導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

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中圖分類號： G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是美國等發(fā)達國家在八十年代末期發(fā)展起來的一門新技術(shù)，到九十年代初期，人們才開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)早期主要運用于電視、游戲等娛樂項目中。目前正在向工業(yè)、商業(yè)、教育和醫(yī)學(xué)行業(yè)等擴展應(yīng)用，在當前屬于一項非?；钴S的研究領(lǐng)域。

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點

通常情況下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有以下三個特點[1-2]：①沉浸性：虛擬現(xiàn)實技術(shù)是結(jié)合人類的感官特點和心理特點通過計算機生成三維立體圖像，體驗著可以戴上具有顯示器的頭盔和能顯示數(shù)據(jù)的手套等設(shè)備，通過這些交互設(shè)備親身體驗虛擬環(huán)境，將自己融入到虛擬環(huán)境中，體驗一種身臨其境的感覺。②交互性：即人機交換，體驗者可以通過操作電腦鍵盤和鼠標進行交互，也能通過傳感設(shè)備進行交互，如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套。計算機能感應(yīng)到體驗者的手、眼、語言的運動，來調(diào)整系統(tǒng)屏幕上的聲音和圖像。在這里，體驗者同樣具有高度的自主性。③多感知性：因為計算機的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中具有多種感官設(shè)備和反應(yīng)裝置，所以，體驗者通過計算機在虛擬的環(huán)境中可以感受視覺、聽覺、觸覺等多種感知來達到一種身臨其境的逼真效果。

2國內(nèi)外對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)況

2.1美國主要在用戶界面、感知、后臺軟件和硬件等四個方面進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究。美國宇航局有一項著名的創(chuàng)作就是對哈勃太空望遠鏡的仿真，還通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立了訓(xùn)練系統(tǒng)和空間站VR維護。2010年墨西哥和海底發(fā)生了大地震，美國科學(xué)家們利用虛擬現(xiàn)實分析系統(tǒng)，時刻關(guān)注受災(zāi)地區(qū)的情況，同時預(yù)報該地是否有斷層移動的現(xiàn)象。美國在建筑虛擬動畫方面也做了深入研究，目前已經(jīng)建立了不少虛擬建筑場景。

2.2在歐洲，英國在觸覺設(shè)計和應(yīng)用研究方面領(lǐng)先于其他很多國家。2011年4月，英國威廉王子大婚。英國一家公司通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬了大教堂和周圍建筑群，使用戶仿佛身臨其境。

2.3日本對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究處于領(lǐng)先地位，特別是對虛擬現(xiàn)實游戲的研究。日本東京大學(xué)科研院主要研究遠程控制方面；東京大學(xué)廣瀨研究室主要研究虛擬現(xiàn)實的可視化問題；筑波大學(xué)開發(fā)了虛擬行走原型系統(tǒng)。

我國對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究相對發(fā)達國家起步晚、有一定差距。不過近幾年來，在我國一些科研機構(gòu)和高校中，北京航空航天大學(xué)計算機系是我國最早研究VR的單位之一，該校在2000年8月成立了實驗室專門研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)；浙大CAD&CG國家重點實驗室研發(fā)了虛擬建筑環(huán)境的漫畫系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)對人類的表情做出了重點研究。目前，國內(nèi)很多大學(xué)生都在研究虛擬現(xiàn)實實景漫游，并且有些研究成果已經(jīng)被應(yīng)用到城市建設(shè)和規(guī)劃中。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

3.1產(chǎn)品外形的設(shè)定

產(chǎn)品設(shè)計人員可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出來圖像確定產(chǎn)品的外形，并且還能從各個角度觀察產(chǎn)品，幫助設(shè)計人員改進產(chǎn)品中的不足之處，從而可以進一步優(yōu)化產(chǎn)品。

3.2產(chǎn)品布局檢測

一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品需要合理、科學(xué)的布局，設(shè)計者可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)很直觀的看到整個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員可以參照計算機上的數(shù)據(jù)選擇最科學(xué)、合理的產(chǎn)品布局方式。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對設(shè)計產(chǎn)品整個具象進行再現(xiàn)[3-4]，包括外形設(shè)計到內(nèi)部結(jié)構(gòu)都能呈現(xiàn)出來，通過人機交互的方式讓設(shè)計人員更為直觀的感受產(chǎn)品，方便找出設(shè)計不當?shù)牡胤剑瑥亩M一步完善產(chǎn)品，這樣一來，就能科學(xué)、高效的規(guī)劃產(chǎn)品的布局。

3.3產(chǎn)品的宣傳

宣傳產(chǎn)品是銷售產(chǎn)品的一個重要環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠幫人們將虛擬的事物“真實化”，為觀眾提供更多的感知能力，更為生動、直觀的將產(chǎn)品展示給觀眾。虛擬現(xiàn)實技術(shù)極大的吸引了觀眾的眼球。

4虛擬現(xiàn)實技術(shù)與上海世博會

2010年5月到10月，第41界世博會在我國上海舉行。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在這次世博會上得到多方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在世博館規(guī)劃設(shè)計、館內(nèi)虛擬展示和網(wǎng)上世博會三個方面。

1.世博會虛擬規(guī)劃設(shè)計

針對世博會場地和場館的規(guī)劃，設(shè)計者利用虛擬現(xiàn)實設(shè)計大大提高了場地規(guī)劃的科學(xué)性的效率。設(shè)計中，世博局引入CityMaker系統(tǒng)對用地范圍的實際建筑進行三維建模，將得到的現(xiàn)狀圖片、AutoCAD圖紙等數(shù)據(jù)資料進行疊加。對于改造方案，也利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)比較選出最為合理的設(shè)計方案。

2.世博場館內(nèi)虛擬展示

上海世博會全面采用了虛擬展示系統(tǒng)。例如沙特360度環(huán)幕的珍寶劇院，在播放深海奇景、星級穿越等情景時，讓觀眾身臨其境、心潮澎湃，虛擬現(xiàn)場為觀眾帶來了非常強烈的視覺體驗。世博會石油館也利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，石油館的影院中播放的4D電影《石油夢想》，為觀眾展示了石油演變的整個過程，結(jié)合4D影片的效果和情節(jié)，設(shè)計放映廳的座椅可以前傾后仰，為觀眾帶來動感體驗，同時還能聽到風(fēng)聲、聞到石油的氣味等，使觀眾對影片印象深刻。

3.網(wǎng)上世博會

網(wǎng)上世博會是實體世博會的擴展和補充。網(wǎng)上世博會是中視典數(shù)字科技有限公司的VRP-museum系統(tǒng)和水晶石公司的N-city系統(tǒng)等共同制作完成。網(wǎng)上世博會通過交互的方式為場外人員介紹了世博會的大量背景，包括游線預(yù)覽、場館介紹等。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為各個領(lǐng)域發(fā)展的突破手段，通過它向人們展示未來生活的片段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅在商業(yè)展示中給人們帶來驚奇的體驗，在其他建筑設(shè)計、數(shù)字化酒店、大型工程漫游和醫(yī)學(xué)研究等各方面都有廣泛應(yīng)用。由此可見，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用對我們生活的影響越來越大。

結(jié)束語：

作為一項新興技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶給人們大量的視覺體驗，拉近了觀者與展示產(chǎn)品的距離，有效節(jié)約了設(shè)計成本，其應(yīng)用前景十分廣闊，但仍有許多問題有待研究，只有真正找到這些問題的技術(shù)實現(xiàn)途徑時，信息處理系統(tǒng)和人之間的隔閡才能完全被克服。

參考文獻：

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">虛擬現(xiàn)實技術(shù)在培訓(xùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

對虛擬現(xiàn)實發(fā)展及現(xiàn)狀的探析 淺談虛擬現(xiàn)實的發(fā)展與展望 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用 常見問題解答 當前所在位置：l

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1、虛擬現(xiàn)實的現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是20世紀90年代以來興起的一種新型信息技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，被公認為是21 世紀重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。目前在國際范圍內(nèi)，VR技術(shù)普遍應(yīng)用在醫(yī)療、工程、軍事、航海、娛樂、游戲、教育領(lǐng)域，并且在電子商務(wù)方面存在巨大的潛力。2016年被業(yè)內(nèi)人士稱之為VR元年，從年初VR概念爆發(fā)，各種VR頭顯蜂擁出現(xiàn)，層出不窮的創(chuàng)業(yè)團隊投身其中，各界品牌進軍VR產(chǎn)業(yè)，資本不斷注入。國內(nèi)更是把虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)納入“十三五”規(guī)劃，大力推進虛擬現(xiàn)實與互動影視等新興前沿領(lǐng)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，形成一批新增長點。如果說2016是VR元年，那么2017年則是VR內(nèi)容爆發(fā)年，也是VR相關(guān)技術(shù)相關(guān)知識實現(xiàn)普及的關(guān)鍵。

