序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇虛擬現實技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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概念設計是工業設計領域中的一個重要方面。國外大公司的產品設計部門包括:

1)(Conceptdesign)概念設計;2)(Detaildesign)詳細設計;3)(Manufacturingdesign)制造設計。由此可見，產品的概念設計的主導地位和重要性。

1概念設計的內涵

概念的設想是創造性思維的一種體現，概念產品是一種理想化的物質形式。下面以概念設計教學實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”，讓學生進行座椅的開發設計。步驟是，首先向學生講述心理學中的一個名詞———暗示心理，并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學名著故事，從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產品上。因為，在民間曾有這樣一個說法，就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上，取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后，就斷了藥，從此不再吃藥，這也意味著孩子走向健康。所以，將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產品上來為健康做設計時，用折斷了的鑰匙做椅架為主題，由學生創意出現了形形的座椅開發設計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術說明從略)，于是就有了一種新型的專用座椅的概念設計。其應用場合為療養院、醫院、不能自理的老人家庭等。

這是傳統的產品概念設計。當然，產品的類型不止是這種無障礙設計思想指導下的專用座椅。產品即人之觀念的物化，設計是一種思維行為。在這種思維創造活動中，產品概念的構思是豐富的，人的創作智慧是無窮的。概念產品的類型更是多種多樣。

2概念設計與產品市場

概念設計只是第一步，能不能進行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市場為開發商或企業帶來效益等，這是個風險問題。設計師的概念設計畢竟與難以預料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距，是以往概念設計者的難題。在開發設計的許許多多產品中，只要一百件產品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中，如何減少做“分母”的被動，擴大見效益的百分比，仍是最關鍵的，是公司管理決策人士和設計師共同努力的方向。

3虛擬現實技術促使概念設計的市場化

為了更好地接近產品的市場需求，目前國際上流行的一種“故事版情景預言法”的概念設計，就是將所要開發的產品置于一定的人、時、地、事和物中進行觀察、預測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設計表達展示給人們。于是，產品在設計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設計表達在信息時代已是多元化的展示形式，計算機輔助工業設計的發展，尤其是虛擬現實技術在產品概念設計中的應用，已使設計師的設計思路和設計表達如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預言法”設計出的產品，讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發設計的產品與傳統相比，就大大減少了投放市場的風險性，也為企業決策人尋找商機、判斷概念產品能否進一步開發生產，提供更好的依據。虛擬現實技術能模擬整個產品開發過程，保證產品開發一次性成功，加快開發進程，甚至使設計者和用戶融為一體，設計出滿足市場需要的產品。

二、虛擬現實技術與虛擬產品

1虛擬現實系統(VirtualReality，VR)

虛擬現實系統又稱為虛擬現實環境，是指計算機生成的一個實時三維環境。使用者可以在這環境中“自由地”運動，觀察周圍的景物，還可通過各種專用的傳感交互設備與虛擬物體進行交互操作。用戶看到的是全彩色景象，聽到的是虛擬環境中的音響，感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環境所反饋的作用力，從而讓使用者產生一種身臨其境的感覺。產生虛擬現實環境的方法有:

1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)這種方法產生虛擬環境的步驟為:

①用放置在不同地點的多個攝像機將某環境或事物記錄下來;

②利用計算機的視頻技術抽取出環境或事物的三維模型;

③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數據標度攝像頭分離對象建立模型嵌入顏色交互回放。

2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:

用攝像頭連續掃描周圍空間來獲取某一區域完整的景物圖像，將獲取的景物圖像，通過圖像處理技術，按坐標映射到圖形工作站的虛擬全景屏上，用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環境。

2虛擬現實系統的常用設備及要求

虛擬現實系統常用設備有:三維鼠標(也稱鳥標)、數據手套、數據衣、頭盔顯示器、立體聲耳機等。對虛擬現實系統的要求除了應具有高性能的計算機系統(包括軟、硬件)外，還必須有下列關鍵技術提供強有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產生力學反饋。

3虛擬產品(VirtualProduct，VP)

虛擬產品是虛擬現實技術應用于產品設計的產物，是一個數字化的產品。它具有真實產品所必須具有的特征。通過對產品實時的仿真，設計人員或用戶就能夠像使用真實產品一樣使用虛擬產品。由于產品的設計過程是數字化的，因此節省了傳統方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗模型、外觀模型和生產模型等)的時間和物質。在計算機中由于對設計的產品進行反復設計、分析、干涉檢查、模具設計等過程，使設計繪圖的工作量比傳統的繪圖工作量大大減少。

三、虛擬現實技術在概念設計中應用前景

在概念設計中，如采用頭腦風暴法進行方案創意時，可以將體驗設計思想更好地融于其中，也就是更多地關注產品使用者的感受，而非產品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環境中，讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產品的造型、色彩、裝飾風格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產品在虛擬環境中的“真實”情況。甚至還可根據用戶的建議，邀請部分用戶直接與設計者一起對模型提出修改意見，觀察設計和修改過程，直至大多數人滿意為止。

為了適應激烈的市場競爭，設計廠家不能坐等用戶找上門訂購產品，而應該主動把自己廠家的產品推向市場。利用虛擬現實技術做出虛擬產品的動畫廣告，再與計算機網絡技術結合起來，使用戶能夠通過網絡來游覽設計廠家的設計產品，并能直接在虛擬環境中對產品的功能、結構、外形、色彩等方面進行實時交互、了解、觀察;同時，還可以通過Email對產品提出意見和建議，讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設計的產品。這樣可提高設計廠家的競爭力，為設計廠家謀得更多的市場份額。

