虚拟现实技术特点篇1

【关键词】虚拟现实技术计算机专业教学应用

一、前言

随着科技的快速发展，一些新型的多媒体教学方法也在不断出现，虚拟现实技术作为一种综合的信息技术，其在教学领域得到了广泛的应用。虚拟现实技术能够改变使我们的教育思想，解决我们以前不能够解决的问题，其对教育领域带来了很大的改变。特别科技的研究、虚拟校园、虚拟教学等方面，给人们带来了前所未有的体验。

二、虚拟现实技术的概述

（一）虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术是利用计算机来生成一个仿真环境，通过各种传感设备来使得用户能够“输入”到环境中，实现用户和环境之间进行自然交互的技术。这里所谓的仿真环境是由计算机生成的立体图形和表面的色彩，然后通过视觉、听觉、触觉等等给用户进行反馈，使得用户能够产生身临其境的可视化仿真感觉，它可以是一个特定的现实世界中，也可以是一个纯想象的环境中。

（二）虚拟现实系统的构成

虚拟现实系统包括计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等。

（1）计算机：计算机是整个系统的核心，其是虚拟世界的引擎，它主要负责生成虚拟世界的生成，并且需要实现人在虚拟世界中的自然交互功能。

（2）输入和输出设备。在虚拟现实系统中，实现自然交互用户和虚拟世界之间的连接，必须采用输入和输出设备，来识别用户输入的各种形式，并且需要实时生成相应的反馈，将反馈信息输入到系统中。

（3）应用软件系统：应用虚拟现实系统软件主要是用来完成虚拟世界几何模型、物理模型、运动模型的构建和生成，并且对虚拟立体模型管理技术、实时显示技术和虚拟世界的数据库进行有效的管理。

（4）数据库：数据库主要是用于存储虚拟世界中的各种信息。

（三）虚拟现实技术的特点

虚拟现实技术主要有三个突出的特点：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性主要指的是电脑操作员作为人机环境的主要操作者存在于一个虚拟环境中，并且需要通过多维的方式来建立虚拟环境和计算机进行交互，使参与者能够产生身临其境的感觉。交互性指的是运营商在各种各样的虚拟环境中遇到的对象交互的能力，这是人机中的关键因素。想象性指的是用户的感觉器官在接受到刺激后，并且结合固有的知识经验来产生一些创意，进入到一个幻想的环境中，能够在幻想的环境中充分发挥自身的想象力。

（四）虚拟现实技术的分类

虚拟现实系统有三类：桌面虚拟现实系统、沉浸虚拟显示系统和以及布式虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统也被称为是窗口中的虚拟现实系统，使用个人电脑和工作站来进行模拟，这类系统由于主要是使用立体显示技术来进行显示，其分辨率更高，价格也相对比较便宜。浸入式虚拟现实系统是用户使用头盔显示器将自身的视觉、听觉等感官进行封闭，使得自己产生的幻觉，并且置身于虚拟环境中，不会和外部现实世界进行互动和交流。处于不同位置的用户可以不用受到物理时空的限制，其就好比进入到一个现实世界当中，通过姿势、声音或文字等进行交流，讨论，甚至可以完成困难任务的设计和一些艰难任务的演练操作。

三、虚拟现实技术在计算机专业实践教学中的应用

利用虚拟现实技术来进行计算机专业的教学，需要构建一个虚拟多媒体实验室，让学生可以进入虚拟实验室当中，使得他们能够身临其境来操作虚拟仪器。虚拟实验室是由虚拟现实技术创建一个能够在其中进行试验的虚拟环境，在这种环境下，学习者可以真正的接近实验室现场操作。

我们以电子电路实验教学为例，学生要想进行电路焊接实验，学校就需要购买大量的电子元器件，学生焊接不当就会造成很大的浪费。使用虚拟实验室能够模拟电路焊接实验，学校就不需要购买任何的电子元器件，学生可以在计算机软件仿真系统中模拟各种仪器、设备、组件、实验设备和实验条件，并且能够以文字、图形或动画等方法进行显示。学生在虚拟实验室环境下，他们能够充分利用虚拟实验仪器，并且根据实验的需要来设计实验过程，并且对实验设备、实验内容、实验结果进行统计分析等等，所有的实验过程都是通过计算机来完成。学生能够免费使用各种器材，然后连接到一个虚拟的开关和电源，以及信号发生器、测试量仪器如示波器虚拟仪器测试，并且需要观察记录实验数据和结果。用软件来模拟设备做实验，这样就可以得到真实实验设备相同的实验结果。所以，利用虚拟现实技术，不仅能够保证教学效果，还能够大大节省成本。

通过在虚拟实验室进行实验操作，这样不仅可以缩短实验的时间，还能够获得更加直观和真实的试验效果，其能够获得理想的实验结果。虚拟技术还能够利用一些不可见的结构原理和不能够进行重组的精密设备进行模拟训练。此外，这种拥有先进的和共享的虚拟实验，容易进行扩充，非常容易改变教学项目，这样就能够减少实际的实验可能带来的风险，并且能够减少设备的投资基金。在进行虚拟技术实现教学的过程中，学生能够切身体验到高新技术带来的全新体验，还能够通过自身的实践，掌握操作技能，使得自身的动手能力和操作能力得到有效的提升。教学内容和教学方法能够在虚拟环境中及时进行更新，使得实验教学能够跟上技术的发展步伐。

四、结论

虚拟现实技术应用于计算机专业实践教学中，这是现代教育发展领域的一个新的焦点，虚拟现实技术在教学中的应用具有非常广泛的发展前景。虚拟实验的普及，不仅能够让学生都能够体验的实践操作，他们通过模拟动手进行实践，这样不仅可以提高他们的动手操作能力，还能够有效提高教学效率，从而达到更好的教学效果。

参考文献：

[1]郭会茹.虚拟现实技术在计算机教学实验中的应用研究[J].江西教育学院学报，2013.

