虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例精選(九篇)

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第1篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實技術(shù)； 虛擬教學系統(tǒng)； 感知； 交互； 沉浸

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）12-72-03

Research on the design of virtual teaching system based on virtual reality technology

Yang Xuchao

Abstract： The educational characteristics of virtual reality include multi-perception， interactivity， immersion and imagination. To design the virtual reality system， the advanced education idea should be taken as the guidance， a virtual perceptive teaching system should be built by giving full play to the virtual reality technology， to design the virtualized scene， classroom， experiment， roles and situation， and the student should be allowed as a role to experience the virtualized natural phenomena and process of things evolution， so as to support student learning， exploration and discovery.

Key words： virtual reality technology； virtual teaching system； perception； interaction； immersion

0 引言

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality簡稱VR）是近年來的一個研究熱點。

1965年，有“VR之父”之稱的計算機圖形學創(chuàng)始人Ivan Sutherland，曾在IFIP會議上做了題為“The Ultimate Display”的報告，第一次提出了虛擬現(xiàn)實的概念[1]。這一提法對“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”來說，具有里程碑的意義。

1989年，美國的VPL公司宣布完成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)RB-2（Reality Built for2），VPL公司的創(chuàng)始人Jaron Lanier正式提出了“虛擬現(xiàn)實”一詞，從此進入虛擬現(xiàn)實階段[7]。

從上世紀90年代至今，“VR”進入全面發(fā)展階段，并開始在各領(lǐng)域綻放異彩，從而，逐漸走向?qū)嶋H應(yīng)用[6]。近年來，VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。VR應(yīng)用到教育領(lǐng)域中，既是虛擬現(xiàn)實自身發(fā)展的需要，也是教育發(fā)展的需要。

虛擬現(xiàn)實教育特性歸納為四重性即：多感知性、交互性、沉浸性以及構(gòu)想性[4]。

VR的教育應(yīng)用價值是，可以建立虛擬的學習課堂，把相應(yīng)知識進行情景化設(shè)計，形象直觀地展現(xiàn)在學生面前，允許學生以角色的身份，“身臨其境”地去體驗類真實生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象、或事物的變化過程。學生沉浸在這樣的虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境中，通過多層次的感知，獲得類似真實的體驗效果，全方位地獲取信息，主動自然地對知識進行認知和建構(gòu)，在沉浸于探索活動之時，跳一跳，摘到果子。

1 虛擬教學系統(tǒng)的設(shè)計原則

教育是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作為一個結(jié)構(gòu)完整的虛擬教學系統(tǒng)設(shè)計，教育性是根本屬性、此外還必須兼顧知識性、計算機虛擬技術(shù)特性、科學性與藝術(shù)性等方面。因此，虛擬教學系統(tǒng)設(shè)計必須遵循以下原則。

⑴ 運用先進教育學習理論作指導的設(shè)計原則

在教育理論體系中，學習理論經(jīng)歷了由行為主義到認知主義、認知主義到建構(gòu)主義、又由建構(gòu)主義到情境認知與情境學習理論的演變和發(fā)展過程。這些學習理論都在不同的時期指導了CAI寫作，并成為CAI發(fā)展不可或缺的重要推手。

本研究課題其本質(zhì)是教育性，核心是教育創(chuàng)新。因此，虛擬教學系統(tǒng)的設(shè)計必須要有教育學習理論做指導，否則系統(tǒng)的設(shè)計也就成了無源之水，無本之木，系統(tǒng)也就缺少了教育的屬性。

通過對教育學習理論的分析，吸取其中對課件寫作有益的經(jīng)驗，指導課件寫作實踐，可以使虛擬教學系統(tǒng)的設(shè)計更符合教育規(guī)律。

⑵ 人機交互界面設(shè)計的原則

交互性是VR在教學上最有價值的應(yīng)用。對于一個好的虛擬教學系統(tǒng)來說，人機交互設(shè)計很關(guān)鍵，虛擬現(xiàn)實教育的多感知性、沉浸性以及構(gòu)想性就是要通過人機的有效交互產(chǎn)生效果，學生的參與、學生的“角色”扮演，學生的體驗都必須獲得交互性的支持。

在進行虛擬教學系統(tǒng)設(shè)計時，要考慮界面的可視化、一致性、簡潔性、易用性、直觀性、可控性和及時響應(yīng)等原則，充分考慮到要適應(yīng)學生的心理與情感需要；要適應(yīng)學生的生理特征、行為特征等，把系統(tǒng)的交互設(shè)計看作是教學設(shè)計的最重要內(nèi)容之一。

⑶ 虛擬現(xiàn)實四重性原則

基于VR建構(gòu)的教學系統(tǒng)，在于通過感官刺激，使學生沉浸于虛擬教學系統(tǒng)中，體驗逼真的情境教學并主動動腦動手參與交互，以達到高效學習和提高技能。

⑷ 功能模塊化，提高復(fù)用性原則

系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，考慮學生的個性化需求，允許定制學生適合的學習內(nèi)容。

2 虛擬教學系統(tǒng)的指導思想

在教育的理論體系中，行為主義學習理論、認知主義學習理論、情景認知理論、建構(gòu)主義學習理論以及遠程學習的交互理論都曾不同程度地指導著CAI寫作。

⑴ 行為主義把學習看做是由刺激與反應(yīng)（即“S―R”）形成的聯(lián)接。曾指導了早期的CAI寫作；另外，程序教學的小步子策略至今仍深刻地影響著CAI寫作。

⑵ 認知主義對CAI的啟示是：要以學生為本，從學生的內(nèi)外因素兩個方面來創(chuàng)設(shè)課件情境，外因提供刺激，驅(qū)動內(nèi)因去認知知識，課件情境的設(shè)計就必須考慮學生的認知特點，必須要將知識性與趣味性相結(jié)合，以激發(fā)其好奇心和發(fā)現(xiàn)欲，誘發(fā)其質(zhì)疑、猜想和認知、激發(fā)學生的學習興趣。

⑶ 建構(gòu)主義理論強調(diào)學習的主動性、社會性和情境性。因而，“情境”、“協(xié)作”、“會話”、“意義建構(gòu)”構(gòu)成了建構(gòu)主義的四大要素。對CAI的啟示是： 學習要在一定的情境中，通過協(xié)作活動和會話交流而建構(gòu)意義。