若用戶對廠家設計的產品引起購買的欲望，通過網上游覽，將信息反饋到各商家，商家則會主動爭先與廠家聯系，網上定貨，使廠家的產品提前占領市場。由于激烈的全球市場競爭，各國都投入了大量的資金對虛擬現實技術及其在工業設計領域中的應用進行深入地研究。將研究的成果及時轉化為生產力，這是產品迅速占領市場的關鍵。

參考文獻

1陳軍等虛擬現實中虛擬景象產生的技術初探計算機應用研究，1999，6

2熊曼辰等數字化與概念化工業設計ICME2000論文集

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1.1體育教學訓練中的應用

虛擬現實技術在體育授課教學中的應用多限于理論方面的探討，但在某些高等院校的訓練中有了一些嘗試.比如：尚曉軍虛擬現實技術在高等學校“射擊”訓練、趙克寧虛擬技術輔助籃球教育、朱曉蘭虛擬現實技術的體育場景虛擬系統、李峰虛擬現實技術的虛擬乒乓球系統等等.但教學訓練研究多處于視聽感知階段的研究，學生沉浸不夠，缺乏深沉次的交流與互動，模具的構建單一.

1.2制作體育教學課件的應用

虛擬現實技術根據體育教學課件自身的需求構建全面的虛擬教學環境，使學生能夠在創建的環境中學習訓練.但需要把體育課程上所有的知識都創編到虛擬的環境中，是需要有海量的工作要做的，所以利用虛擬現實技術制作相應的文件嵌入到體育課件中，配合使用，是目前這個階段制作體育教學課件行之有效的措施.

1.3網絡遠程教育

諸多高校校園網建成，且通過“中國教育和科研計算機網”連在了一起，這是實現虛擬現實技術聯網的基礎.在學校體育網頁的基礎上拓展了虛擬現實技術的課件以及成立數據庫，使其可以覆蓋學校體育教學中的每個方面，包括授課體育教師的個人資料、校內體育競賽群體活動開展簡介、體育專項課開課時網上的選課、體育鍛煉的知識內容和方法、校內外競賽情況、學生對教學的反饋意見以及國內外實時體育信息等等，促進培養學生的“終身體育”意識，以及可以更好地宣傳和實施“健康第一”的體育教育思想，使網頁充分地發揮了信息傳播和教育的作用.

2虛擬現實技術在體育教學中的展望

2.1可以避免體育教學中的傷害事故

體育是以身體練習為手段增強體質增進健康的活動過程.身體練習的過程是會痛苦的、難受的、是要體會“極點”的，甚至會出現生命危險的.如今學生體質健康逐年下降，別說高難度、高危險的體育技術技能的教學，就連簡單的中長跑也慢慢將要在學校體育中消失.傳統的體操課、田徑課（鉛球、跨欄等）很難再體育課中看見.教師、學生畏手畏腳，其嚴重影響了傳統體育技能的傳承，體育文化的繼承.然而在虛擬現實的場景中，脫離了真實的危險器械、場地等因素，又能還原其真實的感受，教與學將都在一種安全模式下經行，體育教師和學生將能放心的體會高難的、高危險的技術動作.

2.2彌補教學條件的不足

雖說近年來學校引來了高速發展的時機，諸多大中型體育場（館）落成，解決了學校體育中體育場館缺乏的一些問題.然而諸多體育場（館）的經營管理維修落后，不能完全對外開放，不能充分發揮它的功效.何況還有一部分體育場（館）不足的區域，教學條件有限的學校.虛擬現實技術的虛擬場景的功能可以彌補一些場（館）不足造成的影響.

2.3可以虛擬人物形象

榜樣的力量是無窮大的.學生對某個體育項目感興趣，很多時候是因為喜歡某個體育明星.虛擬現實能從強大的數據庫中提取某個明星的數據虛擬出明星的場景，由虛擬的明星去教學，去陪練.能充分調動學生的學習積極性.

2.4徹底打破空間、時間的限制

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關鍵詞:虛擬現實;技能培訓;虛擬培訓;模式

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)31-

Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology

GAO Ben-cai, LIU Guang-ran

(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)

Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.

Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic

在當今中國,技工教育受到全社會的高度重視,知識、技能和創造得到了充分的尊重和發揮,一個有利于技工教育發展的良好氛圍正在形成。

隨著經濟全球化進程的加快,21世紀的中國已經成為全世界的制造中心,我國要想扮演好這個世界制造中心的角色,一大批高素質技術工人必不可少。現代產品的更新換代的周期已經完全的顛覆了一些人所能夠承受時間概念高科技產品更是源源不斷的推陳出新。傳統的技工培訓模式已經不能挑起這么艱巨的任務,亟待開發新的培訓模式。

諸多難題阻礙著現代技工教育的發展,至今技工學校還沒有走出一條適合中國國情的發展道路。我想基于虛擬現實技術的虛擬培訓或許可以解決難題實現破冰,推動技工教育的良好的發展。

1 虛擬現實概念及特征

虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)是1989年美國的J.Lanier(后來曾是專做VR產品的VPL公司董事長)提出的,國內也有人譯為“靈境”,國外與虛擬現實同類的術語,還有虛擬環境、人工現實及電腦空間等。

虛擬現實有三個突出的特征:沉浸性、交互性、構想性。

2 桌面虛擬現實與虛擬培訓

桌面虛擬現實(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在個人計算機和低級別的工作站上進行環境仿真,依靠計算機的屏幕提供給用戶一個虛擬的平臺,運用虛擬現實的輸入設備實現與虛擬世界場景之間的交互。