2、虛擬現(xiàn)實的技術(shù)應(yīng)用

目前VR涉及的主要領(lǐng)域有娛樂：在2015年，Oculus Rift推出了一個Netflix應(yīng)用，用戶可以在虛擬影院中觀看電影。虛擬現(xiàn)實不僅可以讓看電影和看電視變得更加有趣，還可以提供一個新的觀看場景。想象一下，你可以足不出戶就可以去到虛擬影院，你甚至可以與其他粉絲參加歌迷見面會；游戲：VR游戲的關(guān)鍵在于沉浸感和臨在感。隨著Oculus Rift和HTC Vive的發(fā)貨，VR游戲開發(fā)者們普遍認為未來1-2年會出現(xiàn)一個或數(shù)個“爆款”；教育：虛擬現(xiàn)實可以用于教室，作為教學(xué)的工具。早在2009年的時候，老師們就在猜想虛擬現(xiàn)實能否作為一對一教學(xué)的工具；醫(yī)療：路易斯維爾大學(xué)的調(diào)查人員在嘗試利用虛擬現(xiàn)實來治療焦慮癥和恐懼癥。斯坦福大學(xué)的一些研究人員也把虛擬現(xiàn)實應(yīng)用在外科手術(shù)訓(xùn)練中。隨著醫(yī)療行業(yè)正在變得網(wǎng)絡(luò)化，虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用只會不斷的增加。拓寬VR應(yīng)用范圍如虛擬現(xiàn)實探險，相信沒有比虛擬現(xiàn)實更好的方式，讓你在旅行前去體驗?zāi)康牡氐镊攘ΑＭㄟ^一款VR的應(yīng)用則能夠據(jù)自己喜好讓你在家中就可以實現(xiàn)荒野生存的體驗；顯然，通過VR科技可以借助虛擬現(xiàn)實實現(xiàn)預(yù)覽、規(guī)劃、演示的目的，有助于我們更輕松制定行程和計劃，同時能夠讓我們探索一些無法企及的目的地。心理治療：可發(fā)揮模擬現(xiàn)實技術(shù)，運用于空巢老人人群，模擬現(xiàn)實場景，治愈或減輕老人心理孤獨的感受；或運用于心靈遭受創(chuàng)傷，精神幾近奔潰的人群，通過VR技術(shù)模擬環(huán)境，撫平痛苦與恐懼，達到治療心理疾病的效果從而替代藥物治療，避免藥物副作用對人體的二次傷害。

3、問卷分析

為了更好的了解大學(xué)生對于當下虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的了解程度及看法，設(shè)計問卷，并通過線上問卷的方式進行問卷收集。本次問卷以江西省內(nèi)大學(xué)生為主，共收到231份問卷，其中有效問卷數(shù)229份。女性118份，男性111份。

通過問卷的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)如下幾個方面：

大學(xué)生對于VR虛擬技術(shù)應(yīng)用了解不深

根據(jù)調(diào)查問卷顯示78.5%大學(xué)生的對于虛擬實現(xiàn)有了解，但比較了解的只占7%，完全不了解占13.5%。其中對于虛擬現(xiàn)實已存在的設(shè)備重要在于VR眼鏡和頭顯而對于其他VR設(shè)備如：建模設(shè)備3D咼枰?、梢粼O(shè)備、交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套等關(guān)聯(lián)產(chǎn)品了解甚少。就現(xiàn)今市場而言VR產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品并不多（以VR眼鏡、頭顯為主），主要還只在于娛樂設(shè)備方面的推廣，而其他領(lǐng)域并未涉廣太深，對于虛擬現(xiàn)實應(yīng)用廣度還在拓展階段。

3.1 大學(xué)生對于VR產(chǎn)品的看法

調(diào)查問卷顯示，89%的大學(xué)生愿意去嘗試VR產(chǎn)品，僅有11%不愿嘗試。數(shù)據(jù)顯示就VR產(chǎn)品自身主要反映出以下幾大缺陷。體驗感、功能的增強、防止暈眩、輕巧方便等方面。例如在早期的VR產(chǎn)品中，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了暈動癥的存在，虛擬現(xiàn)實暈眩癥用于描述用戶在使用頭部控制的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)后產(chǎn)生的暈動病。。VR設(shè)備的重量過大一直是優(yōu)秀VR研究的一個點，臃腫的VR設(shè)備對用戶來說就是一個負擔(dān)，戴久了就會很累。畫面不足包括清晰度低，強顆粒感和畫面畸變。糟糕的硬件和體驗，導(dǎo)致用戶無法完全沉浸到虛擬世界中，也無法體會到更具有魅力的虛擬現(xiàn)實等。VR設(shè)備關(guān)于產(chǎn)品性能方面存在較多不足，這正好佐證了現(xiàn)今VR設(shè)備仍未能深度融入社會生活的現(xiàn)狀，反映出VR就產(chǎn)品本身仍有較大的提升空間。

關(guān)于涉及VR現(xiàn)存產(chǎn)品該作何改進時，絕大多數(shù)認為在技術(shù)上，要增強視覺享受，希望產(chǎn)品功能能夠更加齊全，在使用操作上更加的舒適，產(chǎn)品質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)，更加的物美價廉（68%的大學(xué)生希望在100-1000范圍內(nèi)）并不注重品牌。根據(jù)數(shù)據(jù)說明，當下大學(xué)生對于VR這個新領(lǐng)域還是愿意嘗試，但是現(xiàn)存虛擬顯示設(shè)備無論在功能上、價格上、外觀操作上仍存在諸多問題，但是市場上對于品牌并不過多關(guān)注，因此誰能更好的掌握技術(shù)創(chuàng)新誰就能搶占市場！

3.2 大學(xué)生對于VR前景的看法

問卷顯示，37.5% 的大學(xué)生認為將會是一場全世界范圍內(nèi)的技術(shù)狂歡，會極大地改變我們的生活。58.5%認為還有很多的問題為解決，但前景仍是一片光明。僅有4%的大學(xué)生認為只是曇花一現(xiàn)。關(guān)于VR方向應(yīng)用的調(diào)查，其中前三的領(lǐng)域為影視、游戲、教育。大學(xué)生對于虛擬現(xiàn)實的前景還是很憧憬的，只要能夠?qū)⑼茝V、功能技術(shù)上運用方面的問題解決好，將是個巨大的市場，其中娛樂方面前景巨大。當然就現(xiàn)在VR技術(shù)在影視上面的應(yīng)用相對比較成熟，我們并不一定非得將VR技術(shù)與影視功能聯(lián)系起來進行推廣，我們可以將VR技術(shù)與更多的功能相結(jié)合，從而形成產(chǎn)業(yè)圈來發(fā)展VR產(chǎn)業(yè)，技術(shù)共享，推動VR技術(shù)的前景通過調(diào)查問卷反饋的信息，就VR技術(shù)顯現(xiàn)的主要不足告訴我們不僅及時進行解決完善并進行創(chuàng)新發(fā)展，同時也體現(xiàn)出關(guān)于大學(xué)生用戶下VR研究的必要性。不過，從優(yōu)勢方向反映出關(guān)于VR產(chǎn)品的發(fā)展前景還是十分可觀的，依托現(xiàn)今信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，VR技術(shù)的不斷發(fā)展更新定能創(chuàng)造一個VR時代的來臨。

4、建議與趨勢

4.1 產(chǎn)品本身角度： 拓寬VR橫向廣度，即拓寬VR產(chǎn)品涉及加深VR縱向深度

即就虛擬現(xiàn)實本身性能，開發(fā)新技能，延長VR功能項目。VR技術(shù)應(yīng)用廣度上主要集中于影視、游戲方面，只是作為一種娛樂工具。若想真正融入人們的日常生活，必須能為用戶創(chuàng)造顯著的價值，使應(yīng)用更加大眾化，在醫(yī)療、教育、購物等方面更多應(yīng)用的拓展。性能上主要為模擬現(xiàn)實，使用戶充分體驗沉感和臨在感。但今后VR發(fā)展可以從拓寬其縱向深度為出發(fā)點，使虛擬現(xiàn)實不僅局限于視覺體驗，就感知設(shè)備還可以應(yīng)用到嗅覺、味覺、觸覺等多 方位。從社交方向看，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合利用視覺聽覺觸覺多方位功能，打開設(shè)備即可親臨交流，真正實現(xiàn)突破時空的局限。

4.2 從用戶角度出發(fā)

