虚拟现实技术及其在高校教学中的应用

虚拟现实技术及其在高校教学中的应用

张天宇

!西安财经学院信息学院"陕西西安710061$

摘 要!在介绍虚拟现实技术的基础上!论述了网络系统集成虚拟实验系统的实现方法"对系统中的一些关键技术进行了分析!阐述了系统在教学中的具体应用!拓展虚拟现实技术在实践教学中的应用"

关键词!虚拟现实#虚拟实验室#网络系统#实验教学

中图分类号!T

P 391 文献标识码!A 文章编号!1671 654X "2007#01 0126 02引言

随着高校的扩招和合并a 高校的办学规模越来越

大a 而且多校区高校在逐步增多O 由于地理位置的分散a 各实验室也分布在不同的校区a 给学生上课造成了一些问题O 必做的实验可能由于学生太多或者学生不在该校区而无法完成等现象普遍存在O 这对教学质量和教学效果产生很大影响a 如何解决这一问题a 如果给各个校区都投入实验室a 对经费日益紧张的高校来说不太现实O 虚拟现实技术进入高校教学能形象生动地表现教学内容a 有效地营造一个跟随技术发展的教学和实验环境a 提高学生掌握知识\技能的效率a 达到优化教学过程a 提高教学质量的目的O

1 虚拟技术及其特点

2.1 虚拟现实概念

虚拟现实技术(国内又译做灵境技术a 英文名为V i r t ua I r e a I i t y >a 是一门信息领域的前沿技术O 到现在为止a 世界上还没有关于它的普遍适用的定义a 但一般可以认为Z 它利用各种人机交互技术为人类在现实空间之外创造了另一个尽可能真实的互动的虚幻世界a 使人类可以漫游其中a 体验最真实的虚拟空间a 不受任何限制地在自己的梦想里散步O 虚拟现实a 是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境a 具体地说a 就是采用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a 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a 从而产生亲临等同真实环境的感受和体验

[1]

O 虚拟现实技术是依赖于大量的计算机软件技术

如A

I (人工智能>a P r (模式识别>a 图形学\底层接口等技术和新型显示技术\场传感器技术\力量反馈系统\无线\有线通讯等技术综合应用的一门边缘学科O 2.2 虚拟现实的特点

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a 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a 便可将自己置

身于虚拟环境中a 成为虚拟环境中的一员O 使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用a 就如同在现实世界中的一样O 当使用者移动头部时a 虚拟环境中的图像也实时地跟随变化a 拿起物体可使物体随着手的移动而运动a 而且还可以听到三维仿真声音O 使用者在虚拟环境中a 一切感觉都是那么逼真a 有一种身临其境的感觉O

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a 使用者不仅可以利用电脑键盘\鼠标进行交互a 而且能够通过特殊头盔\数据手套等传感设备进行交互O 计算机能根据使用者的头\手\眼\语言及身体的运动a 来调整系统呈现的图像及声音O 使用者通过自身的语言\身体运动或动作等自然技能a 就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作O

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a 因此a 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a 从而达到身临其境的感受O

收稿日期!2006

11 21 修订日期!2006 12 20 作者简介!张天宇(1963

>a 男a 陕西蓝田人a 副教授a 主要从事计算机应用方面的教学和研究O 第37卷 第1期航空计算技术

V O I .37N O .12007年1月A e r O na ut i c a I C O m put i ng T e c lni gue

J a n.

2007

2 虚拟技术在高校教学中的应用

虚拟现实为高校扩大招生后设置的分校区和远程

教育教学点提供可移动的电子教学场所,使资源由一校"独占"变为多校区"共享"

O 解决因为实验设备~实验场地~教学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行的问题O 利用虚拟现实系统,使学生通过校园网络便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解,提高教学效果O 笔者通过网络系统集成虚拟实验系统的建立,介绍V

r 技术在教学中的应用O 2.1 基于虚拟现实的网络系统集成实验教学平台

1)传统网络系统集成实验教学方法

网络系统集成是目前大多数培养应用性人才高校中计算机科学与技术及相关专业的一门实验环节较多~学生感性认识较少的课程O 传统的实验往往有:网线制作实验;局域网连接实验;V

L A N 连接实验;网络测试实验等O 对于一些简单实验,由于投资不大,一般学校都能够实现,但对大多数院校来说,在进行诸如

V L A N ~广域网连接~网络测试等实验时,要配置三层交换机~路由器等高档网络互连设备和昂贵的测试仪器,这些对校区分散或实力较小的院校来讲,往往实现起来会有一些障碍,严重影响教学效果O 因此,能否利用现代计算机技术的发展成果,解决上述问题,提高教学效果,增强学生的感性认识非常必要O

