虚拟现实技术综述模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇虚拟现实技术综述，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

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：

篇2

">虚拟现实技术在培训系统中的应用

对虚拟现实发展及现状的探析 浅谈虚拟现实的发展与展望 虚拟现实技术的发展及其应用 常见问题解答 当前所在位置：l

[3] 漆争艳， 郭燕， 杨俊芳，等. 依从性对儿童弱视疗效的影响[J]. 国际眼科杂志， 2011， 11（3）：512-514.

[4] 曾文君. 儿童弱视综合治疗疗效及依从性分析[J]. 临床和实验医学杂志， 2007， 6（8）：82-83.

[5] 付晶， 成娟娟， 卢炜. 屈光不正性弱视和正常儿童立体视觉的临床观察[J]. 眼科， 2004， 13（5）：182-183.

[6] 曾仁华， 钟华， 杨小龙，等. 弱视遮盖治疗相关因素对视力和双眼视功能重建的影响[J]. 临床眼科杂志， 2003， 11（6）：556-557.

[7] 吴奇志， 卢炜. 弱视遮盖治疗对双眼视觉的影响[J]. 眼科新进展， 2008， 28（12）：921-922.

[8] 赵文君， 欧阳忠， 陈敏，等. 弱视遮盖治疗儿童的心理状况调查分析[C]// 医药导报（2013年8月第32卷增刊）. 2013.

[9] 赵沁平. 虚拟现实综述[J]. 中国科学：， 2009（1）：2-46.

[10] 李湘德， 彭斌. 虚拟现实技术发展综述[J]. 技术与创新管理， 2004， 25（6）：10-14.

[11] 李敏， 韩丰. 虚拟现实技术综述[J]. 软件导刊， 2010， 09（6）：142-144.

篇3

③资料来源：；杜江，杜伟庭.“VR+新闻”：虚拟现实报道的尝试，[J]青年记者，2016.

参考文献

[1]杜江，杜伟庭.VR+新闻：虚拟现实报道的尝试[J].青年记者，2016.

[2]董丹丹，生奇志.《纽约时报》尝试虚拟现实（VR）移动传播模式[J].记者摇篮，2016.

[3]邓建国.时空征服和感知重组[J].新闻记者，2016（5）：45-52.

[4]汪鑫.\析虚拟现实新闻的前景与困境[J].西部广播电视，2016（7）.

[5]袁素文.虚拟现实：传统文本报道的叙事延伸[J].现代视听，2015.

[6]朱颖，陈靖.浅议虚拟现实新闻的应用实践及发展趋势[J].东南传播，2016（6）.

[7]李晓芳.虚拟现实技术背景下沉浸式新闻的应用[J].声屏世界，2016（7）.

篇4

1、虚拟现实的现状

虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，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。目前在国际范围内，VR技术普遍应用在医疗、工程、军事、航海、娱乐、游戏、教育领域，并且在电子商务方面存在巨大的潜力。2016年被业内人士称之为VR元年，从年初VR概念爆发，各种VR头显蜂拥出现，层出不穷的创业团队投身其中，各界品牌进军VR产业，资本不断注入。国内更是把虚拟现实产业纳入“十三五”规划，大力推进虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长点。如果说2016是VR元年，那么2017年则是VR内容爆发年，也是VR相关技术相关知识实现普及的关键。

2、虚拟现实的技术应用

目前VR涉及的主要领域有娱乐：在2015年，Oculus Rift推出了一个Netflix应用，用户可以在虚拟影院中观看电影。虚拟现实不仅可以让看电影和看电视变得更加有趣，还可以提供一个新的观看场景。想象一下，你可以足不出户就可以去到虚拟影院，你甚至可以与其他粉丝参加歌迷见面会；游戏：VR游戏的关键在于沉浸感和临在感。随着Oculus Rift和HTC Vive的发货，VR游戏开发者们普遍认为未来1-2年会出现一个或数个“爆款”；教育：虚拟现实可以用于教室，作为教学的工具。早在2009年的时候，老师们就在猜想虚拟现实能否作为一对一教学的工具；医疗：路易斯维尔大学的调查人员在尝试利用虚拟现实来治疗焦虑症和恐惧症。斯坦福大学的一些研究人员也把虚拟现实应用在外科手术训练中。随着医疗行业正在变得网络化，虚拟现实的应用只会不断的增加。拓宽VR应用范围如虚拟现实探险，相信没有比虚拟现实更好的方式，让你在旅行前去体验目的地的魅力。通过一款VR的应用则能够据自己喜好让你在家中就可以实现荒野生存的体验；显然，通过VR科技可以借助虚拟现实实现预览、规划、演示的目的，有助于我们更轻松制定行程和计划，同时能够让我们探索一些无法企及的目的地。心理治疗：可发挥模拟现实技术，运用于空巢老人人群，模拟现实场景，治愈或减轻老人心理孤独的感受；或运用于心灵遭受创伤，精神几近奔溃的人群，通过VR技术模拟环境，抚平痛苦与恐惧，达到治疗心理疾病的效果从而替代药物治疗，避免药物副作用对人体的二次伤害。

3、问卷分析

为了更好的了解大学生对于当下虚拟现实产业的了解程度及看法，设计问卷，并通过线上问卷的方式进行问卷收集。本次问卷以江西省内大学生为主，共收到231份问卷，其中有效问卷数229份。女性118份，男性111份。

通过问卷的数据，表现如下几个方面：

大学生对于VR虚拟技术应用了解不深

根据调查问卷显示78.5%大学生的对于虚拟实现有了解，但比较了解的只占7%，完全不了解占13.5%。其中对于虚拟现实已存在的设备重要在于VR眼镜和头显而对于其他VR设备如：建模设备3D呙枰恰⑸音设备、交互设备数据手套等关联产品了解甚少。就现今市场而言VR产业产品并不多（以VR眼镜、头显为主），主要还只在于娱乐设备方面的推广，而其他领域并未涉广太深，对于虚拟现实应用广度还在拓展阶段。

3.1 大学生对于VR产品的看法

调查问卷显示，89%的大学生愿意去尝试VR产品，仅有11%不愿尝试。数据显示就VR产品自身主要反映出以下几大缺陷。体验感、功能的增强、防止晕眩、轻巧方便等方面。例如在早期的VR产品中，就已经发现了晕动症的存在，虚拟现实晕眩症用于描述用户在使用头部控制的虚拟现实系统后产生的晕动病。。VR设备的重量过大一直是优秀VR研究的一个点，臃肿的VR设备对用户来说就是一个负担，戴久了就会很累。画面不足包括清晰度低，强颗粒感和画面畸变。糟糕的硬件和体验，导致用户无法完全沉浸到虚拟世界中，也无法体会到更具有魅力的虚拟现实等。VR设备关于产品性能方面存在较多不足，这正好佐证了现今VR设备仍未能深度融入社会生活的现状，反映出VR就产品本身仍有较大的提升空间。

