼真性與效率的完美平衡是其創(chuàng)新所在。在講授虛擬人技術(shù)時,首先提出逼真人體運(yùn)動復(fù)雜性和實(shí)時性這一矛盾,引入機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的逆向運(yùn)動學(xué)以及信號與系統(tǒng)中的信號處理方法,重點(diǎn)介紹借鑒其他學(xué)科方法解決虛擬人運(yùn)動重用和大規(guī)模人群等關(guān)鍵問題,強(qiáng)調(diào)借鑒啟迪是創(chuàng)新的源泉。在諸如同心拼圖、分布式虛擬環(huán)境中同樣貫徹了結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維這一教學(xué)思路。

5結(jié)論與展望

“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”涉及面寬、內(nèi)容十分豐富,同時發(fā)展迅速,應(yīng)用越來越廣泛,如何講授好該課程是一個需要不斷探討、研究總結(jié)的教學(xué)課題。筆者在多年的教學(xué)活動中,通過教與學(xué)的交流,不斷總結(jié)形成了一些教學(xué)思路和方法,取得了良好的效果,但是仍然需要不斷完善充實(shí),主要包括兩個方面內(nèi)容:(1)如何做好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)的銜接;(2)如何利用好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)。我們將在今后繼續(xù)研究探索,以解決這些重要問題。

參考文獻(xiàn):

[1] 趙沁平. DVENET分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行平臺與開發(fā)工具[M]. 北京:科學(xué)出版社,2004.

第7篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；虛擬實(shí)驗(yàn)；VRML；計(jì)算機(jī)專業(yè)

隨著我國教育的不斷改革和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 網(wǎng)絡(luò)教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。尤其是計(jì)算機(jī)更新速度非常快的特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)習(xí)的需要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門新的技術(shù)，它在教育領(lǐng)域的發(fā)展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征和VRML語言的角度探討其在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代教育手段的現(xiàn)代化帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用已不再是停留在音像技術(shù)課堂中應(yīng)用的常規(guī)模式層次上．而是朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢發(fā)展，特別是基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)形式，是一種最新出現(xiàn)的教學(xué)模式，具有廣闊的發(fā)展前景，代表了教育的未來和發(fā)展的方向。

1．1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)，又稱為靈境技術(shù)，畢業(yè)論文 它匯集了數(shù)字圖象處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及人體行為學(xué)等多項(xiàng)天技術(shù)．是計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。具體地說，就是采川以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用，相互影響，從而產(chǎn)生如同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。盡管該環(huán)境并不真實(shí)存在，但它作為一個逼真的三維環(huán)境．仿佛就在我們周圍。由于用戶對計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實(shí)物體的存存意識或幻覺，從而使得用戶在計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的狀態(tài)。

1．2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

由圖1可以看出。一個虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由以下幾部分組成：

(1)虛擬環(huán)境。它由虛擬環(huán)境發(fā)生器所產(chǎn)生，且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互，這種交互的結(jié)果是使用者有全身心進(jìn)入這一環(huán)境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環(huán)境中的物體的形、動作、聲音等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實(shí)際環(huán)境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息，讓虛擬環(huán)境有所察覺。

(4)人。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)質(zhì)上是一內(nèi)含反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，只有人的存在才能使這一反饋環(huán)路有效成立。碩士論文所以人是VR系統(tǒng)中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環(huán)境的存在．又通過作用器件去影響虛擬環(huán)境，使其作出相應(yīng)的變化。

(5)虛擬環(huán)境發(fā)生器。它能產(chǎn)生使用者所需要的虛擬環(huán)境，且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產(chǎn)生的虛擬環(huán)境作出相應(yīng)的修改。

1．3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本特征

(1)沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。當(dāng)使用者移動頭部時。虛擬環(huán)境中的圖像也實(shí)時地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動而運(yùn)動，而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互．使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運(yùn)動，來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或動作等自然技能．就能對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