2)基于虚拟技术的网络系统集成实验教学系统虚拟技术~多媒体技术的出现,使我们解决上述实验问题有了肯定的答案O 基于虚拟技术的网络系统集成实验教学系统可以实现模拟高档的交换机~路由器等设备,仿真网络测试仪等器功能,节约成本,提高教学效果O 网络系统集成实验教学系统平台如下图

O

网络系统集成实验教学平台图

系统采用B

/S 架构,适应不同校区同学的远程需求,不分时间地点,可以进行开放式实验 2]

O 系统界面采用A

SP 网页技术设计,简捷~大方O 实验项目选择模块,可以根据不同层次需求实现网络拓扑结构设计~结构化布线~网络互连~V

L A N 划分等实验,使学生能够身临其境,有设计网络的真实感,完成不同场景的网络逻辑设计和物理设计O 仿真测试,使学生通过与真实仪器同样的使用方法,模拟仪器的功能及在测试过

程中会遇到的各种情况,掌握贵重仪器的使用方法及网络故障的诊断方法,提高将来学生适应工作环境的能力O 实验结果处理,可以完成实习报告等文献资料以及实验成绩的处理O 系统管理模块,负责本地及远程用户的注册~登陆等管理工作O 2.2 虚拟网络系统集成实验的关键技术

1)在系统的设计开发中,系统的实验环境是由仿真技术与多媒体技术的有机结合而构建的,以达到吸

收目前多数仿真软件的特点,使学生增强实物感 3]

O 通过A

c t i V e X 技术将仪器仿真有机地融合到多媒体环境之中,通过V

B 编程,使操作得以模拟实现O 按照组件设计的原则,对常用设备和仪器,可以利用V

B 的各种控件,来建立常用设备和测试虚拟仪器(利用V B 来建立具有很大的方便性,V

B 的模块化控件~事件驱动~面向对象~多线程特性满足了建立虚拟仪器的各种需要)O

2)实验原理~目的~内容的讲解以及实验场景~仪器和实验过程的描述,采用多媒体技术,使用包括文本~图形~图像~动画~视频~音效等多种媒体制作技术,使系统界面清晰~美观,更充分地展示内容O

3)知识依赖于具体情境,脱离具体情境的抽象的枯燥的知识对学生来说是没有吸引力的O 网络系统集成中的物理设计往往不好给学生介绍,在传统的课堂

上不易讲授清楚,系统利用V r M L ,可以真实构造实际环境,产生虚拟空间

4]

O

3 结论

高校教学中引入虚拟现实技术,可以改善高等教

育的教学环境,扩大高校的承载能力,适应当前我国高校扩招的发展需求O 在高校教学经费不足的情况下,利用多媒体技术,实物仿真与虚拟现实相结合的方法,建造虚拟的现代化实验室,降低实验教学对客观物质条件的依赖,可以大大缓解实验仪器设备不足等问题,提升实验教学对学生创新能力和实践能力培养的力度,同时借助网上虚拟实验系统开展实验教学,可以突

破传统教学手段,构建了一种全新的实验教学模式,为开展开放式实验教学提供了强有力的支持,全面提升高校教学质量O 参考文献!

1] D O na I d H e a r n 1M .P a uI i neB a ke r 1C

O m put e rG r a pli c SC V e r S i O n 12nd E di t i O n [M ].北京I 清华大学出版社11998.

(下转第130页)

721 2007年1月张天宇:虚拟现实技术及其在高校教学中的应用

通过大量的V e r i I O g代码编写与仿真综合验证最后仿真结果与综合结果达到了所要求的目标可以实现A E S加密算法此方法具有设计灵活成品率高的特点通过层次化与模块化的设计具有易操作易修改的优点软件实现后我们后续在F P G A上进行了原型验证采用的F P G A开发板是A I t r e a公司的N i O S I I 芯片为A P E X T M20K200Ede V i c e结果与软件验证一致深刻理解F P G A设计的理念有助于分析出各种错误的原因找出合理有效的解决方法还可以帮助我们把工作中积累的经验上升为理性认识从而提高设计水平参考文献!

1A dV a nc e d E nc r y pt i O n St a nda r d(A E S>S].N O V.26, 2001.

2陈鲁生,沈世锰.现代密码学(第1版>J].北京:科学出版社,2002.

3张超,陆浪如,楚泽甫,等.A E S算法及其实现技术J].交通与计算机,2001(3>.

4吕晓斌,杨峰,赵志新.基于F P G A的A E S密码协处理器的设计和实现J].微电子学与计算机,2005,121.

