虚拟现实技术及其应用
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虚拟现实技术及其应用范文第1篇
1.1 沉浸感
沉浸感是虚拟现实中的主要特征之一。主要指在自然条件下,凭借自身的交互设备与感知,对虚拟情景不断投入。虚拟现实技术奠定在无线多媒体基础上,为人们提供了一个现实的感知世界。因此在用户应用过程中,可能会产生与现实世界接近的意识及幻觉,并通过听觉、视觉、嗅觉、触觉等若干维度感受虚拟世界,让人们全方面地沉浸在虚拟世界中。
1.2 想象力
通过应用虚拟现实技术,将原本抽象、虚拟的概念具体化、直观化。以一种夸张的表现形式,体现设计者的思路与情感。
1.3 交互性
利用专业的输入设备与输出设备,以自然技能对虚拟现实进行考察和操作。使用者可以通过鼠标、键盘、数据手套等设备实现交互。无线多媒体技术的应用,为交互方式的改变提供支持。
1.4 全息性
在虚拟现实中,不断拓宽获取信息与感觉的深度及广度。作为参与者,应通过反应装置和全息传感,获得虚拟现实中的触觉、视觉、听觉、嗅觉,获得与现实同样的感受。因此,全息性是参与者深入虚拟现实的根本保障与技术前提。
2、虚拟现实在景观设计中的应用
基于无线多媒体技术的虚拟现实,在景观设计中的应用及其重要作用主要体现为以下几方面:
2.1 部分虚拟
对于景观的部分模拟,是在景观设计过程中,实现主体的虚拟化,或者将景观中的某一特定部分虚拟化处理,包括任意细节。但要求被虚拟的整体必须处于真实环境中。局部虚拟与全局虚拟有所不同,虽然虚拟现实应表达的是景观和自然的和谐统一,以景观适应环境,这就要求设计师将方案定位在生态自然中,应追求浑然天成,而不是一味追求景观的独特与完美。只有将虚拟的景观置身于真实环境中,才能真正发挥景观设计的作用,发挥“以人为本”的重要思想,如实表达设计的价值。另外,景观中的部分虚拟也是对景观设计中的关键点、核心要素的集中体现,全面表达虚拟主体的设计内涵,也提高虚拟反映的再现真实性。
2.2 全局虚拟
在整个景观设计过程中,将所有事物看做一个完整的虚拟体,包括现实环境。当设计师将景观设计方案以三维图形的方式在多媒体中表达出来,可任意构思,并随着设计师思维的变化而有不同表现,直到符合设计师的预期效果。通过这种设计模式,可较好地表达设计师的设计思维与艺术修养,不断丰富想象力与创新力。与传统的手绘方式相比,可实现在无线多媒体的虚拟空间中任意造型,让参与者与使用者体会方案建成后的真实模型,提高设计方案的完整性与体验性。
2.3 静态虚拟
景观设计中的静态虚拟,主要通过某一个具体的角度表达景观中的各个要素,一般表现的是景观设计的关键点,通过三维制图软件构成模型,渲染为二维平面图形。在静态虚拟中,难以表达完整的环境状况,一般通过一个点一个点的角度来表达,可节约一定资源。在整体设计方案中,采取静态虚拟的表达方式,非常实用。一套方案中的若干静态虚拟效果图,往往是整个方案的点睛之笔。景观设计的静态效果图比建筑设计的静态效果图表现的形态更加丰富、更加具体,强调了景观与环境的融合与搭配,产生强大影响力和渗透力。通过静态虚拟方式,注重材料的质感、光感表现力等,以现代化的审美来看,光感的重要性日益凸显,而一张优秀的效果图必须在光感方面具有良好表现力。另外,在现代化静态虚拟表达中,结合不同地域的实际情况以及需求,制作各种不同的虚拟图,如反写实效果、逼真效果、三维空间效果、平面化效果等,但是最终的意愿都是相同的,以虚拟技术表达设计师的景观设计思想,将设计效果在虚拟空间中表现。
2.4 动态虚拟
对于景观中的无线多媒体动态虚拟,是一种具有创造性的表达方式,可在透明化的三维空间中真实表达三维效果。以动态虚拟方式,将景观设计内容真实、自由、清晰、直观地表达出来,增强观看者对景观内容的调整性与体验感。在设计规范中,以动态虚拟形式表达景观形式,实现人与设计的沉浸感及交互性。应用动态虚拟景观,表达真实、直观、实际的场景,并以三维软件作为基础技术手段,构建参数化的模型,表达实体造型技术。因此,通过参数化形成的动态三维模型,形象、准确地表达了空间位置关系以及逼真的动画效果。在产生动态场景的同时,全面体现环境特点,如实表达景观设计师的思路,在虚拟现实中表达逼真的环境景观效果。
在景观设计过程中,以动态形式表现虚拟现实,可更好地表达全方位三维思想,更重要的是环境与景观的有机结合,产生浑然天成的效果,这也正是景观设计师追求的效果。在景观设计中,应实现人与景观的和谐统一,融入现代化的设计方法,表达深厚的文化内涵。实际上,景观的虚拟现实表达方式,实际上处于动态环境中,实现人和景观的实时交流。与周围环境要素相比较,更加完整、客观地表达景观真实性,并超前体验景观区域,实现交互性。只有在动态的虚拟表达中,才能真正体现景观空间的体验性,这也正是无线多媒体的魅力所在。
参考文献
[1]张文君,李永树,王卫红.城市规划中虚拟现实景观设计及其应用展望[J].计算机工程与应用,2005,
(35).