关于涉及VR现存产品该作何改进时，绝大多数认为在技术上，要增强视觉享受，希望产品功能能够更加齐全，在使用操作上更加的舒适，产品质量更加优质，更加的物美价廉（68%的大学生希望在100-1000范围内）并不注重品牌。根据数据说明，当下大学生对于VR这个新领域还是愿意尝试，但是现存虚拟显示设备无论在功能上、价格上、外观操作上仍存在诸多问题，但是市场上对于品牌并不过多关注，因此谁能更好的掌握技术创新谁就能抢占市场！

3.2 大学生对于VR前景的看法

问卷显示，37.5% 的大学生认为将会是一场全世界范围内的技术狂欢，会极大地改变我们的生活。58.5%认为还有很多的问题为解决，但前景仍是一片光明。仅有4%的大学生认为只是昙花一现。关于VR方向应用的调查，其中前三的领域为影视、游戏、教育。大学生对于虚拟现实的前景还是很憧憬的，只要能够将推广、功能技术上运用方面的问题解决好，将是个巨大的市场，其中娱乐方面前景巨大。当然就现在VR技术在影视上面的应用相对比较成熟，我们并不一定非得将VR技术与影视功能联系起来进行推广，我们可以将VR技术与更多的功能相结合，从而形成产业圈来发展VR产业，技术共享，推动VR技术的前景通过调查问卷反馈的信息，就VR技术显现的主要不足告诉我们不仅及时进行解决完善并进行创新发展，同时也体现出关于大学生用户下VR研究的必要性。不过，从优势方向反映出关于VR产品的发展前景还是十分可观的，依托现今信息技术高速发展的背景下，VR技术的不断发展更新定能创造一个VR时代的来临。

4、建议与趋势

4.1 产品本身角度： 拓宽VR横向广度，即拓宽VR产品涉及加深VR纵向深度

即就虚拟现实本身性能，开发新技能，延长VR功能项目。VR技术应用广度上主要集中于影视、游戏方面，只是作为一种娱乐工具。若想真正融入人们的日常生活，必须能为用户创造显著的价值，使应用更加大众化，在医疗、教育、购物等方面更多应用的拓展。性能上主要为模拟现实，使用户充分体验沉感和临在感。但今后VR发展可以从拓宽其纵向深度为出发点，使虚拟现实不仅局限于视觉体验，就感知设备还可以应用到嗅觉、味觉、触觉等多 方位。从社交方向看，可以利用虚拟现实技术综合利用视觉听觉触觉多方位功能，打开设备即可亲临交流，真正实现突破时空的局限。

4.2 从用户角度出发

4.2.1 增进用户体验

目前VR产品现状为一般VR头显和VR一体机，价格相对较高，很多尝鲜的用户望而却步。基于现有技术、消费场景和价格敏感度，手机VR盒子是最易普及的产品。但目前市场上流通的大部分VR盒子并未解决光学、输入体验、视野和外设环境等沉浸式体验方面的问题。其虽价格低廉，但使用户体验大打折扣。由此，须要求在VR技术完善的条件下，增进用户体验，比如在销售环节采取亲身使用或对产品进行细致说明，使用户充分了解VR产品。

4.2.2 准确市场定位，确认需求，挖掘VR被动型问题

l展方向可利用VR技术进行预先规划。就女性梳妆打扮为例，通过虚拟现实技术，预先进行妆容效果展示、对服装搭配效果是否合身得体、是否凸显本人气质、是否适合当前天气进行预测，通过对效果评估用户即可快速做出决定，仅仅利用VR效果预览的功能即可使女性妆容更得体，生活节奏更高效，并且使人更加自信。因此，开发者必须进行准确市场定位，通过一定方式提醒用户VR潜在的效能，让用户意识到被动型问题的存在。

4.2.3 让VR充分融入生活，拉近用户之间的距离

手机市场的快速发展，除了手机核心价值与附加功能的完备之外，还在于使消费者充分意识到手机存在的必要性，甚至少数人群已经达到没有手机就缺失安全感的地步。因此，使VR融入生活各方面，拉近虚拟现实技术与人类生活的距离，可以在保持核心价值的基础上，开发更多VR附属产品，达到便民利民，让用户体验到VR的存在感；还可以与其他产业联系合作，实现优势互补。

5、结论

尽管现在VR技术存在很多的问题，阻碍了VR技术的发展，而这些问题更多的是技术性的问题所导致的，相信在大多数人的心中VR技术的发展和应用还是有着很大的发展空间，随着时间的推移，科技水平的不断提高，许多技术上的问题得到解决，VR技术将会有着广阔的前景而不只是在影视这一单一功能上有所建树，甚至会覆盖人们的衣食住行各个方面，当发展到一定程度时，改变人们的生活方式也不无可能。

参考文献：

[1]赵沁平.虚拟现实综述中国科学F 辑： 信息科学2009年第39卷第1 期

[2]牟长军，童志伟.综述虚拟现实技术及其应用Equipment Manufactring Technology NO.1， 2007

篇5

中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2014）001009603

作者简介作者简介：杨芳（1974-），女，硕士，天津职业技术师范大学信息技术工程学院高级讲师，研究方向为职业教育信息化。

0 引言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）又称灵境技术，是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，其融合了数字图形图像处理技术、实时三维计算机图形技术、多媒体技术、广角（宽视野）立体显示技术、传感器技术等多个信息技术分支。虚拟现实技术为使用者提供了一个全方位、多感官、浸入式体验虚拟世界的机会。

教育技术学专业的教学中，有些课程需要利用摄像机进行教学和学习，然而专业摄像机的价格比较昂贵，可供实验的台数较少，往往十几个学生共用一台进行练习，不能做到人手一台，同时也不能对摄像机进行必要的拆装，因此对学习效果产生了一定的影响。利用3D建模技术和虚拟现实技术制作出关于摄像机虚拟操作的软件，将为教师的教与学生的学带来极大方便，从而提高教学效率，实现教学效果最优化。

1 关键技术

虚拟现实软件开发过程中使用到的主要技术有3D建模技术、VRay渲染技术、虚拟交互控制技术。

1.1 3D建模技术

3D建模技术是利用3D建模软件及相关插件制作出效果逼真的实物模型的一种技术。本课题中所用到的3D建模软件是3D Studio Max，常简称为3D Max，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其广泛应用于广告、影视、工业设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。

1.2 VRay渲染技术

VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高质量渲染软件，是目前业界最受欢迎的渲染引擎。Vray渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明、更快的渲染，且反射和折射参数调节更加方便。

