虚拟现实技术，又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。书读百遍，其义自见，如下是可爱的编辑给大家收集的虚拟现实技术案例优秀7篇，希望可以帮助到有需要的朋友。

虚拟现实技术案例范文 篇一

一向低调的杭州华三通信技术有限公司（以下简称：H3C）没有参与到人云亦云的热炒阶段，潜心专注于云产品和方案的开发，实现了云计算IaaS整体方案的切实落地。

云网融合是未来互联网的趋势

随着云计算和互联网的发展，企业在业务的拓展和发展中，正逐步将内部的业务流程和外部的商务活动与互联网结合起来，从而有效提升企业整体的核心竞争力，这就是当前业界热门讨论的话题：互联网化。在云计算和互联网的催化下，互联网也将像水、电一样成为企业必不可少的资源，越来越多的企业将会意识到互联网的重要性。H3C云计算业务部总监吴健在接受《互联网周刊》采访时表示，H3C对此有针对性地提出了“云网融合，智慧互联”的概念。

随着信息化的不断深入，网络技术演进到数据中心、云计算和SDN，网络服务模式也由面向连接转为面向应用。在需求变化上，客户最关心的不再是设备和技术价值，而是应用价值以及应用的整合交付；在市场格局上，未来网络市场竞争将更加集中；合作方式将由多选到单选，浅合作到深合作，实现对最佳资源的匹配。针对当前网络技术发展的整体趋势，H3C提出了基于互联网、面向整个行业应用的新一代融合大IT，即ITOIP“云网融合”的全新理念。该理念旨在将云计算与网络紧密相连，实现最好的融合，以便可以迎接未来互联网技术变革带来的种种挑战。

目前，大量的应用或多或少都体现出了“云网融合”的价值。例如手机行业，目前网络技术、通讯技术都融合在一起。大量的应用价值又在最终的云计算里得到最好地体现。又例如，我们的应用已经不再局限于单一设备，也不是在单独的网络、计算和存储，所有的关注点实际上已经不是平台而是其上最终的价值实现。所以，对于企业来讲，未来关注的是如何把计算技术和网络技术有效融合起来，以一个融合的云IT支撑甚至引领企业的业务发展。

只有网络与云计算实现了真正的融合，才能为企业网络用户带来更高的价值和应用。为了实现云网融合，H3C以VAN虚拟应用网络解决方案和H3Cloud云计算解决方案为两大主线，构建满足未来几年业务高速发展的新一代云IT架构。

其中，VAN以领先的全网络虚拟化（设备虚拟化、通道虚拟化、架构虚拟化）、自动化和SDN技术，为客户提供端到端的虚拟应用网络解决方案。通过整合N：1虚拟化、1：N虚拟化、N：1：M虚拟化等技术，VAN实现动态可视化的资源分配、高度自动化，可满足用户多种网络技术需求，同时释放网络价值。

H3Cloud云计算方案则具有融合基础架构、高可用虚拟化平台、自助式云业务工作流、一站式整体方案以及强大的服务能力等四大特点，尤其是通过标准的IEEE 802.1Qbg（EVB）技术，将网络管理边界明确至每一台虚拟机，从根本上解决了服务器虚拟化之后所带来的管理边界模糊、虚拟机流量无法监控、虚拟机网络策略单一网络策略无法跟随等问题，使虚拟机乃至数据中心在安全、可视、可监管的环境下运行。而高可用的虚拟化平台，可有效将物理资源抽象整合，提供繁复的虚拟化环境下的管理及其他扩展功能。

由天津市电子政务中心承建的天津市政务云秉承了“云网融合”宗旨，运用现代网络与云计算相关技术，将政府管理和服务职能通过精简、优化、整合、重建后在互联网实现，以打破时间、空间以及条块分割的制约，从而加强对政府业务运作的有效监督，提高工作效率，并为社会公众提供高效、优质的一体化管理和服务。

虚拟化是云计算落地的关键

虚拟化技术作为云计算中最关键、最核心的技术原动力，是伴随着计算机技术的产生而出现的，在计算机技术的发展历程中一直扮演着重要的角色。从20世纪50年代虚拟化概念的提出，到20世纪60年代IBM在大型机上实现虚拟化商用；再到20世纪的70、80年代，随着计算机技术的发展，虚拟化技术慢慢变得无人问津，只是在高档服务器上继续存在。20世纪90年代末，以VMware为代表的虚拟化软件生产商率先实施了以虚拟机监视器为中心的软件解决方案，为虚拟化技术在x86服务器环境的发展开辟了道路。随之而来的是以Denali项目和Xen项目为代表的“半虚拟化”技术，及以Intel的VT和AMD的SVM为代表的硬件虚拟化技术。目前，云计算技术的发展使得虚拟化技术再次成为整个信息产业中最受瞩目的焦点。

要实现云计算的落地，最关键的一步是IaaS的实现。在IaaS的几个组成部分中，存储与服务器具有较为成熟的技术和相对统一的产品结构，而作为IaaS核心的网络和虚拟化部分，则因为其复杂性成为其中的重中之重。所谓“网络虚拟化”，是将多个硬件或软件网络资源及相关的网络功能集成到一个可用软件中统一管控的过程，并且对于网络应用而言，该网络环境的实现方式是透明的。该网络环境称为虚拟网络，形成该虚拟网络的过程称为“网络虚拟化”。

在云计算环境下，网络虚拟化技术需要解决诸多问题，例如，如何实现物理机内部的虚拟化网络；外部网络如何动态调用以适应虚拟机对网络不断变化的需求等等，这些都是云计算环境下产生的新问题，需要在主机网络虚拟化技术、网络交换设备虚拟化技术和IaaS服务实际运营等各个关键技术环节着手解决。

2012年，VMWare以12.6亿美元收购了专注于网络虚拟化的企业Nicira，也是基于对网络虚拟化在云计算发展中所处地位的重视。在这方面，传统网络企业成为在IaaS方面具有先天优势的厂商。除了亚马逊，思科、中兴、H3C等网络企业也都纷纷投身于IaaS的建设中。

在传统数据中心中，虚拟化存在着诸多问题。在数据中心大规模部署虚拟化软件之后，管理边界从原本的物理服务器延伸到虚拟机，这就带来了管理边界模糊、虚拟机流量无法监控、虚拟机网络策略单一、虚拟机迁移网络策略无法跟随等相关问题，为IT部门的网络管理带来了极大的挑战。

在一系列创新性的解决方案中，H3C所利用的802.1Qbg（EVB）标准就能够很好地解决服务器虚拟化所带来的一系列问题（IEEE802.1Qbg标准是由IEEE802.1工作组制定的一个新标准）。在H3Cloud云解决方案中，同时提供了支持802.1Qbg VEPA标准的vSwitch与支持802.1Qbg VEPA标准的H3C S5800系列物理交换机，完成了计算资源与网络资源的深度融合，实现对虚拟机的全面管理，如VLAN、ACL、QoS等功能，从而消除了管理盲区。在根本上解决虚拟机流量不可控和虚拟机迁移网络策略无法感知等问题的同时，提高企业IT管理人员管理水平和企业IT设施的应变能力。