4.2.1 增進用戶體驗

目前VR產(chǎn)品現(xiàn)狀為一般VR頭顯和VR一體機，價格相對較高，很多嘗鮮的用戶望而卻步?；诂F(xiàn)有技術(shù)、消費場景和價格敏感度，手機VR盒子是最易普及的產(chǎn)品。但目前市場上流通的大部分VR盒子并未解決光學(xué)、輸入體驗、視野和外設(shè)環(huán)境等沉浸式體驗方面的問題。其雖價格低廉，但使用戶體驗大打折扣。由此，須要求在VR技術(shù)完善的條件下，增進用戶體驗，比如在銷售環(huán)節(jié)采取親身使用或?qū)Ξa(chǎn)品進行細致說明，使用戶充分了解VR產(chǎn)品。

4.2.2 準確市場定位，確認需求，挖掘VR被動型問題

l展方向可利用VR技術(shù)進行預(yù)先規(guī)劃。就女性梳妝打扮為例，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，預(yù)先進行妝容效果展示、對服裝搭配效果是否合身得體、是否凸顯本人氣質(zhì)、是否適合當前天氣進行預(yù)測，通過對效果評估用戶即可快速做出決定，僅僅利用VR效果預(yù)覽的功能即可使女性妝容更得體，生活節(jié)奏更高效，并且使人更加自信。因此，開發(fā)者必須進行準確市場定位，通過一定方式提醒用戶VR潛在的效能，讓用戶意識到被動型問題的存在。

4.2.3 讓VR充分融入生活，拉近用戶之間的距離

手機市場的快速發(fā)展，除了手機核心價值與附加功能的完備之外，還在于使消費者充分意識到手機存在的必要性，甚至少數(shù)人群已經(jīng)達到?jīng)]有手機就缺失安全感的地步。因此，使VR融入生活各方面，拉近虛擬現(xiàn)實技術(shù)與人類生活的距離，可以在保持核心價值的基礎(chǔ)上，開發(fā)更多VR附屬產(chǎn)品，達到便民利民，讓用戶體驗到VR的存在感；還可以與其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)系合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

5、結(jié)論

盡管現(xiàn)在VR技術(shù)存在很多的問題，阻礙了VR技術(shù)的發(fā)展，而這些問題更多的是技術(shù)性的問題所導(dǎo)致的，相信在大多數(shù)人的心中VR技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用還是有著很大的發(fā)展空間，隨著時間的推移，科技水平的不斷提高，許多技術(shù)上的問題得到解決，VR技術(shù)將會有著廣闊的前景而不只是在影視這一單一功能上有所建樹，甚至?xí)采w人們的衣食住行各個方面，當發(fā)展到一定程度時，改變?nèi)藗兊纳罘绞揭膊粺o可能。

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中圖分類號：TP316 文獻標識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2014）001009603

作者簡介作者簡介：楊芳（1974-），女，碩士，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)信息技術(shù)工程學(xué)院高級講師，研究方向為職業(yè)教育信息化。

0 引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）又稱靈境技術(shù)，是20世紀末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，其融合了數(shù)字圖形圖像處理技術(shù)、實時三維計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為使用者提供了一個全方位、多感官、浸入式體驗虛擬世界的機會。

教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的教學(xué)中，有些課程需要利用攝像機進行教學(xué)和學(xué)習(xí)，然而專業(yè)攝像機的價格比較昂貴，可供實驗的臺數(shù)較少，往往十幾個學(xué)生共用一臺進行練習(xí)，不能做到人手一臺，同時也不能對攝像機進行必要的拆裝，因此對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了一定的影響。利用3D建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作出關(guān)于攝像機虛擬操作的軟件，將為教師的教與學(xué)生的學(xué)帶來極大方便，從而提高教學(xué)效率，實現(xiàn)教學(xué)效果最優(yōu)化。

1 關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)過程中使用到的主要技術(shù)有3D建模技術(shù)、VRay渲染技術(shù)、虛擬交互控制技術(shù)。

1.1 3D建模技術(shù)

3D建模技術(shù)是利用3D建模軟件及相關(guān)插件制作出效果逼真的實物模型的一種技術(shù)。本課題中所用到的3D建模軟件是3D Studio Max，常簡稱為3D Max，它是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。其廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。

1.2 VRay渲染技術(shù)

VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高質(zhì)量渲染軟件，是目前業(yè)界最受歡迎的渲染引擎。Vray渲染器提供了一種特殊的材質(zhì)——VrayMtl。在場景中使用該材質(zhì)能夠獲得更加準確的物理照明、更快的渲染，且反射和折射參數(shù)調(diào)節(jié)更加方便。

1.3 虛擬現(xiàn)實交互控制技術(shù)

虛擬現(xiàn)實交互控制技術(shù)可以將現(xiàn)有常用的3D模型、2D圖形或是音效等進行整合，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實場景，并可以由用戶對場景中的3D對象進行交互控制。本課題使用Virtools Dev完成交互控制功能，它是一套具備豐富互動行為模組的即時3D環(huán)境虛擬實境編輯軟體，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)品，如網(wǎng)際網(wǎng)路、電腦游戲、多媒體、建筑設(shè)計、互動式電視、教育訓(xùn)練、模擬與產(chǎn)品展示等。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 軟件功能需求設(shè)計

本課題制作的虛擬攝像機型號為SONY DSR-250P，考慮實際教學(xué)中的需要，3D虛擬攝像機應(yīng)具備以下功能：①通過使用這款軟件，能夠了解攝像機的相關(guān)配置信息；②能對虛擬攝像機進行任意放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作；③可以從多個視角觀察攝像機的基本構(gòu)造；④以自動、手動、快速、慢速拆裝攝像機零部件；⑤對攝像機上的主要按鈕進行操作，同時觀察各按鈕的相應(yīng)功能；⑥根據(jù)語音提示了解攝像機的基本使用方法并做相應(yīng)的練習(xí)。

2.2 3D虛擬攝像機模型制作

2.2.1 3D建模過程

本課題中采用的3D建模軟件是3D Studio Max，3D虛擬攝像機的三維模型建立主要分為攝像機機身模型的建立，包括鏡頭、話筒模型、屏幕模型、電池模型的建立，以及其它零部件和按鈕模型的建立。

（1）攝像機模型建立。限于篇幅，本文只對機身建模過程作簡要介紹：①參照攝像機的實物照片，用3D max中的樣條線按比例制作出攝像機的機身輪廓，調(diào)整角點的圓滑程度，使其看上去更為美觀；②使用修改器面板中的擠出命令，根據(jù)需要調(diào)整擠出數(shù)量為50mm，制作攝像機機身模型；③點擊鼠標右鍵，將其轉(zhuǎn)化成可編輯多邊形，便于以后操作，如圖1所示；④由于機身上有許多凹凸和按鈕等細節(jié)部分，選擇可編輯多邊形中的多邊形，利用修改器面板中的擠出和倒角命令，為所選多邊形制作凸凹等細節(jié)效果，如圖2所示。

圖1 機身模型

圖2 機身模型細節(jié)部分

（2）攝像機各部件整合與整體模型優(yōu)化。攝像機各部分模型制作好后，需要將這些小模型根據(jù)實物進行組合，這一部分需要充分利用3D Max的4個界面視口切換使用以及平滑、高光和線框之間的切換。主要利用到了對齊、均勻縮放、移動等操作命令，再通過視角的轉(zhuǎn)換進行細節(jié)調(diào)整，確保整個模型合為一體。

當攝像機模型整合好之后，需要對其進一步調(diào)整，使其整體效果更為真實。這部分主要運用邊和面的倒角擠出命令和多邊形的網(wǎng)格平滑命令。通過適當調(diào)整各個命令的相應(yīng)參數(shù)，使攝像機整體模型的最終效果達到最優(yōu)化。

（3）攝像機貼圖與材質(zhì)制作。3D中的貼圖與材質(zhì)主要用于描述對象表面的物質(zhì)狀態(tài)，構(gòu)造真實世界中自然物質(zhì)表面的視覺表象，能夠給場景中的對象創(chuàng)建五彩繽紛的顏色和紋理表面屬性。攝像機的材質(zhì)制作主要針對攝像機各個部分固有色的改變，相應(yīng)調(diào)整高光級別等參數(shù)就可制作出逼真的效果。

攝像機的貼圖制作主要針對完整平面的操作，利用這種方法可以省去繁瑣的建模過程，直接賦予物體圖片，使物體顯現(xiàn)出真實的效果，這是減少建模復(fù)雜程度的有效手段之一。可以利用這種辦法進行操作的部分有：屏幕蓋、控制面板上的按鈕、電池正面。

（4）燈光設(shè)置。雖然在進行建模和材質(zhì)、貼圖工作時視圖窗口顯示是有光的，但是渲染出來的場景卻一片漆黑，這主要是因為在視圖場景中沒有加任何燈光。在此部分中，主要工作是給場景加燈光并使其真實化。