虚拟现实技术特点篇2

虚拟现实技术是使用计算机对现实世界进行逼真模拟的技术，是近年来研究的热点具有广阔的应用前景。文章主要介绍了虚拟现实技术的发展历程以及应用现状。

【关键词】虚拟现实计算机仿真发展应用

1虚拟现实技术的基本概念

虚拟现实（VirtualReality）技术是计算机仿真技术与计算机图形学、人机交互技术、多媒体传感技术以及移动网络技术等多种技术的集合。虚拟现实技术可以对计算机虚拟环境下的感知行为进行高度逼真的模拟，使人有身临其境的感觉。近年来结合移动互联技术，移动智能终端、大数据、人工智能等新技术的应用，虚拟现实技术具有广阔的应用前景，是当前研究与应用的热点。

2虚拟现实技术的基本特点

虚拟现实技术是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，立体显示技术，对使用者的肢体跟踪技术，以及声光电的触觉反馈、移动数据传输、多种形式的数据交互等技术。作为近几年应用的热点的技术，虚拟现实技术具有以下几点显著的特点。

2.1逼真性

虚拟现实技术通过对物体的几何形态进行处理，使计算机呈现的物体具有更加逼真的形象。使用计算机三维成像技术，就像处于真的世界一样可以对虚拟环境进行控制和操作。

2.2可模拟性

虚拟现实技术的可模拟性主要体现在它可以对物体的的运动状态进行模拟，可以形象的模拟物体的运动状态和运动形态。

2.3可操作性

虚拟现实技术能够按照操控者的意愿控制虚拟世界的物体进行移动，从而实现操控者控制虚拟世界。

2.4可通信性

虚拟现实技术还可以进行远程交互，不同地方的人可以利用虚拟现实技术实现如同面对面的进行会谈。

3虚拟现实技术发展

虚拟现实技术技术的发展主要有以下三个阶段：

3.1探索阶段

虚拟现实技术在20世纪50到70年代起源于美国。1962年由美国人MortonHeiling设计的“全传感仿真器”问世，同年LikeLider教授首次提出了交互计算的思想，并得到了应用。而虚拟现实的思想是IvanE.Sutherland在1965年的终极现实的文章中首次提出。

3.2实用阶段

这一阶段主要是虚拟现实技术从实验室和理论走向实用的过程。先是“媒体研究室”的创建，这个研究室开发了一种集成的媒体技术，即计算机和听觉、视觉、广播与网络的一体化。然后是虚拟可视环境头盔系统（VIVEDHMD）的开发，至此虚拟现实技术系统开始逐渐的被呈现出来。

3.3快速发展阶段

这一时期主要是20世纪80年代到21世纪初这一阶段。在航天领域，宇航员利用虚拟现实系统模拟太空中从运输舱取出望远镜等物品的空间操作；在飞机制造领域，虚拟现实技术在波音777飞机设计过程中发挥了重要作用。特别是英国超景公司，该公司开发了在电脑屏幕可以游览的“超级城市”立体图像，这个系统可以真实模拟生活环境和场景。到目前，虚拟现实技术在医药、工业、设计等领域都有广泛而深入的应用。

4虚拟现实技术的应用

4.1工业应用

在工业设计中的应用主要是将虚拟现实技术与概念设计结合起来，简称为虚拟概念技术。传统的概念设计需要花费大量的人力和物力，严重影响了企业的竞争力。现在国外很多公司已经开始在产品的设计作过程中应用虚拟现实技术，利用虚拟现实技术产品的成本、性能和质量主要是在概念设计方面就被确定下来，从而大幅节省设计成本。

4.2军事应用

虚拟现实技术近几年在军事领域的应用越来越广泛。虚拟现实技术可以让士兵在虚拟环境中进行训练，这种虚拟环境类似于真实的战场；战术训练模拟器能够为士兵提供真实的战场战术训练；利用虚拟现实技术还可以模拟真实的军事演练，提高士兵的协同作战能力。

4.3航空应用

航空应用领域主要是提供逼真的模拟训练环境。飞行员可以利用飞行仿真器进行飞行控制训练，宇航员可以进行太空行走训练。这种环境无疑要比真实的训练环境安全很多，同时还兼备真实感。

4.4通信应用

虚拟现实技术的可通信性决定了它在通信行业也有十分广泛的应用。利用这一技术处于不同环境和空间的办公人员可以实现逼真的交流和指挥。“虚拟会议室”系统就是一个典型的应用，与会人员不受地点限制的同时，远程逼真交流还可以提高会议效率。