1．4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按其功能，可分為以下幾種類型：

(1)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是利用頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進(jìn)行交互。由于這種系統(tǒng)把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設(shè)備復(fù)雜而且昂貴，難以在教育行業(yè)普及推廣。

(2)桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是運(yùn)用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景．用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等簡單的設(shè)備與虛擬場景進(jìn)行交互。這種系統(tǒng)由于用戶坐在顯示器前，通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互，往往會受到周圍環(huán)境的影響，難以做到完全投入．但是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

分布式虛擬系統(tǒng)是多個用戶通過網(wǎng)絡(luò)共享一個虛擬空間，共同參與虛擬活動。

(4)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知的感受。

1．5 虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現(xiàn)實(shí)建

模語言，是一項(xiàng)和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域相關(guān)的，在Intemet上營造虛擬環(huán)境的技術(shù)。它用來在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建可導(dǎo)航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠(yuǎn)程傳輸和本地計(jì)算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來描述三維物體的，因?yàn)檫@樣會有很大的數(shù)據(jù)量．在Intemet上傳輸會遇到很多困難．VRML是用類似HTML的標(biāo)記文本語言來描述三維場景．就像我們的編程語言。比如，一個立方體的描述文本是：Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一種描述語言標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠(yuǎn)程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時，需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說，文本描述是嵌在WEB頁面中，在瀏覽器請求相應(yīng)頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計(jì)算生成是指描述虛擬場景的數(shù)據(jù)傳送到本地后，瀏覽器對它進(jìn)行解釋計(jì)算，動態(tài)地生成虛擬場景。比如，描述球形的文本，瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說，就是用文本信息描述三維場景．在Intemet網(wǎng)上傳輸，在本地機(jī)上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景．解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。

VRML文件主要包括四個主要成分：VRML文件頭、原型、造型節(jié)點(diǎn)、腳本和路由。在這四個要素中．醫(yī)學(xué)論文只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器該文件符合的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點(diǎn)類型。一旦成功地定義了原型，它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點(diǎn)是VRML中的基本建造模塊．它構(gòu)成了VRML文件的主體部分，正是由于造型節(jié)點(diǎn)定義而產(chǎn)生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節(jié)點(diǎn)的外殼，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作．然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節(jié)點(diǎn)的動作。程序腳本實(shí)際上是一種簡化了的應(yīng)用程序，一個典型的腳本是由Java或JavaScript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息．一旦在兩個節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建了一個路由．第一個節(jié)點(diǎn)可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點(diǎn)，這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目：注釋、節(jié)點(diǎn)和域值、定義的節(jié)點(diǎn)名、使用的節(jié)點(diǎn)名等。

設(shè)計(jì)VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本，它類似于程序設(shè)計(jì)，這種方法簡單方便．但不是很直觀．對設(shè)計(jì)者的空間想象能力要求也較高，設(shè)計(jì)的效率不高。現(xiàn)在有很多的可視化的VRML設(shè)計(jì)工具，如CosmoWorld和WebWorld等．這些工具將VRML的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)都做成可視的組件，用戶設(shè)計(jì)時，只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了．而且設(shè)計(jì)的效果在設(shè)計(jì)時就可以看到。設(shè)計(jì)完畢后，系統(tǒng)自動將這些可視的虛擬場景生成標(biāo)準(zhǔn)的VRML描述文本，這樣，這些文本傳送到用戶的瀏覽器后．便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現(xiàn)了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響．得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Intemet上最有發(fā)展前景的新興技術(shù)。VRML在各方面都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用可能性。蘊(yùn)藏了無限生機(jī)。在教育領(lǐng)域的WEB站點(diǎn)中，它可廣泛用于學(xué)習(xí)情景創(chuàng)設(shè)上，以增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形象性和趣味性。例如：創(chuàng)建網(wǎng)上三維圖書館，它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實(shí)并將高于真實(shí)，匯編或查閱時書籍只需要鼠標(biāo)輕輕地點(diǎn)擊對應(yīng)的虛擬圖書。另外，使用VRML做模擬訓(xùn)練是一種可行性極高的措施，它不僅可以減少某些情況下現(xiàn)實(shí)空間中操作的難度和危險．