R e s e ar c hont e c h n ol ogy of F P G Ab as e donA E S

Z H A N G Y u e D U A NZ h e m i n WUx i ao c h e n g

E l c t r o ni c l nf o r m at i o n C o l l g o f n o r t hu s t r n P o l y t c hni c al u ni u r s i t y X i'an710072C hi na

A b s t r ac t A E S A dV a nc e d E nc r y pt i O n St a nda r d i S a ne wda t a e nc r y pt i O n S t a nda r d t la t br i ng S f O r w a r d by N I STi n O c t2000.I t la S S ubS t i t ut e d t le D a t a E nc r y pt i O n St a nda r d D E S.

B a S e d O n A E S a I g O r i t lm S t le pa pe r S t udi e S a ppI i c a-t i O nS O f A E S I P

C O r e i nt r O duc e S t le f unda m e nt a I a nd t le a r c li t e c t ur e O f A E S t le n c O m pi I e S V e r i I O g c O de S S i m uI a t e S a nd V a I i da t e S t le a I g O r i t lm a nd c O m pa r e S i t w i t l t le a c t ua I r e S uI t S.A E S a I g O r i t lmV a I i da t e S O n a r c le t y pe t la t c O de S O n r T LI e V e I by V e r i I O g I a ng ua g e S i m uI a t e S V a I i da t e S a nd r unS O n F P G A.

K e y w or d s e nc r y pt i O n S t a nda r d a r c li t e c t ur e S i m uI a t e a nd V a I i da t e

(上接第127页>

2李仁发,周祖德.虚拟实验室网络体系结构研究J].系统仿真学报,2002,14(3>:359-362.

3方振汉,严萍.基于网络化多媒体仿真实验J].实验技

术与管理,2003,20(5>:49-51.

4温俊文,冯开平.V r M L在图学教育软件中的应用技术J].西南交通大学学报,2001,36(3>:291-293.

A p p l i c at i onof v i r t u al R e al i t y t e c h n ol ogy i nt h e t e ac h i n g of U n i ve r s i t i e s

Z H A N G t i an yu

Sc ho o l o f l nf o r m at i o n X i'an u ni u r s i t y o f F i nanc an E c o no m i c s X i'an710061C hi na

A b s t r ac t O n t le ba S i S O f i nt r O duc i ng V i r t ua I r e a I i t y t e c lnO I O g y t li S a r t i c I e di S c uS S e S a n i m pI e m e nt a t i O n m e t lO d O f t le i nt e g r a t i O n e x pe r i m e nt S y S t e mO f ne t w O r k S y S t e m S a na I y z e S S O m e e S S e nt i a I t e c lnO I O g i e S i n t le S y S t e m e I a bO r a t e S t le c O nc r e t e a ppI i c a t i O nS O f t le S y S t e mi n t e a c li ng de V e I O pS a ppI i c a t i O nS O f V i r t ua I r e a I i t y t e c lnO I O g y i n t le pr a c t i c e t e a c l-i ng.

K e y w or d s V i r t ua I r e a I i t y V i r t ua I I a bO r a t O r y ne t w O r k S y S t e m e x pe r i m e nt a I t e a c li ng

031航空计算技术第37卷第1期

虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术旅游中的应用 2013年10月27日

虚拟现实技术在旅游业中的应用 （一）.虚拟现实技术简介: 虚拟现实技术（Virtual Reality），又称灵境技术, 为人机交互界面, 特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 （二）.虚拟现实技术的发展概述 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器, 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。1993年的11月,用虚拟现实技术设计波音777获得成功. 正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、与培训、信息可视 化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与 兴趣。 （三）.虚拟现实的定义： 虚拟现实技术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 （四）.虚拟现实技术的四个技术特征 I.多感知性 II．存在感 III交互性 IV．自主性 （五）.虚拟现实系统主要由以下六个模块构成 1).检测模块2). 反馈模块3). 传感器模块4.) 控制模块5). 建模模块