⑷ 情境認知與學習理論更加強調(diào)情境對于學習的重要性。認為知識具有情境性，學習是基于社會情境的一種活動，知識的意義不能脫離具體的情境產(chǎn)生[8]。因而要通過設(shè)置真實的實驗環(huán)境（基于工作崗位的、基于知識內(nèi)涵的）、或借助計算機信息技術(shù)設(shè)計的虛擬情境，來提高學習的有效性，并保證知識向真實情境的遷移。

可見，VR的教育應(yīng)用與教育學習理念的精華是相一致的；設(shè)計適合學生學習的虛擬現(xiàn)實學習場景、創(chuàng)建情境化教學平臺，是虛擬教學系統(tǒng)教學設(shè)計的主要形式。教學設(shè)計要強調(diào)參與者的交互性與沉浸感，以有效提高學生學習的主動性，進行更好的知識建構(gòu)。

3 系統(tǒng)教學功能的虛擬設(shè)計

⑴ 虛擬課堂的設(shè)計

對課堂場景的虛擬設(shè)計，使教學脫離傳統(tǒng)的學習場所，突破了時空的限制，學生可以自由自在地在虛擬課堂中學習，猶如沉浸在真實課堂一樣，讓教學變得輕松而實效。

⑵ 虛擬實驗的設(shè)計

設(shè)計和建立虛擬實驗室，是一種高效而且新穎的實驗方式，不僅可以避免實驗自身存在的安全隱患，而且可以節(jié)約實驗成本，不用顧慮實驗條件、環(huán)境和時空上的限制，學生可以隨時隨地地完成實驗內(nèi)容。

⑶ 技能訓練功能模塊的設(shè)計

VR的沉浸性和交互性，允許學生以角色的身份參與到虛擬的學習環(huán)境中，去嘗試和體驗情境學習活動，這非常有利于學生的技能訓練。例如汽車維修的虛擬技能訓練、電器維修技能訓練等職業(yè)技能的訓練，學生可以不厭其煩地反復(fù)練習，直至掌握操作技能為止。

⑷ 虛擬情境設(shè)計

應(yīng)該說，最理想的學習是發(fā)生在真實情境下的學習，但客觀地說，真實情境的學習條件可遇而不可求。因而，對情境進行虛擬設(shè)計就是現(xiàn)實的選擇了。

在虛擬教學系統(tǒng)中，創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實情境相類似的高度逼真的虛擬學習情境，代替書本描述或代替抽象語言的描述，使教學的過程與現(xiàn)實的問題解決過程相類似，有利于刺激學生的感知、沉浸與構(gòu)想，從而使得學習有效發(fā)生。

⑸ 虛擬角色的設(shè)計

虛擬角色支持學生成為學習活動的“角色扮演者”，學習的過程則是角色參與的活動過程。教學情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)營造一個利于“角色”主動探索的學習共同體和實踐共同體，支撐知識的社會協(xié)作性建構(gòu)。角色扮演者在虛擬的情境中，可以身臨其境的體驗情境化的教學?？梢宰杂傻亍⒅鲃拥嘏c虛擬對象進行交互，通過協(xié)作活動和會話交流而建構(gòu)意義，符合建構(gòu)主義理論的學習理念。

4 虛擬教學系統(tǒng)的教學策略設(shè)計

4.1 案例學習策略的設(shè)計

案例教學，既是針對一個真實事件的再現(xiàn)與思考，也是對這一典型事例的反思與探討。案例制作的原則有以下。

⑴ 案例設(shè)計要突出主題、把握主線，要保持案例真實性、典型性、完整性、趣味性原則，闡明事件發(fā)生的時間、地點、背景，注意處理好事件中的一些戲劇性的突變，使得案例直觀明了、富有懸念，能有效地反映出事件發(fā)生的特定教育背景，并能給予啟示。

⑵ 感知性、沉浸性原則，可以使學生親身體驗和感悟現(xiàn)實中的真實問題。

⑶ 案例設(shè)計應(yīng)能提出關(guān)鍵問題，且能提出有效的解決辦法、及提供對這種解決問題方法的評價，以便為新的決策提供參照點。

案例教學是開啟學生思維大門的鑰匙，也是發(fā)展技能的重要渠道。好的案例無疑可促使學生更快地適應(yīng)工作情景的挑戰(zhàn)。有利于培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力。

4.2 情境學習策略設(shè)計

情境化是虛擬現(xiàn)實特性在教學上的最有價值的又一體現(xiàn)。

在逼真情境認知環(huán)境下的虛擬教學系統(tǒng)的學習過程，也被稱為情境性教學，通常通過借助“VR”技術(shù)進行虛擬學習情境設(shè)計來實現(xiàn)。

情境的模擬或基于真實工作崗位、或基于知識的本質(zhì)內(nèi)涵要求，是學生獲取知識，理解知識并基于一定的社會文化情境建構(gòu)意義的最佳環(huán)境。

4.3 協(xié)作學習策略設(shè)計

“協(xié)作”是建構(gòu)主義學習理論的要素之一?！皡f(xié)作學習”可以使得學生在一定的情境中，通過協(xié)作活動和會話交流活動中而建構(gòu)意義。因而對教學具有獨特的應(yīng)用意義。

合作、交互、角色參與、信息共享和活動共享是實現(xiàn)“協(xié)作學習”的重要渠道。因此，在虛擬學習設(shè)計中，必須提供以上活動的機制，提供在線的網(wǎng)絡(luò)對話、學習論壇、共享白板及電子郵件、留言板等交互方式。

4.4 自主學習策略設(shè)計

自主學習（autonomous learning）指學生自主選擇學習內(nèi)容、學習方法、學習的監(jiān)控、評價學習結(jié)果的過程。自主學習強調(diào)學生的主體性和學習能動性，教師則是教學活動的組織者、參與者和指導者。

基于VR的網(wǎng)絡(luò)教育創(chuàng)設(shè)的是一個開放的學習環(huán)境，學生可以在虛擬世界中自由翱翔，最大程度的發(fā)揮學習者的自主性，通過自己的探究活動和與其他學習者的協(xié)作學習來建構(gòu)知識。