更為重要的是它可以使訓(xùn)練造價得到大幅度降低，這樣就使得在教育方面的應(yīng)用成為可能。由于這種模擬系統(tǒng)具有高度的真實(shí)性，所以并不會因?yàn)闆]有真實(shí)系統(tǒng)介入而造成較差的訓(xùn)練效果。現(xiàn)在虛擬校園、虛擬考場也已經(jīng)陸續(xù)地出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，這些新興的教育形式必將因其優(yōu)越的一面而在未來教育領(lǐng)域中占有一席之地。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用

2．1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用

眾所周知，計(jì)算機(jī)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中介紹計(jì)算機(jī)中各個組件的結(jié)構(gòu)和講解計(jì)算機(jī)組裝的過程時，書本的文字難以讓學(xué)習(xí)者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機(jī)地結(jié)合，設(shè)計(jì)出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿足學(xué)習(xí)者從各個角度觀察和學(xué)習(xí)，仿佛身臨其境，更好地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是：

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫．并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，建立虛擬運(yùn)動空間。實(shí)現(xiàn)課件多媒體功能。

(3)優(yōu)化VRML場景，即在構(gòu)建場景的過程中，利用VRML提供的高級造型技術(shù)適當(dāng)優(yōu)化程序。

(4)VRML文件的輸出，將已創(chuàng)建的空間場景輸出為．wrl形式的文件。

例如，設(shè)計(jì)VRML課件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計(jì)算機(jī)組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學(xué)。

首先，在介紹計(jì)算機(jī)組件選擇知識同時。可以在網(wǎng)上從各個角度來觀察VRML制作的計(jì)算機(jī)組件的造型．增強(qiáng)感性認(rèn)識，并使學(xué)習(xí)者對怎樣組裝計(jì)算機(jī)有個初步的了解。利用VRML的造型設(shè)計(jì)和VRML Script的動畫鏈接．虛擬出組裝計(jì)算機(jī)過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法，使學(xué)習(xí)者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字．又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學(xué)習(xí)者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同．感受到虛擬世界的美妙。然后，通過文字和圖片向?qū)W習(xí)者介紹如何將各計(jì)算機(jī)組件組裝到一起。接著，通過VRML的動畫節(jié)點(diǎn)控制和VRML Script的結(jié)合。制作出安裝、注釋和視點(diǎn)切換的效果，然后按照六個安裝步驟：第一，機(jī)箱、主板的安裝；第二，風(fēng)扇、內(nèi)存的安裝；第三，光驅(qū)、軟驅(qū)、硬盤的安裝；第四，聲卡、顯卡的安裝；第五，電源的安裝；

第六。顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)的安裝，組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計(jì)算機(jī)的過程。

在學(xué)習(xí)的過程中，只要點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，就可以按相應(yīng)的步驟進(jìn)行安裝。拖動鼠標(biāo)或按鈕可以隨意地移動計(jì)算機(jī)組件到指定的位置進(jìn)行安裝。在安裝完光驅(qū)和軟驅(qū)后，點(diǎn)擊光驅(qū)的開、關(guān)鍵，光盤托會自動拖出和送入，點(diǎn)擊軟驅(qū)的按鈕，

軟盤會自動取出．使學(xué)習(xí)者能動態(tài)地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學(xué)習(xí)的過程。

通過VRML Script語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如．當(dāng)你點(diǎn)擊軟驅(qū)上的按鈕，會發(fā)出聲音并彈出一張軟盤；當(dāng)你點(diǎn)擊光驅(qū)按鈕時，盤盒會自動地彈縮并發(fā)出逼真的聲音。為了方便學(xué)習(xí)。還可以實(shí)現(xiàn)注釋信息，當(dāng)學(xué)習(xí)者的鼠標(biāo)碰到硬件設(shè)備時。在對象的旁邊會出現(xiàn)一個注釋信息，說明該對象名稱。

