VR实验室范文（精选7篇）

VR实验室 第1篇

随着VR技术的发展,虚拟现实已经在诸多领域得到了应用。在农业种植的过程中,如果采用传统的方式进行农业项目研究,周期很长,成本很高。农业虚拟实验室的建立,农业研究人员可以采取在农业虚拟实验室中进行虚拟实验并与现实实践相结合的方式进行项目研究,省时省力。

1 农业虚拟实验室系统结构和特点

农业虚拟实验室系统结构如图1所示。该系统除了有硬件和软件组成以外,还包括服务器和客户端,服务器端的计算机是最主要的部分。

场景的一致性在农业虚拟实验室的建立当中是非常重要的,如果不能保证场景的一致性将会造成客户端实验现象的紊乱,服务器端主要管理和维护场景的一致性,对客户端进行监听,满足客户端的连接需求,而且可以实现用户的注册以及对用户的管理。农业研究种植人员可以了解其它用户的状态,模拟实验的显示和更新结果,农业研究人员客户端与服务器通过通信部件相互通信,以保证客户端与服务器的正常通信。通行部件的主要工作是:将服务器端获得的实验结果数据和用户状态给各客户端,接收后,客户端同样可以通过通信部件将实验过程结果数据已经自身状态发送给服务器,通信方式采用全双工。

本文从系统的功能上来讲硬件主要包括测量单元,数据采集单元和仪器仪表。农业虚拟实验室的创建其主要功能就是能够在客户端完成模拟的农业实验,在创建虚拟农业实验室的过程中需要对实验仪器等重要信息进行采集,该过程采用信息采集卡对被测单元和实验仪器进行采集。配合使用的硬件也可以将计算机发出的命令反馈到被测量单元或仪器设备中,并实现相应操作。

从个性化的角度出发,考虑到方便快捷性,系统需要具备准确高效的设计出相应虚拟元器件的能力。从成本出发,系统所设计的这些虚拟元器件应该可以重复使用。虚拟仪器的产生就是通过硬件与软件相互结合产生的。

2 基于VR的农业虚拟实验室设计

本文设计的基于VR的农业虚拟实验室指的是在计算机系统中利用虚拟现实技术创建的实验虚拟环境,软件的设计很关键,系统的软件由三个部分组成转换驱动程序、I/O接口程序以及高级应用程序。功能实现由软件模块实现。该系统包括对客户端管理,虚拟实验器材建立和实验过程监督处理等功能。

农业虚拟实验室的实验过程如图2所示。

在整个实验过程中,农业实验人员会通过客户端进行登录,进入到农业虚拟实验室的网络运行平台,选取自己所要的实验器材进行实验,实验输出的结果将通过信息采集系统,信息采集系统就是采集的实验的输入和输出信息并送给客户端,实验操作的过程会通过五通道视景显示,通过建模系统实现对场景的仿真,送给五通道视景显示和视景驱动系统,经模拟系统模拟反馈结果送给视景驱动系统进行驱动并通过动力学模型实时解算出输出,这个系统就是一个不断输入产生反馈对反馈输入进行处理的过程。

农业虚拟实验室包括四部分的组成:(1)实验处理仿真软件。该部分主要完成对实验人员产生数据的更新,存储和一系列的分析处理。(2)数据库系统。主要目的是存储大量的实验结果。(3)能处理大量模拟操作、数据处理的服务器。

农业虚拟实验室的设计需要考虑其交互性,能够使多个实验者进行参与,基于Web的网页浏览器结合服务器(B/S)计算模式的使用是实现农业虚拟实验室的一种基本方法。介于该农业虚拟实验室的共享性,多个用户可以通过客户端进行连接使用。

3 结语

本文用虚拟现实技术的思想创建了农业虚拟实验室,用新的方式把农业实验人员和虚拟实验室联系在一起,通过该辅助手段,农业研究员能一定程度上缩短农业领域重大项目研究时间,节约经费,降低生产成本,改善生态环境,提高农作物产品质量和产量,具有很好的应用前景。

摘要：随着VR技术和农业的发展,计算机系统中可以利用虚拟现实技术创建一个农业虚拟实验环境,农业研究种植人员可以通过农业虚拟实验室进行农业模拟或实验,不仅可以缩短项目研究所需时间,降低研究成本,而且可以改善生态环境。

关键词：VR,农业,虚拟实验室

参考文献

[1]张茂军,李云浩,等.HVS:一种基于实景图像的虚拟现实系统[J].小型微型计算机系统,2009,20(7):491-495.