選擇創(chuàng)建面板，點擊燈光，在下拉菜單中選擇標準，選擇目標平行光。點擊修改器，在修改器面板中調(diào)整燈光的參數(shù)。調(diào)整強度倍增器的數(shù)值為0.1，尺寸倍增器的數(shù)值為1.0，陰影細分數(shù)值為3，陰影偏移數(shù)值為0.2，光子發(fā)射半徑數(shù)值為173.43。勾選不可見選項，使得燈光在渲染時不可見，避免對特殊效果發(fā)生器的反射產(chǎn)生影響，移動燈光位置，使得物體得到比較好的反射效果和高光效果。

（5）渲染。當攝像機的所有部分材質(zhì)和貼圖都添加設(shè)置完畢后，為了滿足成圖的精確需要，提高畫面品質(zhì)，需要進行最終的渲染。這里使用了由chaosgroup和asgvis公司出品的VRay渲染插件。

渲染時將背景顏色設(shè)置為白色，在【VRay：間接照明】控制面板中設(shè)置飽和度為1.2以提高最終圖像的飽和度；在【VRay：燈光緩存】控制面板中設(shè)置燈光的細分為1 000以提高燈光細分的精度。設(shè)置完畢后對產(chǎn)品進行渲染，通過對渲染出的圖片進行觀察，再進行相應(yīng)調(diào)整使得模型效果更加逼真。

2.2.2 交互控制功能實現(xiàn)

（1）導(dǎo)出3D虛擬攝像機模型。因為交互控制功能使用Virtools5.0軟件制作，需要從3D Max中導(dǎo)出Virtools支持的模型文件“shexiangji.NMO”。

（2）對象建立與燈光創(chuàng)建。導(dǎo)入“shexiangji.NMO”文件后就完成了攝像機各個對象的建立，此外還需要在Virtools中添加燈光效果才能正常觀看模型。一共需要添加3個點光源，它們的空間位置坐標為分別為“75.590 0，31.225 8，-62.708 9”、 “-8.633 2，62.722 2，-78.804 5”、“-114.037 7，120.000 0，-0.053 9”。

（3）行為模塊設(shè)定。Virtools中通過行為模塊的設(shè)定實現(xiàn)各種交互控制，在虛擬攝像機的制作中，設(shè)計了大量的行為模塊，包括旋轉(zhuǎn)攝影機行為模塊、切換攝影機行為模塊、恢復(fù)初始狀態(tài)行為模塊、裝配演示行為模塊等。

（4）界面及菜單制作。好的界面與菜單可以幫助用戶使用軟件，本軟件中的主界面及各次界面與菜單都在Virtools5.0中制作，主界面效果如圖9所示。主次界面間的切換也通過行為模塊實現(xiàn)，如圖10所示。

圖9 主界面效果

圖10 主次界面間切換行為模塊

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種新媒體技術(shù)，使用這種技術(shù)開發(fā)的教學(xué)軟件，可以實現(xiàn)虛擬操作、虛擬拆裝、在線操作考核等功能，能夠以較低的成本投入解決教學(xué)中以前難以解決的問題，對提高實訓(xùn)教學(xué)效果具有重要作用。

參考文獻：

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[2] 巫影，何琳，黃映云，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述[J].計算機與數(shù)字工程， 2002，30（3）：4144.

[3] 蔣慶全.國外VR技術(shù)發(fā)展綜述[J].飛航導(dǎo)彈，2002（1）：2734.

篇6

前言

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 人類社會步入了嶄新的世紀， 經(jīng)濟的全球化和社會的信息化， 促使市場競爭日益激烈， 制造企業(yè)為了在競爭中求得生存和發(fā)展， 必須以最快的上市速度， 最好的質(zhì)量， 最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)， 滿足不同顧客的需求。這就要求企業(yè)生產(chǎn)活動必須具有高度的柔性， 對市場需求的變化做出快速反應(yīng)， 虛擬現(xiàn)實技術(shù)由此產(chǎn)生。

1.虛擬現(xiàn)實的內(nèi)涵和特點

虛擬現(xiàn)實是實際制造過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)， 即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)， 在計算機上群組協(xié)同工作， 實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程， 以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬現(xiàn)實雖然不是實際的制造， 但卻實現(xiàn)實際制造的本質(zhì)過程， 是一種通過計算機虛擬現(xiàn)實來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題， 提高人們的預(yù)測和決策水平， 使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地， 發(fā)展到了全方位預(yù)報的新階段。與實際制造相比較， 虛擬現(xiàn)實的主要特點是：

（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬現(xiàn)實， 在計算機上進行產(chǎn)品設(shè)計、制造、測試， 甚至設(shè)計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設(shè)計、加工、裝配和操作， 而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復(fù)修改;還可將已開發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計算機里， 不但大大節(jié)省倉儲費用， 更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設(shè)計， 快速投入批量生產(chǎn)， 從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時間， 提高質(zhì)量、降低成本。

（2）可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產(chǎn)品模型上同時工作、相互交流、信息共享， 減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差， 從而使產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場變化。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設(shè)計與制造中應(yīng)用

（1）虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計。概念設(shè)計（Conceptual Design）是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。概念設(shè)計是指對產(chǎn)品起始的設(shè)計構(gòu)思，目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài)。概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要階段，因為產(chǎn)品成本的60%～70%是概念設(shè)計決定的。虛擬概念設(shè)計使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為設(shè)計者提供基于語言識別和手勢跟蹤的輸入方式，設(shè)計者可隨時、方便地在三維虛擬環(huán)境中操縱產(chǎn)品及零件并改變或修改產(chǎn)品的各種形態(tài)建模，并可以在三維空間中對設(shè)計對象進行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，從而達到滿意的效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，使設(shè)計師的設(shè)計思路和設(shè)計表達更加清晰、形象、逼真，讓人更多了一種直觀的、親切的交互的感受。這樣的開發(fā)設(shè)計大大減少了投放市場的風(fēng)險性，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功。設(shè)計時可以針對不同用戶及愛好者的需求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。

（2）虛擬設(shè)計。虛擬設(shè)計（Virtual Design）就是設(shè)計人員設(shè)計一個虛擬的產(chǎn)品，來分析、研究、檢查所設(shè)計的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計要求，有問題及時修改，使產(chǎn)品設(shè)計更為完善，或者說虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。虛擬設(shè)計涉及到許多的學(xué)科和專業(yè)技術(shù)，屬于多學(xué)科交互技術(shù)，在工程設(shè)計上，目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實的工程設(shè)計方法。一種是利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生模型，再將其轉(zhuǎn)換成虛擬現(xiàn)實軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實軟件的環(huán)境中，完成虛擬產(chǎn)品的設(shè)計，用戶充分利用各種增強的效果設(shè)備，如頭盔顯示器等產(chǎn)生臨境感。另一種是VR-CAD 系統(tǒng)，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入CAD 環(huán)境，這種設(shè)計環(huán)境中的對象不僅具有外形，而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內(nèi)在的物理性能、功能作用等信息。對象之間相互作用時能反映出對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實時改變。設(shè)計者直接在虛擬環(huán)境中參與設(shè)計，采用虛擬設(shè)計可以對產(chǎn)品的外形設(shè)計、產(chǎn)品的布局設(shè)計、產(chǎn)品的運動和動力仿真設(shè)計，避免可能出現(xiàn)的干涉和其它不合理問題;同時可以檢查運動構(gòu)件工作時的運動協(xié)調(diào)關(guān)系。

（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中得以成功地推廣應(yīng)用，其中在航空航天、汽車等領(lǐng)域中的應(yīng)用尤為典型。虛擬制造在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用涉及到汽車的整個生命周期，它可以在汽車生產(chǎn)設(shè)備、工裝和模具，甚至校車的設(shè)計之前，很容易地生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程進行建模、修改、分析及優(yōu)化。比如，通用電動車部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個完全數(shù)字化的機車樣機模型，并圍繞這個數(shù)字模型并行地進行產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造夾模具工裝設(shè)計和可維修性設(shè)計。此舉顯著降低了研制費用及生產(chǎn)成本，大大增強了全球競爭能力。由此可見，虛擬制造用虛擬樣機代替具體物理模型，對產(chǎn)品的全壽命周期進行展示、分析和測試，對存在問題的地方進行修改，提高產(chǎn)品一次試驗成功率，減少設(shè)計制造費用，縮短設(shè)計開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4.結(jié)束語

現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中獲得較為成熟的運用，但仍是初級階段?？梢灶A(yù)見得到，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計制作的各個環(huán)節(jié)中，為設(shè)計制造業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無限動力。

參考文獻：

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[2]劉淑芬，高奇.虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機械工程設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2009（06）