又如，在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，對于常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法思想．由于其抽象程度高。使得學(xué)生很難理解。我們也可以通過虛擬技術(shù)將其制作成課件進(jìn)行教學(xué)。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現(xiàn)出來。例如，遞歸算法是學(xué)生比較難理解的，因?yàn)槠渌惴ㄊ强侩[形調(diào)用堆棧來實(shí)現(xiàn)，而通過虛擬技術(shù)可以將堆棧內(nèi)部情況的變化動態(tài)、直觀、形象地表現(xiàn)出來，這樣學(xué)生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時，可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區(qū)別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現(xiàn)。方便教師的教學(xué)和學(xué)生的理解。

總之，通過制作課件來輔助課堂的教學(xué)，能為學(xué)習(xí)者提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，使抽象的學(xué)習(xí)直觀化、形象化，幫助學(xué)習(xí)者解決學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)者的積極性。

2．2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的適用于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對象。以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)。也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室。例如，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗(yàn)，猶如進(jìn)行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實(shí)驗(yàn)中，可以通過虛擬的電路器件來達(dá)到電路設(shè)計(jì)的目的，而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務(wù)課程實(shí)驗(yàn)中，可以虛擬商務(wù)環(huán)境，讓學(xué)生進(jìn)入這個虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗(yàn)現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎(chǔ)但又是難做好的一個實(shí)驗(yàn)。由于在計(jì)算機(jī)上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計(jì)算機(jī)來進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝試驗(yàn)就十分的方便了。工作總結(jié)使用虛擬機(jī)的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實(shí)計(jì)算機(jī)一模一樣的虛擬機(jī)。創(chuàng)建的虛擬機(jī)有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)，在這個虛擬機(jī)上，可以安裝Windows、Linux等真實(shí)的操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行操作，熟悉操作和新技術(shù)，達(dá)到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個操作系統(tǒng)，而不會對當(dāng)前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬．通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術(shù)。學(xué)生還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)等方面的學(xué)習(xí)探索，設(shè)計(jì)出新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子器件．從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

通過虛擬的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既可以縮短實(shí)驗(yàn)的時間，又可以獲得直觀、真實(shí)的效果，還能對那些不可見的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作帶來的各種危險。并且，虛擬實(shí)驗(yàn)具有先進(jìn)性和共享性，易擴(kuò)充．易于改變教學(xué)項(xiàng)目，減少設(shè)備投入經(jīng)費(fèi)，使教學(xué)內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新．使實(shí)驗(yàn)實(shí)踐及時跟上技術(shù)的發(fā)展。但是在采用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)的過程中，并不能完全代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)是虛擬的實(shí)驗(yàn)，缺少“實(shí)物感”，正如在網(wǎng)上看書與拿真實(shí)的書看時，會覺得真實(shí)的書更實(shí)在。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備像路由器、交換機(jī)等種類、型號都很多，在虛擬實(shí)驗(yàn)中．學(xué)生很難見到這些設(shè)備，如果在真正的實(shí)踐中可能會無從下手。因此，在具體實(shí)施中，應(yīng)該虛實(shí)進(jìn)行結(jié)合。有目的地安排一些實(shí)驗(yàn)在真實(shí)環(huán)境中操作，這樣，他們會對實(shí)驗(yàn)的設(shè)備有親身的體會，更能加深實(shí)驗(yàn)的印象，提高實(shí)驗(yàn)的效果。

3 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的，只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗(yàn)去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有質(zhì)的不同。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能形象、生動、逼真地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地營造一個發(fā)展的教學(xué)環(huán)境。提高學(xué)生掌握知識和技能的效率和積極性，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量的目的，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)方式無法解決的問題。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于WEB的虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程教育具有廣泛的應(yīng)用前景，必將成為21世紀(jì)教育的主流。

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第8篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

論文摘要:本文闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征，以及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展情況，并對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景做了展望。