（六）.虚拟现实技术的应用 1.虚拟旅游的概述：所谓虚拟旅游，指的是建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景，构建一个虚拟旅游环境，网友能够身临其境般地逛逛看看。虚拟仿 真visual simulation技术的应用范围之一。应用计算机技术实现场景的三维模拟， 借助一定的技术手段使操作者感受目的地场景。 2.它的方式大致是: 虚拟现实技术系统营造虚拟旅游环境,旅游者首先通过网 络平台上, 运用某些设备完全进入虚拟环境中, 并可根据需要利用多种交互设备(如头盔、数据手套和数据服等) 来驾驭该环境, 同时用于操作该环境中的物体(如山水、园 林建筑、植物等) ; 在虚拟环境中, 旅游者还可参与发生的事件,或与其他参与者(旅 游者等) 相互交流; 当虚拟旅游结束时, 旅游者可以自主地退出虚拟旅游环境返回到 现实环境中来。 3.虚拟旅游的发展现状: 依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。 和虚拟现实技术在旅游业发展中的应用 万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台，客户端应用软件。采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。WebGIS可以最大限度的满足旅游政府部门，旅游企业，旅游者不同的需求 首先利用WebGIS的电子地图支持功能实现地图的生成，管理，显示，和网路共享，然后利用旅游专题数据库储存的景区地形数据和建筑，道路等矢量数据，以及相应的 纹理图片，实景图像，音频视频等多媒体数据资料，通过应用虚拟现实建模语言 （X3D,VRML）建模生成逼真的虚拟旅游景区三维场景或全景图像。 利用虚拟现实技术，旅游相关部门和企业能够把本地区具有代表性的景点（园林 古迹，山水人家，寺庙等）数字化，虚拟化到网络上去，供旅游咨询者通过浏览器下 载和浏览，实现在线的虚拟现实旅游，在虚拟化旅游场景中，旅游者可以任意地在其 中漫游，如以鸟的方式俯视景区全景，或者以走动，飞行等不同的方式从上下左右任 意角度进行游览，或者走进建筑物，甚至能够潜入海底世界。旅游者还可以在进行虚 拟旅游的同时，免费听到幕后“导游者”悉心的介绍，这将给旅游者以全新的旅游体验，无疑会比文字，图片之类的广告更吸引，更有效果。

虚拟现实技术及其在教学中的应用

２００７．２ 73 虚拟现实技术及其在教学中的应用 李科峰 湖南省第一师范学校 湖南 ４１０００２ 摘要：将虚拟现实技术应用到教学中，能够更好地满足教学中情景化及自然交互性的要求，学生可以亲身探索不能到达的环境，观察现实中难以观测的现象，更重要的是教师可以简化现实世界中过于复杂的细节，从而可以更好的突出事物的特点，随着该技术在教学应用中的不断研究开发，它在教育领域内将有着极其巨大的应用前景。 关键词：虚拟现实；教学；应用 ０ 引言 虚拟现实技术是二十世纪末才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。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。 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。 虚拟现实技术的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。以虚拟现实技术为代表的新型人机交互技术旨在探索自然和谐的人机关系，使人机界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉、力觉、嗅觉和动觉等多种感觉通道感知；从以手动输入为主发展到包括语音、手势、姿势和视线等多种效应通道输入。 １ 虚拟现实技术的基本特征及类型１．１ 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。 １．２ 虚拟现实系统按其功能可分成三种类型 （１）桌面三位虚拟现实这由一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。系统的特点是结构简单，价格低廉，经济使用，易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。 （２）　沉浸的虚拟现实　它是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去，由于其价格昂贵，所以难以推广。 （３） 共享性虚拟现实　它是由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，达到协同工作的目的。 ２ 虚拟现实技术在教学中的应用 虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，培养学生的技能都将起到积极的作用。经过初步调查，１００％的学生表示对此软件很有兴趣，比课件更直观，并愿意使用它来进行学习　；９５％的学生认为它能够较好地解决教学中的难点，对于理解所学知识内容有很大的帮助 ；１００％的学生认为它是一种很丰富的教学资源。 （１）化学和物理实验的应用 化学、物理学科昂贵实验仪器的介绍与展示、参观那些不可能进入的实验空间，如核反应堆、粒子对撞空间等等， 对 基金项目：　湖南省教育厅优秀青年科研项目，课题号：ＮＯ．０４Ｂ０１５和湖南省“十一五”规划重点资助课题项目，课题号：ＸＪＫ０６ＡＺＣ０１０。 作者简介：李科峰（１９８２－），男，助理实验师，研究方向：虚拟现实技术与校园网应用。

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，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。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，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

[虚拟现实,技术]虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术及其应用 摘要 迄今为止虚拟现实技术已经成为计算机技术领域中炙手可热的技术之一。在本文中会基于虚拟现实技术的概况，发展趋势等方面做一些详细的描述并且对其具有的特点进行详细描述，在另一方面会介绍虚拟现实技术在现实生活中的各类丰富多彩的应用，还针对其当前的真实状况，对未来虚拟现实的发展总结了一些展望。 【关键词】虚拟现实技术应用交互 1 虚拟现实概念 虚拟现实来源于英文“Virtual Reality”一词的翻译，还被译为“灵境”的意思。虚拟现实技术最早可以追溯到上世纪50年代，那时候的立体电影配合着大视野的电影图像与声响，就能够让人们能够置身到图像环境中，这也算得上是早起虚拟现实的雏形。 随着科学技术的发展，虚拟技术得到了机遇获得了快速的发展，1990年时专业人员首次对其进行了具体的定义：三维计算机图形学技术，运用多功能传感器的交互式接口技术和高度清晰度的显示技术。虚拟现实技术基于这三种技术创建了一个虚拟的感受环境，使得人们可以感受到现实生活中的一切感官的感受，包括：视觉，听觉，触觉等感官的感受，甚至于感受到一些超越现实技术的环境。 2 虚拟现实的特征 2.1 沉浸感 “沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。 2.2 交互性 在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。 2.3 构想性 所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。