4.5 探索學習策略設(shè)計

利用VR技術(shù)可以對各種教學內(nèi)容的假設(shè)對象進行虛擬構(gòu)建，所呈現(xiàn)的結(jié)果應(yīng)能直觀生動地揭示規(guī)律，或給予的啟示。例如，在化學虛擬試驗中，學生可根據(jù)假設(shè)，進行不同分子的組合，通過對虛擬的結(jié)果進行探索式的研究，很有可能得出新的發(fā)現(xiàn)，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和能力。

5 結(jié)束語

利用VR技術(shù)，可以對學習場景、角色、情境等進行虛擬設(shè)計，結(jié)合各種有效的學習策略，有力地支持學生學習、探索和發(fā)現(xiàn)。

虛擬教學系統(tǒng)雖然是教學的輔助工具，但為教育提供了一種全新的思想方法和教育手段，它將促使教育形態(tài)、教育環(huán)境、教學過程的基本要素及相互關(guān)系發(fā)生重大變革。

參考文獻（Reference）：

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第2篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；室內(nèi)設(shè)計；課程融合

室內(nèi)設(shè)計專業(yè)教學具有較強的實踐性，除了常規(guī)課程教學外，對于學生的專業(yè)考察、實踐動手、畢業(yè)實習等環(huán)節(jié)來說，因缺乏時效性、針對性，往往制約該學科實踐教學質(zhì)量的提高。虛擬現(xiàn)實技術(shù)以現(xiàn)代計算機仿真系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建虛擬三維圖像技術(shù)，構(gòu)建虛擬世界，增強學生對三維虛擬空間環(huán)境的視、聽、觸覺等感官的直接體驗，讓學生能夠“沉浸”其中，達到室內(nèi)設(shè)計實踐性目標。為此，針對室內(nèi)設(shè)計課程與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的融合教學，現(xiàn)就其應(yīng)用思路進行如下歸納。

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)特點及在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用必要性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual…Reality）最早由美國軍方用于研制飛行駕駛模擬訓練，因其綜合了對人體視覺、觸覺、聽覺等感官的模擬感知，使其在學習領(lǐng)域更具應(yīng)用優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過創(chuàng)建基于真實環(huán)境的虛擬空間，其特點表現(xiàn)在四方面。一是多感知性。從虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用之初，就是將人類的感知功能作為模擬對象，使其能夠具有人具有的綜合感知能力。二是沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)將計算機生成的虛擬環(huán)境，作為逼真的體驗空間，為人在虛擬空間中實現(xiàn)看得到、聽得到、摸得到、感覺得到的真實體驗，從而獲得身臨其境的感覺。三是交互性。借助用戶與虛擬空間的相互作用，在用戶體驗與虛擬環(huán)境之間，形成與真實世界一模一樣的“互動”體驗。

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)與室內(nèi)設(shè)計課程的融合

2.1“1+1”融合方式

所謂“1+1”融合模式，就是將室內(nèi)設(shè)計課程的常規(guī)教學與虛擬現(xiàn)實實踐教學進行整合，促進學生理論知識與實踐動手環(huán)節(jié)的有效互補，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實課程教學的優(yōu)勢。在具體實施過程中，前期重點學習室內(nèi)設(shè)計相關(guān)專業(yè)課程知識，條件成熟后將拓寬其在虛擬現(xiàn)實實踐教學體系中的應(yīng)用。當然，也可以將個別學科專業(yè)知識穿插到常規(guī)課程教學中。需要強調(diào)的是，在常規(guī)課程與虛擬現(xiàn)實實踐教學融合時，要從設(shè)計思路、實驗?zāi)繕?、虛擬環(huán)境等方面進行明確，引導學生在虛擬環(huán)境中正確、有序地展開各類操作實踐，強化虛擬實踐教學效果。比如以某居住空間設(shè)計教學為例，對于常規(guī)課程教學，主要圍繞案例設(shè)計、小組討論、引導啟發(fā)、講練結(jié)合等方法來突出基礎(chǔ)知識、理論學習。在虛擬現(xiàn)實教學環(huán)節(jié)，主要由教師來引導學生設(shè)置虛擬實踐教學環(huán)境，特別是在教學模式上，要發(fā)揮現(xiàn)代多媒體技術(shù)教學優(yōu)勢，通過案例解析、現(xiàn)場引導示范等方式，讓學生了解和熟悉室內(nèi)設(shè)計虛擬實踐環(huán)境的規(guī)劃。同時，在虛擬實踐教學重點上，要突出對室內(nèi)設(shè)計功能性、經(jīng)濟性、個性化、審美特性的滲透，尤其是在三維仿真環(huán)境下進行虛擬化空間設(shè)計，要從方案設(shè)計的可行性、實效性上進行評價。在能力目標考查上，虛擬現(xiàn)實實踐教學更加注重啟發(fā)學生在虛擬空間設(shè)計中的感性與理性設(shè)計能力。特別是在居室空間功能區(qū)劃分上、室內(nèi)設(shè)計施工圖繪制上以及室內(nèi)設(shè)計效果圖展示等方面，要引導學生挖掘室內(nèi)居室空間的特征，處理好居室、廚房、餐廳、臥室、衛(wèi)生間、公共區(qū)域以及居室綠化區(qū)間的關(guān)系。

2.2差異化虛擬現(xiàn)實實踐教學融合模式

對于室內(nèi)設(shè)計課程中引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以從差異化虛擬實踐教學模式中突出課程教學內(nèi)容的差異性。比如在室內(nèi)景觀設(shè)計上，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來重點訓練學生對室內(nèi)環(huán)境的總體規(guī)劃與布局；在室內(nèi)設(shè)計居室空間設(shè)計上，重點對室內(nèi)空間進行規(guī)則與改造，以及對室內(nèi)光照效果、家具陳設(shè)等環(huán)境的營造。因此，針對差異化教學目標，立足室內(nèi)設(shè)計課程教學實際，細化虛擬現(xiàn)實實踐教學任務(wù)，便于學生從模塊化虛擬現(xiàn)實教學體系中，從“虛擬”教學中得到“真實”的驗證，在“真實”中不斷完善“虛擬”實踐項目。比如在室內(nèi)照明設(shè)計虛擬現(xiàn)實教學中，其課程重點要放在室內(nèi)外照度的理解、材料的選擇、電氣線路的安裝、光學原理及合理布局的應(yīng)用。在能力目標上，要突出學生不同空間照明系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計，以及電氣線路的科學化設(shè)計與安裝，能夠根據(jù)虛擬布光實驗，確定光源類型、布光位置以及得到的照明效果展示。因此，差異化虛擬現(xiàn)實實踐教學模式，其目標在于結(jié)合專業(yè)教學方向來制定相應(yīng)的實踐內(nèi)容，并確定虛擬現(xiàn)實教學任務(wù)和考評目標。