0．引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是2O世紀(jì)末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，作為一項(xiàng)尖端科技．虛擬現(xiàn)實(shí)集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。它的實(shí)時三維空間表現(xiàn)能力、自然的人機(jī)交互式操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受，將從根本上改變?nèi)伺c計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，為人機(jī)交互技術(shù)開創(chuàng)一個全新的研究領(lǐng)域。從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、船舶建造與設(shè)計(jì)、軍事模擬、機(jī)械工程、先進(jìn)制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域中顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)、軍事和社會效益，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)并稱為2l世紀(jì)最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。

1．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種先進(jìn)的、數(shù)字化的人機(jī)接口技術(shù)，其特點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，生成一個以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺的綜合感知的人工環(huán)境，系統(tǒng)可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化 ．操作者能夠真正進(jìn)入一個由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，并能與之發(fā)生“交互”作用，進(jìn)行交流。通過參與者與仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認(rèn)知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊(yùn)涵的各種空間信息和邏輯信息。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下三個基本特征：

1．1沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像．使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有一種身臨其境的感覺。

1．2交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互可通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或 動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行觸摸或操作。

1．3多感知性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗(yàn)交互操作的反應(yīng)與感受。

2．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在船舶建造與設(shè)計(jì)、企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計(jì)、人力資源 網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)、房產(chǎn) 開發(fā)與展示、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、文物古跡仿真、軍事模擬等方面有廣闊的應(yīng)用前景。分析如下：

2．1企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)．特別是一些勞動密集型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，在減少重復(fù)設(shè)計(jì)、開模損失、廢品率等方面有著非常明顯的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品能夠在產(chǎn)品投入制造前先看到產(chǎn)品，在運(yùn)行前先感受過程或親歷過程，在設(shè)計(jì)與開發(fā)過程無須代價可不斷修改產(chǎn)品直到滿意，這是一種完全的低投入、嶄新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造理念；可利用虛擬三維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對同一設(shè)計(jì)產(chǎn)品，在不同設(shè)計(jì)部門進(jìn)行分布式設(shè)計(jì)，快速、方便地融合各方技術(shù)優(yōu)勢．減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時間與設(shè)計(jì)周期：采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為許多科研項(xiàng)目、提供虛擬實(shí)驗(yàn)，減少真實(shí)實(shí)驗(yàn)的次數(shù)和付出，增加真實(shí) 實(shí)驗(yàn)的可靠性。總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用研究能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、制造提供相當(dāng)優(yōu)秀的開發(fā)平臺、實(shí)驗(yàn)與測試環(huán)境。減少產(chǎn)品的測試成本，縮短投放市場的時間，這對于促進(jìn)高科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)的快速發(fā)展有著極大的作用。

2．2通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的三維虛擬裝置及沒施．操縱者可以身臨其境地融入到整個裝置的運(yùn)動環(huán)境與運(yùn)動過程．可以對三維虛擬設(shè)備進(jìn)行仿真操縱，可以查看生產(chǎn)過程、實(shí)驗(yàn)與測試過程 、施工過程、供應(yīng)過程、物流生產(chǎn)過程等活動的過程中各種技術(shù)參數(shù)的動態(tài)值．從而確認(rèn)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成，也可從中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動過程的缺陷和問題，予以改進(jìn)。在低成本的條件下，發(fā)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品或設(shè)施的缺陷與不足，為產(chǎn)品投入生產(chǎn)提供時間和質(zhì)量上的保證。

2.3隨著物流的遠(yuǎn)程化和國際化，物流的流程跨越若干國家、若干種運(yùn)輸工具，客戶根本不可能對這個系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地考查，客戶在進(jìn)行業(yè)務(wù)外包時．又不能只聽一些情況介紹或者錄像演示的過程做 出最后的判斷，在這種情況下，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，客戶可以直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬的世界，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行操縱、演示、觀察和分析有關(guān)過程的動態(tài)數(shù)據(jù)，以判定此項(xiàng)業(yè)務(wù)是否可以外包給這個系統(tǒng)；另一方面，第三方物流公司，也需要借助于模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，來分析物流時間、物流成本等，以對是否可以接受客戶的要求做出決策。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用將拓展該行業(yè)的國際合作空間，節(jié)約成本，做大做強(qiáng)物流業(yè)，促進(jìn)海西經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