4.5医学教学应用

虚拟现实技术在医学教学领域具有广阔的应用前景。在医学教学和训练中，研究人员和学生能够使用虚拟现实技术对虚拟人体模型来进行操作。在虚拟环境下，学生可以对虚拟人体模型的组织器官和结构进行实时三维观察，甚至可以利用虚拟现实技术建立虚拟手术室，学生可以对虚拟人体组织进行逼真手术操作。虚拟现实技术的应用能够使操作者体验真实的人体结构，预测手术结果。利用虚拟现实技术还可以实现专家远程实时会诊和手术。所以，虚拟现实技术在医学及教学中具有重要的现实意义。

4.6教育和娱乐应用

虚拟现实技术在人们日常生活的娱乐和教育方面同样应用广泛。这些领域与人们的生活息息相关，人们可以观赏虚拟现实电影，或者去看场虚拟舞台剧；还可以在虚拟教室里听老师讲课，模拟真实的物理实验室等等。有些游戏公司还推出了虚拟现实游戏。这种游戏可以让人在虚拟环境下直接与对手对决，真实感与刺激性兼备非常受玩家欢迎，收到非常好的经济效益。

6结束语

总而言之，虚拟现实技术近年来的快速发展，在许多领域都有十分广泛的应用且前景广阔。我们相信在不久的将来，随着技术的进步和研究的深入虚拟现实技术会为人们带来更加震撼的体验，甚至改变人们的生活方式，为生产生活创造更大的社会价值。

参考文献

[1]洪炳熔，蔡则苏，唐好选.虚拟现实及其应用[M].北京：国防工业出版社，2015（09）：4.

[2]张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2014（04）：6.

[3]梁艳霞，聂如春.基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计[J].机械工程师，2013（04）：110.

[4]朱书华等.虚拟加工技术及其在曲轴生产中的应用[J].机械工程师，2015（03）：3.

虚拟现实技术特点篇3

[关键词]虚拟现实技术

有学者认为，虚拟技术是指以网络技术、多媒体技术等具有物理实体特征的信息技术为物质基础，建构虚拟技术场域的技术中介手段。这种分析比较明确地表述了虚拟技术实体不是虚拟的，作为存在于现实空间的技术表现形态，它是具有物理特征的技术，虚拟技术的“虚拟”性在于是建构虚拟技术场域，即网络虚拟空间的技术中介手段。虚拟技术实现了波普尔所描述的世界1、世界2和世界3的高度契合与统一，在理论上具有同构性，从这个意义上说虚拟技术是具有革命性的技术形态。也有学者认为，所谓虚拟现实技术，是指在计算机软硬件及各种传感器(如高性能计算机、图形图像生成系统，以及特制服装、特制手套、特制眼镜等)的支持下，生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境，使用户在这些软硬件设备的支持下，能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的“虚拟”世界中的对象进行交互作用。

从词源看，“虚拟”一词是由英文virtualreality(虚拟现实，又译虚拟实在)派生出来的。在英文中，表示“虚拟的”词语并非unreal(不真实的)、visional(虚幻的)、pretended(虚假的)或fictitious(编造的)，而是virtualiter，意为“具有可产生某种效果的内在力的”，源于拉丁语“virtus”、“virtualis”。中世纪神学家兼逻辑学家邓?司各脱曾赋予这个词最初的哲学含义。他从唯史论的基本观点出发，认为事物的概念不是以形式的方式，而是以产生某种效果的内在力量或者能力的方式涵盖其经验性的内容，从而构成形式上统一的现实。因此，事物的概念就是一种虚拟的现实。他试图用“虚拟的”这个词来沟通形式上统一的实在与人们杂乱无章的经验之间的鸿沟，他把虚拟实在赋予事物或过程经验的某些方面，把经验等同于实在。从这个意义上来说，人类思维、意识的发展过程，人类运用概念、符号进行抽象思维来认识自然的过程，就是一个不断虚拟化的过程。人的历史和经验，要依靠文字虚拟过程来传递、保存。印刷文字和图像的物理持性中，包含了虚拟化了的人类经验，使得人不必亲身经历，便可以继承祖先的历史和经验。显然，这种借助意识、概念和符号的虚拟是现实在人脑中的表现形式，同时也是人认识现实世界的方式。

牛津大学出版社出版的《牛律辞典》(1989)对目前计算机及通信等科技领域里经常使用的“virtual”解释是:“Notphysicallyexitingassuchbutmadebysoftwaretoappeartodosofromthepointviewoftheprogramortheuser。”可以翻译为:一种由软件生成的非物理存在，但从程序和用户角度来看像真的一样。虚拟特指用0、1数字方式去表达和构成事物及其关系。商务印书馆出版的《牛津高级英语学习词典》(OALD)中对“虚拟的”(virtual)一词的解释是:实质上的，但尚未在名义上或正式获得承认。《美国传统辞典》对virtual的解释是:“Existingorresultinginessenceoreffectthoughnotinactualfact，form，orname”，意为“虽然没有实际的事实、形式或名义，但在实际上或效果上存在和产生的”。