虛擬現實技術是利用計算機生成極為逼真的環境,通過生動的視覺、聽覺、觸覺等效果以及隨參與者的動作而變化的場景使人獲得身臨其境的感覺。現階段由于完全的虛擬現實系統價格昂貴目前只用于科學研究,其中基于虛擬現實技術的培訓(簡稱虛擬培訓)采用增強現實的虛擬現實系統(也稱桌面虛擬現實)改變了原有的培訓方式,為用戶提供一個直觀、友好的圖形化培訓環境,適應社會需求。使得用戶在計算機提供的逼真的三維虛擬環境中熟練掌握某一裝置或某一系統的操作使用方法。大大減少了技工培訓中的各種資源的消耗提高了培訓質量和培訓效率,有助于實現對于危險作業或不具備試驗條件的高級培訓。

3 職業技能培訓

職業技能培訓是現代經濟增長的不竭動力。著名經濟學家舒爾茨在考察經濟增長的主要原因時指出:對人力資本的投資是最重要的生產性投資,也是經濟增長不竭的動力。根據人力資本理論,人力資本比物質、貨幣等資本要素具有更大的增值空間,因為作為“活資本”的人力資本,具有創新性、創造性,具有有效配置資源、調整企業發展戰略等市場應變能力。因此,職業技能培訓是人力資本投資的一個組成部分,而且職業技能培訓是實現終身教育,建設學習型組織的主要教育形式,其良性發展能滿足社會經濟發展對高素質、技能型人才的需要,必然對GDP增長帶來更高的貢獻率。

4 虛擬培訓系統的開發過程模式探究與設計實例

虛擬培訓系統是利用虛擬現實技術生成的一類適于進行教育培訓的虛擬環境,它可以是某一現實世界培訓基地或設施的真實再現,也可以是虛擬構想的世界。受訓人員通過與虛擬環境進行交互獲得經驗達到學習和培訓的目的。

4.1 虛擬培訓系統的開發模式

在中國知網上以虛擬培訓系統開發模式為檢索詞分別以題名和全文項進行精確查找,查找結果都是沒有相關的文獻資料,通過閱讀虛擬培訓系統的相關論文資料后也沒有發現關于虛擬培訓系統開發模式的有關論述。通過閱讀虛擬培訓系統的相關文獻,比較各種虛擬培訓系統的開發過程,結合本人實際的設計經驗總結歸納出虛擬培訓系統開發模式。如圖1所示。

虛擬培訓系統的開發過程大致分為四個階段:首先,對將要開發的課程進行系統分析,其中包括對學習內容的分析判斷虛擬培訓系統是不是內容表現的最佳選擇。如果可行就要繼續將學習內容進行必要的分解分成若干的模塊和單元,這樣有利于將復雜的任務簡單化使整個任務比較容易的得以實現;另外要對學習任務進行分析即通過培訓要求學習者掌握的知識經驗的總和并為接下來的教學策略的選擇提供支持,在這項工作中還需要明確學習者要掌握預期的知識經驗需要學習的各種理論知識、動作要領、技能流程以及必須完成的操作練習。其次,同時進行3D圖像建模與交互的設計與實現兩個階段的工作。這兩個階段也是系統開發的兩條主線,在3D圖像建模階段依據前期的素材的準備運用3D建模工具開發虛擬學習環境。這個階段是整個開發過程中工作量最繁重的一個階段,需要開發人員熟練掌握3D建模工具,通過反復細致的設計修改才能開發出逼真的虛擬環境。要根據學習者的特征(不同群體適應不同的交互方式)依據相關的交互理論運用恰當的交互工具科學合理的進行設計與實現。交互的設計與實現階段要特別的引起重視,因為大部分學習任務的完成都有賴于系統的交互功能,交互設計的好壞與最終的學習效果有著直接的聯系。最后,是系統的合成與調試,這一階段能夠保證系統順利的得以實現并應用在教學中。在該階段中包括了將必要的教學策略、理論知識以及一些必要的文字說明嵌入到系統中使它真正成為一個用于教學的工具。在調試是比較繁雜的工作,需要我們有足夠的耐心和精益求精的精神通過不斷的發現問題解決問題使系統不斷的得到完善保證系統發揮最大的作用。

4.2 虛擬現實系統的設計實例

4.2.1 案例簡介

數控機床是技工培訓中的重要課程,由于數控技術較為復雜所以學習難度比較大,學員往往要用很長的時間來了解數控機床的工作原理之后才能夠進入現場實際操練或是根本找不到相應的設備操練。我們設想開發這樣一個虛擬訓練系統使學員能夠利用電腦實現理論與實踐相結合,通過使用這么一個系統學員能夠掌握數控技術的基本理論知識、數控機床的組成及工作原理、基本的操作練習。讓學員在進入實訓現場之前形成必要的知識經驗的準備,增強訓練的針對性提高培訓效率。

4.2.2 設計構想

該虛擬訓練系統首先呈現出的是數控技術的基礎知識和數控機床的工作原理,此處用帶有碰撞的行走動畫來表現。圍繞數控機床的工作程序來設計活動和交互,在給出零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息后學員被要求編制出零件加工的數控程序單。對于形狀復雜的零件,學員可以在計算機上進行自動編程(APT)或CAD/CAM設計;編好的數控程序學員會被要求輸入到數控裝置的一種存儲載體上,用動畫形式抽象表現數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序,經過數控裝置的邏輯電路或系統軟件進行編譯、運算和邏輯處理,輸出各種控制信息和指令給驅動裝置,經功率放大后按照指令信息的要求驅動機床移動部件,以加工出符合圖樣要求的零件;再用動畫顯示位置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來,經反饋系統輸入到機床的數控裝置之后,數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較,控制驅動裝置按照指令設定值運動;學員在呈現的輔助控制操縱界面中按下按鈕后隨之會發生相應的變化比如刀具的轉換、指令交換工件和機床部件的松開、夾緊等動作。在以上幾個步驟中適時現實必要的文字補充材料以便于學員理解。