2．4在數(shù)字化城市建設(shè)與研究方面，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)，綜合應(yīng)用全數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、GIS技術(shù)、仿真技術(shù)等，在提供相關(guān)城市數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可構(gòu)建虛擬數(shù)字化城市。在此基礎(chǔ)上建立虛擬城 市的仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)城市 的真實(shí)環(huán)境的再現(xiàn) 以及對規(guī)劃環(huán)境的預(yù)見，從而建立可交互操作、集成化和人機(jī)和諧的虛擬城市系統(tǒng)。

2．5制造業(yè)方面，從制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展過程來看，我國在21世紀(jì)將長期把信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融人 AMT的理念中，大規(guī)模地采用集成制造、并行工程、計(jì)算機(jī)仿真、虛擬制造、動態(tài)聯(lián)盟和電子商務(wù)等舉措，用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段和制造階段融為一體，在設(shè)計(jì)中就能發(fā)現(xiàn)制造中的問題。此外，這一階段的另一個特點(diǎn)就是可聚集全世界的制造資源來進(jìn)行全世界范圍的合作生產(chǎn)．縮短上市時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2．6人力資源培訓(xùn)方面，隨著勞務(wù)市場規(guī)模不斷擴(kuò)大．大量的人員需要進(jìn)行培訓(xùn)方能上崗工作，由于培訓(xùn)地點(diǎn)、培訓(xùn)設(shè)備的限制，加之培訓(xùn)人員的爆滿，培訓(xùn)質(zhì)量受到很大的影響。推動和加強(qiáng)人力資源的培訓(xùn)，可提升各工種人員的個人素質(zhì)．保證企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的又好又快的發(fā)展。采用三維虛擬仿真平臺，可實(shí)現(xiàn)各種人員取得上崗資格必須的培訓(xùn)，同時，也可對企事業(yè)單位在職人員進(jìn)行本專業(yè)模擬真實(shí)環(huán)境的知識更新培訓(xùn)，也方便對新聘人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，這些培訓(xùn)的最大特色是模擬真實(shí)培訓(xùn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)無需場地、無限次數(shù)、無限時問的培訓(xùn)，在提高人員素質(zhì)的同時，最大化地節(jié)約成本。具有非常高的性價比。虛擬 現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為多媒體技術(shù)發(fā)展的高級階段，在組織學(xué)習(xí)中的應(yīng)用將促使目前組織管理過程中的領(lǐng)導(dǎo)者、員工、媒體之間的關(guān)系與地位發(fā)生重大變化。在對組織成員進(jìn)行知識傳播、技能訓(xùn)練等方面會得到顯著的教學(xué)效果。特別是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程．虛擬網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，這一新的學(xué)習(xí)媒體將在個別化教學(xué)、企業(yè)教學(xué)、學(xué)校教學(xué)、遠(yuǎn)距離教學(xué)及終身教育中展示巨大的應(yīng)用前景。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其應(yīng)用場合非常廣泛．特別在工程和人員培訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益、所節(jié)約資源是非常大的。