虚拟现实技术的应用研究

虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训

虚拟现实技术应用及其未来展望

虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、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。 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。 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

浅谈虚拟现实技术在教育领域的应用

浅谈虚拟现实技术在教育领域的应用 东北师范大学计算机学院 2014级教育技术系王鹏 2014012016【摘要】本文旨在简要介绍虚拟现实技术（含增强现实等分支技术）的定义及其发展现状，通过理论陈述、历史发展及部分实例进行分析，着手于软硬件两方面，结合其他领域中已有的优秀实例，对虚拟现实技术在教育领域的应用提出部分建议。 【关键词】虚拟现实增强现实三维技术教育软件开发 现代社会的电子信息技术自从计算机诞生以来就得到了飞速发展，人们不满足于二维平面等级的人机交互界面，开发了一系列帮助人们进行多元化人机交互的辅助工具。输入设备从最传统的键盘、鼠标，发展到今天的触摸板、眼球测位仪、语音识别，输出设备也从简单的显示屏、扬声器发展出各种形态。在硬件设备进化的同时，人机交互的“内容”即软件与信息层面也发生着急速变化。从最初的二进制数字到后来的命令提示符字符串，再到后来的桌面化操作系统及多媒体声像，时至今日人们已经掌握了足够顶层的技术以使用计算机来模拟日常所见的真实场景，而这种技术的代表作之一、同样也是未来信息技术领域最有发展前景的技术之一，就是虚拟现实技术。 一虚拟现实综述 虚拟现实（Virtual Reality，后文或简称VR）的定义目前为止依然众说纷纭，笔者较为认可的定义如下：一种可供创建并体验高度拟真的虚拟世界的计算机仿真系统。用来实现VR系统的技术被称为VR技术。何谓高度仿真呢？目前为止在技术层面能达到的、符合人们日常生活中实际体验的标准包括如下几个方面： 1 真实性 真实性是VR技术的主要目标。VR旨在用计算机构建真实世界以让用户获得拟真体验，生成的虚拟物件一般要高度仿照真实世界的尺寸、材质等，能够做到静物的“以假乱真”，相应的运动规律也要按照真实世界设置参数，如重力加速度或化学反应速率等，使得它们在变化时看起来仍不失真。 2 交互性 一般来说，交互性是指用户对虚拟世界中物体的可操作程度，和从自然环境中得到信息反馈的程度。计算机系统中生成的虚拟世界不可能仅接受工作人员输入的基本建模参数，也应当接受来自用户的实时输入信息，并给出相应的反馈。例如，用户可以通过特殊的控制器（如摇杆、特制键盘）、体感装置（如传感服、眼球测位仪）以及语音等向系统发送指令，相应地也就要求系统为用户提供多元化的输入接口，输入模式也应当尽可能贴近人类的自然活动。 3 沉浸性 沉浸性是指，用户在体验虚拟世界的时候，不光要体验到场景及运动规律的真实感，也应当同时意识到自己能够沉浸到虚拟世界中，而非一个世界之外的控制者、操作者。理想的VR系统应当以用户为第一视角构建，并能让用户产生真假难辨的感觉。

虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍

5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业

虚拟现实技术在高校教育中的应用

虚拟现实技术在高校教育中的应用 摘要：虚拟现实技术被普遍认为是继计算机技术、网络技术后,在21世纪最有潜力的技术。本文介绍了虚拟现实技术的发展历史及在高校教育中的作用及优势。根据虚拟现实技术具备的特征，分析了虚拟现实技术在高校中的教育应用方向。 关键字：虚拟现实技术；教育应用； 1.引言 随着信息化教育的快速发展，高新技术的应用已经成为了教育领域前进的方向，用以帮助学习者培养自我学习能力以及知识更新能力。而虚拟现实技术是当今国内外最热门的研究领域之一。在教学中使用虚拟现实技术，可以充分调动学习者的思维和感觉器官，对于一些难以接近的教学内容以及难以还原的情景，也可通过虚拟现实技术进行景物内部多方位观察和情境再现。 2.虚拟现实技术概述 虚拟现实, 英文为V irtual Reality, 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。VR 是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术, 生成三维逼真的虚拟环境。提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用, 用户从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的 认识, 从而深化概念和建构新的构思和创意。 虚拟现实包括多感知性（Multi-Sensory）、沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）四个关键特性。它们强调了在虚拟现实环境中人所占据的主导地位。 所谓“多感知性”，是指视觉感知、听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。 所谓的“沉浸感”，是指用户在虚拟环境中所体会到的真实感程度。最佳的效果是使用者在体验过程中难辨真假。 所谓的“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）。 所谓的“构想性”，是指用户在使用虚拟现实系统过程中，结合各类信息及自身的行为，展开想象、联想、推理和逻辑判断等，从而习得更多的知识，达到更深层次的实践锻炼 3. 虚拟现实技术在国内外教育领域的研究现状 VR提出于上个世纪60年代, 但只是在近10年随着计算机技术的快速发展, 才在越来越 多的领域得到了推广应用。美国是从事VR 研究最早、研究范围最广、研究水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家。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[1]。日本也是在当前实用VR 的研究与开发中居于领先地位的国家之一, 主要致力于建立大型VR知识库的研究。 3.1虚拟现实技术在国外教育领域的研究现状 目前在发达国家, VR在教育领域已得到了广泛的应用。早在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, 并利用虚拟人体开展虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学；1992年，马克·英格里伯格和洛宾·比得迪提合作创建了一个虚拟物理实验室, 其目标是使它成为具有高度可操作性的实验环境, 以便学