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篇7

一、虛擬現(xiàn)實仿真平臺概述

虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)最為重要的是保證各子系統(tǒng)之間能夠自由地進行數(shù)據(jù)交換以實現(xiàn)平臺協(xié)作。系統(tǒng)的組成包括數(shù)據(jù)庫平臺、仿真平臺、虛擬現(xiàn)實平臺以及虛擬現(xiàn)實場景維護平臺。仿真平臺以實際工業(yè)生產(chǎn)過程的工藝機理為原型，可以完成化工生產(chǎn)過程的仿真任務(wù)。仿真過程中從數(shù)據(jù)庫平臺獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并將仿真產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。虛擬現(xiàn)實平臺需要從數(shù)據(jù)庫平臺獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)以實現(xiàn)對生產(chǎn)仿真過程的呈現(xiàn)，同時也可以在該平臺中對數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行維護。場景維護平臺則負責(zé)虛擬現(xiàn)實場景的維護工作。虛擬現(xiàn)實平臺可以通過數(shù)據(jù)庫向仿真平臺生產(chǎn)控制指令，仿真平臺則通過數(shù)據(jù)庫將生產(chǎn)過程的狀態(tài)信息反饋虛擬現(xiàn)實平臺。

（1）虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)特點。虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)是能在虛擬場景中漫游，并能對場景中對象做交互操作。該仿真系統(tǒng)的構(gòu)成有：1）場景的三維模擬。對實際場景和環(huán)境采用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)。用軟件繪制圖形模塊，再轉(zhuǎn)換成編程語言支持的形式。三維圖形的好處在于視覺上能帶給人身臨其境的感覺，不同于普通的平面圖形呆板的特點，利用三維虛擬和仿真技術(shù)相結(jié)合，不僅可以對現(xiàn)場環(huán)境進行再現(xiàn)，還可以通過搭建數(shù)學(xué)模型，通過連接仿真平臺和虛擬現(xiàn)實平臺，形成一套交互式的仿真系統(tǒng)。2）成員仿真。應(yīng)急預(yù)案演練過程中，有各種職能的“角色”參與其中。一是總指揮：判斷事故狀態(tài)，調(diào)度各種資源，指揮職能部門。二是現(xiàn)場指揮：根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)，調(diào)度本部門人員和資源。例如，車間、消防隊、環(huán)保監(jiān)測等，指揮操作人員。三是操作員：按照職能要求和指令，進行具體操作，如現(xiàn)場巡視、堵漏、關(guān)閥、消防隊員澆水降溫、滅火等。3）內(nèi)容仿真。對場景內(nèi)可支配物體、活動規(guī)律等的仿真。一是工藝模型：描述工藝過程變化，參數(shù)調(diào)節(jié)對過程的影響，控制系統(tǒng)動作等。二是工具和資源的模型：如水槍、消防炮、設(shè)備等。三是三維互動模型：儀器、儀表、閥門、開關(guān)等。

（2）虛擬現(xiàn)實平臺。虛擬現(xiàn)實平臺由主體程序和三維場景兩部分組成。首先三維軟件對裝置主體及周邊環(huán)境進行模擬，然后將其裝換成編程語言后導(dǎo)入到仿真主體程序中去，和主體程序?qū)崿F(xiàn)交互。同時利用VB的圖形化界面設(shè)計功能和數(shù)據(jù)庫讀寫控制功能，對數(shù)據(jù)進行編輯和訪問，這樣，用戶在使用系統(tǒng)時，既可以瀏覽裝置場景又可以修改各類裝置的屬性并讀取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也可以命令實現(xiàn)與仿真模型的交互。

二、仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)總體設(shè)計

（1）動態(tài)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)綜述。仿真平臺開發(fā)化生產(chǎn)過程仿真系統(tǒng)重點工作包括三個部分：第一要建立系統(tǒng)模型，首先確定仿真范圍，然后根據(jù)工藝設(shè)計數(shù)據(jù)計算各管線和設(shè)備物流數(shù)據(jù)。例如，流量、溫度、壓力等。然后再用這些數(shù)據(jù)辨識具體設(shè)備模型。最后搭接設(shè)備模型，即系統(tǒng)建模。第二要建立仿DCS系統(tǒng)，即完成各種組態(tài)工作以及模型與操作界面（包括仿真DCS/現(xiàn)場畫面）的變量通訊（數(shù)據(jù)交換）組態(tài)。最后是系統(tǒng)調(diào)試，目的是使系統(tǒng)運行穩(wěn)定且協(xié)調(diào)?；ぱb置仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)包括DCS功能開發(fā)、模型開發(fā)和現(xiàn)場站功能開發(fā)等。1）DCS功能開發(fā)。DCS功能開發(fā)包括以下幾個方面：第一是圖形顯示系統(tǒng)，包括總貌圖、流程畫面、組顯示圖、歷史趨勢圖、報警畫面、軟開關(guān)圖、狀態(tài)顯示等開發(fā)。第二是DCS功能開發(fā)，包括DCS鍵盤功能、DCS使用功能等。第三是報警和連鎖系統(tǒng)開發(fā)。2）現(xiàn)場站功能開發(fā)?，F(xiàn)場站功能開發(fā)有現(xiàn)場站圖形顯示系統(tǒng)，包括總貌圖、流程畫面和現(xiàn)場站閥，上泵，開關(guān)，攪拌器等可操作設(shè)備功能的開發(fā)。3）模型開發(fā)。模型開發(fā)采用GPRES軟件平臺，其建模過程是模塊化的，具體來說就是：模型由參數(shù)固定的模塊搭接而成。每一個模塊都包含輸入、輸出和系數(shù)三種參數(shù)，都實現(xiàn)一種算法功能。算法是特定的數(shù)學(xué)模型，用來模擬相應(yīng)的化工設(shè)備或單元操作。

（2）模擬范圍及條件。1）資料準備。開發(fā)中涉及的資料包括：工藝原則流程圖（PFD圖）、工藝自控儀表流程圖（P&ID圖）、物料/熱量平衡數(shù)據(jù)表、工藝原理說明、操作規(guī)程、事故仿真技術(shù)、評分標準、設(shè)備資料、儀表資料等。2）初始條件。仿真模擬的初始條件為：每個模型將提供兩個初始條件：穩(wěn)態(tài)和冷態(tài)。穩(wěn)態(tài)條件是用來培訓(xùn)學(xué)員的正常操作或用來進行故障處理和停車訓(xùn)練，它代表裝置平穩(wěn)運行時的狀態(tài)，以PFD圖和物料平衡數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行開發(fā)模擬。冷態(tài)條件也稱作開車態(tài)，用來培訓(xùn)學(xué)員進行裝置開車，代表裝置停車時的狀態(tài)，某些基礎(chǔ)開車步驟如管線吹掃，儀表閥調(diào)準等假設(shè)已經(jīng)完成，裝置已具備投料條件。3）裝置故障模擬。仿真平臺可以提供的故障類型：影響范圍廣的全裝置故障、局部關(guān)鍵設(shè)備故障、局部轉(zhuǎn)動設(shè)備故障、變送器漂移、靜止設(shè)備故障、裝置特有故障。

三、虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)架構(gòu)

（1）系統(tǒng)功能。把VR技術(shù)與仿真技術(shù)有機地結(jié)合起來，就構(gòu)成了加氫裂化裝置虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)。它應(yīng)具備以下功能：1）虛擬現(xiàn)實仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠模擬裝置現(xiàn)場的場景，實現(xiàn)各個設(shè)備的建模和虛擬場景的三維建模，并且體現(xiàn)出材質(zhì)和變化，附加貼圖，使用戶能夠在與現(xiàn)實非常相似的三維虛擬環(huán)境中自由交互、隨意漫游，并且隨時接收到場景反饋回來的信息，信息內(nèi)容包括使用者在當前所處的場景位置和視野方向，裝置的場景中實物的概況和使用者在操作過程中的注意事項、提示信息等。2）根據(jù)用戶的需求，系統(tǒng)可以暫?；蚧謴?fù)正在運行的仿真過程，能根據(jù)不同用戶有差異的操作秩序和參與程度給出智能評價，同時能夠記錄使用者的操作步驟信息和保存相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)、資料結(jié)果等。3）虛擬現(xiàn)實仿真培訓(xùn)系統(tǒng)會提供良好的人機互動界面，包括場景瀏覽模式的選擇、相關(guān)瀏覽器信息、虛擬場景的描述及反饋信息、曲線面版，可以快捷簡易地創(chuàng)建和修改虛擬環(huán)境，數(shù)據(jù)輸入手段非常友好，可以進行優(yōu)化控制參數(shù)的操作，亦可存儲和公布數(shù)據(jù)結(jié)果。4）通用性、擴展性和維護性的功能強大，可以對多種編譯平臺、硬件的加入提供支持，可以滿足不同裝置的差異性需求。