“虚拟”一词的当代用法，来自计算机技术和软件工程。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中，“虚拟的”意味着“虽然是无形或非正式的，但在功能上相当于……”。因此具体地说，虚拟就是用数字方式去构成这一事物，或者用数字方式去表达这种关系，从而形成一个与现实不同但又具有现实特点的数字空间。

计算机科学家用“虚拟内存”来代表计算机以这种方式设置的RAM(随机存取存贮器)。虚拟内存技术不添加硬件即可扩展计算机的数据存储，例如，在个人计算机上，虚拟内存可以是RAM的一部分，仿佛它就是硬盘存储空间。这种虚拟磁盘可以像硬盘那样来用，但却不用受实际的机械磁盘的物理限制。随着计算机和信息技术等的发展，虚拟的意义有了扩展。正如美国学者迈克尔?海姆(MichaelHeim)所指认:“‘虚拟’一词的涵义后来变成了任何一种计算机现象，从计算机网络上的虚拟邮件到虚拟工作组，到虚拟图书馆甚至虚拟大学，可谓应有尽有。在每种情况下，这个形容词所指的是一种不是正式的、真正的实在。当我们把网络空间称为虚拟空间时，我们的意思是说这不是一种十分真实的空间，而是某种与真实的硬件空间相对比而存在的东西，但其动作则好像是真实空间似的。”从数字化虚拟技术的实践应用来看，虚拟技术在电子计算机领域已经获得了非常广泛的应用。“虚拟内存”(VirtualMemory)、”虚拟存储器”(VirtualStorage)，“虚拟主机”(VirtualHost/VirtualServer)、“虚拟光驱”、“虚拟终端”(VPC)、“虚拟专用网”(VPN)成为经常被使用的电子计算机术语。

这些计算机专用术语基本上可以解释为:以电子计算机硬件技术为技术基础，以软件技术为技术解决方案，在计算机或网络上建构出来的具有真实硬件功能的虚拟的技术存在方式。这些技术存在方式是建构虚拟世界的技术基础。我们可以发现，虚拟技术既包括硬件技术也包括软件技术，是硬件技术与软件技术高度契合的数字化关系表达方式。今天软件工程师们一般是在一种不是正式的、不是真实的但又是实际的意义上来使用这个术语，也就是说相对于自然的、物理的存在来说，虚拟实在让主体在感觉层面上产生具有效果上的等同性。同时软件工程师们也没有把虚拟实在所构成的空间环境简单地称为可能世界，因为在现实世界中许多不可能发生的现象在计算机系统中能够发生，虚拟蕴含着比可能更宽泛的哲学内容。

从认识论的角度来理解，“虚”是一种主观存在，特指大脑对“实”的感知、认知和加工以及在此基础上形成的意象和意境。意识是大脑的本能，意识运动的机制形成人类大脑的思维。人类通过思维形成对“实”的意象和意境。从本质上来看，“虚”是存在于大脑之中的东西。“虚”的主体或精髓——意识或思维——不能以外在的形式精确再现。但却可以通过语言、动作、表情、文学艺术等形式对其进行描述，我们可以广义地称其为“虚拟”。正如尼葛洛庞帝(NicholasNegroponte)在《数字化生存》中所说:“虚拟现实能使人造事物像真实事物一样逼真，甚至比真实事物还要逼真。”

参考文献

[1]刘友红:人在电脑网络社会里的”拟生存”[J].哲学动态，2000.1:15

虚拟现实技术特点篇4

关键词:计算机硬件设备教学;虚拟现实技术

本文中的计算机硬件设备主要是指主机箱内的硬件,该部分教学在中学是一个难点,对初中生尤其如此。如果处理不好,学生会出现以下几种情况:硬件实物与名称对不上、对主要硬件设备的作用和基本组成结构认识模糊。造成这种情况的主要原因如下:

一是跟学生的感性经验有关:随着计算机的普及,虽然现在的中学生已有了更多接触和使用计算机的机会,但同时受各方面条件的限制,只有相当少的学生有自己打开机箱装机的经历,因此对主机箱内的硬件缺乏感性认识。

二是与安全和经济条件的制约有关:绝大多数中学出于对学生安全的考虑,以及学校本身经济条件等的制约,很少能有机会让学生在真实的装机情境中学习该部分内容。

一、本方案的可行性分析

1.什么是虚拟现实技术

虚拟现实技术(VirtualReality,VR)又称幻境或灵境技术。它是在综合计算机图形学、计算机动画模拟与仿真、传感技术、显示技术等许多计算机学科的基础上发展起来的一种计算机应用新领域,它在用户眼前生成一个虚拟的环境,使人感到像真实存在的一种技术。它有非常优秀的人机交互界面,在军事、医疗、建筑、教育等多个领域都有很好的应用前景。目前,在教育上的应用受到越来越多的关注。

2.虚拟现实技术对教学产生的可能性影响

虚拟现实技术的特征可以表示为3I特征:Immersion(投入)、Interaction(交互性)、Imagination(构想),它对教学产生的可能性影响主要有:

(l)提高学生的学习兴趣:投入(Immersion)是VR系统的核心特点,它使用户投入到由计算机生成的虚拟场景中,让用户在此场景中有“身临其境”之感。根据建构主义的观点,学习是从学习者对感觉经验的选择性注意开始的,学习成功的关键在于主动性,社会性和情景性。虚拟现实技术的“投入”性特点恰恰为学习者提供了一种有利于其知识建构的情景性。因此,在教学中运用虚拟现实技术将能够更好地引起学生的学习兴趣,并有利于加深对问题的认知和理解。