1.3 虚拟现实交互控制技术

虚拟现实交互控制技术可以将现有常用的3D模型、2D图形或是音效等进行整合，构建虚拟现实场景，并可以由用户对场景中的3D对象进行交互控制。本课题使用Virtools Dev完成交互控制功能，它是一套具备丰富互动行为模组的即时3D环境虚拟实境编辑软体，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网路、电脑游戏、多媒体、建筑设计、互动式电视、教育训练、模拟与产品展示等。

2 系统实现

2.1 软件功能需求设计

本课题制作的虚拟摄像机型号为SONY DSR-250P，考虑实际教学中的需要，3D虚拟摄像机应具备以下功能：①通过使用这款软件，能够了解摄像机的相关配置信息；②能对虚拟摄像机进行任意放大、缩小、旋转等操作；③可以从多个视角观察摄像机的基本构造；④以自动、手动、快速、慢速拆装摄像机零部件；⑤对摄像机上的主要按钮进行操作，同时观察各按钮的相应功能；⑥根据语音提示了解摄像机的基本使用方法并做相应的练习。

2.2 3D虚拟摄像机模型制作

2.2.1 3D建模过程

本课题中采用的3D建模软件是3D Studio Max，3D虚拟摄像机的三维模型建立主要分为摄像机机身模型的建立，包括镜头、话筒模型、屏幕模型、电池模型的建立，以及其它零部件和按钮模型的建立。

（1）摄像机模型建立。限于篇幅，本文只对机身建模过程作简要介绍：①参照摄像机的实物照片，用3D max中的样条线按比例制作出摄像机的机身轮廓，调整角点的圆滑程度，使其看上去更为美观；②使用修改器面板中的挤出命令，根据需要调整挤出数量为50mm，制作摄像机机身模型；③点击鼠标右键，将其转化成可编辑多边形，便于以后操作，如图1所示；④由于机身上有许多凹凸和按钮等细节部分，选择可编辑多边形中的多边形，利用修改器面板中的挤出和倒角命令，为所选多边形制作凸凹等细节效果，如图2所示。

图1 机身模型

图2 机身模型细节部分

（2）摄像机各部件整合与整体模型优化。摄像机各部分模型制作好后，需要将这些小模型根据实物进行组合，这一部分需要充分利用3D Max的4个界面视口切换使用以及平滑、高光和线框之间的切换。主要利用到了对齐、均匀缩放、移动等操作命令，再通过视角的转换进行细节调整，确保整个模型合为一体。

当摄像机模型整合好之后，需要对其进一步调整，使其整体效果更为真实。这部分主要运用边和面的倒角挤出命令和多边形的网格平滑命令。通过适当调整各个命令的相应参数，使摄像机整体模型的最终效果达到最优化。

（3）摄像机贴图与材质制作。3D中的贴图与材质主要用于描述对象表面的物质状态，构造真实世界中自然物质表面的视觉表象，能够给场景中的对象创建五彩缤纷的颜色和纹理表面属性。摄像机的材质制作主要针对摄像机各个部分固有色的改变，相应调整高光级别等参数就可制作出逼真的效果。

摄像机的贴图制作主要针对完整平面的操作，利用这种方法可以省去繁琐的建模过程，直接赋予物体图片，使物体显现出真实的效果，这是减少建模复杂程度的有效手段之一。可以利用这种办法进行操作的部分有：屏幕盖、控制面板上的按钮、电池正面。

（4）灯光设置。虽然在进行建模和材质、贴图工作时视图窗口显示是有光的，但是渲染出来的场景却一片漆黑，这主要是因为在视图场景中没有加任何灯光。在此部分中，主要工作是给场景加灯光并使其真实化。

选择创建面板，点击灯光，在下拉菜单中选择标准，选择目标平行光。点击修改器，在修改器面板中调整灯光的参数。调整强度倍增器的数值为0.1，尺寸倍增器的数值为1.0，阴影细分数值为3，阴影偏移数值为0.2，光子发射半径数值为173.43。勾选不可见选项，使得灯光在渲染时不可见，避免对特殊效果发生器的反射产生影响，移动灯光位置，使得物体得到比较好的反射效果和高光效果。

（5）渲染。当摄像机的所有部分材质和贴图都添加设置完毕后，为了满足成图的精确需要，提高画面品质，需要进行最终的渲染。这里使用了由chaosgroup和asgvis公司出品的VRay渲染插件。

渲染时将背景颜色设置为白色，在【VRay：间接照明】控制面板中设置饱和度为1.2以提高最终图像的饱和度；在【VRay：灯光缓存】控制面板中设置灯光的细分为1 000以提高灯光细分的精度。设置完毕后对产品进行渲染，通过对渲染出的图片进行观察，再进行相应调整使得模型效果更加逼真。

2.2.2 交互控制功能实现

（1）导出3D虚拟摄像机模型。因为交互控制功能使用Virtools5.0软件制作，需要从3D Max中导出Virtools支持的模型文件“shexiangji.NMO”。

（2）对象建立与灯光创建。导入“shexiangji.NMO”文件后就完成了摄像机各个对象的建立，此外还需要在Virtools中添加灯光效果才能正常观看模型。一共需要添加3个点光源，它们的空间位置坐标为分别为“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）行为模块设定。Virtools中通过行为模块的设定实现各种交互控制，在虚拟摄像机的制作中，设计了大量的行为模块，包括旋转摄影机行为模块、切换摄影机行为模块、恢复初始状态行为模块、装配演示行为模块等。

（4）界面及菜单制作。好的界面与菜单可以帮助用户使用软件，本软件中的主界面及各次界面与菜单都在Virtools5.0中制作，主界面效果如图9所示。主次界面间的切换也通过行为模块实现，如图10所示。

图9 主界面效果

图10 主次界面间切换行为模块

3 结语

虚拟现实技术是一种新媒体技术，使用这种技术开发的教学软件，可以实现虚拟操作、虚拟拆装、在线操作考核等功能，能够以较低的成本投入解决教学中以前难以解决的问题，对提高实训教学效果具有重要作用。

参考文献：

[1] 李敏 ，韩丰.虚拟现实技术综述[J].软件导刊，2010，9 （6）：142144.

[2] 巫影，何琳，黄映云，等.虚拟现实技术综述[J].计算机与数字工程， 2002，30（3）：4144.

[3] 蒋庆全.国外VR技术发展综述[J].飞航导弹，2002（1）：2734.