目前，H3C自主研发的CAS云计算管理与虚拟化平台构建的可灵活调用计算资源池已经在政务云中得以实施，为政务应用提供虚拟化的承载环境；针对云计算环境下虚拟化层的精细化管控要求，通过CAS平台与S5820V2系列交换机之间端到端的VEPA解决方案，实现了虚拟机流量的可视化管理、精细化控制和高性能转发。

对此，吴健表示，虚拟化的落地、网络本身的虚拟化，是云计算落地最突出的难以解决的问题，“虚拟网线”是其中关键的一环，也是网络企业的强项。“网络对于云计算是一个非常大的挑战，”吴健说，“网络云就绪应该是云计算基础设施建设中放在第一位的，而这方面业界提得比较少，发展也相对滞后，全球的领导者也为数不多，有思科、还有H3C，在国内目前也只有H3C具备这个能力去做该解决方案。”原来的网络厂商成为云计算整体解决方案的最终整合者似乎是天然的选择。目前，H3C已经成为腾讯、百度、阿里、盛大、新浪等国内大型互联网公司的重要合作伙伴。国内互联网的高速发展也客观上推进了H3C在云计算领域的理解。为推出企业级云方案打下了坚实的基础。

“混合云彩虹”打通“云通道”

根据IDC最新的云计算报告显示，2013年全球私有云开支将达到91亿美元，比去年上升64%。到2016年，私有云开支年均会超过240亿美元，从2011到2016年的年均复合增长率达到50%。私有云具有更加切合企业需求的优势：私有云平台将进一步提升服务器和存储虚拟化的能源效率。私有云平台允许企业在内部使用企业网络防火墙保护数据。同时，私有云还可以为企业提供个性化服务，私有云可以针对某个企业的特殊需求进行个性化的定制服务，从而更好的支撑业务。

混合云作为公有云和私有云之间的混合体，可以结合私有云和公有云的优点规避其缺点。设计完善的混合云能够帮助企业用户充分利用公有云的可扩展性和节约成本的优势，同时又兼具私有云数据监控、安全性和可控性的特性。部署正确的混合云能通过重新分配IT资源配置为企业用户提供战略优势。

基于长期的市场培育与应用开拓，中国的私有云IaaS市场已初具规模，这主要体现在整体市场规模的稳步扩充、包括主流云计算技术供应商和创业企业在内的参与者已初步完成自己的产业布局，以及企业实践层面所表现出的规模化和行业性等方面。私有云IaaS建设在更大的市场与行业纵深内展开，包括主流IT厂商和大量初创企业在内的主流云计算技术与服务供应商群体呈现百花齐放的繁荣发展局面。微软推出的Windows Server 2012和System Center 2012私有云平台，在中国石油、中国电信、青岛海关、锦江酒店集团等得以部署。VMware、戴尔，以及曙光的私有云IaaS业务围绕政府、电信、金融、电力等重点行业展开，而且各家厂商的客户数量已经初具规模。

为了不让海外巨头垄断，H3C针对中国市场现状研发推出了IaaS私有云解决方案，该解决方案在服务器虚拟化的基础上，将计算资源、存储资源、网络资源以组织（或虚拟数据中心）的方式向最终用户提供。同时，实践表明，私有云与公有云的市场发展应该在更多层面展开互动，即便在公有云市场整体环境尚有待改善的条件下，私有云建设向纵深发展仍有赖于公有云技术的带动。吴健表示，中国市场的私有云IaaS建设并非是孤立的存在。在越来越多企业展开私有云规划与实践的同时，公有云服务以及混合云应用模式已经进入解决方案供应商和企业用户的视野。基于此，H3C推出了“混合云彩虹”解决方案，该解决方案能够将用户内部二级云、总部云与第三方公有云进行有效融合，实现资源在用户内部的上下级互通以及由私有云到公有云的动态扩展。“混合云彩虹”主要解决了私有云数据中心灾备、突发访问和资源扩展这三方面问题。

例如，天津市部署的多级政务云（包括天津市政务云和河西区政务云）。在该案例中，利用H3C特有的云彩虹技术实现了两朵“云”的上下互通和云爆发时的资源借用。当河西区政务云资源不足时，可云爆发至作为一级云的天津市政务云，实现云资源的备份与扩展。同样，天津市政务云可以调用区政务云的资源，此外，还能实现应用模板的下发，完成业务在市区之间的统一、快速部署。通过河西区政务云门户，管理员可以对当前本地云资源池、上级云资源池运行状况进行管理，对面向政府、企业、公众的用户进行统一管理。在天津政务云H3C CAS云计算管理平台中，河西政务云作为其一个组织，天津市政务云管理员可以通过组织将应用模板下发至河西区政务云。在河西区政务云H3C CAS云计算管理平台中，将一级云天津政务云作为其“外部云资源”，当河西区本地资源无法满足业务需求时，河西区政务云管理员可以申请使用天津市政务云中的资源，完成云爆发以及云资源的扩容。

开放协作 赢在标准

互联网本身就是开放合作的胜利。云计算也不例外。云计算作为一个完整的产业链，在这个链条上有各种各样的厂商，如硬件设备商、软件提供商、系统集成商、解决方案服务商等。而目前，云计算在国内市场尚未形成气候，这也意味着一片广阔的蓝海正展现在人们的面前，只有用竞合代替竞争，才能在“云计算”这片蓝海中纵横驰骋。

正是看到其中的巨大机遇，H3C秉承合作共赢的理念，积极投身到标准化建设中去：给合作伙伴开放标准API，通过标准化助力合作伙伴形成合力，形成完整的解决方案价值链，实现多家企业共同为用户提供更好的产品和服务。

虚拟现实技术 篇二

关键词：VR；AR；应用前景

1 虚拟现实VR概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是20世纪90年代初崛起的一种实用技术。VR技术指借助计算机以及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉、听觉、触觉等的感官功能。使人们在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等方式进行实时交流，可以说这种技术的发展前景是非常广阔的，无论是生活上还是军事上都有非常广泛的发展前景。

2 虚拟现实技术的特征以及涉及的相关技术

2.1 虚拟现实技术的特征

（1）多感知性的特征，是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统，从人类理想的虚拟现实技术的发展来说，是希望能够完全的模拟出现实中所有的感知，如在VR营造的环境中闻到各种味道、能够有触碰里面事物的感觉等，如同人在现实中一样，但因目前的技术掌握和传感技g的限制，仅仅只能模拟出一部分。

（2）沉浸性又称浸没感或临场感、存在感等，具体是指人以第一人称存在于虚拟世界中的真实体验。当然，以目前技术还没有达到最理想的程度。

（3）交互性就是指人在虚拟世界中，能够像在现实世界中一样，可以通过对一些物体的抓取、使用等动作，感觉到所触碰的物体的重量、形状、色泽等一些人与物体之间的互动信息。

（4）构想性，即将所想的物件、所做的事情在虚拟世界里面呈现出来，这样做能达到什么样的效果，那样做又能达到什么样的效果，甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。