2.3定制式虛擬現(xiàn)實實踐教學融合模式

從實踐教學的初衷來看，學生能夠從知識的獲取、信息的交互，實踐動手中來體驗不同的虛擬現(xiàn)實實踐教學內(nèi)容，并啟發(fā)參與定制設(shè)計任務(wù)。應(yīng)該強調(diào)的是，對于虛擬現(xiàn)實實踐教學環(huán)境，本身具有可視化軟件與交互性硬件設(shè)備。比如每個學生可以配備Oculus…Rift…VR頭盔顯示器、交互操作計算機硬件系統(tǒng)，通過對虛擬化實踐軟件環(huán)境中各模塊的學習，來完成相應(yīng)的實踐教學目標。在定制式虛擬現(xiàn)實實踐教學融合模式中，可以通過虛擬教學模型及組件，來構(gòu)建仿真環(huán)境。比如草木花卉、建筑、交通等人工環(huán)境。當然，學生也可以根據(jù)設(shè)計需求，自己定制特定的模型，來參照真實世界進行室內(nèi)設(shè)計規(guī)劃。以室內(nèi)居住空間設(shè)計為例，在虛擬仿真三維設(shè)計環(huán)境中，學生不必關(guān)注虛擬環(huán)境，而是要專注于實踐設(shè)計，明確室內(nèi)居室的功能，對相關(guān)設(shè)計要素進行布局，依托設(shè)計方案的合理性、經(jīng)濟性而考查其實效性。

2.4確定虛擬現(xiàn)實實踐教學評價機制

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與室內(nèi)設(shè)計課程的融合，要注重考評機制的完善，特別是對學生初期設(shè)計方案的規(guī)劃，對中期設(shè)計思路的檢驗，對后期設(shè)計效果的評價等，都要給予全面評判。由于實踐教學環(huán)節(jié)需要明確具體的設(shè)計任務(wù)，同樣在室內(nèi)設(shè)計虛擬環(huán)境設(shè)計實踐中，也要根據(jù)項目設(shè)計的可行性進行實踐驗證，并對存在的問題進行改進、優(yōu)化和完善，以強化虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學實效性。比如在室內(nèi)家具虛擬設(shè)計教學中，通過對室內(nèi)環(huán)境的考察，來分析家具設(shè)計的合理性問題，并通過不同家具的選用、組裝、布置，來檢驗家具設(shè)計的舒適性，確保家具設(shè)計在整個室內(nèi)空間上的審美體驗。

3結(jié)語

在室內(nèi)設(shè)計課程教學中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以利用計算機仿真環(huán)境來模擬真實的室內(nèi)設(shè)計教學訓練場景，讓學生從技能仿真實訓中來感知和體驗，激發(fā)創(chuàng)造力和實踐積極性，增強綜合動手實踐能力。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)獨有的沉浸式、交互性實踐環(huán)境，便于讓學生從多種感知中來展現(xiàn)其創(chuàng)作構(gòu)想，必將對室內(nèi)設(shè)計實踐教學帶來深刻的變革。

參考文獻：

第3篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

動畫作為藝術(shù)的一種表現(xiàn)形式，它具有特殊的文化內(nèi)涵。動畫藝術(shù)來源于生活，但它的藝術(shù)表現(xiàn)形式卻又遠遠高于生活。動畫創(chuàng)作中想象力和創(chuàng)新性是關(guān)鍵，動畫中創(chuàng)造性大都是如何來體現(xiàn)的呢？它靠技術(shù)，然而在當前社會迅速發(fā)展的影響下，很多新型技術(shù)都進行了革新和研發(fā)，也伴隨著動畫行業(yè)的發(fā)展迎來一個燦爛的春天，并且在表現(xiàn)形式上呈現(xiàn)出多元化。很多動畫作品不但在商業(yè)上獲得了極大成功，而且其民族性、國際性、藝術(shù)性上也體現(xiàn)的淋漓盡致。所以說新技術(shù)的革新是動畫藝術(shù)的發(fā)展趨勢。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與動畫藝術(shù)的融合之路

動畫在當前社會的發(fā)展中，在形式上很多情況不能滿足商業(yè)或藝術(shù)上的要求，這就要求動畫技術(shù)進行革新以滿足其需求。然而，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就應(yīng)運而生了，虛擬現(xiàn)實技術(shù)使動畫藝術(shù)在表現(xiàn)形式上更廣，甚至促進新興行業(yè)的產(chǎn)生。例如，虛擬三維仿真動畫游戲，建筑漫游交互可視化，模擬軍事、工業(yè)制作互動領(lǐng)域。

三、模擬真實環(huán)境，實時仿真交互

模擬真實環(huán)境主要是應(yīng)用在商業(yè)中，早在加拿大，就已經(jīng)投入運用了，即，在商業(yè)會議中，會議中的人員都不會到場，而是在家拿出手機或是電腦，進入一個虛擬的辦公環(huán)境中，大家都坐下來開會就好了。這樣就大大節(jié)省了資源。在虛擬的環(huán)境中每個模型的外形，進行真實的擬合，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。比如，藍天白云花草樹木的模擬、虛擬現(xiàn)實主題公園真實模擬、真實的建筑場景等。