[2]胡小强.虚拟现实技术基础与应用[M].北京邮电大学出版社,2009.
[3]王科伦,王德强,刘英.基于L-系统的三维树木模拟[A]2007.系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C],2007.
虚拟现实技术及其应用范文第2篇
论文摘要：虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，从而在现代教育领域内有着极其巨大的应用前景。本文主要探讨虚拟现实技术类型的划分，及其在现代教育领域中的应用及优势。
随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体、仿真、计算机网络之后，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是虚拟现实技术(virtual Reality)。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，由于它能够创建与现实社会类似的环境，使使用者获得身临其境的感觉和体会，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，因而，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将成为现代教育领域内最具有应用前景的 “明星” 技术。
目前，虚拟现实技术已在航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域得到广泛应用。‘在国外，虚拟现实技术已应用于课堂教学。虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的出现无疑将对现代教育教学产生深远的影响。
一、虚拟现实技术在现代教育中的具体应用
虚拟现实技术在各方面都展现出了强大的应用可能性，蕴藏了无限生机，它能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
虚拟现实技术在现代教育教学中的应用主要有以下六个方面。
1、科技研究
当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室，将科研成果迅速转化实用技术，如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应甩浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用；哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用；清华大学对临场感的研究等都颇具特色 。
2、虚拟学 习环境
虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。
3、虚拟实验
利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室等等，拥有传统实验室难以比拟的优势，不仅可以节省成本，还可以规避真实实验或操作往往会带来各种危险。
4、虚拟 实训基地
利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其 “设备”与 “部件”多是虚拟的，可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。
5、虚拟仿真校 园
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在现代教育中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：
(1)、简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。
(2)、基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园。
(3)、以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台 (包括虚拟考场)。
6、虚拟远程教育
虚拟现实技术使得Internet的一片平面世界首次出现了的三维场景，它刚一问世，便引起了极大的反响，得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Internet是最具发展前景的新兴技术。虚拟现实在各方面都展现 出了强大的应用可 能性 ，蕴藏了无 限生机 ，在教育领域中WEB站 点中，它可广泛用于学习情景创设，增加学习内容的形象性和趣味性；可视化的导航自然的人机界面等方面。如：创建网上三维图书馆。
二、虚拟现实技术在现代教育中的优势分析
1．弥补远程教学条件的不足。在实际教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识 ，加深对教学内容的理解。
2．避免真实实验或操作所带来的各种危险。以往对于危险的或对人体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式来取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验 ，则可以免除这种顾虑，学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验。例如：虚拟的化学实验，可以避免化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险。
3．彻底打破空间、时间的限制。利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。例如学生可以进入虚拟发电厂内，考察发电机的每个部件的工作情况以及每个部件之间的相互联系，了解整个发电过程，这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。