[2]石教英.虚拟现实基础及实用算法[M].北京:科学出版社,2002.

VR距颠覆世界还有多远? 第2篇

日前, 苹果对《金融时报》确认, 虚拟现实和现实增强领域的顶级研究者道格·鲍曼 (Doug Bowman) 已经加盟苹果, 这表明苹果正在关注虚拟现实市场。

无独有偶, 三星近日也在纽约开设一个影视工作室, 为Gear VR虚拟现实头盔制作新内容。同时, HTC CEO王雪红也表示HTC未来会对VR保持关注。巨头纷纷试水, 风投热潮不断, VR真的要来了吗, 它距离颠覆我们的世界还有多远?

VR的问题在哪?

其实VR不是新东西, 早在上世纪80年代就有游戏机厂商尝试过VR模式, 上世纪90年代任天堂的VR游戏机VirtuallBoy卖了126万, 但是这些产品最终都没有让VR普及起来。

如今, 电子技术让VR设备变得更加便宜, 甚至用户可以把智能手机当作VR平台, 只需要一个附带设备就可以享受VR体验, 但是VR依然是小众玩物。

虽然资本已经热炒了好几轮, 各个巨头也在积极投入研发, 但是从目前的情况看, VR想要替代智能手机成为下一个增长点还是很遥远。这个问题就出在标准化和内容上。

现在VR一哄而上, 各家都在做, 而业界没有一个标准来保障用户体验的一致性。专用的VR设备、手机附加VR设备多种多样, 无法保障内容的通用和体验的一致。

智能手机之所以兴起, 是苹果公司通过i Phone建立了一套标准, Android参照了苹果的标准。无论什么智能手机, APP的体验都差不多, 开发者需要兼顾的平台不用太多, 就可以保证自己的APP在大多数设备上运行且有利于普及。相比之下, VR需要考虑与市面上诸多设备的兼容性因素要多得多, 毕竟用户的需求和体验不尽相同。此外, VR的内容制作价格也很昂贵, 短短几分钟的3D展示就要烧掉大量金钱, 直播、影视也需要对传统方式进行变革, 尽管付出如此多的成本, 仍难以找到清晰的盈利模式。

普及需要整体方案

回顾i Phone, 甚至更早的i Pod的普及。在i Pod出现之前, 人们对音乐的需求是一直存在的, 从磁带机、CD随身听发展到MP3, 但是内容与设备是分开的。而i Pod提供的是整体解决方案。你买我的i Pod, 可以通过我的网络获取正版歌曲, 获得音乐体验。这是一个综合性的方案, 用户购买到的是全套服务。

同样, i Phone也很快设置了应用商店, 你买我的i Phone, 不仅可以获得颠覆性的电话和上网体验, 还能从我提供的应用商店中获取资源, 最终几乎无所不能。

苹果作为先行者获得了利益, 引发了“跟风”, 最终让智能手机普及开来, 改变了我们的生活。

VR普及同样需要这样的过程, VR相比目前的其他显示方式, 有身临其境的优势, 当前需要一家公司将VR设备普及, 同时把内容提供给消费者, 让消费者获取身临其境的体验。

这家公司不应仅是一家VR设备的硬件公司, 而是VR服务的综合公司, 它可以提供VR设备、VR直播服务、VR影片和游戏下载, 甚至VR内容制作。

这些内容或者卖给消费者, 或者通过插播VR广告来获取收益, 有收益后才能循环起来, 进而制造更多的内容, 普及VR或者引入第三方, 制造VR内容并且分成。这样VR才会发展起来。

国外色情带路国内商用起步

从技术角度看, VR并没有什么“瓶颈”, 无论是VR视频的拍摄, 还是VR设备的制造, 软件硬件都没有太大问题。标准化问题可以通过产业联盟加以解决, 或者借助实力强大的公司 (譬如苹果、谷歌) 强推标准。而强推或者搞产业联盟的前提是有钱赚, 有盈利模式能够覆盖VR内容的高成本。用户或者商家要肯为了VR“掏钱”, 而不是产业联盟或者商家自己补贴。