2.2 VR技术中涉及的相关技术-软件

（1）立体视觉现实技术：人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官，所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。

（2）环境构建技术：在虚拟世界中，构件环境是一个重要的环节，要营造一个区域的环境，首先就要创造环境或建筑模块，然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示，从而形成一个虚拟的区域环境。

（3）真实感实时描绘技术：要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物，仅靠立体显示技术还是远远不够的，虚拟世界中必须存在真实感和实时感，简单来说就是实现一个物体的重量、质量、色泽、相对位置、遮挡关系等的技术。

（4）虚拟世界声音的实现技术：在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一，除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉，这种技术就是在虚拟世界中实现声音，这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。

2.3 VR技术涉及的相关技术-硬件

（1）输入设备。与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类：一是基于自然的交互设备，用于虚拟世界的信息输入；另一种是三维定位跟踪设备，主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定，并输送到虚拟世界当中。

虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多，比如有数据手套、数据衣服、三维控制器、三维扫描仪等。

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测出手指的弯曲度，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。

数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换、身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。

（2）输出设备。人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉，就必须实现现实世界中的多种感受，如视、听、触、力、嗅、味等感官感觉，只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉、听觉和触觉罢了。

（3）VR构成设备。虚拟现实世界的构成，主要的设备就是计算机本身了，虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的，而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分：第一，高配置的个人计算机，专门用于普通的图形配置加速卡，实现于VR技术中的桌面式特征；第二，高性能图形工作站，就是一台高配置的图形处理计算机；第三，高度并行系统计算机；第四，分布式虚拟实现计算机。

3 VR技术的应用范围

VR技术从诞生到现今已经历了几个年代，其应用范围也越来越广，如医学方面，可以提供给医生进行模拟手术，这样大大提高了现实中手术成功的概率。如游戏方面，近年来游戏中的VR如朝阳一样如火如荼的发展，游戏者在游戏中体验着VR技术带来的身临其境与敌人面对面进行厮杀的。如建筑方面，运用虚拟现实技术可以将建筑的形式以真实的角度展现在投资方、设计方、施工方以及后期的物业管理和更高层次的政府，这把之前的二维平面表达方式或者动画表现方式进行了升级，使用者可以全方位的感受建筑的空间、尺度和材质，这对非设计人员参与到设计当中很有帮助，这使得我们未来的建筑将综合更多因素，更加合理化，还有军事、科技、商业、建筑、生活等。

4 结语

虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目，是未来的重要技术之一。它在理论、软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术，当然其中也有较多的技术只实现了理论，硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见，在未来，虚拟现实技术绝对会被广泛的应用。

参考文献：

[1] 李袁。虚拟现实技术在数字图书馆中的应用[J].科技情报开发与经济，2009，19（36）：3-5.

虚拟现实技术 篇三

关键词：虚拟现实；教育科普；混合现实；全息投影技术

虚拟现实前沿技术由于具有良好的交互性、沉浸性、概念性、直观性和形象性，在科普教育中得到广泛的应用。有人认为它是下一代的计算机平台，有人认为它是颠覆传统产业或推动传统企业转型升级的不可逆转的力量；另一些人则认为这是连接传统产业深刻变革的必由之路，虚拟现实产业已进入世界最先进的智能数字技术的行列。随着计算机图形技术的发展以及显卡GPU算力的逐年提升，更多的虚拟现实设备以及产品被开发出来用于替代老旧的科普设备和技术。三维影像替代了二维的图片、互动式的虚拟体验替代了鼠标交互、三维立体电影替代了传统影片。越来越多的虚拟现实设备被运用在科普场馆和科普博物馆中，以更加生动地体验方式和三维交互模式也使科普活动变得生动而具有质感。作为虚拟现实技术中的当家设备，虚拟现实头盔是目前市面上体验效果最好的，但在青少年的科普活动中使用头盔体验科普活动存在一些问题，比如头盔太重、头盔的固定器太大、头盔的封闭式空间沉浸感很强等，但有一定的幽闭性，会惊吓到小朋友。为克服这些问题，本文探究混合现实技术和全息投影技术在青少年科普活动中的使用体验。

1虚拟现实前沿技术

随着技术的进步和社会的发展，新媒体的发展将进入新的时代，以虚拟现实为核心的艺术表现形式也将随之发展。虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是一种使用计算机图形技术生成虚拟情景，为用户提供视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官模拟技术，通过一整套的影像和体感设备，使人们作为参与者，自然地与虚拟世界进行人机交互。总之，虚拟现实是一种实现计算机可视化和交互复杂数据的方法。与传统的人机界面和平面化的操作系统相比，虚拟现实在技术思想上有质的飞跃，虚拟现实中的“现实”是指在物理意义上或功能意义上真实存在于世界上的任何事物或场景，它可以是现实存在，也可以是虚拟仿真出来的，“虚拟”是指计算机生成的，因此，“虚拟现实”是指虚拟现实前沿技术在青少年科普教育中的创新与实践查雁南（广州工程技术职业学院计算机仿真研发中心广州510999）人们通过使用各种特殊的设备“投射”自己，操作和控制环境以达到特定目的的一种特殊的计算机生成环境。其中，混合现实技术和全息投影技术是虚拟现实技术中的前沿科技。

1.1混合现实技术

混合现实（MixedReality，简称MR）技术不仅可让用户看到真实世界，还可将虚拟场景或物体和现实世界叠加在一起。它是将真实环境和虚拟情景混合而成的一套系统，由于一部分的情景由现实构成，这样大大减少了机器的算力开销。虚拟对象提供的信息往往是用户无法通过其感官直接感受到的深层次信息，用户可用虚拟物体提供的信息来提高对现实世界的认识，简言之混合现实就是将现实环境叠加虚拟场景所形成的复合视觉系统。一个完整的混合现实系统由一套紧密连接的相关硬件和软件组成。光学透视式是混合现实中常见的一种方式，这种透镜对设备生成的图像进行反射，并和眼睛透视进来的现实环境叠加在一起，在现实环境中生成虚拟情境。通常混合现实系统会有一整套灵活的稳定系统，就目前市面上量产的顶级XR设备来说，比如微软的HoloLens以及Ximmerse的RhinoX都是使用的视觉定位系统，通过摄像头对现实场景的实时拍摄进行智能算法运算进行空间定位，其中RhinoX还有配套的定位实体设备，能更好地进行虚拟场景的空间定位。在本文研究所使用的就是这款国产的顶级MR设备RhinoX，而其轻量化的一体机设计，开放的虚实混合显示模式，能让6-12岁的小朋友轻松佩戴和体验，既体验了内容又能看清周围的环境，不会有惊吓和摔倒的情况发生。（参见图1）图1Ximmerse的RhinoX