篇6

前言

伴随着科学技术的不断发展， 人类社会步入了崭新的世纪， 经济的全球化和社会的信息化， 促使市场竞争日益激烈， 制造企业为了在竞争中求得生存和发展， 必须以最快的上市速度， 最好的质量， 最低的成本和最优的服务， 满足不同顾客的需求。这就要求企业生产活动必须具有高度的柔性， 对市场需求的变化做出快速反应， 虚拟现实技术由此产生。

1.虚拟现实的内涵和特点

虚拟现实是实际制造过程在计算机上的本质实现， 即采用计算机仿真与虚拟现实技术， 在计算机上群组协同工作， 实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程， 以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟现实虽然不是实际的制造， 但却实现实际制造的本质过程， 是一种通过计算机虚拟现实来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题， 提高人们的预测和决策水平， 使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地， 发展到了全方位预报的新阶段。与实际制造相比较， 虚拟现实的主要特点是：

（1）产品与制造环境是虚拟现实， 在计算机上进行产品设计、制造、测试， 甚至设计人员或用户可“进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作， 而不依赖于传统的原型样机的反复修改;还可将已开发的产品（部件）存放在计算机里， 不但大大节省仓储费用， 更能根据用户需求或市场变化快速改变设计， 快速投入批量生产， 从而能大幅度压缩新产品的开发时间， 提高质量、降低成本。

（2）可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作、相互交流、信息共享， 减少大量的文档生成及其传递的时间和误差， 从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。

2.虚拟现实技术在机械设计与制造中应用

（1）虚拟产品概念设计。概念设计（Conceptual Design）是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。概念设计是指对产品起始的设计构思，目的是为了捕捉产品的基本形态。概念设计是产品设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是概念设计决定的。虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，设计者可随时、方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件并改变或修改产品的各种形态建模，并可以在三维空间中对设计对象进行观察和操作，其目的是获得足够多的有关产品式样和形状的信息，从而达到满意的效果。虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，使设计师的设计思路和设计表达更加清晰、形象、逼真，让人更多了一种直观的、亲切的交互的感受。这样的开发设计大大减少了投放市场的风险性，保证产品开发一次性成功。设计时可以针对不同用户及爱好者的需求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。

（2）虚拟设计。虚拟设计（Virtual Design）就是设计人员设计一个虚拟的产品，来分析、研究、检查所设计的产品是否满足设计要求，有问题及时修改，使产品设计更为完善，或者说虚拟现实技术用于产品的开发设计。虚拟设计涉及到许多的学科和专业技术，属于多学科交互技术，在工程设计上，目前提出两种基于虚拟现实的工程设计方法。一种是利用现有的CAD 系统产生模型，再将其转换成虚拟现实软件支持的格式，然后将模型输入到虚拟现实软件的环境中，完成虚拟产品的设计，用户充分利用各种增强的效果设备，如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD 系统，将虚拟现实技术引入CAD 环境，这种设计环境中的对象不仅具有外形，而且还有重量、材料特性、表面硬度以及一些内在的物理性能、功能作用等信息。对象之间相互作用时能反映出对象内部结构状态等随外部输入的实时改变。设计者直接在虚拟环境中参与设计，采用虚拟设计可以对产品的外形设计、产品的布局设计、产品的运动和动力仿真设计，避免可能出现的干涉和其它不合理问题;同时可以检查运动构件工作时的运动协调关系。

（3）虚拟制造。虚拟制造（Virtual Manufacturing）是实际制造过程在计算机上的映射，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造技术在制造业中得以成功地推广应用，其中在航空航天、汽车等领域中的应用尤为典型。虚拟制造在汽车领域的应用涉及到汽车的整个生命周期，它可以在汽车生产设备、工装和模具，甚至校车的设计之前，很容易地生产系统和工艺过程进行建模、修改、分析及优化。比如，通用电动车部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 软件，建成了第一个完全数字化的机车样机模型，并围绕这个数字模型并行地进行产品设计、分析、制造夹模具工装设计和可维修性设计。此举显著降低了研制费用及生产成本，大大增强了全球竞争能力。由此可见，虚拟制造用虚拟样机代替具体物理模型，对产品的全寿命周期进行展示、分析和测试，对存在问题的地方进行修改，提高产品一次试验成功率，减少设计制造费用，缩短设计开发周期，降低研发成本，提高研发水平，保证产品质量。

4.结束语

现在，虚拟现实技术在工业领域中获得较为成熟的运用，但仍是初级阶段。可以预见得到，虚拟现实技术将逐渐应用到设计制作的各个环节中，为设计制造业的蓬勃发展提供无限动力。

参考文献：

[1]戴晴华，易迪升，田文胜，周小青，喻江波.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国工程机械学报，2010（02）

[2]刘淑芬，高奇.虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J].装备制造技术，2009（06）

[3]王利华，包文育，张丹丹，侍红岩，刘丽娜.虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用[J]. 内蒙古民族大学学报（自然科学版），2007（01）

篇7

一、虚拟现实仿真平台概述

虚拟现实仿真系统最为重要的是保证各子系统之间能够自由地进行数据交换以实现平台协作。系统的组成包括数据库平台、仿真平台、虚拟现实平台以及虚拟现实场景维护平台。仿真平台以实际工业生产过程的工艺机理为原型，可以完成化工生产过程的仿真任务。仿真过程中从数据库平台获取基础数据并将仿真产生的动态数据写入数据库。虚拟现实平台需要从数据库平台获取生产数据以实现对生产仿真过程的呈现，同时也可以在该平台中对数据库的基础数据进行维护。场景维护平台则负责虚拟现实场景的维护工作。虚拟现实平台可以通过数据库向仿真平台生产控制指令，仿真平台则通过数据库将生产过程的状态信息反馈虚拟现实平台。

（1）虚拟现实仿真技术特点。虚拟现实仿真系统是能在虚拟场景中漫游，并能对场景中对象做交互操作。该仿真系统的构成有：1）场景的三维模拟。对实际场景和环境采用虚拟现实仿真技术。用软件绘制图形模块，再转换成编程语言支持的形式。三维图形的好处在于视觉上能带给人身临其境的感觉，不同于普通的平面图形呆板的特点，利用三维虚拟和仿真技术相结合，不仅可以对现场环境进行再现，还可以通过搭建数学模型，通过连接仿真平台和虚拟现实平台，形成一套交互式的仿真系统。2）成员仿真。应急预案演练过程中，有各种职能的“角色”参与其中。一是总指挥：判断事故状态，调度各种资源，指挥职能部门。二是现场指挥：根据现场状态，调度本部门人员和资源。例如，车间、消防队、环保监测等，指挥操作人员。三是操作员：按照职能要求和指令，进行具体操作，如现场巡视、堵漏、关阀、消防队员浇水降温、灭火等。3）内容仿真。对场景内可支配物体、活动规律等的仿真。一是工艺模型：描述工艺过程变化，参数调节对过程的影响，控制系统动作等。二是工具和资源的模型：如水枪、消防炮、设备等。三是三维互动模型：仪器、仪表、阀门、开关等。