从体验上看, VR相对于传统模式优势在于身临其境的感觉, 而要让用户为了这种感觉掏钱, 色情无疑是最大的消费动力。事实上, 国外像“阅后即焚”这类应用都是色情带路的。VR在色情产业的模式已经有国外公司在探索, 用户付费模式在国外版权保护严密的环境下是可行的。

在国内色情内容非法, 靠个人娱乐的消费意愿覆盖不了VR的高成本, 可行的道路是商用。目前, 已经有公司制作VR产品用于房地产商促销, 这无疑是好思路。实际上产品展示上VR有很大优势, 展示效果也更好。对于房产、汽车这类高价值物品, 利用VR进行广告展示是有可能盈利的。

浅析VR新闻的发展态势 第3篇

“VR新闻”即虚拟现实新闻(VR Journalism)的简称,亦有“灵境新闻”和“幻境新闻”之称。“VR新闻”主要指依托于虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)的一种新闻报道,将新闻信息360度无死角呈现,有时甚至给人置身于新闻事件现场的感觉。

其中,“VR新闻”依托的虚拟现实技术主要通过计算机模拟生成可交互的三维环境,并通过多种传感设备使用户沉浸在该环境中,从而形成具有交互性、沉浸感和构想性的虚拟仿真平台。[1]

2 VR新闻的产生背景

任何事物的诞生都是建立在一定的条件和基础之上的,并非“无源之水,无本之木”,VR新闻的诞生也毫不例外。VR新闻是随着虚拟现实技术的发展而诞生的,可以说是虚拟现实技术发展到一定阶段的产物。虚拟现实技术最初是由美国人拉尼尔在20世纪80年代初提出的,是利用计算机图形系统和各种控制接口等设备打造出具有沉浸感三维环境的一种技术。这种技术最初时期并未广泛运用于信息产业链中,而是首先在游戏领域中崭露头角。

随着腾讯、百度、阿里巴巴、乐视、联想等信息产业公司向VR市场进军,张艺谋等知名影视导演对VR电影发展前景的看好以及如今新闻媒体对VR新闻的生产、制作等,VR技术在中国的发展已然由最初的几个领域逐渐渗透到了信息产业链中,并有在信息圈快速崛起的趋势。曾有业内人士表示,2016年将是中国虚拟现实技术产业爆发的元年,众多领域或多或少都将会引入VR技术,打造“VR+”的时代。VR新闻便是媒体在这种大环境影响之下进行的一次新尝试。

除了VR技术为VR新闻诞生提供的必要条件外,媒体竞争环境和新媒体环境的发展变化也成为媒体人积极尝试VR新闻制作的重要因素。随着互联网技术的快速发展,技术的革新已改变了传统媒体原有的信息传播方式,纸媒独大的时代已不复存在,媒体竞争也随之变得激烈,如何在最短的时间内传达更全面、更客观、更真实、更形象的信息成为各大媒体追求的目标。在这种背景下,媒体积极利用微信、微博等新媒体平台的同时,不忘寻找更能吸引受众的新闻呈现方式,而VR技术的出现给新闻媒体提供了新的契机,使其能够利用VR技术实现立体化、全方位的新颖的报道形式。另外,虽然微博、微信等新媒体平台弥补了传统媒体的许多不足,但随着新媒体发展环境的变化,VR技术的加入会使这些新媒体平台传播的新闻内容形式更加丰富多样,这为VR新闻的诞生提供了动力。

3 VR新闻的发展现状

VR技术自2012年被美国媒体引入到媒体报道中后,一直被视为新闻业的前沿技术。目前,随着VR技术的发展,VR新闻在国内外已逐渐崛起,成功引爆了媒体市场。从今年我国“两会”期间的新闻报道可看出,目前中国的VR新闻已进入批量使用阶段。