1.2全息投影技术

目前全息投影技术在教育和科普行业应用广泛，全息投影技术又称虚拟成像技术，它利用干涉和衍射原理清晰地呈现出物体的真实三维图像。随着数字全息成像技术和图形算法的快速发展，最新的全息投影技术能让全息影像与特定空间产生的三维虚拟图像交互，形成令人印象深刻的效果。全息投影技术不仅产生了三维浮动虚拟场景，而且能与浮动虚拟场景进行交互；同时，创造出穿越时空的视觉感受，展现出独特的艺术形式，从视觉效果上讲，全息投影技术就是3D裸眼技术的最终表达形式。加拿大南部大学的研究人员成功地开发了全息投影技术。其主要原理是将所需的图像投射到一个类似镜子的高速旋转装置上，当装置以某个特定的速度高速旋转时，就能产生清晰的全息影像，这也称为全景摄影或虚拟现实。其原理是基于静态图像的特殊虚拟现实技术，通俗地说，就是使用全景相机拍摄一幅完整的全景图像，然后使用专用的播放器进行播发，用户只需用鼠标控制视角和方向，可以是左、右、近、远，可以使观看者身临其境。也有人将倒置的菱形体镜面放在平面显示器上形成简单的三维图形，这两种形式都是比较初级的全息投影影像。目前市面上技术成熟的全息投影产品目前只有位于美国布鲁克林的LookingGlassFactory公司，该公司于2018年推出全球首款桌面全息显示开发套件，2019年开始出货全球首款8K全息显示器，并于2020年推出了个人全息显示器“LookingGlassPortrait”。该显示器也是目前市面上比较成熟全息显示系统，有7.9英寸、15.6英寸、32英寸三种尺寸供选择，显示器能显示非常立体的三维场景。三维可视角度58度，缺点就是价格昂贵，显示屏幕较厚重，不便携带。

2虚拟现实前沿技术在青少年科普教育中的创新与实践

2.1混合现实技术在青少年科普教育中的创新与实践

MR全息技术有别于虚拟现实VR技术，MR与VR相比的主要优势是：存在感、灵活性、安全性。与VR技术无法与现实互动的是，MR是融合在现实环境中，可轻松实现人与人以及周边环境的交互和沟通，而VR则是将使用者割裂在一个独立空间当中，无法实现与环境和他人的联动。因此，区别于VR游艺设备，MR全息博物馆在互动体验上天然适合于科普教育。既有观赏又能互动，通过设置内容互动环节，让体验者在自身的体验和发现中学会认知，寓教于乐意义重大。博物馆作为人类认知文明的重要场所，其展示模式多种、多样。传统的博物馆展示模式大多是物品陈列式，所有的展品都静态的摆放在展台中，多年都不会移动，再辅以有限的文字说明，这样的展示方式往往会令参观者感觉索然无味，也很难看清楚展品的各种细节特征。而借助混合现实（MR）的实体虚拟化技术的交互式展示能更好地进行展品展示。“MR全息博物馆”将成为科普教育的一个新方式和发展方向，为大众带来前所未有的交互式体验，大大提高虚拟现实在智慧教育领域的成熟度，其创新的三维立体空间体感操作手柄，可帮助青少年沉浸在虚拟3D世界中进行有空间深度的情景学习探究及实验。研究表明，这种立体视觉所呈现的内容能更好地帮助青少年提高学习兴趣。2.1.1MR博物馆-海洋遨游通过MR全息技术，体验者能够全方位、多角度地感受到立体、逼真的场景，充分呈现出大自然的神奇，混合现实事物本身的表现力和感染力，激发体验者接受新事物的积极性。在MR全息技术打造的世界里，通过一个小小的头显就能够瞬间穿越到海底世界、恐龙时代、热带丛林……海豚、鱼群、还有稀奇的水母、恐龙等，这些生活中无法靠近的生物统统尽在眼前、触手可得。与此同时，体验者也同样可在现实场景中进行互动交流，突破时间和空间的壁垒；（参见图3）2.1.2MR博物馆-侏罗纪全息投影让小朋友们零距离的接触恐龙，在丛林中穿梭回到侏罗纪时代，通过手柄交互让他们亲自孵出各种恐龙蛋，和孵化出来的小恐龙们进行亲切的肢体互动，通过多感官、多通道感受、体验和操作，体验多姿、多彩的侏罗纪时代。（参见图4）

2.2全息投影技术在青少年科普教育中的创新与实践

全息显示系统是三维裸眼显示系统的高级呈现方式，该设备不需佩戴任何外置的视觉设备，比如三维立体眼镜、透镜、多通道幕布等就可直接肉眼观看到立体的三维效果（参见图5），无任何视觉眩晕、图像模糊、图像重叠等问题，并支持多人、多视角观看，不同视角观看的视觉效果跟真实观看该物体的视觉效果一致。该设备还支持搭配微软的Kinect体感系统一起使用，通过手势和虚拟的三维物体进行三维深度交互，这种具有三维深度的体验模式会比传统的二维显示器的体验更加真实、生动，具有更多的趣味性。在实际的青少年科普体验活动中该设备特别受小朋友们的喜爱，并一次性可由多个小朋友一起观看，互动效果非常好。

3结语

虚拟现实技术是当今信息科技飞速发展的产物，其前沿技术的发展解决传统VR技术在青少年科普中使用的各种问题，渐渐在青少年科普教育中占更加重要的地位，虚拟现实前沿技术不仅可帮助青少年激发学习兴趣、拓展创新思维，虚拟现实技术还架起了传统教育向现代教育发展的桥梁，多样化的教学方式，充分发挥虚拟现实前沿技术的实用性，促进青少年全面的接触、认识虚拟现实技术，能更好地对青少年进行科普教育。

参考文献

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[2]唐春兰，华灿星。STS视角下科技馆虚拟现实技术运用的场景及隐患探析[J].科技智囊，2020（11）：60-63.

[3]陈晨，王锦秀，陈翀，等。全息投影技术在医学领域及医学教育中的应用[J].中华医学教育探索杂志，2020，19（11）：1255-1257.

[4]薛翔。基于混合现实技术的文物展示设计研究[D].四川美术学院，2019.

[5]陶澍。全息混合现实在景观设计的应用[J].现代园艺，2013（24）：79-80.

[6]熊玓。全息投影技术与动画艺术的融合应用[J].参花（下），2021（09）：120-121.