（2）虚拟现实平台。虚拟现实平台由主体程序和三维场景两部分组成。首先三维软件对装置主体及周边环境进行模拟，然后将其装换成编程语言后导入到仿真主体程序中去，和主体程序实现交互。同时利用VB的图形化界面设计功能和数据库读写控制功能，对数据进行编辑和访问，这样，用户在使用系统时，既可以浏览装置场景又可以修改各类装置的属性并读取生产数据，也可以命令实现与仿真模型的交互。

二、仿真培训系统开发总体设计

（1）动态仿真培训系统开发综述。仿真平台开发化生产过程仿真系统重点工作包括三个部分：第一要建立系统模型，首先确定仿真范围，然后根据工艺设计数据计算各管线和设备物流数据。例如，流量、温度、压力等。然后再用这些数据辨识具体设备模型。最后搭接设备模型，即系统建模。第二要建立仿DCS系统，即完成各种组态工作以及模型与操作界面（包括仿真DCS/现场画面）的变量通讯（数据交换）组态。最后是系统调试，目的是使系统运行稳定且协调。化工装置仿真培训系统的开发包括DCS功能开发、模型开发和现场站功能开发等。1）DCS功能开发。DCS功能开发包括以下几个方面：第一是图形显示系统，包括总貌图、流程画面、组显示图、历史趋势图、报警画面、软开关图、状态显示等开发。第二是DCS功能开发，包括DCS键盘功能、DCS使用功能等。第三是报警和连锁系统开发。2）现场站功能开发。现场站功能开发有现场站图形显示系统，包括总貌图、流程画面和现场站阀，上泵，开关，搅拌器等可操作设备功能的开发。3）模型开发。模型开发采用GPRES软件平台，其建模过程是模块化的，具体来说就是：模型由参数固定的模块搭接而成。每一个模块都包含输入、输出和系数三种参数，都实现一种算法功能。算法是特定的数学模型，用来模拟相应的化工设备或单元操作。

（2）模拟范围及条件。1）资料准备。开发中涉及的资料包括：工艺原则流程图（PFD图）、工艺自控仪表流程图（P&ID图）、物料/热量平衡数据表、工艺原理说明、操作规程、事故仿真技术、评分标准、设备资料、仪表资料等。2）初始条件。仿真模拟的初始条件为：每个模型将提供两个初始条件：稳态和冷态。稳态条件是用来培训学员的正常操作或用来进行故障处理和停车训练，它代表装置平稳运行时的状态，以PFD图和物料平衡数据为基础，进行开发模拟。冷态条件也称作开车态，用来培训学员进行装置开车，代表装置停车时的状态，某些基础开车步骤如管线吹扫，仪表阀调准等假设已经完成，装置已具备投料条件。3）装置故障模拟。仿真平台可以提供的故障类型：影响范围广的全装置故障、局部关键设备故障、局部转动设备故障、变送器漂移、静止设备故障、装置特有故障。

三、虚拟现实仿真系统架构

（1）系统功能。把VR技术与仿真技术有机地结合起来，就构成了加氢裂化装置虚拟现实仿真系统。它应具备以下功能：1）虚拟现实仿真培训系统能够模拟装置现场的场景，实现各个设备的建模和虚拟场景的三维建模，并且体现出材质和变化，附加贴图，使用户能够在与现实非常相似的三维虚拟环境中自由交互、随意漫游，并且随时接收到场景反馈回来的信息，信息内容包括使用者在当前所处的场景位置和视野方向，装置的场景中实物的概况和使用者在操作过程中的注意事项、提示信息等。2）根据用户的需求，系统可以暂停或恢复正在运行的仿真过程，能根据不同用户有差异的操作秩序和参与程度给出智能评价，同时能够记录使用者的操作步骤信息和保存相关的系统数据、资料结果等。3）虚拟现实仿真培训系统会提供良好的人机互动界面，包括场景浏览模式的选择、相关浏览器信息、虚拟场景的描述及反馈信息、曲线面版，可以快捷简易地创建和修改虚拟环境，数据输入手段非常友好，可以进行优化控制参数的操作，亦可存储和公布数据结果。4）通用性、扩展性和维护性的功能强大，可以对多种编译平台、硬件的加入提供支持，可以满足不同装置的差异性需求。

（2）效果评价。虚拟现实仿真培训系统界面友好，设计简洁、有效、界面清晰、易懂，只需简单培训就能很快掌握其操作步骤和方法。培训系统功能齐全，包括冷态开停车、单项操作、事故状态、评分，实现了DCS控制系统的高级控制、连锁控制、紧急停车等功能，同时开发了具有三维真实感的现场环境，实现了3D巡检培训功能，提高了仿真培训系统的真实感。培训系统逼真度高，仿真效果与实际装置运行的现象基本吻合。动态变化趋势与实际装置运行的现象吻合，现场三维环境与生产现场几乎一致。培训系统硬件和网络结构简单，易于维护和扩充，能够扩大同时参加培训的员工人数。

（作者单位为中国石油辽阳机电仪研修中心）

参考文献

篇8

中图分类号：F590-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0285-01

自20世纪90年代以来，虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。其实时的三维空间表现能力、人机交互的操作环境以及给人带来的“身临其境”的感觉，为人类探索和研究宏观世界与微观世界提供了极大的便利。虚拟现实技术与多媒体教学、网络教育并成为教学领域的三大创新技术。可供全国使用的虚拟现实技术教育系统随着网络通信速度的提高和带宽的扩展，信息社会对教育提出了新的需求，国内外都在加紧进行如何在教育领域使用虚拟现实的研究。虚拟现实技术涉及高等教育的各个学科，由于多维信息系统具有亲临其境的真实感和超越现实的虚拟性，使用者能够沉浸其中、超越其上、交时交互，已显示其实用性和先进性 技术潜力巨大，应用前景广阔。

虚拟现实技术已经在许多领域得到了广泛的应用，然而在普通学校教育教学中还应用的很少，由于虚拟现实技术可以弥补传统教学的不足，所以其在教学中存在很大的应用空间。新的信息技术，带给了我们新的教育思维，为传统的教育观念和教育模式的转变提供了更大的可能性，对提高教学质量有着重要意义。如何通过对虚拟现实技术教学效果评价提升虚拟现实的教学效果一直是应用者们努力的重要方面。