“两会”期间,主流媒体人民日报客户端、新华社等通过使用VR技术无死角观察全会场,将各个角度全面展现给受众,其中新华社更是利用VR技术拍摄了包括新闻发布会、现场采访、会议记录等在内的近12个VR视频。此外,《光明日报》《法制晚报》等在“两会”报道期间也都尝试了VR新闻。除上述传统媒体外,百度新闻、新浪新闻、乐视、优酷等这些互联网媒体也对VR新闻进行了尝试。[2]这些尝试主要通过3D虚拟数据、MG动画设计、三维数据模型等对复杂数据进行形象化展示,从而给观众真实的“沉浸感”,提高新闻报道的视觉艺术,极大地丰富新闻报道的形式,让新闻信息变得更生动新颖。

VR新闻发展到目前为止已呈现出了自身的一些优势和不足。VR新闻最大的优势是360度全景摄影,给人“身临其境”之感。它的出现无疑验证了麦克卢汉的“媒介理论”,麦克卢汉认为人类的发展史就是一部媒介的变化史。他还指出,媒介是人体感官的延伸,而VR新闻打造的360度全场景“沉浸式”新闻报道正是对人体视觉、知觉等感官的延伸。VR技术的出现给新闻报道提供了一种新的内容呈现形式,在提高新闻报道到达率和理解率等方面具有重要意义。

此外,由于VR技术发展还不完善,由此产生的VR新闻也会受到限制,比如:VR移动端体验设备的不完善,会让VR新闻不易普及到更多受众。另外,有些新闻媒体过分看重VR技术,忽略了新闻内容,走入“形式>内容”的误区等。目前的VR新闻还存在议程设置痕迹和把关痕迹较重的现象,有人认为这种通过虚拟技术环境模拟出来的某些场景并非是真实的,较大地改变了受众的感知,进而影响了受众的行为。针对这一系列问题,新闻媒体应积极把控好VR新闻制作的尺度,寻求到最佳平衡点,VR技术也应逐渐克服体验问题。

4 VR新闻未来发展趋势

VR新闻作为新闻报道的一种新形式,具有较好的发展前景,能够完善新闻报道体系,未来可能会成新媒体发展的一大助力,也可能给电视新闻的发展带来新的机遇。

3.1 VR新闻将完善新闻报道体系

VR新闻作为新闻内容呈现的一种新形式,会对现有的新闻报道体系进行完善和发展。VR新闻最大的特点是对报道形式的改变,将以往的繁杂的数据和过程等内容通过模拟现实技术清晰呈现。

3.2 VR新闻将会助力新媒体发展

目前,新浪新闻、百度新闻、乐视等网络媒体都已经投入了VR新闻的生产、制作,从网络媒体对VR技术的运用可看出,未来VR新闻也可能会在微信、微博等新媒体报道中起到突出作用,成为微信、微博等新媒体传播渠道中重要的新闻内容。

3.3 VR新闻或给电视带来新机遇

VR新闻借助虚拟模拟环境而形成的一种新闻报道形式,给人以听觉、视觉等各个感官上的延伸,其发展与电视新闻的报道相关,能有效增加电视新闻报道形式,丰富电视新闻的报道效果,或许会成为电视新闻发展的新机遇。

3.4 VR新闻将成新闻报道大趋势

2015年到2016年间是VR技术深入探索的重要阶段,也是VR新闻爆发的元年,众多新闻媒体纷纷投入了VR新闻的生产、制作,在VR技术大潮中不断摸索。从VR新闻自2012年的初现端倪到如今的起步发展可看出,未来VR新闻很可能成为新闻报道的大趋势,在新闻媒介环境中营造出如火如荼的发展场景。

3.5主流媒体和网络媒体将成VR新闻主阵地

根据目前VR新闻发展情况来看,国内许多主流媒体和大型网络媒体,如人民日报、新华社、百度新闻与乐视等,已纷纷开始制作VR新闻。在目前这种趋势下,可以预测未来主流媒体和网络媒体或将成为VR新闻的主阵地。

摘要：近几年来,随着虚拟现实技术不断发展,其应用范围已逐渐延伸至游戏、设计、医疗、教育、影视和新闻等各大领域。对于与信息技术革新紧密相关的新闻业而言,虚拟现实技术催生的“VR+新闻”引起了国内外传媒学者的广泛关注,其未来发展或将给新闻业带来革命性变革。基于上述背景,本文通过分析VR新闻的概念、VR新闻的产生背景及其发展现状等几方面来预测VR新闻的未来发展态势。

关键词：虚拟现实,VR新闻,发展态势

参考文献

[1]马持节.虚拟现实:关于未来媒体的一种猜想[J].新闻界,2008(2).