虚拟现实技术 篇四

关键词：虚拟现实(VR);虚拟环境人机交互

一、引言

在信息技术发展的今天，人们的交流越来越多的依靠网络、广播、电视等媒体得到相关的信息资料，但是这些媒体提供的信息往往是经过抽象的，在很大程度上人们不能及时有效的进行理解吸收，解决这一问题人们只能借助于实物模型，但随着计算机技术的迅猛发展，使得人与计算机的交互成为可能，虚拟现实(VR)技术就是借助于这个基础上实现了人机交互，操作者可以通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等工具与计算机间的交互，真正成为虚拟环境中的一员，较真实的感知和操作虚拟世界中的各种对象，达到理解和掌握知识、为生产生活服务的目的。

二、虚拟现实技术简介

虚拟现实(简称VR),又称灵境技术， 是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面，是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。

计算机技术的迅速发展为我们提供了许多解决问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域：依靠计算机图形方式建立实时的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界面和使用虚拟现实技术加强其在现实世界中的应用。

三、虚拟现实技术特征及其系统的关键技术

从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下四个重要特征。

（一）多感知性

所谓多感知性就是指导包括视觉感知外， 还包括听觉、力觉、触觉和运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。

（二）存在感

又称临场感，它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。

（三）交互性

它是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)。我们借助与我们8的感觉器官，在虚拟的环境中体验真实的环境。

（四）自主性

是指虚拟环境中物体依据物理定律进行动作的程度。虚拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方面组成。其中动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据， 并利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。

四、当今虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的应用前景十分广阔。目前在娱乐、教育及艺术领域的应用占据主流，其次是军事与航空、医学领域，机器人和商业领域都占有一定比例，另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。

（一）娱乐、艺术与教育领域

丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR 成为理想的视频游戏工具。如Chicago(芝加哥) 开放了关于3025 年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统；1992年的一台称为“LegealQust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度VR 产品奖。

作为传输显示信息的媒体，VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术，提高了艺术表现能力。

（二）军事与航天工业领域

模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIM NET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

（三） 医学领域

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学员们可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。

Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。

另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。

（四）管理工程领域

VR 在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时，可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下；当财政发生危机时，可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。

以上仅列出虚拟现实的部分应用前景，可以预见，在不久的将来，虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯， 并将深入到人们的日常工作与生活。

五、虚拟现实技术的进一步展望

虚拟现实从其萌芽到今天的日渐成熟已经走过了相当长的一段风雨历程。目前它的研究内容涉及到多项学科领域。我们同时也认识到，这个领域的技术具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

虚拟现实技术 篇五

科学技术的发展让人类社会进入到新媒体时代，虚拟现实技术的崛起革新了当代展示设计活动。本文针对展示设计与虚拟现实技术的特征进行应用现状研究，发现技艺融合对观众体验的影响，并指出未来发展的趋势。

关键词：

展示设计；虚拟现实技术；应用

1现代展示设计的发展

人类文明的历史，也是一部展示设计的进化史。伴随着时代与技术的革新，展示设计由内而外的不断蜕变。作为现代科技成果与文化呈现的舞台，展示设计有着重要的社会价值与意义，在历史文化继承方面它起到文化保护与传承的功能。而各类博物馆展览馆作为提升国民素质的基地，它有着教育延伸的功能；商业展示空间则是人类经济社会重要的组成部分，产品的交易、经济的流通皆为展示活动的过程。展示设计不仅是艺术文化创意活动，也是科技成果的应用展现。伴随着科学技术的发展，现代展示设计逐渐褪去平面静态展示的“呆板形象”，融合新媒体技术，通过艺术的呈现方式，摇身成为众人追捧的现代化高科技展示舞台。近年来，虚拟现实技术的发展让当代展示设计焕然一新，为观展者提供了可互动的沉浸式多感官体验形式，也为展示语言的丰富带来了科技的贡献。

2虚拟现实技术的应用

2.1虚拟现实技术的发展

虚拟现实技术（VirtualReality）简称“VR技术”，是一种建立于计算机图形学、计算机仿真学、多媒体技术以及传感技术基础上的综合性的信息技术。虚拟现实技术利用计算机模拟的三维环境对现场真实环境进行仿真，生成实时动态三维立体的多感知虚拟环境，用户通过传感设备与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响。通过人体行为动作控制浏览方向，并操纵场景中的对象进行人机交互，满足视觉、听觉、触觉甚至嗅觉与味觉的感知享受，从而产生身临其境的体验。1957年，电影摄影师MortonHeiling发明了名为Sensorama的体验装置，并在5年后为这项技术申请了专利。观众通过Sensorama的三面显示屏可以观赏五个2分钟的三维有，影片中带有声音、气味以及迎面吹风的感受。从20世纪简易的3D显示工具到近年来各种VR产品的出世，虚拟现实技术正通过各种形式出现在人们的生活中。

2.2虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术的主要特征简称“3I”，包括交互性（Interactivity）、沉浸感（Immersion）、构想性（Imagination）。

（1）交互性，交互性特征，指的是参与者对于计算机虚拟环境中的物体能够进行操作行为，这种行为可反馈到机器中，因此具有交互性和实时性。例如，使用者通过手势控制抓取了一件衣服，通过触摸能够控制衣服的移动进行观察，而在这个过程中，人能感受到手里确实抓着衣服，而虚拟的衣服也会随着手的移动而移动，双向的信息接收，人与虚拟对象之间能够进行互动。

（2）沉浸感。沉浸感，是指参与者进入虚拟现实的环境中，能够身临其境地感受逼真的虚拟世界，通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等多感知的体验，行为与运动中产生与现实世界同样的反馈活动，最终用户可以全身心地沉浸其中。

（3）构想性。构想性，指的是VR技术中如何发挥人类的创造力和想象力的诉求特征。参与者不只是被动接受预设的信息，而是依靠人的主观能动性，依据系统的运行状态变化对运动的未来进行想象，进而深化概念，产生新意和构想，主动地寻求探索信息，在虚拟空间中进行想象与创造，参与虚拟活动并进行动态生成，因此可以说，虚拟现实是启发人创造性思维的活动。

2.3虚拟现实展示设计

展示设计与虚拟现实技术的结合是艺术与技术的融合，同样也是人类智慧的表现。展示设计的体验需求可以通过虚拟现实技术来实现。虚拟现实展示具有直观性、交互性、真实性的特点。利用虚拟现实技术，观众能够全面地欣赏展品，完整的了解展品信息，并直接与展品进行互动体验，观展的主动权也将会交到观众手中。虚拟现实技术在展示设计中的应用主要包括以下三点：

（1）文物古迹与文化遗产保护开发中的应用。在文物修复与古迹开发方面，利用虚拟现实技术能够在虚拟环境中进行修复和开发活动的预判，通过虚拟的实验得到及时反馈，最终总结出最佳方案。另外，利用虚拟现实技术可以为观众展示文物古迹的复原样貌，深入其中进行虚拟游览。敦煌莫高窟壁画如梦如幻，虚拟莫高窟的展示可以让观众聆听千年前的古韵琴声，欣赏飞天灵动的舞蹈，近距离观赏壁画清晰的细节。虚拟展示为观众带来真切体验的同时，也对文物古迹的保护作出了贡献，缓解了旅游压力，减少了游客不文明行为的发生，同时文物的数据信息通过现代化数字的方式能够真正实现资源的共享与保存。

（2）展览空间中的应用。在展览空间中的虚拟现实技术，主要用于虚拟展品体验与环境模拟交互体验。借助虚拟现实技术，展品的呈现不再局限于平面模式，三维立体化的虚拟展品可以满足观展者的体验需求，与图片形式相比更加真实有趣，多感官的刺激更能让观众印象深刻，达到展示设计的信息传递目的。与以第三者的角度参观模型的方式相比，通过虚拟现实技术观众可以走进三维模拟的环境中，以主角的形式了解展示内容，丰富情感体验，加深记忆之旅。