一、从虚拟现实技术与旅游管理专业知识的结合及应用角度确定的评价准则和评价指标

基于虚拟现实技术在实验教学中的优势，它已经被应用于许多个专业的教学过程中。由于虚拟现实技术系统设计人员具备旅游管理专业知识限制以及实际授课教师开发更新系统的能力限制，会直接影响虚拟现实技术在旅游管理专业教学中的使用效果。虚拟现实技术系统能否根据教学对象特点，明确教学任务与目的、完整体现旅游管理教学内容、提高学生的实践能力和创新能力，是影响教学效果的重要方面。上述内容均属于虚拟现实技术与专业知识结合范畴，专业度处于评价准则层次，而虚拟现实技术体现的教学目标、教学内容和实训环节、授课教师素质是其评价指标。

于年轻教师而言，较易掌握虚拟现实技术。各种虚拟现实技术软件的开放程度（指软件后续开发的能力和利用其他软件资源的能力）是不同的，有些方法可支持多种格式的输出，输出的文件可在其他操作环境中无损地打开，加上软件或插件的更新换代日益加快，故具有开放的接口、实时的更新能力也是软件所必需的评价指标之一。对一些已经停止开发的实现方法就没有研究的必要了。此外，每种虚拟现实技术拥有的制成模型的丰度和制作虚拟现实场景的快慢也有所不同。上述内容均属于使用范畴，使用度处于评价准则层次，而每种方法掌握难易程度、开放程度和制作虚拟现实场景的快慢是其评价指标。根据上述分析构建虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果评价指标体系如下：目标层为虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果A；准则层为交互度B1、真实度B2、功能度B3、专业度B4、使用度B5。另外，快速C1与准确C2是交互度B1的措施层；视觉质量C3、光学质量C4与声学质量C5为真实度B2的措施层；教学要素的类型C6、教学要素的物理表达C7与模拟人的运动属性C8为功能度B3的措施层；教学目标C9、教学内容C10、实训环节C11与授课教师素质C12为专业度B43的措施层；掌握难易程度 C13、更新换代能力C14与制作虚拟场景的快慢C15为使用度B5的措施层。

构建了虚拟现实技术教学效果评价指标体系之后，可以采用层次分析法（AHP）来确定每项评价指标的权重，即得到每项指标对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果各自的影响程度值，从而可以对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果进行综合评价。

二、虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果评价指标权重计算与比较

采用1～9标度类型，对照重要性标度含义表，采用专家评议法（Delphi），经过我们与旅游管理专业一线教师复研讨，构造判断矩阵，利用层次分析法软件yaahp Version 0.4.1计算评价指标的权重。各项指标对于虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果的权重如下：B1对于A的权重为0.2106、B2对于A的权重为0.3834、B3对于A的权重为0.1181、B4对于A的权重为0.2230、B5对于A的权重为0.0649；C层对于A的权重的总排序为： 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、总结与展望

根据上述层次排序权重的确定，可以得出在游管理专业教学中影响现实技术使用效果维度由弱到强依次是真实度、专业度、交互度、功能度、使用度。对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果影响最强的五项指标是分别是准确、视觉质量和光学质量、实训环节、快速。总结如下：

第一、突出对虚拟现实技术开发研究

利用虚拟现实技术进行开发的先进教学形式，现今的研究和开发水平还远远未达到根据教师和学生的实际需求进行的程度。而要充分发挥虚拟现实技术的巨大优势，就要整合多种资源，利用好该技术本身交互性、沉浸性的优势，开发可对学习者进行智能化指导的实时教学系统和评价系统，对学生的学习和实验过程形成良好的反馈，提升整个虚拟教学的智能化和系统化水平。

由于一个完全沉浸式的虚拟环境的构造需要比较昂贵的设备，所以目前大多虚拟现实技术在实验教学中的应用还停留在桌面型的虚拟现实阶段，和真正的虚拟现实还有很大距离。可以采取循序渐进的方法，先在软件环境打好基础，积累经验，随着技术的发展和硬件设备价格的降低，逐渐完善虚拟实验室环境，使学生真正走进虚拟教学环境。

第二、深入对虚拟现实技术与旅游管理专业知识结合运用的研究

虚拟现实技术从技术上化解了目前旅游管理专面临的实验设备缺乏，跟不上旅游业快速发展的现实与师生要求先进设备用于教学的矛盾。但虚拟现实技术要充分发挥它的教学职能，不仅需要高科技的支持，而且更需要相应的专业教学知识作内涵。在应用虚拟现实技术进行教学的过程中，要牢牢抓住旅游管理专业人才培养目标和课程教学的客观要求，既发挥虚拟技术在教学中的巨大技术优势，又体现先进旅游业界的最新成果；既培养学生的实践能力和创新能力，又深化学生对于理论知识的理解与应用。

第三、增强运用虚拟现实技术进行教学的协作性研究

在运用虚拟现实技术进行教学过程中因为较大地借助了计算机网络化平台进行教学，从一定程度上让师生、生生交互受到影响和削弱。因此，在研究和开发虚拟现实技术教学平台的过程中，要注重师生、生生、人机的可交互性，保证教师与学生、学生与学生、学生与机器实现良好的人互，增强虚拟现实技术教学的协作性，发挥教师、学生和技术的综合优势，探索全方位的多交互协作化虚拟现实技术教学平台。

本研究只是对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中的教学效果做了理论上的宏观探索和在教学实例中的简单应用，离真正的提升虚拟教学效果的总体目标要求还有一定的差距。要形成一套完整有效的评价体系需要未来利用现有研究成果，还要进一步充分与专家共同合作、共同分析，进行系统化的研究。

参考文献

[1] 王梅艳.虚拟现实技术的历史与未来.中国现代教育装备[J]，2007，1.

[2] 周永强，王忠华.拟现实技术（虚拟现实技术）及其对教育网络游戏的影响.软件导刊[J]，2008，9.

[3] 刘巍.虚拟现实技术在高等职业技术教育中应用的理论探讨.郧阳师范高等专科学校学[J]，2010，6.

[4] 杨更生.虚拟现实技术在旅游教学中的应用.新疆教育学院学报[J]，2010，6.

[5] 杨余旺，郑亚，丘光申.虚拟现实系统应用综述[J].微型机与应1997，（6）.