（2）效果評價。虛擬現(xiàn)實仿真培訓(xùn)系統(tǒng)界面友好，設(shè)計簡潔、有效、界面清晰、易懂，只需簡單培訓(xùn)就能很快掌握其操作步驟和方法。培訓(xùn)系統(tǒng)功能齊全，包括冷態(tài)開停車、單項操作、事故狀態(tài)、評分，實現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)的高級控制、連鎖控制、緊急停車等功能，同時開發(fā)了具有三維真實感的現(xiàn)場環(huán)境，實現(xiàn)了3D巡檢培訓(xùn)功能，提高了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的真實感。培訓(xùn)系統(tǒng)逼真度高，仿真效果與實際裝置運行的現(xiàn)象基本吻合。動態(tài)變化趨勢與實際裝置運行的現(xiàn)象吻合，現(xiàn)場三維環(huán)境與生產(chǎn)現(xiàn)場幾乎一致。培訓(xùn)系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易于維護和擴充，能夠擴大同時參加培訓(xùn)的員工人數(shù)。

（作者單位為中國石油遼陽機電儀研修中心）

參考文獻

篇8

中圖分類號：F590-4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0285-01

自20世紀90年代以來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)一直是信息領(lǐng)域研究、開發(fā)和應(yīng)用的熱點方向之一。其實時的三維空間表現(xiàn)能力、人機交互的操作環(huán)境以及給人帶來的“身臨其境”的感覺，為人類探索和研究宏觀世界與微觀世界提供了極大的便利。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教育并成為教學(xué)領(lǐng)域的三大創(chuàng)新技術(shù)。可供全國使用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高和帶寬的擴展，信息社會對教育提出了新的需求，國內(nèi)外都在加緊進行如何在教育領(lǐng)域使用虛擬現(xiàn)實的研究。虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及高等教育的各個學(xué)科，由于多維信息系統(tǒng)具有親臨其境的真實感和超越現(xiàn)實的虛擬性，使用者能夠沉浸其中、超越其上、交時交互，已顯示其實用性和先進性 技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，然而在普通學(xué)校教育教學(xué)中還應(yīng)用的很少，由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足，所以其在教學(xué)中存在很大的應(yīng)用空間。新的信息技術(shù)，帶給了我們新的教育思維，為傳統(tǒng)的教育觀念和教育模式的轉(zhuǎn)變提供了更大的可能性，對提高教學(xué)質(zhì)量有著重要意義。如何通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)效果評價提升虛擬現(xiàn)實的教學(xué)效果一直是應(yīng)用者們努力的重要方面。

一、從虛擬現(xiàn)實技術(shù)與旅游管理專業(yè)知識的結(jié)合及應(yīng)用角度確定的評價準則和評價指標

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢，它已經(jīng)被應(yīng)用于許多個專業(yè)的教學(xué)過程中。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計人員具備旅游管理專業(yè)知識限制以及實際授課教師開發(fā)更新系統(tǒng)的能力限制，會直接影響虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中的使用效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)能否根據(jù)教學(xué)對象特點，明確教學(xué)任務(wù)與目的、完整體現(xiàn)旅游管理教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，是影響教學(xué)效果的重要方面。上述內(nèi)容均屬于虛擬現(xiàn)實技術(shù)與專業(yè)知識結(jié)合范疇，專業(yè)度處于評價準則層次，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)體現(xiàn)的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)環(huán)節(jié)、授課教師素質(zhì)是其評價指標。

于年輕教師而言，較易掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)。各種虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件的開放程度（指軟件后續(xù)開發(fā)的能力和利用其他軟件資源的能力）是不同的，有些方法可支持多種格式的輸出，輸出的文件可在其他操作環(huán)境中無損地打開，加上軟件或插件的更新?lián)Q代日益加快，故具有開放的接口、實時的更新能力也是軟件所必需的評價指標之一。對一些已經(jīng)停止開發(fā)的實現(xiàn)方法就沒有研究的必要了。此外，每種虛擬現(xiàn)實技術(shù)擁有的制成模型的豐度和制作虛擬現(xiàn)實場景的快慢也有所不同。上述內(nèi)容均屬于使用范疇，使用度處于評價準則層次，而每種方法掌握難易程度、開放程度和制作虛擬現(xiàn)實場景的快慢是其評價指標。根據(jù)上述分析構(gòu)建虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果評價指標體系如下：目標層為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果A；準則層為交互度B1、真實度B2、功能度B3、專業(yè)度B4、使用度B5。另外，快速C1與準確C2是交互度B1的措施層；視覺質(zhì)量C3、光學(xué)質(zhì)量C4與聲學(xué)質(zhì)量C5為真實度B2的措施層；教學(xué)要素的類型C6、教學(xué)要素的物理表達C7與模擬人的運動屬性C8為功能度B3的措施層；教學(xué)目標C9、教學(xué)內(nèi)容C10、實訓(xùn)環(huán)節(jié)C11與授課教師素質(zhì)C12為專業(yè)度B43的措施層；掌握難易程度 C13、更新?lián)Q代能力C14與制作虛擬場景的快慢C15為使用度B5的措施層。

構(gòu)建了虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)效果評價指標體系之后，可以采用層次分析法（AHP）來確定每項評價指標的權(quán)重，即得到每項指標對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果各自的影響程度值，從而可以對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果進行綜合評價。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果評價指標權(quán)重計算與比較

采用1～9標度類型，對照重要性標度含義表，采用專家評議法（Delphi），經(jīng)過我們與旅游管理專業(yè)一線教師復(fù)研討，構(gòu)造判斷矩陣，利用層次分析法軟件yaahp Version 0.4.1計算評價指標的權(quán)重。各項指標對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果的權(quán)重如下：B1對于A的權(quán)重為0.2106、B2對于A的權(quán)重為0.3834、B3對于A的權(quán)重為0.1181、B4對于A的權(quán)重為0.2230、B5對于A的權(quán)重為0.0649；C層對于A的權(quán)重的總排序為： C1：0.0702、C2：0.1404、C3：0.2069、C4：0.1138、C5：0.0627、C6：0.0193、C7：0.0637、C8：0.0351、C9：0..0614、C10：0.0392、C11：0.1033、C12：0.0207、C13：0.0207、C14：0.0362、C15：0.0079。

三、總結(jié)與展望

根據(jù)上述層次排序權(quán)重的確定，可以得出在游管理專業(yè)教學(xué)中影響現(xiàn)實技術(shù)使用效果維度由弱到強依次是真實度、專業(yè)度、交互度、功能度、使用度。對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中效果影響最強的五項指標是分別是準確、視覺質(zhì)量和光學(xué)質(zhì)量、實訓(xùn)環(huán)節(jié)、快速?？偨Y(jié)如下：

第一、突出對虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)研究

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行開發(fā)的先進教學(xué)形式，現(xiàn)今的研究和開發(fā)水平還遠遠未達到根據(jù)教師和學(xué)生的實際需求進行的程度。而要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)的巨大優(yōu)勢，就要整合多種資源，利用好該技術(shù)本身交互性、沉浸性的優(yōu)勢，開發(fā)可對學(xué)習(xí)者進行智能化指導(dǎo)的實時教學(xué)系統(tǒng)和評價系統(tǒng)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和實驗過程形成良好的反饋，提升整個虛擬教學(xué)的智能化和系統(tǒng)化水平。

由于一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境的構(gòu)造需要比較昂貴的設(shè)備，所以目前大多虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用還停留在桌面型的虛擬現(xiàn)實階段，和真正的虛擬現(xiàn)實還有很大距離?？梢圆扇⊙驖u進的方法，先在軟件環(huán)境打好基礎(chǔ)，積累經(jīng)驗，隨著技術(shù)的發(fā)展和硬件設(shè)備價格的降低，逐漸完善虛擬實驗室環(huán)境，使學(xué)生真正走進虛擬教學(xué)環(huán)境。

第二、深入對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與旅游管理專業(yè)知識結(jié)合運用的研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)從技術(shù)上化解了目前旅游管理專面臨的實驗設(shè)備缺乏，跟不上旅游業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)實與師生要求先進設(shè)備用于教學(xué)的矛盾。但虛擬現(xiàn)實技術(shù)要充分發(fā)揮它的教學(xué)職能，不僅需要高科技的支持，而且更需要相應(yīng)的專業(yè)教學(xué)知識作內(nèi)涵。在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)的過程中，要牢牢抓住旅游管理專業(yè)人才培養(yǎng)目標和課程教學(xué)的客觀要求，既發(fā)揮虛擬技術(shù)在教學(xué)中的巨大技術(shù)優(yōu)勢，又體現(xiàn)先進旅游業(yè)界的最新成果；既培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，又深化學(xué)生對于理論知識的理解與應(yīng)用。