戴尔为VR带来更完善支持 第4篇

戴尔4月22日在北京举办虚拟现实合作伙伴论坛, 携手多家虚拟现实行业领先合作伙伴, 展现“VR Ready”生态系统, 共同分享VR行业发展的机遇与挑战, 探讨虚拟现实的先进技术如何尽快进入主流商业应用、助力行业的高速健康发展。

随着技术不断发展, VR已逐渐被应用于医疗、教育、社交、商业、工程、视频、服务、游戏业务等多元领域。在此次活动上戴尔宣布计划在未来携手合作伙伴共同构建“VR联合实验室”。通过挖掘不同领域的特点以及对VR的需求, 为不同行业的合作伙伴提供技术支持, 使合作伙伴能够更快实现从概念到市场的转变、产品更容易被客户所接受、降低开发和市场推广成本。

VR新闻:推开虚拟的现实大门 第5篇

VR (Virtual Reality) , 中文翻译为“虚拟现实”, 也称“人工环境”, 即用计算机发展的高科技手段构造出一个虚拟的境界, 模拟视觉、听觉和触觉等感官, 参与者获得如同现实一样的感觉。虚拟现实, 不但可以是现实世界的复现, 也可以是主观想象出的“人工世界”。因此, VR技术的核心特征可以归纳为“3I”, 即沉浸 (Immersion) 、交互 (Interaction) 和想象 (Imagination) [1]。

基于虚拟现实技术的新闻报道, 是以第一人称视角, 让观众体验到沉浸感和参与感, 获得新闻故事或情景的新闻制作方法 (德拉佩纳, 2010) 。目前, 利用游戏平台与构造虚拟环境是较多用的方法。它的主要目的是让观众化身为新闻事件的“目击者” (Witness) 而不仅只是新闻的“观望者” (Viewer) 。

这种“沉浸式新闻”通常是使用360度全景相机和其他设备记录新闻现场, 经过处理后再在虚拟现实的头戴式设备上呈现, 从而使受众获得“亲临现场”的体验[2]。

The Media Briefing资深记者Chris Sutcliffe认为, 全景视频是虚拟现实技术在可行的领域产品的最小单位, 是虚拟现实技术的概念证明。当下, 可以真正称之为虚拟现实的应用依然集中在游戏领域, 但让人兴奋的是, 少许大胆尝试已经出现。

2 基于传播学理论的VR新闻

麦克卢汉的“媒介理论”认为:“社会发展史也就是人类不断创造并运用新媒介, 借此延伸自身认知和改造世界的进程。”而VR新闻的出现, 又一次印证了其“媒介即讯息”“媒介是人的延伸”等论断的广泛性和深刻性。

早在20世纪20年代, 李普曼就提出了媒介所固有的局限性:“传播过程中, 话语的‘意义’不免会受到损害。世界太大, 人们面对的情况太复杂, 信息太少, 因此, 绝大多数舆论都是产生于想象中。”因此, 提供现实世界的“原画再现”, 甚至可以让观众“身临其境”, 一直是媒体从业者的目标。

强调“在场感”的VR新闻, 可以更好地提供“全貌”, 借助VR技术, 也可以让人走进具体情境, 更加深刻地了解事实, 这实际上是打破了传统技术只为受众提供“片面真相”“间接真相”的枷锁, 加深了新闻报道的深度和广度。因此, 在信息传播视觉化趋势愈发明显的当下, VR新闻的出现, 既挑战了传统新闻的范式, 也为传统新闻业创造了机会。

从传播机构看, VR新闻历史不长, 不论是新媒体还是传统媒体, 在这个领域都几乎是“0起点”, 因此, 传统媒体可借助VR新闻再次发力。此外, 也正是由于VR新闻的技术和内容还处于摸索阶段, 所以, 新旧媒体也将因为VR新闻加强融合。

从传播方式看, VR新闻目前虽然还未完全普及, 但越来越多的中外媒体, 都开始借助VR技术展开新闻报道。为了实现“共情效应”, 传者将更多地从受众角度出发, 不同于以往的“VR叙事体”正在走近, 传统的新闻的叙述方式面临变革。