篇9

中图分类号：G726 文献标识码：A

一、引言

教育技术的发展紧紧伴随着技术进步的步伐发展，随着信息技术的飞速发展现代教育技术也呈现出日新月异的局面。有研究表明，随着通信技术和信息技术的不断发展，有关教育技术特别是远程教育技术的研究呈现出由电视技术到计算机技术再到网络技术的发展路径。例如美国早期的教育技术研究集中在视听教育方面，对电视媒体比较关注。90年代以后，计算机逐渐普及应用，教育技术相关的新词语，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出现。今天，随着新教育理念和教育技术的发展，特别是虚拟现实和数字媒体技术的发展，“远程网络教育平台”“MOOC课程”“虚拟教室”“虚拟实验”等新术语又不断出现在现代教育技术研究的舞台上，呈现出新的发展局面。我国是教育大国，发展现代远程教育已成为我国教育发展的一项战略措施。近年来，在我国教育技术主要的研究刊物中，包括《电化教育研究》《中国电化教育》《中国远程教育》《开放教育研究》《现代教育技术》《现代远距离教育》，对包括虚拟现实技术在内的新的信息技术应用做了大量研究。本文在综合分析相关文献的基础上，分别论述虚拟现实技术主要的应用特点、虚拟现实在教育技术中的应用模式和关键技术。

二、虚拟现实技术应用于远程教育的主要优势

我国的远程教育经历了三个发展阶段： 一是主要依靠邮政通讯手段进行函授教育；二是利用广播和电视开展广播电视教育；三是以信息为基础开展的现代远程教育。特别是20世纪90年代以来，随着计算机网络为代表的远程传输技术和移动计算技术的发展，随着多媒体、虚拟现实等新型媒体技术的发展和应用，现代远程教育成功突破了传统面授教育的局限，提供了一种突破时空界限、资源共享、交互沉浸式的学习环境。其中，虚拟现实技术发挥着重要的作用。

“虚拟现实技术”是一种利用计算机为用户生成模拟人物和场景的技术，该模拟的人物和场景非常相似于所对应的现实世界人物和场景，使用户能够得到一种类似真实世界所能给与的感受和体验。所以又称为虚拟现实技术可以虚拟出“一个真实的世界”。虚拟现实技术同时还具有鲜明的特色―3I特性：“沉浸（Immersion）”“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”。虚拟现实技术首先追求的是能够达到沉浸的“真实”体验，能够提供有效的人机“交互”，能够为用户提供一种甚至超越现实意境的“想象”空间。

虚拟现实技术是一门综合性的技术，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行计算技术、人工智能等特殊的信息技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关知识。如果真的能够方便地生成各种虚拟的现实世界，同时又具有3I特性，必将在远程教育中发挥重要的作用。

三、虚拟现实技术在远程教育领域的主要应用模式

前一个时期，我国远程教育技术大多还是基于网页的远程教育平台，依靠文字和平面动画提供在线的教育服务。由于教育者和学习者的时空相对分离而无法提供身临其境的学习环境，也由于教育内容更多属于单向的线性播放模式而无法提供人机交互环境，还由于只是通过视频进行演示教学而无法提供真实的实验教学环境，大大降低了学习的主动性，已无法激起学生的学习兴趣和积极性。现代远程教育的发展趋势是网络化、智能化、虚拟化。虚拟现实技术因其特有的多感知性、浸没感、交互性和想象性等特点，在远程教育中具有强大优势和潜力。

虚拟现实技术本身也在发展之中，基于虚拟现实技术的应用也在实践探索之中。从目前情况看，虚拟现实技术在远程教育中的主要应用可以分为两个层面：一是简单应用，基本上是在教室教学资料中运用虚拟现实技术制作课件，将抽象问题和复杂问题直观化、可视化。例如医学教育中的人体结构和各类生命循环系统功能演示等。二是高级应用，所谓高级是用虚拟现实技术专门制作特殊功能的系统，并在远程教育平台上使用。这类高级的虚拟现实应用主要包括三个方面：

一是虚拟训练场和虚拟实验室。专门提供规模较大的分布式专业训练和实验环境。例如军事训练环境，运用军事仿真技术、虚拟现实技术和分布计算技术，构建真实的军事对抗训练环境，这已经是成功的应用模式了。同样，在一般的学科专业教学中，可以通过建构虚拟实验室，使得许多现实的实验室功能可以虚拟化。

二是虚拟教室和学习环境。这类应用主要是提供虚拟的数字校园，在网络化的数字校园里有着许多不同授课内容的“教室”，有着虚拟化的校园、图书馆和学科专业网站，甚至有着同类学员的学习“社区”。

三是虚拟创新设计环境。现代教育提倡的创新学习，随着虚拟现实技术的运用也逐渐成为了可能。利用虚拟现实技术可以建立实际动手设计环境，学生可以开展近乎真实的创新设计。如服装设计、艺术设计和科技产品设计。如果再能够利用产学研结合的机制，这样的设计环境将会是非常有意义的。

总之，运用虚拟现实技术人们可以虚拟出一个真实的校园环境或者构建一个虚拟的学习环境，经过实时渲染的分布式虚拟现实环境将会让学生在虚拟现实空间中学习的感受就如同在3D游戏中一样，他们可以实时地进行三维交互、实时地参与教学活动、与教师进行沟通。

四、虚拟现实技术应用于远程教育应该重点关注的问题

虚拟现实技术具有非常理想的发展前景，但是仍处于快速发展的阶段。虚拟现实技术运用于远程教育，应该分别从技术和应用两个方面关注以下问题。

从技术的角度，要重点关注虚拟现实关键技术发展的动态。要想理想地用计算机生成真实感很强的虚拟世界，并且能够在广域网范围内交互使用，技术难度是很大的。目前大多数人认为有五项关键技术正在积极突破。

（一）动态环境建模技术

一般说环境建模比对象个体建模复杂，而动态的环境建模更具有挑战。动态环境建模目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。

（二）实时三维图形生成技术

目前三维图形技术尽管已经较为成熟，但是如何实现“实时”生成仍然是挑战。

（三）立体显示技术

目前虚拟现实的交互能力主要依赖于立体显示和传感器技术。但现有的虚拟现实还远远不能满足需要，虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。

（四）系统开发工具和运行平台

虚拟现实应用的开发比较复杂，效率和质量保证也很困难，网络化的运行平台也很难满足广域网环境。目前还必须重点研究虚拟现实的有效开发工具和高效分布式运行平台。

（五）系统集成技术

集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成也非常复杂。

从应用角度，要更新教育观念并能够有效运用建模技术构建学习环境。包括如何运用建模技术构建与教学相关的对象和场景，如何构建以学生为主体的自主学习过程，如何设计人机交互环节等等。当然熟练掌握虚拟现实技术和数字媒体技术是重要的应用基础。正像高质量的动漫游戏制作非常不易一样，好的虚拟现实教育作品的研发也是具有挑战性的。

五、Y语

现代教育技术的应用逐渐呈现出网络化、智能化和虚拟化的重要趋势。虚拟现实技术在现代远程教育领域的主要应用模式包括：虚拟训练场和虚拟实验室、虚拟教室和学习环境、虚拟创新设计环境。当前相关的关键技术和新的应用模式都还在积极的发展之中，有着良好的前景。

参考文献

篇10

1.虚拟现实技术的概念

虚拟现实（ Virtual reality， VR ）技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术， 也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。虚拟环境通常是由计算机生成并控制的， 使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体， 通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互，可以说人处在虚拟环境之跟现实环境是没有差别的。