虚拟现实技术在教育中的应用探讨

２００８年第３期（下半月）软件导刊?教育技术 进的重要信息。主题资源式网站为了能够使学习者准确、迅速、便捷地获取相关信息，对其进行可用性测试是十分必要的。依照ＩＡ可用性测试的部分理论，对于主题资源式网站信息构建的评价主要从整体结构、分类和搜索３个方面进行。 （１）整体结构评价。主题资源式教育网站结构是指站点作为一个整体的完善度，包括站点的形式、内容、功能等。具体评价指标包括：①站点结构是否全面反映这个教育网站的目标；②要确保建立主题资源式教育网站的全部需求都能准确反映在网站结构中；③站点结构和学习者期望相适应的程度；④网站内容结构设计是否科学、合理。 （２）分类评价。分类在这里是指内容对象分类的一致性、系统性和完整性。分类评价主要是衡量：①同一类目里子类的相似程度。同一类目里子类必须具备极大的相似性，但要避免内容重叠，造成信息冗余；②同级类目之间应坚持最低相似性原则；③下级类目对上一级类目内涵的表达程度；④子类应全面、系统地反映父类所要表达的内容信息。 （３）搜索评价。建立搜索系统来搜索需要的信息内容，具体的评价指标包括：①是否提够有效的站内搜索；②搜索信息的方法是否简单、清晰；③搜索结果的相关性怎样；④无效搜索出现的频率。 此外，学习者测评也是十分必要的，学习者在网上浏览、检索信息的过程中会对网站内容信息组织的优劣、链接有效性、导航正确性产生最直观的感受，获得的测评结果（即可通过用户体验以用户信息反馈的形式表现出来）对网站的改进和完善具有重要的参考价值。 ５结束语 ＩＡ信息构建理论不仅仅是一种理论，一种方法，更是一种理念。在美国，ＩＡ设计已成为网站开发的必备内容。在我国，利用ＩＡ进行网站设计还只是刚刚起步，但是ＩＡ理论指导主题资源式教育网站建设具有重要意义，它将给我们带来一个精心组织、图文并茂、便于导航、标记醒目、多种选择、全新面孔的教育网站。 参考文献： ［１］Ｐ．Ｍｏｒｖｉｌｌｅ，Ｌ．Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒＷｏｒｌｄＷｉｄｅ Ｗｅｂ［Ｍ］．Ｏ$Ｒｅｉｌｌｙ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ，１９９８． ［２］ＡｌａｎＧｉｌｃｈｒｉｓｔ，ＢａｒｒｙＭａｈｏｎ．ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ－Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｆｏｒＰｕｒｐｏｓｅ：ＭａｎａｇｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＫｎｏｗｌｅｄｇｅＥｃｏｎｏｍｙＳｅｒｉｅｓ［ Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＦａｃｅｔＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００４．［３］ＬｏｕｉｓＲｏｓｅｎｆｅｌｄ．ＨｏｗＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＣａｎＨｅｌｐ［ＥＢ／ＯＬ］． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｅｂｗｏｒｄ．ｃｏｍ． ［４］王国琴，郑小芳，甘利人．ＩＡ的底层信息组织与概念空间［Ｊ］．现代 图书情报技术，２００４（６）． ［５］赖茂生．关于信息构建（ＩＡ）的十个问题［Ｊ］．江西图书馆学刊， ２００４（１）． ［６］甘利人，王晓蓉．可用性测试方法在ＩＡ研究中的应用［Ｊ］．情报理论 与实践，２００４（４）． ［７］杨艳萍．网站信息构建评价［Ｊ］．初探情报理论与实践，２００４（４）． （责任编辑：沈正道） 收稿日期：２００７－１１－０８ 作者简介：梁琨（１９８１～），男，四川巴中人，西南大学计算机与信息科学学院教育技术学２００５级硕士研究生，研究方向为现代教学传媒技术；黄小 丽（１９８２～），女，江西新余人，湖北经济学院教育技术部助理实验师，研究方向为教育技术学。 １虚拟现实技术概述 虚拟现实从本质上讲是一种先进的计算接口技术，是由计算机和电子技术创建的新世界，是一个看似真实的模拟环境。 它将现实世界中存在或者不存在的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，再根据视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等因素的协同作 虚拟现实技术在教育中的应用探讨 梁 琨１，黄小丽２ （１．西南大学计算机与信息科学学院，重庆４００７１５；２．湖北经济学院教育技术部，湖北武汉４３０２０５）摘 要：虚拟现实技术是一种辅助教学手段，它改变了单一外部刺激的教学模式，有利于知识的获取与保持，能 有效地促进学生认知结构的形成和发展，使人们的认识观念、教育观念发生根本性的变化。探讨了虚拟现实技术及其在教育教学中的应用优势及其对教学产生的影响。 关键词：虚拟现实技术；教学手段；教学模式；知识获取中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７８００（２００８）０３－００８０－０３ 技术应用 ８０