(2)提高学生的学习主动性和有效性:虚拟现实技术“交互性”的特点,指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力,是人机和谐的关键性因素。利用虚拟现实技术来解决教学重点和难点问题,学习者可以根据个人特点选择最佳认知策略,迅速掌握所学知识的精华。虚拟现实的这种自主性是其它媒体形式所无法比拟的。

(3)培养学生的创新思维能力:“构想”是虚拟现实技术的又一特点。它不仅仅是一个用户与终端的接口,而且可使用户沉浸于此环境中获取新的知识,提高感性和理性认识,从而产生新的构思。在新课程改革的背景下,学生创新思维的培养日益受到重视,虚拟现实技术无疑也为培养学生的创新思维能力提供了一个可行的途径。

3.适用于中学教学的虚拟现实技术

目前,实际应用的虚拟现实系统大致分为四类:

(1)沉浸虚拟现实系统:使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来,产生一种身临其境的错觉。

(2)分布式虚拟现实系统:它建立在沉浸虚拟现实系统和分布式交互仿真(distributedinteractionsimulation)的基础上,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,这就是分布式虚拟现实系统。

(3)增强现实系统:增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。

(4)桌面虚拟现实系统:也称窗口中的VR,它利用个人计算机和低级工作站进行仿真,将计算机的屏幕作为用户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°范围内的虚拟境界,并可以操纵其中的物体。

前三种虚拟现实技术由于对硬件设备等的要求很高,所以目前运用到中学教学的可行性较低。第四种“桌面虚拟现实系统”的特点是:参与者不能完全沉浸其中,因为它仍会受到一些现实环境的干扰,但由于其成本也相对较低,在个人电脑上就可以实现,因此,已经逐渐在中学教学中得到运用。下文中所提及的虚拟现实主要指的就是这种类型。

二、用桌面虚拟现实技术重构计算机硬件设备教学的比较分析

本文中所指的计算机硬件设备主要是指计算机主机内部的主要硬件,例如:主板、内存条、声卡等。相对于计算机的外设而言,这些平时存放在主机箱内的各“零部件”对绝大多数中学生而言是好奇而又陌生的。

好奇是因为:计算机对大多数孩子而言,是一个高级的“玩具”,相对于软件应用知识,中学生普遍缺少对硬件的了解,因此对新生事物向来就有好奇心的青少年当然对此也不例外。陌生是因为:大多数的中学生虽然过去曾从各种途径或多或少地听说或看到过这些硬件的名称或实物,但对其作用还是知之甚少。因此一旦打开机箱,看到这么多不认识或似曾相识的“零部件”时,难免会心生畏惧,觉得自己还是不能了解它们。因此,该部分内容对初学者来说,是一个难点。该部分的教学如果处理得当,学生会在最初的好奇心的驱动下,逐步发展为自主学习,从而达成学习目标;反之,也很有可能会挫伤学生学习的积极性。下面将分别从传统的处理方法和用虚拟现实技术的处理方法两方面来比较分析。

1.传统的计算机硬件设备教学的难点处理方法

(1)教师边播放硬件资料图片,边讲解

通常做法:教师预先准备一些硬件设备的图片,在上课过程中边播放图片边讲解其名称、作用及其安装方法。

该方法的主要优点:操作难度低、教师在教学过程中可视学生的具体情况选择详讲、略讲等。

该方法的主要缺点:直观性较差,因为学生往往看到的只是硬件设备的某个侧面;对安装方法这样的动态过程的教学,更是很难仅用图片就可以表达清晰。整个学习过程以老师讲授为主,学生缺少学习主动性。

(2)实物展示讲解

通常做法:由于经济条件、安全等多方面因素的限制,绝大多数中学不可能给每位学生配备一台主机作为实验学习之用,甚至只有非常少的学校按小组的方法分给学生主机进行实验学习。通常情况是:教师在讲台上拆开一台计算机主机用于讲解和演示。

该方法的主要优点:直观性强,比图片更能吸引学生,也方便展示设备和演示安装方法。

该方法的主要缺点:后排学生很难看清教师的演示过程。因为缺乏让学生也动手摸一摸、试一试的操作环节,教师实物演示的最终效果也会大打折扣。

(3)播放视频录像

通常的做法:播放一段关于机器组装的视频片段,让学生通过观看该片段来学习各部件的名称和安装方法。

该方法的主要优点:对硬件的安装过程观看得比较清晰。

该方法的主要缺点:这是一种线性结构的交互方式,教学过程预设性强,缺少与学生的互动性。

(4)Flas

通常的做法是:Flas具有动感、交互性强的特点。目前,最常见的是用Flas制作表示计算硬件设备工作原理的动画。

该方法的主要优点:与学生的交互性较强,并且可以设置一些反馈性的文字练习。

该方法的主要缺点:Flash属于二维平面动画,显示的硬件设备只能是某一侧面,不利于学生形成对硬件外观的整体性认识,而且由于二维动画的局限,较难表现硬件的安装过程。