2.虚拟现实技术的分类

现阶段虚拟现实技术主要分为桌面虚拟现实、沉浸的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、分布式虚拟现实。

桌面虚拟现实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。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。

沉浸的虚拟现实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它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。增强现实性的虚拟现实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。

增强现实性的虚拟现实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。典型的实例是战机飞行员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力盯着敌人的飞机或导航偏差。

分布式虚拟现实是指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，那虚拟现实则提升到了一个更高的境界，这就是分布式虚拟现实系统。在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。目前最典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界，参与同一场作战演习。

3.虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术三大特征：1） 沉浸感（ Immersion） ： 计算机生成的虚拟世界给人一种身临其境的感觉。2） 交互性（ Interaction） ： 人能够以很自然的方式跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流， 着重强调使用手势、体势等身体动作（ 主要是通过头盔、数据手套 、数据衣等来采集信号） 和自然语言等自然方式的交流。3） 构想（ Imagination）： 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意。因而可以说 ， 虚拟现实可以启发人的创造性思维 。

4.现阶段中国体育领域大环境

4.1政策红利覆盖全国

2015年，在利好政策不断出台的情况下，体育产业进入高速发展时期。据国家体育总局统计，《意见》一年来，包括体育总局在内的有关部门已经出台了15份配套文件，另有 8套文件已经形成初稿。文件制定涉及发改委、公安部、新闻出版广电总局、旅游局等多个部门。这些文件的制定和出台，使广受社会关注的赛事审批、赛事转播、安保服务和大型体育场馆等问题取得了阶段性的进展。

在地方贯彻方面，截至目前，已有31个省区市出台了本地区的实施意见。2015年10月，国家体育总局局长刘鹏在全国体育产业工作会上透露，据不完全统计，各省（市、区）上报的2025年体育产业总规模总和已经达到7亿。

4.2资本抢夺核心资源

2015年8月27日，万达集团王健林以6.5亿美元收购了美国世界铁人公司100%的股权。阿里巴巴获得世俱杯冠名权的消息在2015年12月引起各方关注，而相同级别的爆炸性消息在年内频繁出现。过去一年，体育产业投资大幅增加，国内、国际体育赛事核心资源成为哄抢的对象。

4.3体育方式多元化，娱乐化

随着全民体育概念的提出，体育逐渐走向民间，体育的多元化，娱乐化也因此而加深。提高国民身体素质是当前的中国体育的根本目标，为了使体育更加亲民，越来越多的科技元素，娱乐元素加入原本一板一眼，枯燥无味的体育运动中。近年来，越来越多的体感设备与体育相结合，受到了广大体育爱好者额欢迎，特别是一些由于场地限制的体育运动项目，如高尔夫，网球，在体感虚拟的环境中，都可以尽情的体验体育带来的快乐。

5.虚拟现实技术应用于体育增加其娱乐性

5.1为体育观赛带来娱乐体验

体育赛事最需要的莫过于身临其境的现场感，通过自由切换，实时流畅的虚拟现实动态直播，观众可以排除周边的干扰，全身心、近距离地感受到图像带来的震撼感和冲击力，观赛体验比之收看传统转播大为提升。大大增加了观赛的娱乐体验感。

5.2为体育训练娱乐训练方法

根据虚拟现实技术， 通过相应的三维图形图像库构架模拟训练环境， 包括训练场背景、比赛的场景、各种赛场装置和相关人员等， 为受训者营造一种逼真、生动的立体训练环境。利用虚拟系统设计出“有生命”的草坪，以增强临场感觉， 达到模拟训练的效果， 提高训练质量。于此同时，因为虚拟现实技术有沉浸感这一特性，运动员可以完全进去虚拟现实设定的环境中，在这种环境可以增加体育训练的娱乐性，使原本枯燥的体育训练变得有趣起来，以此来提升运动员的练积极性。

很多国家训练队都已经在教学、训练中采用虚拟现实技术，如用Be-yondSport的VR技术对足球训练进行实时的沙盘演练、视频分析、战术复盘以帮助足球队提升教学水平，且以后还计划在更多球队、赛事中推进。通过大数据整合等为体育活动提供战术辅助训练，VR目前已经在棒球、赛马、橄榄球等多个项目得到广泛应用。由此可见，在不久的将来，VR设备有望成为各赛事职业俱乐部和球队的刚需产品。

5.3为全民健身带来新的娱乐方式

全民健康是国家综合实力的重要体现，是经济社会发展进步的重要标志。全民健身是实现全民健康的重要途径和手段，是全体人民增强体魄、幸福生活的基础保障。实施全民健身计划是国家的重要发展战略。运用虚拟现实技术构想性这一特点，可以为参加大众健身的用户营造一个有趣，娱乐的虚拟健身场景，在愉快的心情下完成健身。

目前基于虚拟现实技术的健身应用层出不穷，Sanzaru开发的《VR体育挑战》是这类体育游戏的一大代表。在该游戏中，借助Oculus Rift的动作感应手柄，玩家可以以第一人称视角畅玩橄榄球、篮球、曲棍球和棒球等美国四大主流运动，游戏气氛不亚于风靡全球的《NBA嘉年华》。无独有偶，美国公司Vir Zoom也推出了一套将健身单车、VR设备与小游戏结合起来的健身设备，创造出戴着VR眼镜骑着单车开F1的奇效

6.总结

随着虚拟现实产业的发展，技术将不断渗入体育产业链条的各个环节，越来越多的公司开始渗入虚拟现实产业链各个环节，体育产业与虚拟现实的结合会越来越密切，特别是虚拟现实的三大特性会完全颠覆传统体育产业，为体育产业增加更多的娱乐性，推动体育产业的发展。目前虚拟现实技术还处于技术红利阶段，只有未来过渡到内容红利阶段，才算真正的站稳了脚跟。希望虚拟现实能够为体育产业创造更大的商业娱乐价值和社会价值。

参考文献

[1]Cannon Smash. CSmash[ OL] . http ：// ww w.utmc.or.jp/ ～nan/ csmash/ ， 2002.

[2]Pan Zhigeng ， XuWeiwei ， Huang Jin ， et al.EasyBow ling ：Asmall bow ling machine based on vi rtualsimulat ion [J].Computers&Graphics ， 2003 ， 27（2）：231 ～ 238.

[3]张占龙，罗辞勇，何为.虚拟现实技术概述.2005年系统仿真技术及其应用学术会议.

[4]陈健，姚颂平.虚拟现实技术在体育运动技术仿真中的应用[J]，体育科学，2006（9）：34-40.

[5]宋丽.应用虚拟现实技术对竞技体育进行仿真训练的探讨[J]，西安邮电学院学报2007，12（6）.