4.2.3 技術實現

本系統的開發工作主要集中在虛擬場景建模、虛擬動畫的制作以及交互的設計與實現三個環節。

在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常強大的完全能夠滿足桌面虛擬現實系統的建模需求。在虛擬動畫的制作方面,可以用普通的動畫制作軟件如flash等。但是這樣就存在一個不同格式文件相融合的問題,如果直接用3DSMAX制作的話相對來說會比較容易。在交互方面,較為簡單的交互可以將MAX格式轉換成VRML格式通過VRML內部的交互傳感器來實現。在一些較為復雜的交互實現上編程語言更具優勢,但是難度也是很大的。有很多交互我們根據學習任務要進行設計的但是實現起來難度很大,我們就要靈活掌握通過對能夠實現的交互功能進行有限的組合達到預期的效果。在交互的設計實現過程中還要重點關注的一個問題就是有效的教學設計的使用。

5 結束語

全文主要探討了虛擬現實技術應用于技工技能培訓的新模式,介紹了虛擬培訓系統的開發過程,至于具體的應用于技工教育的虛擬培訓系統(軟件)的設計和開發我們正在進行進一步的研究。

參考文獻:

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[8] 汪成為,高文,王行仁.靈境(虛擬現實)技術的理論、實現及應用[M].北京:清華大學出版社,1996.

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一、網絡虛擬實驗室的建立

1.虛擬現實技術

虛擬現實VR( Virtual Reality) 是近幾年來信息技術迅速發展的產物， 畢業論文是一門在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術和傳感技術的基礎上發展起來的交叉學科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發構思的信息環境， 即讓用戶在人工合成的環境里獲得角色的體驗。

虛擬現實具有三個基本特征。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， 這是虛擬現實的首要特征。交互性， 是指虛擬現實是一個開放的環境， 能對用戶的輸入作出響應， 并能通過監控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性， 是指虛擬現實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面， 還是一個應用系統， 它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現實的三個基本特征強調了人在這個系統中的主導作用。虛擬現實系統按其功能不同， 可以分為三種類型: 沉浸式虛擬現實系統、桌面式虛擬現實系統和分布式虛擬現實系統。其中，桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景， 用戶通過鍵盤、鼠標等設備與虛擬場景交互， 它的特點是結構簡單、成本較低， 易于推廣。

2.網絡虛擬實驗室

所謂網絡虛擬實驗室， 是指利用區域網或互聯網， 由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統， 包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實實現， 也可以是虛擬構想的實驗室， 虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中， 實驗者有逼真的感覺， 有身臨其境的感受， 好像是真正在現實實驗室里近距離進行現場操作。在虛擬實驗中， 沒有一個有形的實驗室， 也沒有以實物形態存在的實驗工具與實驗對象， 實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業虛擬實驗室的創建

構建專業虛擬實驗室， 其實就是搭建一個網絡平臺系統， 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絡并接入了互聯網， 這些基礎設施基本可以滿足需求， 不需要太多的投入。在軟件方面， 一個是實驗室平臺軟件系統的開發， 它與網站建設相聯系; 另一個是網站的內容( 實驗內容) 建設， 這是實驗室建設的關鍵。虛擬實驗室應有可以做的實驗來支撐， 不然軟件平臺就是一個空架子， 形同虛設。同時， 該平臺上還應有實驗管理的支持， 對實驗儀器、實驗報告、實驗指導、實驗成績及網上答疑等進行有效管理， 并對虛擬實驗室進行監控， 計算機網絡虛擬實驗室系統各模塊的主要功能如下。

( 1) 實驗管理模塊， 由學生管理、教師管理、儀器管理和學生成績管理等組成。碩士論文在學生管理方面， 學生通過瀏覽器進行注冊登錄， 登陸成功后可瀏覽實驗項目， 查看實驗的詳細資料， 預約實驗項目及做實驗的時間， 在線發送和接受消息， 進行問題討論， 進行實驗登記， 實驗完成后可通過網絡寫實驗報告并提交報告。教師管理方面， 可對實驗內容添加、修改、整理、刪除， 對學生提交的實驗報告列表， 批改實驗報告， 填寫評語和成績， 提交批改結果， 與學生進行討論。儀器管理方面， 對新設計開發的虛擬儀器上傳并進行分類整理， 以便實驗使用。成績管理方面對學生的實驗情況( 實驗次數、實驗報告及完成情況) 給出成績， 并進行統計分析及提供查詢等。

( 2) 儀器展示模塊， 對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設備分門別類地進行管理， 以圖形的方式直觀呈現出來， 供學生在實驗時進行選擇。

( 3) 實驗指導模塊， 包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗目的、實驗原理、實驗準備、實驗任務、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應注意的事項等。

( 4) 實驗報告模塊， 主要對學生完成實驗后， 提供相關的實驗報告模板， 供學生下載， 由學生填寫相關內容以及實驗的結果， 完成后上傳電子版實驗報告， 由教師進行批閱， 并進行記載。

( 5) 實驗答疑模塊， 由專業教師對學生實驗中出現的疑難問題進行及時解答， 幫助學生順利通過實驗。同時了解學生對實驗的掌握程度， 并及時反饋、調整教學。

( 6) 論壇交流模塊， 教師和學生可以通過論壇進行充分的交流， 學生可以將實驗中的收獲、經驗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。學生在這樣寬松的環境下發表自己的見解， 教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息， 以便整改。