四、動畫藝術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

動畫藝術(shù)的設(shè)計可以挖掘傳統(tǒng)文化中的元素。傳統(tǒng)文化經(jīng)過幾千年的沉淀，所留下來的優(yōu)秀文化大多是符合大眾口味，都有其獨特的藝術(shù)形式，吸引著各自的愛好群體。虛擬現(xiàn)實技術(shù)隨著科技的發(fā)展，也日益健壯，把動畫藝術(shù)融入到虛擬現(xiàn)實當中，其視感、觸覺可謂大為觀止。建筑行業(yè)中，為了把握市場趨勢，果斷啟用最新技術(shù)把握住了商機。虛擬現(xiàn)實技術(shù)甚至成了當今房地產(chǎn)行業(yè)綜合實力的象征與標志；工業(yè)生產(chǎn)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)給其帶來了便捷，提高了效率，更是減少了損失；在軍事模擬動畫中，給戰(zhàn)士充足的現(xiàn)場感覺，提升了培訓質(zhì)量。

五、結(jié)語

第4篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

虛擬現(xiàn)實就是在技術(shù)的支持下虛擬現(xiàn)實環(huán)境，逼近真實。

前不久,美國通用總部將其“CIO獎”頒給了泛亞汽車技術(shù)中心有限公司（以下簡稱泛亞）的虛擬現(xiàn)實項目，對泛亞順利上馬虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并取得“世界第一”的速度給予贊賞。

利用信息技術(shù)提高競爭力，對迅猛發(fā)展的企業(yè)來說絕對是正確和必要的選擇，但是如何讓系統(tǒng)順利上線，上線后迅速發(fā)揮作用，則是許多企業(yè)的心頭之痛。太多案例讓企業(yè)管理者明白，倉促上馬，即使是一套非常優(yōu)秀的系統(tǒng)，也可能成為企業(yè)的阻力。

在業(yè)內(nèi)信息化實施敗多勝少的背景下，泛亞經(jīng)過長期充分地準備，主動創(chuàng)造成熟的條件，保證了系統(tǒng)順利上線，并迅速化為企業(yè)動力。

虛擬現(xiàn)實革命

泛亞是由通用汽車公司和上海汽車工業(yè)(集團)總公司(上汽)合資組建的汽車工程設(shè)計企業(yè)。自1997年成立以來，迅速實現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)流程高度電子化，并能與通用汽車全球公司在同一平臺上，實現(xiàn)同步開發(fā)。他們在成立之初就對傳統(tǒng)設(shè)計的弊病有深刻了解，如何讓設(shè)計更貼近客戶和市場，在他們心頭盤旋了6年之久。

一般而言，在原有車型上設(shè)計新車型，從開始設(shè)計到產(chǎn)品下線大概需要3年。而設(shè)計一款全新車型則至少需要5年。

傳統(tǒng)設(shè)計流程是這樣的：首先，相關(guān)設(shè)計人員對收集的市場信息進行分析、形成方案，制作草圖或小比例油泥模型，收集改進意見；接著改進設(shè)計。篩選幾個方案，制作成1:1油泥模型對其評估。最終選定一個方案，并進一步完善，制作樣車，對樣車反復(fù)進行各種試驗，驗證設(shè)計，確保產(chǎn)品的可靠性，最后投入生產(chǎn)。

在這個過程中，市場和設(shè)計的互動是通過對效果圖、模型以及最終樣車的評估實現(xiàn)的。但這些不是最終的產(chǎn)品，評估的局限性很大，準確性可想而知，而且當對樣車進行評估時，這個車型往往已經(jīng)投產(chǎn)，這時，汽車制造商往往根據(jù)意見修改產(chǎn)品的市場定位，被動適應(yīng)市場。這種模式耗費企業(yè)大量的時間、精力和物質(zhì)，使得成本高、周期長且風險大。

對于傳統(tǒng)汽車設(shè)計模式的不足，泛亞有深刻了解。虛擬現(xiàn)實和全數(shù)字化開發(fā)正好能符合他們的要求。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用高科技工具，實現(xiàn)真實物理環(huán)境的一套軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實的過程中，許多真實世界里發(fā)生頻率很少，或是需要長時間、高成本完成的工作，都可以經(jīng)系統(tǒng)模擬生成，并在短時間內(nèi)高效地得到數(shù)據(jù)結(jié)果。這一系統(tǒng)即使在全球范圍內(nèi)，也只有少數(shù)幾個國家擁有實施條件。

所以，在找到心儀的目標后，泛亞也沒有匆匆上陣，而是反復(fù)驗證，修煉內(nèi)功，磨劍霍霍，尋求時機。

六年磨一劍

“企業(yè)選擇系統(tǒng)，不僅要看系統(tǒng)能解決什么問題，還要考慮企業(yè)是否做好接受系統(tǒng)的準備?！狈簛啍?shù)字設(shè)計高級經(jīng)理、主管虛擬中心的江漫清說。

其實，在泛亞成立不久時，虛擬現(xiàn)實就進入了公司管理層的眼簾。

1998年初，上海市政府組織生產(chǎn)制造廠商召開研討會，討論是否引進虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，江漫清是當時的與會者之一。

他被這一系統(tǒng)深深吸引，當時他清醒地意識到，虛擬現(xiàn)實在計算機虛擬世界里模擬現(xiàn)實世界的生產(chǎn)制造活動，能節(jié)省材料，縮短時間，預(yù)先發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實生產(chǎn)設(shè)計的不足，將為生產(chǎn)制造特別是汽車設(shè)計制造帶來革命性的改進。會后，他提交報告，強烈要求泛亞引進。當時泛亞的總監(jiān)Phil Zmood認為，泛亞剛成立，這一系統(tǒng)給他們的風險太大，給予了否定。

1999年，馬征鯤繼任總監(jiān)一職。

馬畢業(yè)于清華，工科出身，曾主持過美國通用的虛擬現(xiàn)實中心，對虛擬現(xiàn)實對汽車設(shè)計的意義有著深刻地認識。他和江漫清等人都是狂熱的虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持者，一致認為泛亞要成為國際先進的汽車設(shè)計中心，就必須擁有虛擬現(xiàn)實。但經(jīng)過調(diào)查，他們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)成本高昂，而且在中國的應(yīng)用基礎(chǔ)薄弱，前景不明朗。于是他們決定暫緩一緩，先從基礎(chǔ)做起，培育全面引進虛擬現(xiàn)實的條件。