3．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用展望

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有了很大的發(fā)展，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AugmentedReality1，將真實(shí)環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)的景象結(jié)合起來，既便于生成復(fù)雜環(huán)境，又便于對實(shí)際物體的操作；大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，將分布于多個地點(diǎn)的 VR系統(tǒng)或仿真器通過 局域 網(wǎng)或廣域網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來．采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進(jìn)行交互作用；多通道人機(jī)交互技術(shù)，即采用人體多種自然交互手段向系統(tǒng)輸入．如手勢、語音、頭部或身體動作等。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景十分廣闊，人類在許多領(lǐng)域面臨著越來 越多前所未有 或前所難為而 又必 須解決 和突破 的問題，例如，載人航天、核試驗(yàn)、核反應(yīng)堆維護(hù)，包括新武器系統(tǒng)在內(nèi)的大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究、氣象及自然災(zāi)害預(yù)報、醫(yī)療手術(shù)的模擬與訓(xùn)練以及多兵種軍事聯(lián)合訓(xùn)練與演練等。將 vR技術(shù)應(yīng)用于教育可以使學(xué)生能夠游覽海底、遨游太空、觀摩歷史城饅，甚至深入原予內(nèi)部觀察電子的運(yùn)動軌跡和體驗(yàn)愛 因斯坦的相對論世界，從而更形象地獲取知識，激發(fā)思維。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的價格還過于昂貴，虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用主要處在科學(xué)研究和某些商業(yè)領(lǐng)域。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技 術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，成本的降低，虛擬技術(shù)必定會走向?qū)嵱没⑵矫窕?/p>

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第9篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論文范文

論文摘要：工程圖學(xué)課程是理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，在理論教學(xué)中由于缺乏真實(shí)感受，學(xué)生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解，因此，在教學(xué)中進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但在一定程度上可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)資源的匱乏，而且可以提高學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題 的能力。因此，在《工程圖學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”進(jìn)行教學(xué)改革的探索。

0 引言

工程圖學(xué)課程教學(xué)理論與實(shí)踐相結(jié)合是非常重要的特別是學(xué)生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)好這門課程至關(guān)重要。通過加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識。

工程圖學(xué)課程的教學(xué)是很具體形象的，它注重機(jī)構(gòu)的運(yùn)動及動作 ，在理論教學(xué)中由于缺乏真實(shí)感受，學(xué)生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解；機(jī)械類課程 中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多很昂貴，有些情況下，不能完全滿足相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求，尤其是對每個學(xué)生而言，學(xué)生實(shí)驗(yàn)通常是分組 ，對有些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備很少時，分組的人數(shù)會很多，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時會沒有很多機(jī)會熟練掌握 ；因此，如果能在教學(xué)中進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但在一定程度上可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)資源的匱乏 ，而且可以提高學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題的能力，以求達(dá)到掌握一門專業(yè)技術(shù)技能。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)中的現(xiàn)實(shí)意義

目前國內(nèi)大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)還是采用傳統(tǒng)方式，即老師講解、演示，再由學(xué)生自己動手。而國外已經(jīng)從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)為實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了較好的效果。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為中心，知識的傳遞主要靠教師對學(xué)生的灌輸，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在教學(xué)過程中自始至終處于被動狀態(tài)，其主動性和積極性難以發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，也不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)突破了傳統(tǒng)教學(xué)手段上的局限。學(xué)生自己動手操作，親身參與整個實(shí)驗(yàn)過程的操作，通過將實(shí)際生產(chǎn)的工藝過程以影像、動畫等生動的形式表示，從而增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識和學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，使其實(shí)踐能力、觀察能力及歸納能力等都得到很好的鍛煉。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一個人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境 ，使學(xué)生能夠在自然、互動的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。基于以上思考 ，嘗試在《工程圖學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”進(jìn)行教學(xué)改革的探索。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)工具主要是網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言(VRML)和三維建模軟件。VRML是一種用于建立真實(shí)世界的場景模型或人們虛構(gòu)三維世界的場景建模語言。VRML的基本目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式虛擬對象、場景、三維模型，基本特征包括分布式、三維、交互性 、多媒體集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要達(dá)到以下目標(biāo) ：

a)要使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)。這種體驗(yàn)就是“沉浸”或“投入”，即全心地進(jìn)入，簡單地說就是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。這種沉浸感的意義在于可以使用戶集中注意力。為了達(dá)到這個 目標(biāo)，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備人類所具有的一切感知能力，包括視覺 、聽覺、觸覺 ，甚至味覺和嗅覺。

b)系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機(jī)交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行實(shí)時的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋信息 ，也能便系統(tǒng)了解參與者的關(guān)鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要知道的數(shù)據(jù)。實(shí)時性是非常重要的，如果在交互時存在較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗(yàn)不一致 ，就談不上以自然技能的交互，也很難獲得沉浸感。