( 7) 虛擬實驗模塊， 是虛擬實驗室建設的重要部分。學生通過該模塊進行虛擬實驗， 醫學論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內容根據專業學習的具體情況及實驗建設條件， 可不斷增加。計算機專業網絡虛擬實驗室系統的建設， 可以引入其他學校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單， 容易實現， 見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用，同時也需要結合本校的實際情況進行一些調整， 有一個磨合期。另一種是因地制宜， 自主開發。根據本校的實際教學和實驗情況， 結合學生的實際水平， 由任課教師或聘請部分專家組成開發小組， 進行一系列的虛擬實驗項目的開發研究， 并將研究的成果連接到虛擬實驗室中， 逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活， 能充分發揮教師的積極性， 能有針對性地進行設計開發， 適合學生的實際情況， 學生容易接受， 并且經費投入較少。缺點是開發周期較長， 系統性不夠， 水平有限。也可以將上述兩種方式結合起來， 一是引入、購置部分自己不宜開發的實驗項目， 二是結合自身的優勢和長處開發一些實驗項目， 如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網絡虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理， 為每個學生分配賬號。對學生進入虛擬實驗室， 使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學生經常訪問虛擬實驗室， 在上面提出問題、發表見解， 做好實驗， 努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗， 自己設計實驗方案， 動手完成實驗， 整理和總結實驗數據， 職稱論文提交實驗報告， 培養學生的分析能力和創新能力， 逐步向以“學生為中心”的自主個性發展模式轉變。

3.組織專業教師網上指導與答疑， 參與論壇討論交流， 及時批改實驗報告， 為學生順利完成實驗提供服務。在虛擬實驗室中， 教師應對學生提出的疑問盡快給出幫助和解答， 并進行必要的指導。在實驗室論壇上發表觀點， 提出問題讓學生思考， 使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性， 教師應充當好學生實驗的合作者和知識的建構者的角色。

4. 對學生在虛擬實驗室的表現及實驗效果進行

評價。針對學生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網上提問、論壇發帖的情況， 給學生一個成績和評價， 反饋給學生， 英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學生評價的同時， 征求學生對虛擬實驗室的意見， 對學生反饋的信息進行整改。

計算機網絡虛擬實驗室的建立， 可以很好地解決目前硬件設備跟不上實驗的要求、學生實驗時間不夠用等問題， 對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系， 不能一味地強調虛擬實驗， 要“虛實”結合， 既相互補充， 又各有側重， 這樣才能取得很好的實驗教學效果。同時， 在虛擬實驗中要注意培養學生嚴謹的、一絲不茍的科學實驗作風。 參考文獻

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篇(5)

關鍵詞:虛擬現實技術;虛擬實驗;VRML;計算機專業

隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發展,論文 網絡教育的出現改變了傳統的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現實技術作為一門新的技術,它在教育領域的發展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現實技術特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業教育中的應用。

1 虛擬現實技術

多媒體技術與網絡技術的發展為現代教育手段的現代化帶來了新的機遇和挑戰。隨著計算機技術的快速發展,現代教育技術的應用已不再是停留在音像技術課堂中應用的常規模式層次上.而是朝著多媒體化、網絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發展,特別是基于計算機仿真技術的虛擬教學形式,是一種最新出現的教學模式,具有廣闊的發展前景,代表了教育的未來和發展的方向。

1.1 虛擬現實技術概念

虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR),又稱為靈境技術,畢業論文 它匯集了數字圖象處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術,以及人體行為學等多項天技術.是計算機技術的綜合應用。具體地說,就是采川以計算機技術為核心的現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境,用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用,相互影響,從而產生如同真實環境的感受和體驗。盡管該環境并不真實存在,但它作為一個逼真的三維環境.仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環境中的虛擬物體產生了類似于對現實物體的存存意識或幻覺,從而使得用戶在計算機所創建的維虛擬環境中處于一種全身心投入的狀態。

1.2 虛擬現實系統的構成

由圖1可以看出。一個虛擬現實系統由以下幾部分組成:

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

(2)傳感器件。它將虛擬環境中的物體的形、動作、聲音等進行轉換,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際環境中的感覺一致。

(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,讓虛擬環境有所察覺。

(4)人。虛擬現實實質上是一內含反饋的閉環系統,只有人的存在才能使這一反饋環路有效成立。碩士論文所以人是VR系統中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環境的存在.又通過作用器件去影響虛擬環境,使其作出相應的變化。

(5)虛擬環境發生器。它能產生使用者所需要的虛擬環境,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。并對已產生的虛擬環境作出相應的修改。

1.3 虛擬現實技術基本特征

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

(2)交互性。虛擬現實系統中的人機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、鼠標進行交互,而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動,來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能.就能對虛擬環境中的對象進行考察或操作。

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

1.4 虛擬現實系統的類型

虛擬現實技術按其功能,可分為以下幾種類型:

(1)沉浸式虛擬現實系統

沉浸式虛擬現實系統是利用頭盔顯示器、數據手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統把人的視覺、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備復雜而且昂貴,難以在教育行業普及推廣。

(2)桌面式虛擬現實系統

桌面式虛擬現實系統是運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、鼠標等簡單的設備與虛擬場景進行交互。這種系統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,往往會受到周圍環境的影響,難以做到完全投入.但是結構簡單、成本較低,易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現實系統

分布式虛擬系統是多個用戶通過網絡共享一個虛擬空間,共同參與虛擬活動。

(4)增強現實性虛擬現實系統

增強現實性的虛擬現實系統不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界,而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受,也就是增強現實中無法感知的感受。

1.5 虛擬現實造型語言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現實建

模語言,是一項和多媒體通訊、因特網、虛擬現實等領域相關的,在Intemet上營造虛擬環境的技術。它用來在網絡上創建可導航的、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、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述,是指VRML并不是用三維坐標點的數據來描述三維物體的,因為這樣會有很大的數據量.在Intemet上傳輸會遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標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準,規定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用

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,在瀏覽器請求相應頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數據傳送到本地后,瀏覽器對它進行解釋計算,動態地生成虛擬場景。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網上傳輸,在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景.解釋生成的標準規范即是VRML規范。