首先他們引進虛擬現(xiàn)實的設(shè)計理念，讓這一理念在公司深入人心。其次模擬虛擬現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實就是在技術(shù)的支持下虛擬現(xiàn)實環(huán)境，逼近真實。為了模擬這樣的世界，泛亞精心建立了一個投影房，其投影幕布長達7米，在屏幕上能以真實尺寸顯現(xiàn)汽車圖象，力爭在質(zhì)感、大小等元素與虛擬現(xiàn)實一致。他們對來參觀的美國通用和上汽的領(lǐng)導笑稱：“這就是我們的‘虛擬中心’?！?/p>

就是通過這一簡單的“虛擬中心”，提前讓員工適應(yīng)了虛擬現(xiàn)實的工作環(huán)境。

同時，他們加強虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用研究。2001至2002年，他們先后參觀了浙江大學、上海交通大學等虛擬現(xiàn)實中心，考察虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成熟度和在汽車設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

各方面的條件逐漸成熟。

即便如此，泛亞依舊沒有立即上馬項目。2003年出任泛亞執(zhí)行副總經(jīng)理的高衛(wèi)民當時表示，謀定而后動，前期準備越充分，后期實施的風險越小。他要求，上馬項目還要進行深入細致地調(diào)研。2003年，泛亞調(diào)研小組飛往澳大利亞，對與之背景相似、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實不久的霍頓汽車技術(shù)中心進行考察，深入了解霍頓實施這一系統(tǒng)的各種情況。

2003年，董事會終于同意引進虛擬現(xiàn)實。前期充分細致的準備，在實施中得到了回報。2004年1月份開始實施，9月份完成，10月份即投入應(yīng)用。整個過程一蹴而就，比澳大利亞霍頓汽車技術(shù)中心實施的時間少了一半，成為通用全球各大設(shè)計中心建設(shè)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)最快的一個。

10年才能完成的革命

“系統(tǒng)成功引進，不等于萬事大吉。由傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)向新模式還需要一個過程?！苯逭f。

虛擬現(xiàn)實實施后，運行良好，其低成本、高速度的設(shè)計方式迅速給泛亞帶來了回報，為上海通用今年的佳績提供了強大的助力。但是，泛亞并沒有沉浸在喜悅中。采訪中，江漫清告訴《IT時代周刊》記者，這只是開始，現(xiàn)在的泛亞還處在量變階段，至少需10年，泛亞才能實現(xiàn)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成汽車全生命周期的開發(fā)，開始革命性的質(zhì)變。

江漫清介紹，目前虛擬現(xiàn)實的技術(shù)層面尚有不足，雖然經(jīng)過長期的積淀，在計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）等方面和世界先進水平相差無幾，但是在計算機輔助制造（CAM）及計算機輔助試驗（CAT）等方面差距依然很大。泛亞必須繼續(xù)研發(fā)和引進。

同時，因為認知的因素，虛擬現(xiàn)實的現(xiàn)有作用沒有全部發(fā)揮。在泛亞內(nèi)部，設(shè)計人員迅速地接受并掌握了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，但工程技術(shù)人員、市場人員以及管理人員對于這一模式還不熟悉。

在傳統(tǒng)模式中，評估和改動都是在模型上作出的。而在虛擬現(xiàn)實中，看到的是虛擬的數(shù)字模型。從傳統(tǒng)的看實體模型到看數(shù)字模型，很多人還不適應(yīng)。江漫清說，泛亞設(shè)計人員已經(jīng)可以在很短時間內(nèi)完成概念車的設(shè)計，但是由于傳統(tǒng)模式的影響，還不能直接在數(shù)字模型上作出準確評估，需要制作各種實體模型，最后花的時間和傳統(tǒng)模式下的差不多。

江漫清表示，傳統(tǒng)設(shè)計模式還具有慣性，需要時間來消除。目前，泛亞一般采用兩套模式并行的方式，一邊制作數(shù)字模型，一邊制作實體模型。對設(shè)計人員，只允許用數(shù)字模型；對于其他的相關(guān)人員，先提供數(shù)字模型，再提供實體模型，讓他們適應(yīng)虛擬設(shè)計模式。他說：虛擬現(xiàn)實技術(shù)真正在項目中發(fā)揮重要作用，還需要一點一點地積累，讓所有人看到它的成績，才能更愿意使用它。

第5篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

高職教育旨在培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線技術(shù)應(yīng)用性人才，如何在教育中貼近行業(yè)和產(chǎn)業(yè)，讓學生在學習期間更好地理解其即將進入的行業(yè)將有助于學生在畢業(yè)后迅速融入行業(yè)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于酒店管理教學，教師在教學過程中通過有針對性地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定感彩的真實工作場景，突破時間和空間局限，激發(fā)學生學習動機和興趣，幫助學生更好地投入學習活動中，同時交互式體驗也有助于教師通過模擬真實案例、布置情景任務(wù)，與學生進行實際溝通，有效和準確地了解學生管理能力和溝通能力的掌握的程度。有助于創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

目前酒店管理專業(yè)主流的校企合作訂單式、產(chǎn)學交叉式人才培養(yǎng)模式，往往在學生實習過程中的合作表現(xiàn)得比較明顯，學校授課期間的培養(yǎng)只能通過一些短暫的參觀和短期見習來實現(xiàn)，產(chǎn)學合作缺乏深度和廣度。虛擬現(xiàn)實技術(shù)使足不出校就能領(lǐng)略高星級酒店的場景成為現(xiàn)實，同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的遠程教學又可以突破空間局限讓教師或者酒店中的高層管理者在虛擬課堂為學生授課成為可能，學生也可以真實感受工作環(huán)境，提升職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到酒店管理教育領(lǐng)域當中，是酒店管理高等職業(yè)教育的需要和必然發(fā)展趨勢，它能創(chuàng)建全新的人才培養(yǎng)模式，促使教育形態(tài)、教育環(huán)境、教學過程的基本要素及相互關(guān)系發(fā)生重大變化，促使在酒店管理教學過程中的教師、企業(yè)、媒體、學生之間的關(guān)系形成一種新的結(jié)構(gòu)，是目前高等職業(yè)教育教學改革的重要內(nèi)容。