综合上述的具体分析,不难看出用传统的多媒体课件在处理该部分内容时,都或多或少地存在不足,若仅用其中一种多媒体课件很难达到。

2.传统多媒体课件与虚拟现实技术课件的效果比较

与传统媒体课件相比,用虚拟现实技术制作的课件主要有以下两大优点:

(1)具有三维立体效果,且学习者可以按意愿选择观察的角度和侧面,可以远观,也可以近看,更可以进入机箱内部对其结构进行考察,这无疑会极大的调动学习者的积极性和主动性,使其迅速掌握计算机主机内部主要硬件的外观特点及其安装位置,有效提高学习者的学习效率和兴趣。

(2)具有互动性,在学生学习过安装过程后,还可以在电脑屏幕上,进行一次虚拟装机实验,具有很好的反馈与强化作用。

因此,我们可以发现运用虚拟现实技术制作该部分内容的课件,将有其它多媒体课件无法比拟的优势。

三、应用方案设计

1.常见的虚拟现实软件

3D虚拟现实技术是以3D多边形为基础的3D技术,它是实时建模和渲染的结果,有很强的真实性。适合一般中学计算机设施配备情况的3D桌面虚拟现实软件大致有以下几种:

(1)VRML

VRML(VirtualRealityModulingLanguage)是虚拟现实建模/造型语言。它可以直接接入互联网以创建3D网页与网站,实现三维动画效果以及基于三维对象的用户交互。由于文件量小,易于网络传输,同样适合在校园网内构建虚拟3D社区。

(2)Viewpoint

Viewpoint由ViewpointSceneBuilder、Viewpointmediapublisher、ViewpointMediaPlayer三个部分组成。用户可以通过鼠标控制,任意旋转、缩放和移动屏幕上的物体。

(3)cult3D

cult3D是近年来被广泛使用的又一个网上三维产品展示软件。它由cult3DDesigner、cult3DExporters和cult3DViewer组成。它可以通过编程,设置动作演示和交互,同时技术难度也相对较低,因此比较适合本课件的制作。它的程序界面如图1所示:

2.本设计的主要步骤

(1)课件的制作目的

以教学目标为指导,分析课件的具体表现形式和结构,设置虚拟的反馈练习任务,例如:虚拟装机。

课件目的:让学习者在认识各主要硬件的外观和作用的基础上,了解各硬件在主机箱中的安装位置等,并可以进行虚拟装机的反馈性练习。

课件表现形式和结构:需要认识的主要硬件设备有主板、硬盘、内存条、显卡、声卡等。一方面,这些硬件设备都可以通过鼠标和键盘改变观看的视角。另一方面,不仅可以进行装机的动画虚拟演示,还可以进行自己动手的虚拟装机演示,并会对学习者的操作做出即时反馈。

(2)创建模型

按照教学要求,创设主要硬件设备的外形特征(如尺寸、颜色等信息)在3DStudioMAX中建立三维模型,部分设备还要收集图片作为模型的纹理,保存时注意选择能够在cult3D软件中可以导入的格式“.C3D”,必要时还要对模型进行优化处理。

(3)场景制作

在该cult3D软件中导入第二步生成的模型,并对场景进行美化修饰。

(4)设计交互

按第一步的分析结果,在场景内添加交互功能,使其能够符合虚拟装机实验的要求。

(5)集成

检查虚拟实验场景是否与设计目标一致,并生成最终作品。

虚拟现实技术特点篇5

关键词：虚拟现实技术；水文地质；研究应用

中图分类号：P64文献标识码：A

虚拟现实技术主要是利用计算机生成的虚拟现实的环境逼真的模拟人在自然环境中的听觉和视觉等行为而进行的人机界面的新技术。利用虚拟现实技术的实时表现、沉浸感、与计算机交互的功能可以建立起相关的水文地质模型，从而实现对地下水质、水流及环境地质的深入研究，以促进人们对地下水的开采及提高工程建设的可靠性。

一、虚拟现实技术概述

1概念

虚拟现实技术主要是指利用计算机生成的虚拟环境对人在自然环境中的视觉、运动、听觉等行为进行逼真模拟的人机界面技术。虚拟现实技术是由美国的VPL.Research公司创始人于1989年所创造，通常情况下被称为虚拟现实。虚拟现实技术主要有沉浸、交互、构想三个基本特征，对于虚拟现实系统的发展主要有两个基本方向，一是基于虚拟现实技术的发展，二是基于万维网和因特网的三维图形环境的发展。虚拟现实技术自从20世纪90年代开展以来，利用其虚拟环境与现实无限贴近的特点，使实际环境中难以进行模拟和实现的复杂结果得以简单的表现出来，并实现了对各种不同条件的预测和结果计算，对于现实环境中各方面的发展都起到了良好的促进作用。当前，虚拟现实技术主要应用在军事、电子仪器检测、远程高等教育、模具制作、新产品开发等方面，对人类的生产、生活产生了巨大的影响。