VRML文件主要包括四個主要成分:VRML文件頭、原型、造型節點、腳本和路由。在這四個要素中.醫學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范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創建帶有指定名稱、接口和整體的新節點類型。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。造型節點是VRML中的基本建造模塊.它構成了VRML文件的主體部分,正是由于造型節點定義而產生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節點的外殼,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點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應用程序,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.一旦在兩個節點之間創建了一個路由.第一個節點可以順著路由傳遞消息給第二個節點,這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目:注釋、節點和域值、定義的節點名、使用的節點名等。

設計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,它類似于程序設計,這種方法簡單方便.但不是很直觀.對設計者的空間想象能力要求也較高,設計的效率不高。現在有很多的可視化的VRML設計工具,如CosmoWorld和WebWorld等.這些工具將VRML的標準節點都做成可視的組件,用戶設計時,只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了.而且設計的效果在設計時就可以看到。設計完畢后,系統自動將這些可視的虛擬場景生成標準的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這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現了三維場景。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上最有發展前景的新興技術。VRML在各方面都展現出了強大的應用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領域的WEB站點中,它可廣泛用于學習情景創設上,以增加學習內容的形象性和趣味性。例如:創建網上三維圖書館,它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實,匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應的虛擬圖書。另外,使用VRML做模擬訓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實空間中操作的難度和危險.

更為重要的是它可以使訓練造價得到大幅度降低,這樣就使得在教育方面的應用成為可能。由于這種模擬系統具有高度的真實性,所以并不會因為沒有真實系統介入而造成較差的訓練效果。現在虛擬校園、虛擬考場也已經陸續地出現在網絡中,這些新興的教育形式必將因其優越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。

2 虛擬現實技術在計算機專業教育中的應用

2.1 虛擬現實技術在輔助課堂教學中的應用

眾所周知,計算機課程實踐性很強,在書本上體現難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如,在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結構和講解計算機組裝的過程時,書本的文字難以讓學習者了解組件結構和組裝的過程。利用虛擬現實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現形式有機地結合,設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內容,滿足學習者從各個角度觀察和學習,仿佛身臨其境,更好地理解學習的內容。

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的相關節點,建立虛擬運動空間。實現課件多媒體功能。

(3)優化VRML場景,即在構建場景的過程中,利用VRML提供的高級造型技術適當優化程序。

(4)VRML文件的輸出,將已創建的空間場景輸出為.wrl形式的文件。

例如,設計VRML課件來實現網上虛擬計算機組件結構和組裝的輔助教學。

首先,在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型.增強感性認識,并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRML Script的動畫鏈接.虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件,再通過把VRML文件嵌入到網頁的方法,使學習者既能在網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。這樣使學習者能真切地、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,通過文字和圖片向學習者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著,通過VRML的動畫節點控制和VRML Script的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果,然后按照六個安裝步驟:第一,機箱、主板的安裝;第二,風扇、內存的安裝;第三,光驅、軟驅、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、鼠標的安裝,組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。

在學習的過程中,只要點擊相應的按鈕,就可以按相應的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅和軟驅后,點擊光驅的開、關鍵,光盤托會自動拖出和送入,點擊軟驅的按鈕,

軟盤會自動取出.使學習者能動態地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。

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.當你點擊軟驅上的按鈕,會發出聲音并彈出一張軟盤;當你點擊光驅按鈕時,盤盒會自動地彈縮并發出逼真的聲音。為了方便學習。還可以實現注釋信息,當學習者的鼠標碰到硬件設備時。在對象的旁邊會出現一個注釋信息,說明該對象名稱。

又如,在《數據結構》課程中,對于常用的數據結構的算法思想.由于其抽象程度高。使得學生很難理解。我們也可以通過虛擬技術將其制作成課件進行教學。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現出來。例如,遞歸算法是學生比較難理解的,因為其算法是靠隱形調用堆棧來實現,而通過虛擬技術可以將堆棧內部情況的變化動態、直觀、形象地表現出來,這樣學生就很容易理解。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別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現。方便教師的教學和學生的理解。

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

2.2 虛擬現實技術在計算機實驗中的應用

由虛擬現實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統,包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實再現。也可以是虛擬構想的實驗室。 例如,在城域網和廣域網的網絡建設過程中,不必真正把網絡構建起來就可以親身體驗,猶如進行現場的操作。在數字電路的課程實驗中,可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的,而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中,可以虛擬商務環境,讓學生進入這個虛擬環境。身臨其境地體驗現場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統不可避免地會對原有的操作系統產生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統的安裝試驗就十分的方便了。工作總結使用虛擬機的軟件VMware可以創建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創建的虛擬機有自己的CPU、內存、硬盤、光驅,在這個虛擬機上,可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統環境中進行操作,熟悉操作和新技術,達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統的環境下安裝另一個操作系統,而不會對當前的操作系統產生影響。

虛擬現實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬.通過虛擬系統便可以直接地觀察到這一假設所產生的結果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網絡設備設計、電路設計等方面的學習探索,設計出新型的網絡設備和電子器件.從而激發學生的創造性思維,培養學生的創造能力。

通過虛擬的實驗室進行實驗,既可以縮短實驗的時間,又可以獲得直觀、真實的效果,還能對那些不可見的結構原理和不可重組的精密設備進行仿真實訓,避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且,虛擬實驗具有先進性和共享性,易擴充.易于改變教學項目,減少設備投入經費,使教學內容在虛擬的環境中不斷更新.使實驗實踐及時跟上技術的發展。但是在采用虛擬實驗進行教學的過程中,并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗,缺少“實物感”,正如在網上看書與拿真實的書看時,會覺得真實的書更實在。在網絡實驗中,用到的網絡設備像路由器、交換機等種類、型號都很多,在虛擬實驗中.學生很難見到這些設備,如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此,在具體實施中,應該虛實進行結合。有目的地安排一些實驗在真實環境中操作,這樣,他們會對實驗的設備有親身的體會,更能加深實驗的印象,提高實驗的效果。