4．可以虚拟人物形象。虚拟现实系统可以虚拟历史人物、伟人、名人、教师、学生、医生等各种人物形象，创设一个人性化的学习环境，使远教学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。例如，在虚拟的课堂学习气氛中，远教学生可以与虚拟的教师、学生一起交流、讨论，共同探讨学习中的各种问题，进行协作化学习目前，尽管虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟现实技术尚未能普及，但是，随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，我们有理由相信，与多媒体技术、网络技术并驾齐驱的虚拟现实技术作为一种全新的媒体，必将具有更加广阔的应用领域和发展前景，同时在现代教育领域，以其 自身强大的教学优势和潜力，也将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐。我们需要紧密关注，大胆探索与应用，最终使虚拟现实技术在现代教育领域得到广泛应用和推广并发挥其重要作用。
参考文献
虚拟现实技术及其应用范文第3篇
【关键词】建筑表现;虚拟现实;三维设计
1.虚拟现实的概念及运用领域
虚拟现实(VirtualReality)也称虚拟环境或虚拟真实环境,它利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术,通过视、听、触觉,以图表及动画方式呈现,让观看者“眼见为明”。
虚拟现实的概念在计算机发展的早期就被提出了,但当时的运用并不算广泛,那个时候构建一个虚拟现实系统,需要昂贵的外部设备。除了在一些专用领域使用以外,普通用户只能望而却步。
随着计算机硬件技术的飞速发展,让普通计算机上运行和显示复杂场景有了可能。以前高不可攀的虚拟现实系统也就可以在随处可见的普通计算机上构建起来了。
除了以前的军事、航空航天领域之外,在娱乐、教育、医学、商业、制造业等都有不同程度的运用。
2.虚拟现实在建筑行业中的运用范围
虚拟现实在建筑行业的应用领域可包括:建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。
在建筑和规划领域,使用虚拟现实演示单体建筑、居住小区乃至城市空间,可以让人以不同的俯仰角度去审视或欣赏其外部空间的动感形象及其平面布局特点。
设计者可将自己的设计方案动态形象地展示,以充分表达自己的方案,提高中标率。中标后对甲方、乙方而言,可通过虚拟现实方式审视。双方可逼真快捷地进行设计数据的修改,使设计臻于完善,直至满意。
在商品房交易中,消费者可以亲身体验小区建成后的三维虚拟环境,了解室内空间、周边环境、固定设施的配套情况。动感十足的虚拟现实可刺激用户的购买欲,有助于销售,缩短售房周期。
3.虚拟现实在建筑表现领域中的运用现状
当然,技术的运用是需要跟市场需求紧密相关的。一个功能完善,交互性强,设计合理的虚拟现实系统由于涉及的技术较广,需要专门的开发平台,如Multigen Vega、Virtools、Quest 3D等软件,需要辅助建模的工具如3dmax、maya等,需要较多人员分工协作,开发周期较长,从而成本也比较高,很难符合更广泛的市场需求。所以为了顺应市场的需求,在运用的初级阶段,建筑表现领域更多的采用以下几种更便捷,更容易实现,成本更低的方式来达到比较简单的虚拟现实表现。
1)模型浏览器
比较有代表性的是中视典公司(省略)开发的VR-Platform、创图科技(省略)开发的WEBMAX。这些软件适用性强、操作简单、功能强大、可视化程度较高、所见即所得,所有操作都是用设计师可以理解的方式(不需要程序员的参与),可以让设计师将所有精力投入到效果制作中来,从而有效降低制作成本,提高成果质量。比较适合建筑行业设计人员使用。而它们能实现的功能也比较简单,仅仅是把现成的三维模型场景打包,实现简单的路径浏览或行走浏览功能。对于一般的需求,比如楼盘展示、单体建筑展示已经基本够用了。但如果客户提出更多要求,比如样板房展示当中经常需要体现出来的更换家具、更换材质等功能就难以实现了。
2)360全景
当我们希望简单方便的重现某一场景,基于图像的360全景技术就成为最好的选择。360全景技术虽然在交互性和多感知性上并不能与三维建模技术相提并论,但是由于是基于图像,使用者看到的是真实场景,视觉沉浸感要比三维建模的方式强。在并不要求很强的交互性和多感知性时,360全景实现的虚拟现实是完全足够的,而且随着技术的发展,360全景的交互性和多感知性只会越来越强。更重要的是,360全景虚拟漫游实现起来不但非常方便,而且技术门槛和成本都很低。
目前,业界对全景图的基本制作方法是:在固定的视点用照相机或者摄像机按照一定的方式(通常是按照均匀角度绕轴旋转360度)采集图像,采集之后的图像输入计算机进行图像拼接、整合等处理,生成无缝全景图像,最后再用计算机经过投影展示出来,并且提供局部的有限的漫游功能。虽然全景视图有其自身的局限性,比如视点单一,只能在场景内部实现漫游等,但是由于该技术具有极强的可操作性,而且技术也相对成熟,已经成为应用最为普遍的基于图形绘制技术之一。目前全景视图主要应用在:虚拟环境、游戏设计、电影特技效果、虚拟博物馆等等。在商用领域比较著名的有Apple的QuickTime VR、IPIX Viewer、Live Picture、IBM的Hot Media等系统。
4.虚拟现实在建表现领域中的发展方向
当然,随着技术的不断成熟和普及、硬件的日益发展,随着客户要求的越来越精益求精,虚拟现实技术当中更加丰富的功能也必将越来越多地投入到市场化运用当中。
比如笔者曾和我市一家地理信息技术公司合作,在某个规划项目里,将虚拟现实技术与地理信息数据的运用结合起来。我们采用现有的卫星影像数据产生的三维地形,将其运用地理信息处理软件ArcGIS输出为3dmax软件支持的网格模型,并在其基础上创建规划项目当中的建筑群、道路、桥梁等三维模型,从而实现了更加接近真实环境的规划方案表现。
在建筑规划以及市政建设的领域,对虚拟现实的高层次要求也比较突出,在这样的项目里,对于场景的细节真实感程度并无过高要求,而是需要具有辅助市政规划、帮助政策决策、信息查询的功能,所以需要实现不同系统的现实和隐藏及信息检索,比如新旧建筑、水电煤气管线、交通枢纽、通讯网络等。这样全方面的运用和实现就不再是简单的模型浏览器或全景技术能够胜任的了,这方面的运用也有所发展,但真正投入市场化也还需要一定时间的研究和优化。
5.结语
虚拟现实技术本身就是一个正在不断发展的新兴技术,而怎样将虚拟现实技术运用在建筑表现领域中也将是一个不断深入的课题,虽然在现阶段还不能非常完善地将最新技术运用到市场当中,但随着技术的不断发展,市场的不断成熟,我们相信虚拟现实在建筑表现当中将会成为更重要的表现手段。
参考文献
虚拟现实技术及其应用范文第4篇
关键词：计算机；虚拟技术；石油工业
1、计算机虚拟技术简述
1.1虚拟现实的界定