（3）商业产品展示中的应用。商业展示的主要目的就是刺激消费，而虚拟产品直观的展示，信息的直接获取，良好的互动体验，可以达到促进消费的作用。虚拟现实展示突破了二维平面的限制，解决了产品缺乏真实感的问题。奥迪公司利用OculusRift设备为顾客提供了虚拟购车体验。顾客能够模拟坐在车内的真实场景，控制方向盘进行操作，细节的反馈也十分真实，顾客可以享受较为沉浸的体验，听到汽车的关门声以及车内收听收音机的效果。除了体验试驾外，顾客可以根据自己的喜好为虚拟空间里的奥迪车进行个性化的配置，更改内饰的颜色、皮革、车载娱乐系统的设置等。虚拟现实技术的应用为无法及时试驾的顾客提供了有趣的驾驶体验，满足了个性化定制的服务，促进了消费的成功。

3虚拟现实展示未来发展趋势

科技发展与普及的过程十分相近，今天的虚拟现实技术看似离人们的生活有些遥远。有人质疑虚拟现实技术无法普及，将其归咎于设备的限制。回顾历史，1946年世界上第一台电子数字式计算机投入运行，它占地170平方米，重达30吨，运算功能却比不上今天的微型计算机，这样一个开启计算机科学技术新纪元的设备，那时的人们也无法想象今天笔记本电脑与平板电脑的使用与普及是如此的广泛。目前，虚拟现实技术的发展在展示设计中得到了有效的应用，未来虚拟现实展示会注重于更加自然的交互，虚拟环境呈现更加真实细腻，进入模拟环境能够实现真实社会生活中交际、创造的功能。

4结语

虚拟现实技术的出现推进了展示设计的进步，而技术与艺术的发展总是相辅相成的，展示设计为虚拟现实技术的发展提供了舞台，而虚拟现实技术也为展示设计的呈现提供了崭新的表演形式。未来逐渐普及的虚拟现实展示将会改变人们的生活，提供更多便捷智慧的展示服务。

参考文献：

［1］任仲泉。展示设计［M］.南京：江苏美术出版社，2001.

［2］闵媛媛。新媒体环境下展示设计研究与应用［D］.北京：北京印刷学院，2009.

虚拟现实技术 篇六

关键词：虚拟现实；VRML；3DS MAX；三维建模

虚拟现实技术 简称VR，又称灵境技术，是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术。虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，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，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。由于其独有的多感知性、沉浸感、交互性及自主性，虚拟现实技术已经广泛应用于航天、军事、医疗，教育甚至游戏领域。VR技术已经被公认为是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。

对于人类文化发展历史的考察表明，虚拟现实技术具有悠久的前史。人类不同时期尝试超越文字表现力的局限、超越时间与空间的约束，用形象、色彩和周边条件来创造虚拟化的信息环境的努力。18世纪出现的全景画，可谓构造沉浸式的虚拟体验景象的早期技术。20世纪中叶以来，人们进一步发展出全景电影，创建体验剧场以突破银幕的壁障，然而直到多媒体计算机系统的出现，才真正具有了综合处理音频、视频、图像、数据和文字等多类信息的全面功能。通过利用并集成这种高性能的计算机软硬件并使之与各类先进的传感器相联接，人们才有可能创建一个使参与者具有身临其境的沉浸感和完善的交互作用能力，并能帮助和启发其构思的适人化的多维信息空间，即创建一个比较完备的虚拟现实系统。正如Burdea G.在“Virtual Reality Systems and Application”一文中所概括的，这种虚拟现实系统的基本特征可以简捷地表征为三个“I”，即沉浸性、交互性和构想性（Immersion-Interaction-Imagination）。由于有可贵的3I特性--沉浸性、交互性和构想性，使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。

沉浸性（Immersion），沉浸被通俗地解释为“身临其境”，这意味着参与者将不是以敏锐的双眼和聪慧的大脑介入虚拟环境，而是要以完整的生物个体融入虚拟系统。从这种意义上讲，沉浸意味着体验，意味着逻辑与形象的结合、认知与感知的统一。正是这种特点，使得虚拟现实技术成为“身体在知识探求过程中的能动作用得以保证的第一个智能技术”。

交互性（Interaction），虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个开放、互动的环境，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响，即计算机使用者可以通过三维交互设备直接操纵计算机所给出的虚拟世界中的对象，虚拟世界中的对象也能够实时地作出相应的反应，是用户对虚拟环境中的物体的可操作程度，对虚拟环境中得到的反馈的自然程度和对虚拟环境进行重新布置的方式。虚拟现实系统中参与者与虚拟环境之间的交互作用，使得虚拟现实技术中的人机关系具有了新的涵义。

构想性（Imagination），构想特性说明了虚拟现实系统可以构造出那些现实中不存在或不易观察到而只出现在人们想象中的情景。虚拟现实技术中人与虚拟环境的交互作用，在本质上意味着它不是预成性的而是生成性的，不是因循的而是创造的，“构想性”所要表达的正是该技术的这一禀性。如果说沉浸性是使人具有真实感并获得体验的根本，交互性是实现人机和谐的关键，那么，构想性则是辅助人类进行创造性思维的基础。

1965年，美国人艾凡・萨瑟兰，在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，后来被公认为在虚拟环境领域中起着里程碑的作用。

80年代，美国的杰伦正式提出了“Virtual Reality"一词。美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。

进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。人机交互系统的设计也在不断创新，而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。其中，利用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。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。

VRML是描述虚拟环境中场景的一种标准，利用他可以在INTERNET建立交互式的三维多媒体的境界。VRML的基本特征包括分布式，交互式，平台无关，三维，多 媒体集成，逼真自然等，被成为"第二代WEB"，其应用范围相当广泛，包括科学 研究，教学，工程，建筑，商业，娱乐，广告，电子商务等，已经被越来越多的 人们所重视，国际标准化组织1998年1月正式将其批准为国际标准。

VRML是一种建模语言，其基本目标是建立Internet上的交互式三维多媒体，也就是说，它是用来描述三维物体及其行为的，可以构建虚拟境界（Virtual）World其基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真性等。VRML的出现使虚拟现实像多媒体和Internet一样逐渐走进我们的生活。简单地说，以VRML为基础的第二代WWW=多媒体＋虚拟现实＋Internet。

熟悉WWW的人们都知道，受HTML语言的局限性，VRML之前的网页只能是简单的平面结构，就算Java语言能够为WWW增色不少，但也仅仅停留在平面设计阶段，而且实现环境与参与者的动态交互是非常烦琐的。于是，VRML就应运而生了。第一代Web是以HTML为核心的二维浏览技术，第二代Web是以VRML为核心的三维浏览技术。第二代Web把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来，形成一种新的三维超媒体Web。