《网络虚拟现实技术》教学设计

《网络虚拟现实技术》教学设计 一、授课课题：3.4.2网络虚拟现实技术二、适合年级：高中二年级三、教材分析：本节是普通高中课程标准实验教科书“信息技术（选修3）”《网络技术应用》（广东教育出版社出版，广东基础教育课程资源研究开发中心编著）第三章因特网的应用第3节因特网多媒体技术3.4.2网络虚拟现实技术的内容。教材内容包括：1、简单介绍了网络虚拟现实技术的基本概念（只用了4行约120个文字）。2、简单介绍了VRmL虚拟现实建模语言和全景环视技术这两种虚拟现实技术的相关知识。3、设置了“实践”栏目，提供了网上故宫博物馆、国际空间站两个资源。四、学情分析：本课题的教学对象是具有一定信息技术基础的高中二年级学生，高中二年级的学生经过前面信息技术必修课程的学习，能够熟悉对windows操作系统进行操作，掌握了利用网络信息检索的方法，能熟练地使用搜索引擎，能正确及合法下载网络中的信息，并掌握了文本和表格信息的加工与表达的基本操作方法。对于本课程的学习，因为在现实生活中，少部分学生玩过3D游戏，或在游乐场看过3D电影，但比较少接触到其它领域的虚拟现实技术的实际例子，也比较难接触到更深层次的虚拟现实技术系统。五、教学目标：1、知识与技能目标：（1）让学生了解虚拟现实技术的基本概念、特点及应用。（2）

让学生学会根据信息需求，选择适当的工具和方法，制作简单的虚拟全景环视图。（3）让学生初步了解并感受虚拟现实建模语言VRmL。（4）让学生初步了解及体会网络虚拟现实技术在跨时空、跨文化交流中的优势。2、过程与方法目标：（1）通过网络资源体验案例，让学生体会、感受虚拟现实技术。（2）通过网络资源获取所需的虚拟现实技术基本知识，让学生了解虚拟现实技术的概念、特点及应用。（3）在制作简单虚拟全景环视图时，让学生体会选择恰当的工具和方法对信息进行组织和表达，并通过技术手段的实施呈现效果。3、情感态度与价值观目标：（1）通过网络资源体验案例，培养学生正确、合法利用网络资源的良好的信息意识和行为习惯。（2）通过虚拟现实技术基本知识的学习，使学生领会比较、分析、归纳的思维方法，并迁移到今后的学习中。（3）通过小组协同合作学习，培养学生积极、合作、进取的品质。（4）通过本课的学习，使学生关注虚拟现实技术对生活、学习带来的影响，激发学生对这些新兴技术的求知欲和创新感，并迁移到今后的生活、学习中。六、教学重点与难点：1、教学重点：虚拟现实技术的概念、特点2、教学难点：（1）学生体会虚拟现实技术在跨时空、跨文化交流中的优势（2）培养学生对新兴技术的创新意识七、教学策略：本课参照普通高中信息技术新课标的理念，主要采用了突出学生的“学”为主体，教师的“导”为辅助，学生体验探究为主线，以重