虚拟现实（Virtual Reality）[1]，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。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、触觉等感觉器官功能，使人在计算机生成的虚拟境界中，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。
1.2虚拟现实的显著特征
对于用户来说，虚拟现实系统可以在虚拟空间中进行看、听、触、嗅等感知活动，并将这些所感知的信息反馈给系统，以达到系统正常运行的效果。根据Bur-den G提出的3“I”原理，虚拟现实技术的主要特征是[2]：①想象性；②沉浸性；③自主性；④交互性。
2、计算机虚拟技术在石油工业中的应用
2.1在石油勘探领域中的应用优势
虚拟现实技术之所以能成功地应用于石油勘探领域并迅速实现商业化推广，是因为它具有明显的技术优势，这主要体现在以下两个方面。
第一，显示环境。虚拟现实技术依靠其强大的“体渲染”技术，使石油勘探中不同学科、不同专业领域的数据和分析结果同时显示于一个虚拟化的环境中。在地震解释和勘探研究领域，通过对大三维工区和全过程三维地震解释，使用户走出了工作站显示屏前那种狭小视野，取而代之的是宏观整体认识，使之成为油气凹陷、坳陷乃至整个盆地宏观研究的有效工具。另外，多种地震属性数据体和其他学科数据的综合显示和相互印证，弥补了人们对隐蔽性油气藏勘探研究和观测手段的不足，真正实现了对储层分布的精雕细刻和异常地质体的估算。
第二，工作环境。如果说图形工作站极大地提高了个人工作效率，那么虚拟现实中心则可以极大地提高团队的工作效率。虚拟现实系统的重要价值在于其为地震、地质、岩石物理及钻井等不同学科工程技术人员（甚至包括管理人员）的共同工作提供了协同式环境。这种协同工作环境，彻底打破了对地下资源及油气认识的那种分割独立的传统顺序研究过程以及孤立的专业领域研究流程，实现了勘探研究和决策过程中不同学科人员经验、认识等智力资源的共享，不仅可以提高效率，缩短周期，还能得到更精确的勘探成果，做出最经济、全面的决策。
2.2虚拟现实技术石油工业的应用分析
在石油行业，虚拟现实技术已经应用于石油地质、钻井、石油机械、特殊作业等方面，代表性的有：
领域一：在地震数据的解释上有了虚拟现实，不再使用图形工作站，而是带上特殊的头盔和手套，来自现场的地震数据资料经过虚拟现实系统的处理显示。如果发现地层序列、不整合关系、断层组合、岩性参数、流体分布等不合理处，可以随时修改，重新组合，再现地下油藏的真实状况。应用这套方式来确定油井井位，设计定向井、水平井轨迹，寻找乘余油富集部位等。
领域二：在油藏工程中，虚拟现实技术用在油藏模拟输出数据的后处理上，使模拟运算结果比现有的二维三维工作站更直观和逼真，交互式的模拟演示，例如转动、倾斜、跟踪、快速移动放大等；在任意时刻，显示模型中油藏特征参数分布的立体图像；模拟次一级的结构图像；模拟任意剖面或切面的图像；油藏特征参数分布随时间的变化演示，井位置及完井视图；模拟中任意单元位置的特征参数点测；井的综合数据显示及定位；井周围局部点测显示流体流动及轨迹等。
领域三：在海洋石油工业上，美国研制出一种TROV的可控制远程作业车代替潜水员工作，操作者直接通过头盔和电一子数据手套操作控制作业车在深水采集数据。同时根据数据通过虚拟系统生成一个实时的海底作业环境，让用户沉浸其中，研究并指挥各种检查、维修作业。
领域四：在特殊作业中的培训，如在油气消防灭火训练中采用虚拟现实技术，能使受训者真实感受到周围环境的实际变化而不承受危险和受害。国外还开发了一些虚拟现实装置为油田服务，使钻井人员熟悉设备、作业程序和作业环境，还可在设备样机制成前，对选择的材料和设计进行试验，也可根据各种参数测定出结构的安全性，从而节省厂大量设计开发费用。模拟器还可作为排除故障的工具，因为所用控制软件相同。
3、计算机虚拟技术在石油工业中未来发展前景
未来石油工业将面临更为庞大数据的可视化分析，虚拟现实系统作为一种理想的数据分析，在石油工业发展中将发挥越来越重要的作用：
（1）虚拟现实系统的构建成本昂贵，一直是妨碍其推广的重要因素。随着软、硬件技术的发展，虚拟现实系统的成本将不断下降，虚拟现实在石油勘探开发中的应用将逐步普及。
（2）以中低档虚拟现实系统为特点的桌面型数据分析系统将广泛应用于石油勘探开发中。同时，随着三维可视化技术的发展，虚拟现实系统显示内容将更加丰富，操作更加简单。
（3）虚拟现实技术与数据银行、数据仓库、知识挖掘、决策支持、知识管理等技术的紧密结合将加快石油工业数字化进程，引导石油工业由数据集成、应用集成向知识集成发展。
（4）虚拟现实技术与GIS技术、数据管理技术、网络技术的紧密结合将推进“数字油田”、“数字油藏”的进程，显著地提高油藏综合管理水平，彻底改变油气工业的工作方式和营运水平，保证企业的可持续发展。
4、结束语
中国石油工业界当前应积极吸收计算机虚拟技术，在油气藏勘探开发、地震数据分析解释、油藏建模、储运工程等方面大力推广，提高我国石油工业水平和国际竞争力。
参考文献：
虚拟现实技术及其应用范文第5篇
关键词：虚拟现实；特点；虚拟实验室；综合布线
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01
Virtual Reality Technology Application in Vocational Courses of Integrated Wiring
Sun Qian,Huang Shuiping
(Zhejiang University of Technology,Hangzhou310014,China)
Abstract:This year,as China's emphasis on vocational education,more students studying in vocational schools,training conditions led to a serious shortage of schools,mainly in the lack of hardware facilities,teaching time,space is limited and other issues.This paper discusses the use of virtual reality technology,virtual laboratory to build vocational training system to solve the problem.