二、酒店管理教學中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實際應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在酒店管理教學中仍處于起步階段，尚未有酒店管理類學校在該技術(shù)上有重大突破，其主要原因是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在發(fā)展初期技術(shù)難度大和投入成本高。依據(jù)使用者參與虛擬現(xiàn)實的程度以及不同形式，一般可以把虛擬現(xiàn)實技術(shù)劃分為四種類型：桌面虛擬現(xiàn)實、沉浸式虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實型虛擬現(xiàn)實、分布式虛擬現(xiàn)實。結(jié)合目前在教育領(lǐng)域應(yīng)用的具體實際情況，四種類型中第一種桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)較簡單，投入成本相對也不高，第三種分布式虛擬現(xiàn)實在遠程教育上起著不可忽視的作用，這兩種虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)可以應(yīng)用的范圍廣，極具推廣價值。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在酒店管理教學中的運用具體可以有以下幾個方面。

1.利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)教學課件

首先，教師、軟件設(shè)計師、酒店方共同合作，利用交互技術(shù)制作交互場景，運用3DMAX軟件創(chuàng)建各類型酒店建筑和內(nèi)在格局的三維模型，其次，再將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式進行交互合成，形成活潑生動的真實情景，建立虛擬酒店漫游系統(tǒng)，制作具有三維演示空間的教學課件。授課期間，學生可以通過鍵盤和鼠標在漫游系統(tǒng)中，從各個角度對酒店相關(guān)功能區(qū)域的格局、裝飾布置進行觀察和學習，對抽象的工作場景進行理解，激發(fā)學生的學習興趣，以便更好地完成教學目標。

2.利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建模擬實訓系統(tǒng)

高職院校的實訓基地是承擔技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的平臺，酒店管理專業(yè)的學生因為專業(yè)涉及到酒店，其經(jīng)營特點對客服務(wù)生產(chǎn)和消費同時性的特點所限，不可能經(jīng)常參觀酒店、了解服務(wù)現(xiàn)實場景，也不能參與到真實的經(jīng)營管理中去。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所構(gòu)建的模擬實訓系統(tǒng)，模擬酒店經(jīng)營宏觀和微觀環(huán)境，學生可以根據(jù)自己的構(gòu)想?yún)⑴c一家酒店的籌建、裝修、開業(yè)以及今后的管理，根據(jù)客房管理知識設(shè)計合理的客房，根據(jù)餐飲管理知識安排合理餐位，營造氛圍，根據(jù)前廳管理知識合理排房，準確安排客人入住，經(jīng)過一段時間的酒店運作了解虛擬酒店最終盈利情況。在動手操作過程中積極構(gòu)建內(nèi)在的知識結(jié)構(gòu)體系，能夠進行深層的知識學習與能力訓練，從而提高學生自主學習能力與崗位綜合操作技能。

3.利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展遠程教學

以往的遠程教學因為技術(shù)所限，往往局限于教學視頻，師生之間缺少相關(guān)互動，老師也很難把握學生的真實學習情況，分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，視音頻采集、處理技術(shù)以及交互等技術(shù)，構(gòu)造一個虛擬真實的教學課堂。學生可以通過網(wǎng)絡(luò)參與到虛擬課堂中，可以聽到教師的講解以及其他同學發(fā)表的言論。教師也能看到學生的實時狀態(tài)，監(jiān)控教學效果、隨時答疑解惑。這種教學方式，還可以運用到產(chǎn)學合作的企業(yè)中去，在企業(yè)中建立虛擬課堂，增強學生與行業(yè)之間的實時互動，讓學生通過視頻實時觀察酒店的經(jīng)營運作，聆聽行業(yè)導師的培訓，全面提高教學效率。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到教學中是教學改革的創(chuàng)新，是科技運用于教學的必然趨勢，但是，虛擬現(xiàn)實技術(shù)所仿真的環(huán)境與真實的情景存在著必然的差異，所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的運用必然存在著一定的局限和不足：

第一，缺少“實物感”以及酒店氛圍的真實體會。如酒店物品、陳設(shè)品等在虛擬教學中學生是見得到，但是摸不著的。

第二，不利于操作技能的培養(yǎng)。高職教育強調(diào)學生的動手操作能力培養(yǎng)，虛擬實驗實訓更注重管理能力的提升，對于實際操作技能具有明顯的局限性。

第6篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

【關(guān)鍵詞】交互設(shè)計

桌面式虛擬展示

產(chǎn)品展示

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有三個特性――交互性、沉浸性以及多感知性。根據(jù)系統(tǒng)提供的沉浸程度不同，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又可分為桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、沉浸的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實以及分布式虛擬現(xiàn)實。

相對于其他形式的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，桌面式虛擬現(xiàn)實展示對硬件和技術(shù)的要求更低、展示更易于實現(xiàn)和轉(zhuǎn)播。所以，桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更易于在產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實展示中得以應(yīng)用。但是，簡單的硬件基礎(chǔ)限制了桌面虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)對沉浸性和多感知性的追求，從而，交互成了桌面式虛擬展示系統(tǒng)的主要特性，交互設(shè)計成為產(chǎn)品桌面式虛擬展示系統(tǒng)構(gòu)筑的核心內(nèi)容。

1.產(chǎn)品特性與產(chǎn)品虛擬展示交互

產(chǎn)品展示設(shè)計中，產(chǎn)品的特性是展示設(shè)計的核心內(nèi)容，也是交互框架建立的依據(jù)。產(chǎn)品的使用離不開交互，每種產(chǎn)品都有其不同的功能部件，不同的功能部件都具備特有的操作方式。比如，汽車的行駛方向控制通過旋轉(zhuǎn)方向盤實現(xiàn)，而挖掘機等重工產(chǎn)品的方向控制則通過推拉左右行駛控制桿實現(xiàn)。為了給用戶提供真實的展示情景，在產(chǎn)品桌面式虛擬展示系統(tǒng)中，交互框架設(shè)定的最基本要求是遵循產(chǎn)品現(xiàn)實的交互特性。