3 零、部件測繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)

《工程圖學(xué)》課程為機(jī)械類專業(yè)一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)好這門課程至關(guān)重要。通過加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能使學(xué)生真正理解和掌握該學(xué)科的理論知識。本項(xiàng)目的實(shí)施內(nèi)容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使之能夠?qū)X輪油泵(圖1)、減速器(圖2)、虎鉗 (圖 3)的裝配進(jìn)行動態(tài)模擬 ，通過影像、動畫等生動的形式對裝配過程進(jìn)行動態(tài)模擬 ，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，有利于學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步提出問題與尋求解決問題的興趣 ，有助于拓寬學(xué)生的知識面，有效地支持理論學(xué)習(xí)。

零部件測繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的做法是，以實(shí)物模型為基本要素、以實(shí)物模型測繪為主線，用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)的方法，制作圖畫和動畫形式為主的直觀形象，去解析零部件的形狀結(jié)構(gòu)和測繪過程。

將虛擬輔助教學(xué)融于測繪實(shí)踐教學(xué)的過程是：布置測繪任務(wù)；觀測分析實(shí)物模型；教師依據(jù)實(shí)物模型通過虛擬輔助教學(xué)課件集中指導(dǎo)；學(xué)生依據(jù)實(shí)物模型，參照虛擬輔助教學(xué)課件自主測繪；教師集中講評。

虛擬輔助教學(xué)主要構(gòu)件是以虛擬圖象為主，配有少量文字說明的電子文檔。分別是：以動畫為主去表達(dá)零部件形狀結(jié)構(gòu)的圖畫集，以對零部件形狀結(jié)構(gòu)分析和視圖分析為主的圖畫集，以對零部件測繪方法和過程指導(dǎo)為主的圖畫集，以對尺寸、技術(shù)要求、圖樣、作業(yè)要求指導(dǎo)為主的圖畫集。

4 零、部件測繪實(shí)踐虛擬輔助教學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)

a)基于實(shí)體的虛擬。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖與構(gòu)形思維和視覺及視覺心理密切相關(guān)。實(shí)踐表明：沒有實(shí)體模型做基準(zhǔn)沒有構(gòu)形思維和視覺及視覺心理的支持，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖就會成為沒有意義的作品；另一方面，沒有構(gòu)形思維和視覺及視覺心理知識去指導(dǎo)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬三維圖的創(chuàng)作，也不能獲得效果良好的作品。

b)基于圖學(xué)素質(zhì)對測繪對象 (零、部件)的選擇。選擇好測繪對象是保障零、部件測繪實(shí)踐教學(xué)效果的首要條件。簡單化和過度復(fù)雜化都不可取，都可能給大學(xué)總體教學(xué)帶來損害。選擇測繪對象 (零、部件)的第一因素是考慮對學(xué)生圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求，其次是考慮后續(xù)課的需求。閥類、泵類、夾具類(虎鉗)、減速器類是常選測繪對象，其主要原因是便于教學(xué)。按圖學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的要求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容應(yīng)當(dāng)盡量多的涵蓋圖學(xué)主要的核心內(nèi)容。例如，表達(dá)方法典型、全面，結(jié)構(gòu)具有代表性。按后續(xù)課的需求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容要含有后續(xù)課的主要要素。

5 結(jié)語

開發(fā)零、部件虛擬測繪裝配實(shí)驗(yàn)是為了拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，改進(jìn)測繪方法，提高測繪效率和品質(zhì)，減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。這一教學(xué)技術(shù)的核心涉及到傳統(tǒng)測繪的方方面面，也涉及到現(xiàn)代教育技術(shù)的深層理論和技術(shù)問題。當(dāng)然虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能完全替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)，但可以探索將其作為實(shí)物實(shí)驗(yàn)及課堂理論教學(xué)的補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)