Keywords:Virtual reality;Characteristics;Virtual laboratory;Cabling
一、虚拟现实的概念
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射"到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。虚拟现实技术具有以下三个基本特征：
1.沉浸感(Immersion)―又称浸没感或临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
2.交互性(Interactivity)―虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标对虚拟环境中的对象进行考察或操作，虚拟世界中的对象也能够实时的做出相应的反映。
3.构想性(Imagination)―虚拟现实不仅仅是一种媒体或用户的高速接口，而且还是针对某一特定领域、解决某些问题的应用，为了解决这些问题，不仅需要了解应用的需求，了解技术的能力，而且还需要有丰富的想象力。
二、虚拟实验室的概念
虚拟实验室(Virtual Laboratory)概念，是由美国的William Wolf教授1989年提出的，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境。美国国家研究委员会的定义为：虚拟实验室是一个无墙的中心。研究人员能在其中从事科学研究和工程设计，不必顾及地理位置的限制，实现同行间、同事间的互动；共享仪器、设备、数据、计算资源以及数字图书馆的信息。虚拟实验室的特点
1.透明性：分布式虚拟实验室的所有数据库、硬软件集成于一个系统，使用标准的统一命令来实现功能服务。这种透明的结构决定了分布式虚拟实验室的透明特征。
2.资源共享性。
3.智能化：虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合赋予虚拟实验室智能化的特性。
4.互操作性：虚拟实验一旦开放，即具有互动性，远程用户同样可以操作中心实验环境，同时用户之间也可以交流相关信息。互动性需要有一系列软硬件的支持，它们都是虚拟实验的组成部分。
5.客户定制性：允许用户定制自己的使用方式，允许用户通过设置限制来保护数据。
三、综合布线虚拟实验室的设计
（一）虚拟实验室体系结构的设计。整个系统采用C／S体系结构，以TCP／IP作为网络通信协议，构建了一个虚拟实验室系统。利用MAYA搭建场景，模拟现实环境，制作工具栏中的虚拟器件。利用C++语言设计前端的实验操作平台，主题框架界面采用SDI 单文档结构视图。实验者可选择虚实验场景，并在场景中对虚拟器件进行动态地拖拽、旋转、属性编辑等动作，随时随地进行综合布线的相关实验。它营造了一个逼真的实验环境和强大的交互功能，使实验可以取得真实的结果，并以电子实验报告的形式提交。
（二）虚拟实验室场景的设计。该实验室系统模拟现实中一幢正在建筑的6层楼房的场景，每层楼走廊左右各有3个房间，共6个房间。在走廊的尽头有个小储藏室，作为楼层配线设备（FD）工作室。一楼的一个房间作为建筑物配线设备(BD)工作室。该场景按照比例还原现实规模，使实验者有身临其境的感觉。
综合布线的器件将已工具栏的形式出现在系统中，包括线槽，线管，网线、电脑、电视、电话模块及面板，管卡，集线器，配线架。使用者可以点击工具栏中的器件在场景中施工。
（三）虚拟实验室功能的设计。在现实综合布线实验中，实验效果情况只能利用AUTOCAD软件制作平面图，无法看到真实线路的走向，信息点的摆放，耗材的使用，布线是否规范等情况。而常规的实验设备不能体现真实建筑物的特点，导致学生在布线中目的性不是很明确。
虚拟实验室模拟了现实场景，只要有布线要求，不论是文字说明的还是平面设计图，实验者都可以模拟布线。线路的走向，信息点的摆放一目了然，系统还封装了多个公式，有关布线器件的使用数量在实验最终的报告里都以电子表格的形式显示。最关键的是学生知道自己在做什么，知道线路为什么这么布，在以后工作中，就不会出现没学过这个知识的想法。系统还封装了多个综合布线工程施工中的规范，实验者在操作中，如果不符合规范，系统也会提示。
四、结束语
由于虚拟现实技术处于起步阶段，虚拟现实技术尚未能普及。随着虚拟现实技术的不断发展和完善，虚拟现实技术作为一个新型的媒体，以其自身强大的教学优势和潜力，将会在教学中得到广泛的应用。
参考文献：
[1]褚志涛.虚拟现实技术略论[J].南京广播电视大学学报,2007,4
[2]王树君.虚拟现实技术及其应用现状研究[J].黑龙江科技信息,2008,26
虚拟现实技术及其应用范文第6篇
关键词：虚拟现实技术；体育；应用；新元素；多元化；娱乐化
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
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[6]李艳波，张菁.网球比赛仿真系统的研究与实现.[D]：2008.