第三、增強運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)的協(xié)作性研究

在運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)過程中因為較大地借助了計算機網(wǎng)絡(luò)化平臺進行教學(xué)，從一定程度上讓師生、生生交互受到影響和削弱。因此，在研究和開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)平臺的過程中，要注重師生、生生、人機的可交互性，保證教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與機器實現(xiàn)良好的人互，增強虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的協(xié)作性，發(fā)揮教師、學(xué)生和技術(shù)的綜合優(yōu)勢，探索全方位的多交互協(xié)作化虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)平臺。

本研究只是對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游管理專業(yè)教學(xué)中的教學(xué)效果做了理論上的宏觀探索和在教學(xué)實例中的簡單應(yīng)用，離真正的提升虛擬教學(xué)效果的總體目標要求還有一定的差距。要形成一套完整有效的評價體系需要未來利用現(xiàn)有研究成果，還要進一步充分與專家共同合作、共同分析，進行系統(tǒng)化的研究。

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篇9

一、引言

教育技術(shù)的發(fā)展緊緊伴隨著技術(shù)進步的步伐發(fā)展，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展現(xiàn)代教育技術(shù)也呈現(xiàn)出日新月異的局面。有研究表明，隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)教育技術(shù)特別是遠程教育技術(shù)的研究呈現(xiàn)出由電視技術(shù)到計算機技術(shù)再到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展路徑。例如美國早期的教育技術(shù)研究集中在視聽教育方面，對電視媒體比較關(guān)注。90年代以后，計算機逐漸普及應(yīng)用，教育技術(shù)相關(guān)的新詞語，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出現(xiàn)。今天，隨著新教育理念和教育技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實和數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，“遠程網(wǎng)絡(luò)教育平臺”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實驗”等新術(shù)語又不斷出現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術(shù)研究的舞臺上，呈現(xiàn)出新的發(fā)展局面。我國是教育大國，發(fā)展現(xiàn)代遠程教育已成為我國教育發(fā)展的一項戰(zhàn)略措施。近年來，在我國教育技術(shù)主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國電化教育》《中國遠程教育》《開放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《現(xiàn)代遠距離教育》，對包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)在內(nèi)的新的信息技術(shù)應(yīng)用做了大量研究。本文在綜合分析相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，分別論述虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要的應(yīng)用特點、虛擬現(xiàn)實在教育技術(shù)中的應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于遠程教育的主要優(yōu)勢

我國的遠程教育經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進行函授教育；二是利用廣播和電視開展廣播電視教育；三是以信息為基礎(chǔ)開展的現(xiàn)代遠程教育。特別是20世紀90年代以來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)為代表的遠程傳輸技術(shù)和移動計算技術(shù)的發(fā)展，隨著多媒體、虛擬現(xiàn)實等新型媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)代遠程教育成功突破了傳統(tǒng)面授教育的局限，提供了一種突破時空界限、資源共享、交互沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。其中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)揮著重要的作用?！疤摂M現(xiàn)實技術(shù)”是一種利用計算機為用戶生成模擬人物和場景的技術(shù)，該模擬的人物和場景非常相似于所對應(yīng)的現(xiàn)實世界人物和場景，使用戶能夠得到一種類似真實世界所能給與的感受和體驗。所以又稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以虛擬出“一個真實的世界”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)同時還具有鮮明的特色—3I特性：“沉浸(Immersion)”“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)首先追求的是能夠達到沉浸的“真實”體驗，能夠提供有效的人機“交互”，能夠為用戶提供一種甚至超越現(xiàn)實意境的“想象”空間。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計算技術(shù)、人工智能等特殊的信息技術(shù)，而且涉及數(shù)學(xué)、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學(xué)、心理學(xué)和社會學(xué)等相關(guān)知識。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現(xiàn)實世界，同時又具有3I特性，必將在遠程教育中發(fā)揮重要的作用。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式

前一個時期，我國遠程教育技術(shù)大多還是基于網(wǎng)頁的遠程教育平臺，依靠文字和平面動畫提供在線的教育服務(wù)。由于教育者和學(xué)習(xí)者的時空相對分離而無法提供身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，也由于教育內(nèi)容更多屬于單向的線性播放模式而無法提供人機交互環(huán)境，還由于只是通過視頻進行演示教學(xué)而無法提供真實的實驗教學(xué)環(huán)境，大大降低了學(xué)習(xí)的主動性，已無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性?，F(xiàn)代遠程教育的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實技術(shù)因其特有的多感知性、浸沒感、交互性和想象性等特點，在遠程教育中具有強大優(yōu)勢和潛力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也在實踐探索之中。從目前情況看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠程教育中的主要應(yīng)用可以分為兩個層面：一是簡單應(yīng)用，基本上是在教室教學(xué)資料中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作課件，將抽象問題和復(fù)雜問題直觀化、可視化。例如醫(yī)學(xué)教育中的人體結(jié)構(gòu)和各類生命循環(huán)系統(tǒng)功能演示等。二是高級應(yīng)用，所謂高級是用虛擬現(xiàn)實技術(shù)專門制作特殊功能的系統(tǒng)，并在遠程教育平臺上使用。這類高級的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用主要包括三個方面：一是虛擬訓(xùn)練場和虛擬實驗室。專門提供規(guī)模較大的分布式專業(yè)訓(xùn)練和實驗環(huán)境。例如軍事訓(xùn)練環(huán)境，運用軍事仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和分布計算技術(shù)，構(gòu)建真實的軍事對抗訓(xùn)練環(huán)境，這已經(jīng)是成功的應(yīng)用模式了。同樣，在一般的學(xué)科專業(yè)教學(xué)中，可以通過建構(gòu)虛擬實驗室，使得許多現(xiàn)實的實驗室功能可以虛擬化。二是虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境。這類應(yīng)用主要是提供虛擬的數(shù)字校園，在網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字校園里有著許多不同授課內(nèi)容的“教室”，有著虛擬化的校園、圖書館和學(xué)科專業(yè)網(wǎng)站，甚至有著同類學(xué)員的學(xué)習(xí)“社區(qū)”。三是虛擬創(chuàng)新設(shè)計環(huán)境。現(xiàn)代教育提倡的創(chuàng)新學(xué)習(xí)，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用也逐漸成為了可能。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以建立實際動手設(shè)計環(huán)境，學(xué)生可以開展近乎真實的創(chuàng)新設(shè)計。如服裝設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計和科技產(chǎn)品設(shè)計。如果再能夠利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的機制，這樣的設(shè)計環(huán)境將會是非常有意義的?？傊?，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)人們可以虛擬出一個真實的校園環(huán)境或者構(gòu)建一個虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過實時渲染的分布式虛擬現(xiàn)實環(huán)境將會讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實空間中學(xué)習(xí)的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實時地進行三維交互、實時地參與教學(xué)活動、與教師進行溝通。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于遠程教育應(yīng)該重點關(guān)注的問題

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有非常理想的發(fā)展前景，但是仍處于快速發(fā)展的階段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于遠程教育，應(yīng)該分別從技術(shù)和應(yīng)用兩個方面關(guān)注以下問題。從技術(shù)的角度，要重點關(guān)注虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的動態(tài)。要想理想地用計算機生成真實感很強的虛擬世界，并且能夠在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)交互使用，技術(shù)難度是很大的。目前大多數(shù)人認為有五項關(guān)鍵技術(shù)正在積極突破。（一）動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)一般說環(huán)境建模比對象個體建模復(fù)雜，而動態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰(zhàn)。動態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。（二）實時三維圖形生成技術(shù)目前三維圖形技術(shù)盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實現(xiàn)“實時”生成仍然是挑戰(zhàn)。（三）立體顯示技術(shù)目前虛擬現(xiàn)實的交互能力主要依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)。但現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實還遠遠不能滿足需要，虛擬現(xiàn)實設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。（四）系統(tǒng)開發(fā)工具和運行平臺虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的開發(fā)比較復(fù)雜，效率和質(zhì)量保證也很困難，網(wǎng)絡(luò)化的運行平臺也很難滿足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點研究虛擬現(xiàn)實的有效開發(fā)工具和高效分布式運行平臺。（五）系統(tǒng)集成技術(shù)集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識別和合成技術(shù)等等。由于虛擬現(xiàn)實中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成也非常復(fù)雜。從應(yīng)用角度，要更新教育觀念并能夠有效運用建模技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境。包括如何運用建模技術(shù)構(gòu)建與教學(xué)相關(guān)的對象和場景，如何構(gòu)建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)過程，如何設(shè)計人機交互環(huán)節(jié)等等。當然熟練掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)是重要的應(yīng)用基礎(chǔ)。正像高質(zhì)量的動漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現(xiàn)實教育作品的研發(fā)也是具有挑戰(zhàn)性的。