3 国内渐热的VR新闻

海外VR新闻的兴起, 推动着我国VR新闻的发展, 以中国VR潜在用户2.86亿的规模, VR新闻在我国的兴起将是顺理成章的事, 而VR新闻也将对我国传统新闻传播体系带来冲击。

首先, VR新闻对新闻媒体与新闻传播的宏观管理提出了挑战。一方面, VR属于“新媒体赋权”的体现, 主流媒体单方向的引导将受到挑战。VR的语境, 将促进受众主动参与热点事件。另一方面, 即使受众可以从第一人称角度看新闻事件, 但其视角依旧被一根看不到的线所牵制。因为VR新闻的制作者并非观众本人, 而是记者、编辑。所以, 这根隐藏的线, 将有可能成为更强大的舆论操控工具。

其次, VR新闻对传统的媒体内容和形式提出了挑战。从技术上来看, VR新闻的拍摄和后期剪辑都不同与传统新闻, 而其观看设备也是多种形式, 在格式上至今未实现统一。从内容来看, 因为VR新闻强调第一人称, 所以, 在VR新闻的题材选择和叙事上都不同于传统新闻样式。

第三, VR新闻的出现, 对传播理论和媒体管理提出了许多新的课题。例如, 为了迎合受众的感受刻意选择适合VR表现的新闻内容, 从“满足受众”的导向变成“用户兴趣”;为了追求“沉浸感”, 在形式上趋同于“虚拟游戏”, 是否会出现新闻游戏化的走向等。

4 结语

对应以上种种, 建设性的方式将是以对话关系和对策关系为主的软性控制模式。在发展VR新闻同时, 应当发挥“把关人”的角色, 对过度游戏化和缺乏客观性的报道进行过滤和筛选。

参考文献

[1]南文.虚拟现实VR会是下一个改变世界的计算平台吗?[J].互联网周刊, 2015 (24) .

VR沉浸教室:教育未来的无限可能 第6篇

地理课上去太空探险,历史课上置身战场烽火中,政治课上和多国领袖共话世界格局……这样炫酷的课堂不再是天方夜谭。以往教师们备课时要花费很多时间和精力去写教案、找素材,找到的素材也不一定能满足需求。在VR沉浸教室,教师只要轻松一点鼠标就可以找到需要的内容,不仅是图片素材,还有一个超大的3D素材库。随后,按照沉浸教室里的PPT模板,便可以很快完成教案。VR沉浸教室里的教学资源非常丰富,覆盖了小学、初中、高中,教材版本包括人教版、苏教版等。地理课上,学生戴上VR眼镜,置身银河系,随着头部转动,眼前的画面也随之转变方向,学生可以看到360度全景空间。当学生将眼睛停留在土星时,即弹出关于土星的知识点,耳边还伴有语音讲解。在全方位的感知之下,这节地理课像一场穿越时空的旅行,没有一丝枯燥和乏味。

教师可以利用VR沉浸教室配套的电子白板、平板电脑出题和讲解。点击电子白板上的“出题”按钮,学生手中的平板电脑就会出现相应的题目,答题完毕时点击“提交”即可,答错也可以修改。答题全部结束几秒钟后,电子白板上就会显示解题正确和错误的人数,这样教师马上就可以了解全班的学习情况,并做针对性的正确解答。同时,教师还可以给答题正确的学生送出红花以资鼓励。课中,如果有学生开小差,教师甚至可以通过终端设备发出信息提示。

这就是发生在VR沉浸教室里的轻松、高效、有趣的神奇旅行。VR沉浸教室目前可以和很多学科结合,根据学校不同的教学需求实现个性化定制,像VR科普角、VR实验室、VR创客教室等。

VR在教学中的应用研究 第7篇

虚拟现实 (VRVirtual Reality) 是通过多媒体技术与仿真技术相结合生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境, 用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。虚拟现实指通过计算机生成的给人以多种感官刺激的虚拟环境 (世界) , 是一种高级的人机交互系统, 也被称为人工现实 (AR) 。然而当前的多媒体教学大多是基于Web的, 要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互VR是极其困难的 (一是技术原因, 二是资金原因) 。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的虚拟现实技术却日趋成熟和完善, 这些以Web 3D技术为基础的虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标, 在相当程度上高效、经济地实现了VR系统的目标。