虚拟现实技术及其应用范文第7篇
关键词：VRGIS 虚拟现实 GIS 三维地质建模 向家坝水电站
1.前言
当今社会已步入信息化时代，计算机信息管理的水平，已成为衡量大型工程现代化施工管理水平的重要标志之一。在大型工程的建设过程中，勘测资料、设计资料、施工资料、验收资料等数据量浩如烟海，这就给收集、汇总、查找工作带来了极大不便，而且，资料的管理不善还会延误工期，造成不必要的国民经济损失，这是业主和施工管理者面临的一大难题。因此，对重大工程来说，建立一个适合自身需要的信息管理系统势在必行[1，2]。
向家坝水电站位于金沙江下游，是金沙江流域水电开发中的重要控制性工程。其设计正常蓄水位380.00m，最大坝高161m，总装机容量6000MW。该工程地质构造复杂，勘测数据庞大，地质工作者很难对其在工程岩土体中的分布规律有一个整体和直观的把握，为了适应这一当代巨型水电工程建设的需要，提高地质工作者的工作效率，促进可变更设计与信息化施工等新技术的推广和应用，利用三维建模技术[3，4]与虚拟现实技术，建立一个VRGIS系统是极为必要的。
领域
用途
科学视觉化
数学、物理、化学、生物、考古、地质演化、灾害模拟、行星表面重建，虚拟风洞试验，分子结构分析
医学
外科手术，远程遥控手术，身体复建，虚拟超音波影像，药物合成
教育
虚拟天文馆，远程教学，虚拟实习
艺术
虚拟博物馆，音乐
商业
电传会议，电话网路管理，空中交通管制
景观模拟
建筑设计，室内设计，工业设计，地形地图
军事
飞行模拟，军事演习，武器操控
太空
太空训练，太空载具驾驶模拟
机械人
机械人辅助设计，机械人操作模拟，远程操控
工业
电脑辅助设计
娱乐
电脑游戏
2. VR与VRGIS
2.1 VR技术
虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是一种在计算机图形学、计算机仿真、传感技术、显示技术等多种学科交叉融合的基础上发展起来的计算机技术，最早可以追溯到美国学者Ivan Sutherland于1965年所发表的论文“终极显示”（Ultimate Display）[5]。经历了20余年的发展，该技术已经广泛地应用于许多行业中，如表1所示。它具有以下三个基本特征：
（1）沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像．使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，达到身临其境的感觉。
（2）交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
（3）多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
2.2 VRGIS
VRGIS(Virtual Reality Geography Information System) [6]是地理信息系统与虚拟现实技术相结合的产物，是目前地理信息系统和虚拟现实技术研究的热点和前沿方向之一。尽管GIS和VR技术的发展可追溯到20世纪60—70年代，但是，第一个较为成功的VRGIS却出现在90年代初期，是美国侨治亚州教育学院的校园环境信息系统。从那以后，出现了大量的关于VR和GIS相结合的应用和理论研究，VRGIS日益引人注目。
简单地说，VRGIS可看作一个特殊的“传统型”GIS，它具有传统GIS系统所具有的空间数据的存储、处理、查询和分析等功能，只是将VR技术作为主要的用户界面和交互方法。根据Faust在1993年提出的VRGIS概念，一个理想的VRGIS应具有以下几个方面的特征：（1）空间数据的真实表现；（2）用户可从任意角度进行观察、浸入、实时交互，可在所选择的地理范围内外自由移动；（3）具有基于三维空间数据库的基本GIS功能；（4）可视化部分作为用户接口是一个自然而完整的部分。
4.VRGIS在向家坝水电站工程应用
4.1系统功能需求
向家坝水电站地处松潘甘孜褶皱与扬子地台的交接部位，地质历史时期经历了复杂的构造演化过程，地层出露齐全、地质造构复杂。大量工程实践证明，重大工程的前期工程地质勘测起着举足轻重的作用，地质构造不查清，重要不良地质现象被忽视，往往是工程事故的隐患。对于工程设计与勘测部门来说，不仅要搞清工程区的地层分布情况、岩土物理力学参数，更要清楚工程区的岩体结构与不良地质情况对工程设施的影响，并据此提出相应的工程处理措施。
为了满足向家坝水电站可行性研究阶段勘测设计的需要，作者利用虚拟现实技术（VR）与三维建模技术，建立了向家坝VII坝址虚拟漫游信息系统（VRGIS），这对辅助工程决策、坝址地质分析和预测，有着十分积极的意义。
4.2系统开发步骤简介
首先，作者对已有的钻孔数据进行整理，建立一个庞大的钻孔数据库。接下来，定义属性模板，从而在三维空间中定义钻孔位置属性。与此同时，针对一些平面图、剖面图数据，在AutoCAD环境下进行预处理及配准工作，从而在三维空间中定义地层、断层位置属性。
然后，是系统开发的关键步骤，建立坝址区的地址模型。通过选取合适的数据，建立各个地层面和断层面、风化面、水位面、基岩与覆盖层分界面，进而通过地层面建立各个地层的实体模型，用地形表面和覆盖层裁剪模型，得到向家坝VII坝址的三维地质模型[4]，如图2所示。
最后，也是本系统开发最核心步骤，采用三维虚拟现实系统（VRMap）建立三维虚拟场景。VRMap是一种功能较强的由北京灵图公司开发的桌面虚拟现实系统，它的主要功能是提供三维场景虚拟与三维物体管理与查询的功能，并且提供二次开发类型库，使用户能方便灵活地建立满足特定要求的三维管理信息系统。采用该系统导入地址模型后，定义场景中的物体（地层、断层）信息属性，建立相关的属性数据库，最终实现信息查询、图层管理、虚拟现实操作、场景操作等功能。
4.3虚拟漫游信息系统（VRGIS）主要功能
虚拟漫游信息系统是一个集虚拟现实和信息管理为一体的软件平台。它能为工程信息管理提供具有三维真实感的实时浏览和查询环境，使工程与工程地质信息管理的水平跃上一个新台阶。并且可以根据用户需要比较容易地装载不同的工程场景和工程地质模型，开发满足不同专业需求的信息系统。
本信息系统可以与数据库连接，实现信息查询和信息管理，使用户在浏览过程中可以随时查询各个实体的信息，如地层信息、断层信息等。本信息系统还具有完善的图层管理功能，用于复杂工程与地质结构的观察、分析和信息分类管理。本信息系统操作简便，可以利用键盘，完全由用户手动控制在三维场景中的飞行浏览路线。也可以采用自动控制功能，自定义浏览路线并在需要的时候自动回放。
4.3.1虚拟漫游
虚拟漫游有两种方式，一种是手动方式，用户可以使用键盘上的四个方向键控制漫游的前进、后退、左转和右转，使用Home、End、Page Up和Page Down键控制漫游视点的升高、降低、俯视和仰视；另一种是自动方式，即用户可以预先定义一条漫游路径，在需要漫游时直接播放即可。
4.3.2信息查询功能
本系统可以与Access等数据库连接，在给虚拟场景中的物体（地层、断层）定义信息属性后，在浏览的各个阶段都可以随时查询各个物体（地层、断层）的相关信息。
4.3.3图层管理功能
虚拟场景中的各个物体都可以根据其性质分别放置在不同的层中，在漫游时可以根据需要打开或关闭某个或多个图层，是用户对信息的把握更加集中。
4.3.4虚拟操作功能
场景中的各个物体的位置、方向和比例都可以随时根据需要进行调整，对于场景较大范围的调整也可以采用工具条上的缩放、旋转、平移等工具进行更加快捷的调整。
转贴于 5. VRGIS功能应用
具有以上功能的VRGIS已在向家坝水水电站的设计单位中南勘测设计研究院内使用，受到好评。其主要成功应用表现为如下几个方面：
5.1提供了更先进、直观、易用的勘探资料管理环境，提高勘探研究成果的技术含量；
5.2可直观地重新评价原始勘探资料解译的合理性与正确性，提高勘探成果的水平；
5.3 对已有勘探成果进行很好的展示，为各种汇报提供高度浓缩和有影响力的素材；
5.4 有利于领导、经营、设计、地质与科研人员进行充分交流与共同合理决策；
5.5 有助于确定更合理、更经济的地质工作补充与加深的勘探方案；
5.6 更利于进行合理的地质分析、推测与预测；
5.7 为工程地质分析评价、岩体稳定分析、设计与施工等工作提供很好的基础。
6. 结语
虚拟现实与信息系统有机结合的VRGIS，是解决大型工程资料管理的一种有效途径，它可以在工程规划阶段，满足动态规划和布局的需要，能充分利用工程前期勘探资料，并为合理布置正式勘探工作，节约工程勘探投资和设计施工成本提供帮助。另外该系统可以根据需要灵活装载其它地质模型，其应用前景十分广阔，并且已在机场建设，公路设计及其它水电工程中获得了成功应用。
参考文献：
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虚拟现实技术及其应用范文第8篇
关键词：虚拟现实技术；虚拟实验；VRML；计算机专业
前言
随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展，络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术，它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。
一、虚拟现实技术