五、結(jié)語

現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、智能化和虛擬化的重要趨勢。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代遠程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式包括：虛擬訓(xùn)練場和虛擬實驗室、虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬創(chuàng)新設(shè)計環(huán)境。當前相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和新的應(yīng)用模式都還在積極的發(fā)展之中，有著良好的前景。

作者:鄒玲 單位:北京電影學(xué)院數(shù)字媒體學(xué)院

參考文獻

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篇10

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實（ Virtual reality， VR ）技術(shù)是一種綜合計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展起來的計算機領(lǐng)域的最新技術(shù)， 也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、機構(gòu)運動學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。虛擬環(huán)境通常是由計算機生成并控制的， 使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體， 通過虛擬現(xiàn)實的三維設(shè)備與物體接觸，從而真正地實現(xiàn)人機交互，可以說人處在虛擬環(huán)境之跟現(xiàn)實環(huán)境是沒有差別的。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的分類

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要分為桌面虛擬現(xiàn)實、沉浸的虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實、分布式虛擬現(xiàn)實。

桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。常見桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實QuickTime VR、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實、MUD等。

沉浸的虛擬現(xiàn)實提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、遠程存在系統(tǒng)。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、遠程存在系統(tǒng)。增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。

增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機或?qū)Ш狡睢?/p>

分布式虛擬現(xiàn)實是指多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，多個用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對同一虛擬世界進行觀察和操作，以達到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓(xùn)練。通過SIMNET，位于德國的仿真器可以和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰(zhàn)演習(xí)。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)三大特征：1） 沉浸感（ Immersion） ： 計算機生成的虛擬世界給人一種身臨其境的感覺。2） 交互性（ Interaction） ： 人能夠以很自然的方式跟虛擬世界中的對象進行交互操作或者交流， 著重強調(diào)使用手勢、體勢等身體動作（ 主要是通過頭盔、數(shù)據(jù)手套 、數(shù)據(jù)衣等來采集信號） 和自然語言等自然方式的交流。3） 構(gòu)想（ Imagination）： 虛擬環(huán)境可使用戶沉浸其中并且獲取新的知識， 提高感性和理性認識， 從而使用戶深化概念和萌發(fā)新意。因而可以說 ， 虛擬現(xiàn)實可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維 。

4.現(xiàn)階段中國體育領(lǐng)域大環(huán)境

4.1政策紅利覆蓋全國

2015年，在利好政策不斷出臺的情況下，體育產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展時期。據(jù)國家體育總局統(tǒng)計，《意見》一年來，包括體育總局在內(nèi)的有關(guān)部門已經(jīng)出臺了15份配套文件，另有 8套文件已經(jīng)形成初稿。文件制定涉及發(fā)改委、公安部、新聞出版廣電總局、旅游局等多個部門。這些文件的制定和出臺，使廣受社會關(guān)注的賽事審批、賽事轉(zhuǎn)播、安保服務(wù)和大型體育場館等問題取得了階段性的進展。

在地方貫徹方面，截至目前，已有31個省區(qū)市出臺了本地區(qū)的實施意見。2015年10月，國家體育總局局長劉鵬在全國體育產(chǎn)業(yè)工作會上透露，據(jù)不完全統(tǒng)計，各?。ㄊ小^(qū)）上報的2025年體育產(chǎn)業(yè)總規(guī)?？偤鸵呀?jīng)達到7億。

4.2資本搶奪核心資源

2015年8月27日，萬達集團王健林以6.5億美元收購了美國世界鐵人公司100%的股權(quán)。阿里巴巴獲得世俱杯冠名權(quán)的消息在2015年12月引起各方關(guān)注，而相同級別的爆炸性消息在年內(nèi)頻繁出現(xiàn)。過去一年，體育產(chǎn)業(yè)投資大幅增加，國內(nèi)、國際體育賽事核心資源成為哄搶的對象。

4.3體育方式多元化，娛樂化

隨著全民體育概念的提出，體育逐漸走向民間，體育的多元化，娛樂化也因此而加深。提高國民身體素質(zhì)是當前的中國體育的根本目標，為了使體育更加親民，越來越多的科技元素，娛樂元素加入原本一板一眼，枯燥無味的體育運動中。近年來，越來越多的體感設(shè)備與體育相結(jié)合，受到了廣大體育愛好者額歡迎，特別是一些由于場地限制的體育運動項目，如高爾夫，網(wǎng)球，在體感虛擬的環(huán)境中，都可以盡情的體驗體育帶來的快樂。

5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于體育增加其娛樂性

5.1為體育觀賽帶來娛樂體驗

體育賽事最需要的莫過于身臨其境的現(xiàn)場感，通過自由切換，實時流暢的虛擬現(xiàn)實動態(tài)直播，觀眾可以排除周邊的干擾，全身心、近距離地感受到圖像帶來的震撼感和沖擊力，觀賽體驗比之收看傳統(tǒng)轉(zhuǎn)播大為提升。大大增加了觀賽的娛樂體驗感。

5.2為體育訓(xùn)練娛樂訓(xùn)練方法

根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)， 通過相應(yīng)的三維圖形圖像庫構(gòu)架模擬訓(xùn)練環(huán)境， 包括訓(xùn)練場背景、比賽的場景、各種賽場裝置和相關(guān)人員等， 為受訓(xùn)者營造一種逼真、生動的立體訓(xùn)練環(huán)境。利用虛擬系統(tǒng)設(shè)計出“有生命”的草坪，以增強臨場感覺， 達到模擬訓(xùn)練的效果， 提高訓(xùn)練質(zhì)量。于此同時，因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)有沉浸感這一特性，運動員可以完全進去虛擬現(xiàn)實設(shè)定的環(huán)境中，在這種環(huán)境可以增加體育訓(xùn)練的娛樂性，使原本枯燥的體育訓(xùn)練變得有趣起來，以此來提升運動員的練積極性。

很多國家訓(xùn)練隊都已經(jīng)在教學(xué)、訓(xùn)練中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，如用Be-yondSport的VR技術(shù)對足球訓(xùn)練進行實時的沙盤演練、視頻分析、戰(zhàn)術(shù)復(fù)盤以幫助足球隊提升教學(xué)水平，且以后還計劃在更多球隊、賽事中推進。通過大數(shù)據(jù)整合等為體育活動提供戰(zhàn)術(shù)輔助訓(xùn)練，VR目前已經(jīng)在棒球、賽馬、橄欖球等多個項目得到廣泛應(yīng)用。由此可見，在不久的將來，VR設(shè)備有望成為各賽事職業(yè)俱樂部和球隊的剛需產(chǎn)品。

5.3為全民健身帶來新的娛樂方式

全民健康是國家綜合實力的重要體現(xiàn)，是經(jīng)濟社會發(fā)展進步的重要標志。全民健身是實現(xiàn)全民健康的重要途徑和手段，是全體人民增強體魄、幸福生活的基礎(chǔ)保障。實施全民健身計劃是國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)想性這一特點，可以為參加大眾健身的用戶營造一個有趣，娛樂的虛擬健身場景，在愉快的心情下完成健身。

目前基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的健身應(yīng)用層出不窮，Sanzaru開發(fā)的《VR體育挑戰(zhàn)》是這類體育游戲的一大代表。在該游戲中，借助Oculus Rift的動作感應(yīng)手柄，玩家可以以第一人稱視角暢玩橄欖球、籃球、曲棍球和棒球等美國四大主流運動，游戲氣氛不亞于風(fēng)靡全球的《NBA嘉年華》。無獨有偶，美國公司Vir Zoom也推出了一套將健身單車、VR設(shè)備與小游戲結(jié)合起來的健身設(shè)備，創(chuàng)造出戴著VR眼鏡騎著單車開F1的奇效

6.總結(jié)

隨著虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，技術(shù)將不斷滲入體育產(chǎn)業(yè)鏈條的各個環(huán)節(jié)，越來越多的公司開始滲入虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，體育產(chǎn)業(yè)與虛擬現(xiàn)實的結(jié)合會越來越密切，特別是虛擬現(xiàn)實的三大特性會完全顛覆傳統(tǒng)體育產(chǎn)業(yè)，為體育產(chǎn)業(yè)增加更多的娛樂性，推動體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)還處于技術(shù)紅利階段，只有未來過渡到內(nèi)容紅利階段，才算真正的站穩(wěn)了腳跟。希望虛擬現(xiàn)實能夠為體育產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更大的商業(yè)娛樂價值和社會價值。

參考文獻

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