2优点

虚拟现实技术是一种综合了众多优点的新技术，在其应用的过程中，自身所具有的优势得到了充分的显示。虚拟现实技术的主要优势为：①实时表达，虚拟现实技术最大的一个优点就是可以在不同的时间、不同的地点进行环境变化的虚拟，可以随时反应事物的动态变化过程，从而提供有效的数据信息。②三维立体表达，虚拟现实技术由于较多的与计算机技术连接，将计算机的立体表达优势充分显现出来，可以实现对所要表达内容从不同的角度进行展现和研究。③反映细致，对于研究物体，即使是再细小的差别，虚拟现实技术也可以将其充分的反应出来，并且能够实现对研究物体全貌的综合研究。④实现对事物发展的预测，虚拟现实技术的应用不仅可以实现对已存在事物的细致表达，同时还可以实现对尚未存在但可能发生的事物变化进行虚拟反映。⑤反映结果全面，建立虚拟的现实系统，不仅可以实现对事物发展过程的虚拟，还可以根据不同的条件，虚拟出不同的结果。⑥为研究发展提供了新的方向，虚拟现实技术的应用为对各种未知环境的探究提供了新的研究放向和研究方法。

3应用条件

虚拟现实技术具有较强的实现事物三维可视化的功能，但需要用海量的数据资料作为支持。基础资料越是全面、丰富，虚拟出来的结果就越贴近现实。

二、虚拟现实技术在水文地质中的应用

1虚拟现实技术对地下水流的表达

在水文地质研究中，地下水流的运动规律是其研究的重要组成部分，地下水流的运动是一个动态的变化过程，也是目前水文地质研究中最活跃的研究因素。在研究地下水流时，虚拟现实系统不仅可以利用自身实时变化的功能对地下水流的运动变化进行虚拟的表达，以充分的表现出地下水流的特点，还可以对地下水开采后对地下水的变化情况进行虚拟，使人们充分了解在开采利用地下水后对含水系统造成的影响，从而使人们采取相应的措施或者是减少对地下水的开采。在对地下水流研究的虚拟过程中，不仅可以实现对地下水的可视化管理，还可以由此虚拟出相应的开采方式和管理方案，并利用虚拟现实技术对其进行不断的完善和表达，从而实现对地下水流研究的可靠性和科学性。

2虚拟现实技术对含水层的表达

在以往的研究工作中，只能够通过剖面图来展示隔水层和含水层的分布特点，在平面图中则通过含水层厚度的等值线来表现含水层的空间分布特点，这样进行研究分析，既不够直观，也不够全面，对于含水层和隔水层的变化状况研究起到的作用不大。虚拟现实技术中的三维可视化功能能够将地下含水层与隔水层的分布、空间的变化情况及含水层的厚度很好的进行真实再现，对于深入研究隔水层和含水层有很大的帮助，同时，随着虚拟现实系统中资料的不断完善，人们对地下含水系统的研究也更加深入、全面。

3水文地质环境问题

随着经济的快速发展，人口不断增长，人们对地下水的开采利用也不断的增长，导致过分开采，从而引发了地下水位持续下降、地面沉降、水资源枯竭、土壤沙漠化等环境地质问题，对人类的居住环境形成了巨大的威胁，严重影响了人们生活质量的提高。由于虚拟技术既可以对存在的事物发展过程进行虚拟，也可以对尚未存在但可能发生的事物进行虚拟，将其利用在水文地质环境的监测上，则可以实现对开采地下水可能引发的各种环境问题进行虚拟分析，从而制定出相应的对策或减少对水资源的开发，以减少环境问题给人类带来的灾害。

4地下水水质的虚拟表现

当前，由于经济快速发展，造成环境污染严重，影响到了地下水的水质，也影响到了人们对地下水的开采使用。利用虚拟现实技术，可以对地下水在自然状态下的变化进行虚拟，从而找出对地下水水质影响较大的因素，以实现对水质变化更深刻的理解，为人们提供有效的控制水质恶化的方法，使地下水质逐步转为良性循环，水质恢复正常。在研究地下水质时，可以建立相应的水质虚拟实验室，将可能影响地下水质的因素都虚拟出来，并对这些影响因素进行分析研究，找出相应的解决方案，以实现对影响因素的良好控制，从而改变地下水的水质，以保证人类的生活质量。

虚拟现实技术特点篇6

关键词：虚拟现实；技术；商业产品；研究

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

虚拟现实技术是美国等发达国家在八十年代末期发展起来的一门新技术，到九十年代初期，人们才开始关注虚拟现实技术，虚拟现实技术早期主要运用于电视、游戏等娱乐项目中。目前正在向工业、商业、教育和医学行业等扩展应用，在当前属于一项非常活跃的研究领域。

1虚拟现实技术的特点

通常情况下，虚拟现实技术有以下三个特点[1-2]：①沉浸性：虚拟现实技术是结合人类的感官特点和心理特点通过计算机生成三维立体图像，体验着可以戴上具有显示器的头盔和能显示数据的手套等设备，通过这些交互设备亲身体验虚拟环境，将自己融入到虚拟环境中，体验一种身临其境的感觉。②交互性：即人机交换，体验者可以通过操作电脑键盘和鼠标进行交互，也能通过传感设备进行交互，如头盔显示器、数据手套。计算机能感应到体验者的手、眼、语言的运动，来调整系统屏幕上的声音和图像。在这里，体验者同样具有高度的自主性。③多感知性：因为计算机的虚拟现实系统中具有多种感官设备和反应装置，所以，体验者通过计算机在虚拟的环境中可以感受视觉、听觉、触觉等多种感知来达到一种身临其境的逼真效果。