由于虚拟现实技术的出现, 不仅促进了VR技术的普及应用, 而且也给教学带来了新的教学手段, 有效地提高了多媒体教学的质量。因此, 充分认识VR技术在教学中的重要性、研究虚拟现实技术的特点及其应用规律, 从而进一步促进教学的发展, 已成为当前教学中的一个重要课题。

1 虚拟现实的特点及其在教学中的作用

Grigore指出, VR具有三个最突出的特征, 也就是VR的三“I”特性, 因而可以用此来区别相邻技术, 如多媒体技术、科学计算可视化技术等。三个特征包括交互、沉浸感和构想性[Grigore1997]。

1.1 特征

(1) 交互:

参与者可以通过使用专用设备, 用人类的自然技能实现模拟环境中的物体, 且用户有抓取东西的感觉, 还可以感觉到物体的重量 (其实这时手里没有实物) , 视场中被抓起的物体还应立刻随着手的移动而移动。

(2) 沉浸感:

用户在计算机所创造的三维虚拟环境中处于一种“全身心投入”的感觉状态, 有身临其境的感觉。

(3) 构想性:

构建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。

虚拟环境技术涉及到构建虚拟现实系统的多种技术, 涉及到多个学科领域的研究。在计算机人机界面技术方面, 头盔式显示装置、数据手套、数据衣以及其它传感装置等等是虚拟环境技术使用的一些典型的硬件设备。虚拟环境技术还涉及到人的行为学的研究, 如听觉、视觉等的行为建模、人类观察世界、与世界交互方式的建模等等。此外还涉及动画、建模、人机交互、人工智能、数据库等等。

1.2 教学中的作用

1.2.1 知识学习

在教学中, 学生对虚拟现实技术所表达的教学内容进行交互, 从而学习相关的知识。采用虚拟现实技术表达教学内容可以使学生在浏览器中观察到在现实生活中不能或不易观察到的现象或事物, 并提供了极为自然的理想观察模式。

1.2.2 激发创造

通过虚拟现实技术可将学生在学习过程中产生的假设进行虚拟, 呈现相应的结果或效果。这样有力于激发学生的创造性思维, 进行主动的探索性学习, 培养学生的创造能力。

1.2.3 虚拟实验

采用虚拟现实技术可以将合适的实验在网上虚拟实验室中表达出来, 并由学生在这些虚拟实验室中完成实验。这样可以完成不易观察的、有危险的或费用高的实验, 提高多媒体教学中实验课的效率。

1.2.4 技能培训

由于虚拟现实技术可实现在逼真的虚拟环境中以自然的方式进行交互, 所以它非常适于进行技能培训, 使学习者在接近真实的环境中更易于掌握相应的技能。虽然目前在网络上用普通出入输出设备不易实现直接的力反馈, 但可实现在虚拟环境中进行有关三维空间位置、变形、时间顺序、颜色纹理及音视频等方面的交互, 从而可进行与这些内容相关的技能培训。

2 教学中常用的虚拟现实技术

目前, 虚拟现实技术大多是基于Web 3D技术的, 而Web 3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型, 一种是基于几何模型, 另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点, 前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间, 但计算量大, 因而对硬件要求较高, 对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模, 开发成本低, 计算量小且效果逼真, 但数据量较大。

各种虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展, 都不仅具有鲜明的技术特点, 而且也都尽量扬长避短, 形成了各自的技术风格, 这也为我们在多媒体教学中针对不同教学内容选用最为合适的虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此, 研究和对比分析各种主流虚拟现实技术是十分必要的。

2.1 VRML

VRML (Virtual Reality Modeling Language虚拟现实建模语言) 是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言, 它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型, 也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览, 即沿三轴方向移动场景和旋转场景, 同时还可以建立与其他3D空间的超链接。

VRML文件是文本文件, 它可以用文本编辑器编写生成, 其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格, 靠人工编写VRML文件工作量极大, 因此一些三维建模工具 (如3DS MAX) 以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件, 提高了开发效率, 但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。