VR虚拟现实技术在教育领域前景展望

VR虚拟现实技术在教育领域前景展望 VR虚拟现实技术在教育领域前景展望 VR虚拟现实技术在教育领域的前景展望 VR虚拟现实技术能迅速火起来，是基于它突破了人们对三维空间在时间与地域上的感知限制，以及市场需求愿景的升级。此技术可广泛地应用到城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学 、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域，可提供切实可行的解决方案 ，从而降低成本与风险。作者蒋燕玲则看好VR虚拟现实技术在教育培训领域里的应用。众所周知，教育行业从最早单一枯燥的说教与图文教学，随后融入了视听媒体，再到后来计算机在教育中的普及应用后复合媒体的发展，但都未能突破二维图像的界限。 什么是VR虚拟现实技术？这是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。简单地说，是以VR虚拟计算机技术为主，利用计算机一些特殊设备进行输入输出，来营造一个人体各感官都可感知如亲临其境的三维虚幻世界。 戴上VR眼镜，就可以进入虚拟现实的空间里，想去哪儿分秒间抵达，虚拟与现实只在一镜之间，这仿若科幻电影中才有的高科技，随着VR虚拟现实技术的崛起悄然间这种愿景将改变着我们的生活方式。每一次教育的变革都是由科技推动的，试想如果VR+教育会产生怎样的反应呢？下面作者就从三类教育现状进行分析。

1.学校 教育 有没有发现，游戏对学生有着特别的吸引力，而印在书本上的图文与课堂上多媒体的展示，相比而言，前者明显更能吸引学生的眼球与注意力，甚至长时间专注其中，而后者学习一会儿就渐显疲态，继而分心。因为前者生动形象不断变换的场景容易吸引学生尽情投入，比起单一的印在书本上枯燥的图文和空洞的说教，或是多媒体的展示中被要求被动观看强制性的学习，远远不如进入游戏角色与场景中游弋在虚拟的世界里，明显学生的专注力在虚拟情境中更持久。 试想学校教育遇上VR虚拟现实技术，是否会产生奇妙的反应呢？学生们戴上VR眼镜，仿若进入某个课程的虚拟场景的三维环境里，进行人、物、景的多重交互，即可重现历史场景或现实中肉眼无法观察到物体的多维展示。美国一个公司开发了教育类的VR虚拟产品，3D眼镜，一支电子笔与一台特制电脑就可以实现相当逼真的场景虚拟。如学生们坐在教室里，就可通过这些虚拟设备来访问历史古迹，电脑里虚拟的场景带学生亲临现场感知每个方位的场景，甚至与历史名人面对面站立领略其风采。 在学习化学时，分子原子的跃动，一些元素氧化的整个过程全部立体展示，学生只需摇摇头，晃动下身子，都可以达到近似现实的体验它们变换的效果，既形象直观，又规避了化学实验可能带来的危险，想起来就很新奇有趣。在做生物实验时，老师可以在虚拟场景中解剖动物，拆解动物身体内部构造，甚至可来回解析几次，学生也可以虚拟方式来完成解剖过程，这种沉浸式的学习方式是不是很真实过瘾，并可节约教育成本。甚至在教育条件欠发达地区，还可弥补上教学设备匮乏的短板。

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,

虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技

术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。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。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术传感技术、人工智能等领域。它用计算机生成逼真的三维视听使人作为参与者，通过适当装置自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 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

虚拟现实技术在教育中的应用

新兴媒体技术在教育领域中的应用 ——虚拟现实技术 摘要: 随着信息产业的快速发展，信息技术的创新研究也越来越收到重视，而作为信息技术发展重要驱动力的虚拟现实技术，也随之成为人们关注的热点之一。作为人与计算机生成的虚拟环境进行交互作用的一种手段，人们将虚拟现实技术看作是仅次于互联网的改变世界未来的重要技术。本文简单介绍了虚拟现实技术的内涵、特征、类型以及在教育领域中的应用。 关键词:虚拟现实技术、特征、形式、教育应用 一、虚拟现实技术的内涵 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它是由计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于使用者,使之产生身临其境的交互式视景的仿真。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学,是现代仿真技术的高级发展和突破,使用者借助必要的设备自然地与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临真实环境的感受和体验,使人机交互更加自然、和谐。 二、虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术三个最突出的特征是：交互性、沉浸感、构想性。 1.交互性。也称互动性，用户根据各种已有线索做出反应，虚拟现实系统根据用户的具体行动及时生成新的三维场景，然后将新的信息反馈给用户。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。 2.沉浸感。虚拟现实技术可以模拟出三维虚拟环境，理想的虚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虚拟环境中，充分利用各种感官去听、察、嗅、触，觉得自己是环境中的一部分，自然而然会产生一种沉浸于其中的强烈之感。 3.构想性。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。 三、虚拟现实技术的形式 根据用户参与形式和沉浸的程度不同，可以把各种类型的虚拟现实技术划分为以下的四种类型： 1.桌面虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统是利用个人计算机进行仿真，将计算机的屏幕作为用户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。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实等。 2.沉浸虚拟现实系统。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他设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，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、其他手控输入设备、声音等使参与者产生一种身临其境、全心