2国内外对虚拟现实技术的研究现况

2.1美国主要在用户界面、感知、后台软件和硬件等四个方面进行虚拟现实技术的研究。美国宇航局有一项著名的创作就是对哈勃太空望远镜的仿真，还通过虚拟现实技术建立了训练系统和空间站VR维护。2010年墨西哥和海底发生了大地震，美国科学家们利用虚拟现实分析系统，时刻关注受灾地区的情况，同时预报该地是否有断层移动的现象。美国在建筑虚拟动画方面也做了深入研究，目前已经建立了不少虚拟建筑场景。

2.2在欧洲，英国在触觉设计和应用研究方面领先于其他很多国家。2011年4月，英国威廉王子大婚。英国一家公司通过虚拟现实技术模拟了大教堂和周围建筑群，使用户仿佛身临其境。

2.3日本对虚拟现实技术的研究处于领先地位，特别是对虚拟现实游戏的研究。日本东京大学科研院主要研究远程控制方面；东京大学广濑研究室主要研究虚拟现实的可视化问题；筑波大学开发了虚拟行走原型系统。

我国对虚拟现实技术的研究相对发达国家起步晚、有一定差距。不过近几年来，在我国一些科研机构和高校中，北京航空航天大学计算机系是我国最早研究VR的单位之一，该校在2000年8月成立了实验室专门研究虚拟现实技术；浙大CAD&CG国家重点实验室研发了虚拟建筑环境的漫画系统；哈尔滨工业大学对人类的表情做出了重点研究。目前，国内很多大学生都在研究虚拟现实实景漫游，并且有些研究成果已经被应用到城市建设和规划中。

3虚拟现实技术在产品设计中的应用

3.1产品外形的设定

产品设计人员可以通过虚拟现实技术模拟出来图像确定产品的外形，并且还能从各个角度观察产品，帮助设计人员改进产品中的不足之处，从而可以进一步优化产品。

3.2产品布局检测

一些结构复杂的产品需要合理、科学的布局，设计者可以通过虚拟现实技术很直观的看到整个产品的结构，设计人员可以参照计算机上的数据选择最科学、合理的产品布局方式。同时，虚拟现实技术对设计产品整个具象进行再现[3-4]，包括外形设计到内部结构都能呈现出来，通过人机交互的方式让设计人员更为直观的感受产品，方便找出设计不当的地方，从而进一步完善产品，这样一来，就能科学、高效的规划产品的布局。

3.3产品的宣传

宣传产品是销售产品的一个重要环节。虚拟现实技术能够帮人们将虚拟的事物“真实化”，为观众提供更多的感知能力，更为生动、直观的将产品展示给观众。虚拟现实技术极大的吸引了观众的眼球。

4虚拟现实技术与上海世博会

2010年5月到10月，第41界世博会在我国上海举行。虚拟现实技术在这次世博会上得到多方面的应用，主要体现在世博馆规划设计、馆内虚拟展示和网上世博会三个方面。

1.世博会虚拟规划设计

针对世博会场地和场馆的规划，设计者利用虚拟现实设计大大提高了场地规划的科学性的效率。设计中，世博局引入CityMaker系统对用地范围的实际建筑进行三维建模，将得到的现状图片、AutoCAD图纸等数据资料进行叠加。对于改造方案，也利用虚拟现实技术比较选出最为合理的设计方案。

2.世博场馆内虚拟展示

上海世博会全面采用了虚拟展示系统。例如沙特360度环幕的珍宝剧院，在播放深海奇景、星级穿越等情景时，让观众身临其境、心潮澎湃，虚拟现场为观众带来了非常强烈的视觉体验。世博会石油馆也利用虚拟现实技术，石油馆的影院中播放的4D电影《石油梦想》，为观众展示了石油演变的整个过程，结合4D影片的效果和情节，设计放映厅的座椅可以前倾后仰，为观众带来动感体验，同时还能听到风声、闻到石油的气味等，使观众对影片印象深刻。

3.网上世博会

网上世博会是实体世博会的扩展和补充。网上世博会是中视典数字科技有限公司的VRP-museum系统和水晶石公司的N-city系统等共同制作完成。网上世博会通过交互的方式为场外人员介绍了世博会的大量背景，包括游线预览、场馆介绍等。

虚拟现实技术成为各个领域发展的突破手段，通过它向人们展示未来生活的片段。虚拟现实技术不仅在商业展示中给人们带来惊奇的体验，在其他建筑设计、数字化酒店、大型工程漫游和医学研究等各方面都有广泛应用。由此可见，科学技术的应用对我们生活的影响越来越大。

结束语：

作为一项新兴技术，虚拟现实技术带给人们大量的视觉体验，拉近了观者与展示产品的距离，有效节约了设计成本，其应用前景十分广阔，但仍有许多问题有待研究，只有真正找到这些问题的技术实现途径时，信息处理系统和人之间的隔阂才能完全被克服。

参考文献：

[1]赵沁平.虚拟现实中的科学技术问题[J].中国计算机学会通讯.2013，（1）：12-14.