第一代WWW是一种访问文档的媒体，能够提供阅读的感受，使那些对Windows风格熟悉的人们容易使用Internet，而以VRML为核心的第二代WWW将使用户如身处真实世界，在一个三维环境里随意探寻Internet上无比丰富的巨大信息资源。每个人都可以从不同的路线进入虚拟世界，与虚拟物体交互，这样，控制感受的就不再是计算机，而是用户自己，人们可以以习惯的自然方式访问各种场所，在虚拟社区中"直接"交谈和交往。Parsons大学数字设计系Anthony Dee的一段话代表了广大VRML爱好者的心情："把三维沉浸式虚拟环境放进WWW上是如此诱人，没有人不想试一试"。更重要的是，虽然创建复杂境界需要对VRML深入掌握，而且往往还需要创作软件的帮助和其他软件的协助，但"学习VRML只需要有限的空间感和具有操作文本编辑器的能力，创建VRML境界最重要的技巧是想象力"，这是VRML得以迅速发展的根本原因。

VRML的出现使得虚拟现实像多媒体和因特网一样逐渐走进我们的生活，简单地说，以VRML为基础的第二代万维网=多媒体+虚拟现实+因特网。第一代万维网是一种访问文档的媒体，能够提供阅读的感受，使那些对Windows风格的PC环境熟悉的人们容易使用因特网，而以VRML为核心的第二代万维网将使用户如身处真实世界，在一个三维环境里随意探究因特网上无比丰富的巨大信息资源。每个人都可以从不同的路线进入虚拟世界，和虚拟物体交互，这样控制感受的就不再是计算机，而是用户自己，人们可以以习惯的自然方式访问各种场所，在虚拟社区中"直接"交谈和交往。

VRML的设计是从在WEB上欣赏实时3D图像开始的。VRML浏览器既是插件，又是帮助应用程序，还是独立运行的应用程序，它是传统的虚拟现实中同样也使用的实时3D着色引擎。这使得VRML应用从三维建模和动画应用中分离出来，在三维建模和动画应用中可以预先对前方场景进行着色，但是没有选择方向的自由。VRML提供了6+1度的自由，用户可以沿着三个方向移动，也可以沿着三个方向旋转，同时还可以建立与其它3D空间的超链接。因此VRML是超空间的。

虚拟现实技术在国内外迅速崛起并快速发展，现在，国内不少高校也已经开始虚拟现实技术的研究工作，虚拟现实漫游系统的研究和运用是其中的一个方面。探讨如何通过三维建模与VRML技术相结合的方法实现快速简捷地建立简单模型的方法。虚拟建筑模型场景漫游系统是虚拟建筑场景建立技术和虚拟漫游技术的结合。前者是基础，后者是系统运行方法。因为虚拟现实技术的特点，所以它可以渗透到我们工作和生活的每个角落。

参考文献

[1] 阳化冰编著。虚拟现实构造语言VRML［M］. 第一版。北京：北京航空航天大学出版社，2000：5-8.

[2] 张金钊，张金镝，张金锐编著。虚拟现实三维立体网络程序设计语言VRML――第二代网络程序设计语言［M］.第一版。北京：清华大学出版社，2004：89-93

[3] 邹湘军，孙健。 虚拟现实技术的演变发展与展望[J]. 系统仿真学报，2004,16(9):1905-1909.

[4] 姜学智， 李忠华。国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2004,23(2):238-240.

(作者单位：浙江理工大学 信息电子学院)

虚拟现实技术案例范文 篇七

【关键词】虚拟现实 3D max 实践教学

一、虚拟现实技术背景

（一）虚拟现实技术发展背景

虚拟现实技术（Virtual Reality）是一种有效的模拟人在空间环境中行为感受的人机交互技术。客观需求是虚拟实现技术发展的动力，因而，该技术是近年来发展最快的信息技术之一，多用于电影、游戏、建筑等行业。

虚拟技术发展大致可以分为3个阶段：20世纪50年代至70年代是准备阶段，80年代初至中期是从实验室走进实际应用的阶段，80年代末开始是飞速发展的阶段。

90年代后，随着Windows平台的普及以及其他三维软件开始向Windows平台发展，虚拟现实技术面临着重大的技术改革。从1993年开始，3D Studio（三维工作室）软件所属公司使用全新的操作系统（Windows NT）、全新的编程语言（Visual C++）、全新的结构（面向对象）编写了3D Studio MAX。随后的几年里，3D Studio MAX先后升级到3.0、4.0、5.0版本，从4.0版本开始，由于所属公司发生变化，3D Studio MAX的名称也精简为“3ds max”。

2011年，因Maya宣布停止更新，3ds max成为主要的虚拟现实软件。

（二）虚拟现实技术教育状况

虚拟现实技术进入各个行业是必然趋势，2004年前，因为高校还没有开始设置相关课程，因此最早的虚拟现实课程出现于培训机构，如著名的北京水晶石等。

培训机构的教师主要来源于行业的精英，缺乏教学经验和手段，教学方法不系统，因此，教学过程是混乱的，教学效果比较差。

自从虚拟现实技术进入高校后，开始规范其课程性质、课程目的，有完整系统的课时安排、教学计划、教学大纲、教案等资料，而且也出现了一些相关论文，总结了很多经验。但是，虚拟现实技术成为一门课程仍属于刚刚起步阶段，教学上普遍存在许多问题，需要不断研究探讨。

（三）广东白云学院虚拟现实实践教学存在的问题

广东白云学院以应用型人才作为培养目标，因此是最早开设虚拟现实技术课程的高校之一，而且该课程被定位为实践课。

但是，在教学过程中，仍然存在以下问题：

1.学生动手操作能力差，课堂会操作，课后不会操作；

2.学生不会举一反三，制作原理一样，但因造型不同就不会制作；

3.无法在软件中生存，中文版会使用，换成英文版就不会使用；

4.有极个别学生三维空间思维差，很难产生学习兴趣；

5.学生自主学习能力不足。

要解决这些问题，教师的教学思想与教学方法是关键，新的教学方法必须建立在这样的两种思想上：学生是学习主体，教师是向导；检验真理的唯一标准是实践。

二、习惯的培养比软件功能的掌握重要

所有虚拟现实技术的教材都只介绍软件功能与技术，从来没有介绍虚拟现实过程中所需要掌握的好习惯，导致教学过程中忽视习惯的重要性。然而，往往这些好习惯就是一种经验的表现，直接把习惯传授给学生，比只要求学生掌握功能和技术更重要。

例如，在建模过程中，因为3D max软件自身的特点，往往需要使用者发出取消建模激活状态消息后，才算是整个建模过程的结束，即模型创建后，鼠标需要在显示窗口中任意空白处单击鼠标右键。这一小动作，成为教师的一种习惯，习惯就容易被忽略，如果教师把它忽略了，当然也无法培养学生养成取消创建状态的习惯，因此导致很多学生在创建后，因无法移动修改模型而乱动鼠标，使得场景中创建了无数看不到的模型，增加场景负荷，导致后期渲染变慢的情况。

我国台湾东海大学教授姚仁禄先生曾说过，学习的关键步骤是：好奇、知道、思考、练习，最后变成习惯。所以可见好习惯的培养是非常重要的，它也是学习最终的成果，既然教师已经有好的习惯，那么就必须重视并传授给学生。