3 結束語

虛擬現實技術在計算機教育領域發展的潛力是巨大的,只有親身去經歷、親身去體驗去感受,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的不同。虛擬現實技術能形象、生動、逼真地表現教學內容,有效地營造一個發展的教學環境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性,達到優化教學過程、提高教學質量的目的,從而解決傳統教學方式無法解決的問題。隨著計算機網絡技術的飛速發展,基于WEB的虛擬現實遠程教育具有廣泛的應用前景,必將成為21世紀教育的主流。

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篇(6)

關鍵詞：虛擬現實技術；校園環境設計；分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.108

0 前言

隨著社會和科學技術的發展，基于圖像繪制的虛擬現實技術已經成為計算機視覺，圖像處理，計算機圖形學，人工智能研究的熱點。雖然虛擬現實技術目前在很多領域中的實際應用已有很大進展，例如虛擬現實技術己經廣泛地應用于軍事、醫學、建筑、商業等領域。

伴隨著虛擬現實技術（VR技術）的日益成熟和飛速發展，在園林景觀設計中，對虛擬現實技術的應用也不斷加強。

1 虛擬現實技術的簡介

虛擬現實技術又稱VR技術，是20世紀90年代伴隨著計算機技術而興起的新興技術，主要特點是可沉浸式的與虛擬場景進行交流互動，它的基礎媒介和載體是計算機和互聯網，利用計算機生成一種仿真系統來模擬真實環境，利用互聯網充分傳播虛擬現實技術，虛擬現實技術被應用在軍事、醫學、商業、建筑規劃等多個領域，具有廣泛的發展前景。

而近幾年隨著虛擬現實技術的不斷發展，人機交互技術成為了虛擬現實領域的一項重要研究方向，由此而引發了一系列的交互性硬件載體的出現，如3D虛擬眼鏡、浮動鼠標器、頭盔式虛擬顯示器、數據手套、數據衣、語音識別器等，通過這些傳感設備，體驗者可以對虛擬世界中的物體進行觀察和操作，使體驗者擁有沉浸式的體驗感受，融入五感體驗（視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺）的虛擬現實技術與以前的單純通過視覺來刺激體驗者的模式發生了質的變化。

2 虛擬現實技術在校園環境設計領域的應用

2.1 虛擬現實軟件

虛擬現實技術所應用的軟件主要分為前期建模階段的軟件和后期渲染的軟件，前期建模階段的主流軟件有：MAYA、3Dsmax、犀牛、Google Sketchup，后期渲染的軟件主要有lumion、unity3D、C4D、Vray、光輝城市、酷家樂。

2.2 應用特點介紹

（1）準確性：利用計算機輔助系統下的虛擬現實技術，在虛擬場景建立方面具有很強的精準度，根據實際設計中的真實尺寸可以創造出真實建立之后的效果感受，供使用者觀察。（2）實時渲染：利用虛擬現實軟件生成的實時渲染場景，具有良好的可視化效果，通過實時渲染技術，生成真實的陽光、風向、天氣、季節，模擬大自然的真實光照，使體驗者沉浸于場景的游覽交互中，而且無需像傳統渲染那樣耗費大量時間。（3）想象力：除了虛擬現實校園環境具有模擬真實場景外，還可以進行模擬某些不可能發生的場景環境，使得游覽體驗過程中的趣味性得到極大的提高，超越體驗者的想象。

2.3 虛擬現實技術與3D動畫的區別

傳統的3D動畫與虛擬現實表現技術表面上看起來都具有動態效果，但實質卻完全不同。虛擬現實技術可以進行人機交互，由人控制虛擬場景的鏡頭，具有實時渲染的效果，而3D動畫雖然也是動態效果，卻是不可操控的，由設計師事先做好播放的，更不能進行場景切換和鏡頭操控等動作。在虛擬場景下操控者可以對設計方案進行創作、修改和優化，而3D動畫無法進行二次修改，只能重新制作而耗費了大量人力物力和時間成本。

2.4 虛擬現實技術在景觀設計中的應用特色

傳統校園景觀設計的表現多側重于手繪圖和平面CAD圖和PS效果圖，在對外宣傳過程中，CAD圖和PS效果圖這些表現方法，無法提供給體驗者沉浸感和真實的3維感受，也無法根據意愿自由旋轉視角，通過平面圖推敲想象方案，無法以人的視角進行活動。而在虛擬現實系統中的校園景觀，我們利用計算機可以對不同人物的視線高度進行設置調整，體驗者可以隨意觀察場景內的任意角度，讓體驗者有親臨現場的真實感受。

3 交互性設備在校園環境設計中的應用發展

虛擬現實技術經過十幾年的快速發展，在傳統的建模方法、效果表現等方面，已經有了較大的突破和發展，隨著交互性設備在虛擬現實技術中的應用，校園環境設計領域的效果表現也迎來了新的改變。lumion6.3結合虛擬3D眼鏡，把lumion中的場景導出全景模式，將3D眼鏡與lumion連接，就可以進行3維全景觀看效果圖，伴隨著頭部的晃動，3D眼鏡內的的場景也會隨之變化。利用3D眼鏡觀察虛擬校園場景方案，相比傳統2維效果圖和平面圖，有了質的飛越，對于校園方案的效果感受將會更強烈。國內新晉軟件光輝城市也在虛擬現實表達領域有所發展，可以通過該軟件進行虛擬場景內的互動，漫游和修改場景，利用外接鼠標可以對場景內的鏡頭進行控制，利用鍵盤可以實現場景內的移動與行走，全方位觀察場景內的物體。酷家樂作為新型互聯網+的設計軟件，在室內設計領域的虛擬場景表現上技術很成熟，通過該軟件制作的虛擬校園室內實時渲染場景，體驗用戶可以通過鼠標進行3維角度旋轉進行瀏覽，比傳統3Dsmax渲染效果更直觀，最重要的是通過該軟件進行實時渲染效果好，速度快，節省了大量的渲染時間，從而節約了時間成本。