多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展，现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上．而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展，特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式，是一种最新出现的教学模式，具有广阔的发展前景，代表了教育的未来和发展的方向。
1．1虚拟现实技术概念
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)，又称为灵境技术，毕业论文它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术，以及人体行为学等多项天技术．是计算机技术的综合应用。具体地说，就是采川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，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境．仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉，从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。
1．2虚拟现实系统的构成
一个虚拟现实系统由以下几部分组成：
(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生，且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互，这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换，使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息，让虚拟环境有所察觉。
(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统，只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在．又通过作用器件去影响虚拟环境，使其作出相应的变化。
(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境，且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
1．3虚拟现实技术基本特征
(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。
(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互．使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能．就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
1．4虚拟现实系统的类型
虚拟现实技术按其功能，可分为以下几种类型：
(1)沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵，难以在教育行业普及推广。
(2)桌面式虚拟现实系统
桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景．用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前，通过屏幕观察虚拟世界并与之交互，往往会受到周围环境的影响，难以做到完全投入．但是结构简单、成本较低，易于普及推广。
(3)分布式虚拟现实系统
分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间，共同参与虚拟活动。
(4)增强现实性虚拟现实系统
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的感受。
1．5虚拟现实造型语言VRML
VRML(VirtualRealityModelingLanguage1即虚拟现实建模语言，是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的，在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。
VRML的基本工作原理可概括为：文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述，是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的，因为这样会有很大的数据量．在Intemet上传输会遇到很多困难．VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景．就像我们的编程语言。比如，一个立方体的描述文本是：Box(size3.03.03.0)。VRML就是一种描述语言标准，规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时，需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说，文本描述是嵌在WEB页面中，在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后，浏览器对它进行解释计算，动态地生成虚拟场景。比如，描述球形的文本，浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说，就是用文本信息描述三维场景．在Intemet网上传输，在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景．解释生成的标准规范即是VRML规范。
VRML文件主要包括四个主要成分：VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中．医学论文只有文件头部分是必须的，它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型，它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块．它构成了VRML文件的主体部分，正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作．然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序，一个典型的脚本是由Java或javascript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息．一旦在两个节点之间创建了一个路由．第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点，这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目：注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本，它类似于程序设计，这种方法简单方便．但不是很直观．对设计者的空间想象能力要求也较高，设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具，如CosmoWorld和WebWorld等．这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件，用户设计时，只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了．而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后，系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本，这样，这些文本传送到用户的浏览器后．便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。
VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响．得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中，它可广泛用于学习情景创设上，以增加学习内容的形象性和趣味性。例如：创建网上三维图书馆，它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实，汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外，使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施，它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险。