VRML适用于构造虚拟三维环境, 而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。

2.2 Cult3D

Cult3D是Cycore公司基于Java开发的虚拟现实技术, 它具有独特的渲染方式, 可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件, 所产生的文件 (.co) 数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图, 并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音, 特别适合于在网络上表达3D对象。

Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力, 它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型, 并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DS MAX 和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3D Designer中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。

2.3 Viewpoint

Viewpoint是Viewpoint公司的虚拟现实技术, 其正式名称是VET (Viewpoint Experience Technology) , 它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的VR文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图, 因此, 被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率, 因此它对网络带宽适应能力较强。

通常开发Viewpoint的VR文件是从3DS MAX中导出ASE文件, 在Viewpoint的核心应用程序Viewpoint Scene Builder中导入ASE文件, 并对相应3D场景的有关元素 (如:材质、动画、交互动作和场景定义信息) 进行编辑和设计, 最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件 (.mts和.mtx) 。Viewpoint作品展示, 如图2所示。

2.4 Flash

Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flash动画采用网上流式播放技术, 在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flash动画。在Flash中制作动画时, 不仅可在开发环境中绘制矢量对象, 而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画, 然而用它也可进行虚拟现实的开发。

用Flash开发VR数据文件, 主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互, 进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行VR交互控制的灵活性较大, 因此所开发的VR数据文件也具有较强的个性, 同时因为Flash并非专门用于开发VR的, 所以开发时的步骤较为复杂些。

为了研究和对比上述5种虚拟现实技术性能和特点, 分别采用这些技术制作一个3D茶壶的对象VR数据文件, VR显示窗尺寸为320240象素, 并将VR数据文件嵌入网页, 在浏览器中体验VR中的物体。在制作过程中, 3D茶壶的建模在3DS MAX 3.0中完成, 采用默认材质和不使用贴图。

2.5 Virtools

新一代的Virtools Dev 3.0整合许多最新的技术, 有效的提升互动3D研发环境的制作过程以及在不牺牲任何质量的情况下, 同时降低成本并且确保产品上市时间。Virtools Shaders支持绝大部分最新的显示卡, 供您撰写属于您自己开发的特殊效果, 并提供使用者, 在Virtools的着色阶段 (rendering pipeline) 完整的控制权。透过最新的着色器 (Shader) 运算技术可以迅速地编写并且立即完成内容的更新。不需重新读取整个档案, 只需更改 shader 参数即可。这强大的编辑功能让开发者将 shdader 效果很快地置入实际的游戏场景中, 并可立刻提升画面效果, 使空间环境及对象贴图材质的呈现更具真实性及说服力。让游戏开发者对于整体绘图流程 (render pipline) 、视觉效果与后制特效 (post-processing) 技术能有更为完善的掌控。

3 结论

虚拟现实技术作为一种新的计算机媒体形式, 它的技术含量是很高的。目前国内已经有很多公司和科研机构正在开发虚拟现实项目, 但是这些项目大多为建筑类项目, 并且所需要的硬件投资非常厉害, 并非一般学校所能承受。虚拟现实似乎在学校中难以生存。其实综上所述, 这项技术完全有可能在教学中得以实现, 关键在于选择合适的虚拟现实软件和技术。计算机技术作为教学的辅助设施, 近年来已经取得了很好的效果。而虚拟现实技术以它极其独特的优势, 完全有可能从根本上取代原有的平面式计算机教学, 从而使教育进入一个全新的形式。

摘要：目前, 虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、影视制作、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, 在教育领域, 虚拟现实技术具有更广泛的作用和影响。将虚拟现实技术应用到教学中, 能够很好地满足教学中情景化及自然交互性的要求。主要探讨虚拟现实技术的基本特征以及它在教学过程中的应用。

关键词：虚拟现实,教学,VRML

参考文献

[1]Fisher S S, Fraser G.Intelligent Virtual Worlds Continueto Develop[J].Computer Graphics, 1998, 32 (2) .

[2]张力.采用突出宽带网优势的技术加强网络课件交互和资源共享能力[J].中国电化教育, 2001 (11) :233.

[3]苏威洲.实现网络三维互动—Cult3D应用指南[M].北京:清华大学出版社, 2001.

[4]刘明昆.三维游戏设计师宝典-Virtools开发工具篇[M].四川电子音像出版中心, 2005.