4 發展展望

伴隨著電腦和手機客戶端的日益強大、交互性硬件設施越來越完善，虛擬現實技術也將會越來越成熟，虛擬現實技術未來的兩大發展方向便是手機客戶端和交互性硬件的應用，伴隨著虛擬現實技術的發展，在校園景觀環境設計中，也將更多的被應用于方案設計階段、方案表達階段、以及后期虛擬校園運營服務階段，在21世紀，可視化的表達已經不僅限于傳統二維平面的形式。

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篇(7)

論文摘要:本文分析了虛擬現實技術在建筑領域中的應用．井對相關問題進行了研究，最大限度地實現對建筑設計、施工、裝修等的現實可行性與指導性。

“虛擬現實”(簡稱VR)，是一項綜合性計算機圖形交互技術，它利用計算機生成一種模擬的實物與環境，通過多種傳感器設備使用戶“投入”到該環境中，實現用戶與該環境的直接交互。目前，VR技術已經在各個領域被廣泛應用，如在建筑設計領域、城市建設領域等等。

一、計算機技術的引入

計算機技術用于建筑設計領域已有多年，但最早的建筑設計領域是先模仿傳統工具的使用方式，表現為簡單地模仿傳統的圖紙、圖板、針管筆等的使用方法。例如計算機輔助設計(CAD)主要是幫助設計者把設計、計算、畫圖、數據存儲和處理等繁重工作交給計算機完成，而設計者把主要精力用于創造性構思。計算機可通過圖形設備向設計者展示設計結果。之后發展起來的虛擬現實技術(簡稱VR)能創造身臨其境的感覺，虛擬現實技術是迅速發展的一項綜合性計算機圖形交互技術。它集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、多傳感器、網絡并行處理，利用計算機生成的三維空間圖像實現的目標合成技術，通過視、聽、觸覺，以圖表及動畫方式呈現，改變了傳統的計算機輔助設計被動靜態的信息傳遞方式。目前，虛擬現實技術已經在各個領域被廣泛應用，如在建筑設計領域、建筑施工領域、建筑裝修領域等等。

二虛擬現實技術在建筑領域的應用

1．建筑設計領域

在建筑設計中既要進行空間形象思維，又要考慮到以用戶的感受，是一系列的創新過程，包括規劃、設計等。建筑物的實際效果受設計者的藝術素養、生活閱歷、知識水平、設計水平、設計經驗等主觀因素的影響和限制，不同的設計者對于同樣功能要求的建筑所設計的作品在外觀上、環境的協調上可能截然不同。然而，如果應用基于真實感三維圖形的虛擬現實技術則可以將設計者心目中的建筑方案以可視、可觸、可聽的方式展現給專家、用戶，使他們能“身臨其境”，提出自己寶貴的意見，達到優化設計的目的。同時還能大大減輕設計人員的勞動強度，縮短設計周期，提高設計質量，節省投資。

2．建筑施工領域

虛擬現實技術在建筑施工方面，也大有用武之地，可以進行大量方案的比較和優選。例如進行大型土方工程挖運系統的設計，最優設計是在日挖土量一定的情況下，如何確定挖土機與運土載重汽車的最優匹配，使挖運系統取得最好的整體效益。大型土方工程挖運系統的挖土機與載重汽車的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都計算出來進行比較，幾乎是不可能的。對這一類問題采用虛擬現實技術來比較、優選，則很容易實現。再如對于有風險的大型工程項目，投資一旦失敗，將會遭到巨大的經濟損失。對這一類問題，可以利用虛擬現實仿真技術，進行仿真試驗和評估，然后做出決策。同時還可以對不確定因素進行預先模擬。

3．建筑裝修領

建筑裝修設計是一個復雜的綜合過程。在傳統的設計過程中，裝修設計師根據建筑圖紙構造出虛擬的室內模型，并將其設計理念應用于室內模型，最后以多面視圖、效果圖、家具圖、大樣圖和結構圖等手段表達設計效果。然而，這種離散的平面表現模式使得客戶和施工方難以全面地了解裝修效果。另外，繁瑣的工程量和造價估算過程也使得客戶難以準確快速地對裝修方案進行評估平選。如果在計算機中輸入實際房間的模型，設計者身處所需裝飾的房間，按照自己的構思去裝飾、修改，并且可以變換自己在房間中的位置，去觀察裝飾的效果，直到滿意為止，一切就將變得簡單輕松。可以設想，在未來的裝飾工程中虛擬現實技術將會代替現有的實際模型而顯示出其強大的生命力。利用虛擬現實技術有效地提高了裝修設計的效率，并且能夠增強設計師和客戶之間的溝通，增加客戶對設計方案的滿意程度。超級秘書網

三、虛擬現實的動態漫游技術

利用VR技術在空間數據庫的支持下可以構造三維虛擬環境，人在進入這一環境后可以和計算機實現以視覺為主體的全方位的動態交互。一個建筑模型進行可視化具有多角度觀察、放大、漫游、旋轉、任意選定路線的飛行或點面結合行駛效果的動態顯示及可視點的判別等功能。虛擬現實建筑設計還可以讓人在虛擬的建筑環境甚至城市空間里，以不同的角度去窺視或欣賞其外部空間和內部空間的動感形象和平面布局特點。它所產生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動。

視景仿真和動態漫游技術，同時也是進行方案審察和評估的重要手段。利用VR技術在設計工程中可實時動態展示設計方案，可實時審視檢查規劃設計方案，及時發現問題，及時修改方案和細節。