更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低，这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性，所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中，这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
二、虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
2．1虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用
众所周知，计算机课程实践性很强，在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如，在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时，书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合，设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容，满足学习者从各个角度观察和学习，仿佛身临其境，更好地理解学习的内容。
制作VRML课件的基本思路是：
(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画．并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。
(2)引入VRML的相关节点，建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。
(3)优化VRML场景，即在构建场景的过程中，利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。
(4)VRML文件的输出，将已创建的空间场景输出为．wrl形式的文件。
例如，设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。
首先，在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型．增强感性认识，并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRMLScript的动画链接．虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件，再通过把VRML文件嵌入到网页的方法，使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字．又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同．感受到虚拟世界的美妙。然后，通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着，通过VRML的动画节点控制和VRMLScript的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果，然后按照六个安装步骤：第一，机箱、主板的安装；第二，风扇、内存的安装；第三，光驱、软驱、硬盘的安装；第四，声卡、显卡的安装；第五，电源的安装；
第六。显示器、键盘、鼠标的安装，组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。
在学习的过程中，只要点击相应的按钮，就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后，点击光驱的开、关键，光盘托会自动拖出和送入，点击软驱的按钮，软盘会自动取出．使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。
通过VRMLScript语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如．当你点击软驱上的按钮，会发出声音并弹出一张软盘；当你点击光驱按钮时，盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息，当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息，说明该对象名称。
又如，在《数据结构》课程中，对于常用的数据结构的算法思想．由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如，递归算法是学生比较难理解的，因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现，而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来，这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时，可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。
总之，通过制作课件来辅助课堂的教学，能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，使抽象的学习直观化、形象化，帮助学习者解决学习中的重点和难点，提高学习者的积极性。
2．2虚拟现实技术在计算机实验中的应用
由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统，包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如，在城域网和广域网的网络建设过程中，不必真正把网络构建起来就可以亲身体验，犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中，可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的，而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中，可以虚拟商务环境，让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。
使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱，在这个虚拟机上，可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作，熟悉操作和新技术，达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统，而不会对当前的操作系统产生影响。
虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟．通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索，设计出新型的网络设备和电子器件．从而激发学生的创造性思维，培养学生的创造能力。:
通过虚拟的实验室进行实验，既可以缩短实验的时间，又可以获得直观、真实的效果，还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训，避免真实实验操作带来的各种危险。并且，虚拟实验具有先进性和共享性，易扩充．易于改变教学项目，减少设备投入经费，使教学内容在虚拟的环境中不断更新．使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中，并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验，缺少“实物感”，正如在网上看书与拿真实的书看时，会觉得真实的书更实在。在网络实验中，用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多，在虚拟实验中．学生很难见到这些设备，如果在真正的实践中可能会无从下手。因此，在具体实施中，应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作，这样，他们会对实验的设备有亲身的体会，更能加深实验的印象，提高实验的效果。
三、结束语
虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的，只有亲身去经历、亲身去体验去感受，比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容，有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性，达到优化教学过程、提高教学质量的目的，从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展，基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景，必将成为21世纪教育的主流。
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