三、学生的探索比教师的演示重要

（一）学生练习占课时的3/4

检验真理的唯一标准是实践，实践中学习比理论的灌输更重要。教师的演示是学生实践的基础，通过对1至2岁幼儿的教学实验得出结论：人类的学习最根本的行为是模仿。IDEO公司设计总监Paul Bennett在Ted的演讲中曾说：因为人的潜意识中有模仿的基因，相信别人能做到的事情我也能做到。

既然教师演示和学生实践都重要，那么在课程中，如何合理安排两者所占用的时间比例呢？根据学生是学习主体，教师是向导的教学思想，应该是学生实践所占用的时间比例更高。通过对虚拟现实实践教学教师演示部分的视频拍摄，得出每一堂课教师演示所需要的平均时间为40分钟，如果每堂课是4个课时，那么教师演示只占用1/4的时间，即学生练习实践应占课堂的3/4课时。

根据教师的演示时间把握情况，可反映教师的教学水平，相同的知识量下，如果教师演示时间能更短，讲解更清晰，那么教师的教学水平就会更高一些。

（二）在学生探索中引导出潜力

每个学生都有自己独特的理解方法与学习方法，教师应该了解每个学生的特点，根据每个学生的学习方法来进行指导。可汗学院创始人萨尔曼・可汗在Ted的演讲中所说：一个学得慢的学生不代表他不聪明，只能说明他理解事物的过程需要花更多的时间，但是万一他理解了，会比那些理解得快的学生走得更远，因为他的思考更深入。萨尔曼・可汗还曾经说过，为什么很多学生没有学好？因为课程安排是不等人的，它不会等你完全理解了才接着讲下一部分，哪怕这部分内容你只掌握了95%，那么仍然有5%没掌握，每个知识点有5%没掌握的话，那么累积下来，事情就变得严重了。

因此，在实践中让学生完全理解是至关重要的。对于虚拟现实实践课而言，男学生的空间思维能力普遍比女学生强，所以，学生在实践过程中，照顾“差生”是关键，教师的耐心必须在此刻体现。教师应该重点引导空间思维能力较差的学生，反复给他们进行演示，说明原理，必须让他们完全理解后才能进行下一部分新的课程内容。

四、课程内容设计是关键

（一）授之以渔，教会学生生存

课程内容设计的指导思想是教会学生生存，现在市面上已经有成熟的中文版3D max，但是很多企业仍然使用英文版的3D max。而且两个版本谁更好呢？根据好莱坞特效总监严帆所说：中文版3D max在制作过程中很容易崩溃，英文版更稳定。而且在修改物体时，例如，3D max英文版弯曲命令是Band，直接按键盘的B键就可以快速找到，而中文版因为已经被翻译成“弯曲”，失去了这样快捷方便的功能，所以英文版更好。

但是学生更多使用中文版，换成英文版时就不会使用，所以课程内容的设计中，虽然以中文版为主，但是基于授之以渔的教学思想，必须多做两个版本的对比运用，以便提高学生的生存能力。

另外，开发学生举一反三的思维也是学习软件的关键，很多学生认为不同软件的学习就是不同的知识，事实上并非如此，很多计算机科学，原理都是一样的，教师必须教会学生掌握这些原理和举一反三的能力，以便于在软件中生存。例如，3Dmax里面的编辑样条线功能，对于点的属性设定有3种：一是贝兹角点Bezier Corner，二是贝兹点Bezier，三是角点Corner。事实上，无论是Photoshop还是CorelDraw ，对于点的设定，都是这3种，因为计算机科学中就是把点设置成这3种。所以如果学生能用好3Dmax的编辑样条线，等同于会使用Photoshop的钢笔工具和CorelDraw的绘图工具。

（二）每堂课内容必须涵盖全流程

什么是虚拟现实的全流程呢？建模、UV、贴图、灯光、动作、渲染5项就是虚拟现实的全流程。所有的教材，里面的案例都是把它们独立、讲解，而且案例之间没有任何关系，因此，就算学生学会了教材里所有的知识点，也无法把5项结合起来完成一部电影、一个建筑漫游动画，甚至连一个静态的效果图都做不出来。

事实上，流程之间有非常紧密的关系，学生学习的关键是掌握它们的关系而并非单独的知识点。例如UV分布是受到模型布线制约，如果分好UV的模型需要改动布线，那么UV很可能需要重新分布；再例如，一个模型设置了动作，因为在运动时出现过大扭曲，出现模型破面情况，那么模型的布线就必须增加或调整合理，模型布线的调整，又会影响UV的分布，而且贴图的绘制需要根据UV的分布，如果UV重新分布了，那么贴图也必须重画……所以每个步骤都是息息相关，如果案例设计都是分开的，建模就是建模，不管UV贴图和动作，而动作又是单独的案例，不管模型和UV贴图，那么就无法把它们之间的关系体现，学生就会出现好像学了，但是又做不出来的现象。

所以每堂课，每个案例，只是难易度从开始的简单到复杂而已，但都必须设计成内容涵盖全流程。

（三）教学步骤应合理解构

虽然案例涉及全流程，但是不代表教师上课时，没有任何计划，直接把案例从头到尾演示一遍然后就让学生练习。不深入研究案例，把它解构成很多的小点，学生是无法消化的，特别是前期的基础案例更需要细解，所以合理解构案例也是关键的一环。

讲解基础案例时，学生刚接触虚拟现实，没有任何基础，解构案例会比较容易，基本是步步为营的思想，教师做一步，学生跟一步。例如建一个盒子Box的模型，第一步，拉伸出一个盒子；第二步，输入盒子长宽高数据；第三步，鼠标右键点击视窗空白处取消创建状态（好习惯之一）。教师每做一步学生就跟一步。

讲解中期案例时，学生已经有了基础，解构案例可以第二、三步为一个点，重点讲解原理和好习惯，教会学生如何举一反三。而讲解后期案例时，主要以学生自主学习为主，教师可以不用演示，把相关案例结果展示给学生，与学生进行讨论并研究如何模拟出该效果，然后学生动手制作，教师作为技术支持与引导。

结语

实践教学一直是教学中最有效的教学方法，从做中学才符合人类学习的习惯。虚拟现实作为新的知识，有着这个时代不可或缺的地位，是学生必须掌握的基本技能之一。但是目前相关的教学体系只是刚刚起步，只能从其他学科中得到参考，选择适合自身需求的知识点，因此，对于虚拟现实技术实践教学方法还必须不断探讨和研究。为了让学生毕业后能更好地适应飞速发展的社会，在教学生知识的同时，提高学生自主学习能力和思考探索能力是至关重要的。如何提高教学质量，需要探索的问题有很多，有待我们教师团队在教学工作中不断努力，力求培养出更多优秀的人才。

参考文献：

[1]王硕旺，洪成文。CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式[J].理工高教研究，2009（4）.

[2]和克智。OpenGL编程技术详解[M].北京：化学工业出版社，2010.

[3]姚仁禄。设计边缘[Z].

[4]萨尔曼・可汗。视频再造教育[Z].