產(chǎn)品設(shè)計師需要充分考慮用戶的操作期待，在功能部件的造型和功能的設(shè)計中讓產(chǎn)品部件的操作方法與用戶的操作期待相匹配，盡量保證用戶在與產(chǎn)品的交互中沒有操作障礙。桌面式產(chǎn)品虛擬展示的交互設(shè)計也是如此。日常用品的頻繁使用已經(jīng)讓人們對許多功能部件有了明確的操作意向。例如，最簡單的，人們能通過開關(guān)的造型分辨出是旋鈕還是按鈕，能快速辨別手機的打開方式等。桌面式產(chǎn)品虛擬展示中，交互方式的設(shè)定需參照現(xiàn)實產(chǎn)品的操作方式、人們生活中已經(jīng)形成的操作習慣和豐富的操作經(jīng)驗來實現(xiàn)用戶的順暢操作體驗。

2.模型交互層級分析

桌面式產(chǎn)品虛擬展示中，用戶與產(chǎn)品模型之間的交互是一種主要的交互形式，也是最為直接的交互。要完成行為目標，用戶往往需要通過對不同部件模型的共同操作來實現(xiàn)。為了準確表達產(chǎn)品的交互特性，梳理系統(tǒng)的交互框架，本文作者根據(jù)交互信息傳導的復(fù)雜程度，將用戶與模型的交互進行了層級分類，將模型交互分為一級交互、二級交互和多級交互。

一級交互是指用戶的交互對象就是目標對象，用戶直接與目標對象產(chǎn)生交互，引發(fā)目標對象產(chǎn)生信息反饋的交互模式，見圖1。

二級交互是指用戶的交互對象與目標對象不是同一對象，用戶與交互對象發(fā)生交互行為，產(chǎn)生的交互信息傳導給目標對象，從而引發(fā)目標對象產(chǎn)生信息反饋，見圖2。

多級交互是指目標對象從屬于兩個或兩個以上的交互行為，目標對象與交互對象不是同一物體，見圖3。

每個產(chǎn)品展示系統(tǒng)的交互框架等都是由―級、二級和多級交互共同組成，其中一些具備復(fù)雜功能的模型甚至同時屬于多個不同的交互層級。如圖4，挖掘機轉(zhuǎn)移貨物動作交互層級框架。在產(chǎn)品虛擬展示系統(tǒng)中，根據(jù)展示內(nèi)容，準確對各個展示部件進行交互層級的分析，才能準確表達產(chǎn)品的展示特性，為用戶展示真實的產(chǎn)品操作方式。

3.二維界面交互分析

除了與產(chǎn)品模型的交互，用戶與二維界面的交互也是桌面式產(chǎn)品虛擬展示中重要的交互形式。與實物展示不同，虛擬現(xiàn)實展示中，用戶可實現(xiàn)的自主交互范圍又拓展了不少。人們不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品模型的實時交互，也能對場景中的觀察視角、視頻調(diào)用以及音效調(diào)節(jié)等進行較好的控制。在桌面式產(chǎn)品虛擬展示中，二維界面主要承擔著兩個方面的交互功能。

（1）系統(tǒng)參數(shù)的控制。例如展示視角的切換、背景音視頻控制等。

（2）輔助模型完成系統(tǒng)展示。當模型的交互層級過于復(fù)雜或用戶不能直觀理解模型的交互方式時，二維界面往往可以提供給用戶更好的可視性。這時，二維界面就承擔著輔助模型交互的功能。

在產(chǎn)品虛擬展示中，二維界面是整體交互中不可或缺的部分，但也是削弱虛擬系統(tǒng)沉浸性的因素。所以，對二維界面的合理規(guī)劃，讓二維界面很好的成為交互元素，以保障用戶的順暢體驗也成為虛擬展示交互設(shè)計的重點內(nèi)容。

①充分保障界面可視。與產(chǎn)品造型設(shè)計一樣，二維界面的可視性是引導用戶正確操作的第一步。視覺是人們的第一大感知系統(tǒng)，可視性是人們區(qū)別各個交互元素功能的主要性質(zhì)。二維界面的可視性也是影響用戶體驗正確率的重要因素。筆者認為，了解用戶對一些常見圖形的操作習慣以及產(chǎn)品的部件的造型特征，在此基礎(chǔ)上提取出的界面圖形，能較好的實現(xiàn)界面元素的可視性。

②明確劃分功能區(qū)塊。前面，本文已經(jīng)闡述了二維界面在虛擬展示中的兩大作用：系統(tǒng)參數(shù)控制和輔助模型交互。產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)中的二維界面可能控制著場景的不同區(qū)塊。在二維界面設(shè)計之初，設(shè)計師應(yīng)對展示系統(tǒng)中的二維元素進行合理規(guī)劃，在追求界面風格統(tǒng)一的前提下，對控制不同區(qū)塊的二維界面進行區(qū)別設(shè)計，并合理劃分位置區(qū)域。

③適時隱藏二維界面。在產(chǎn)品虛擬展示中，為了給用戶提供較為真實的展示，設(shè)計者往往會設(shè)置多個展示情景，其中涉及到的二維元素也就隨之增加。要保證界面簡潔同時不對用戶的操作造成干擾，最好的處理方式就是在不同的情景下只顯示操作相關(guān)的元素，對無關(guān)的界面元素進行隱藏。如圖5，“合苞待放”加濕器虛擬展示系統(tǒng)界面元素隱藏前后效果對比。

第7篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

[論文關(guān)鍵詞]數(shù)字教學 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 交互式 教學模式

隨著國家發(fā)展“大學科”及交叉學科的教育建設(shè)思想的推進，現(xiàn)代教育要求不僅掌握知識、學習能力和方法，更要進行必要的人文主義教育，交互式教學法實現(xiàn)了教師與學生以及學生之間的交互。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使人機交互更好地與日常生活經(jīng)驗相契合，為交互式的教學方法提供了技術(shù)支持。本研究旨在通過研究人的行為，運用交互式的教學方法，探究以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為代表的先進技術(shù)在未來數(shù)字教學模式中的應(yīng)用。

一、基于虛擬現(xiàn)實的交互式數(shù)字教學方法研究與分析

1.人機交互。人機交互過程是指人通過人機界面向計算機輸入指令，計算機處理后把輸出結(jié)果呈現(xiàn)給用戶的過程。人機交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)計算機到計算機不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史，它經(jīng)歷了幾個階段。

人機交互的方式可以分為數(shù)據(jù)交互、圖像交互、語音交互和行為交互四類，其中行為交互是當今社會研究的重點，它是指通過身體的姿態(tài)和動作來表達意思。行為交互是計算機通過定位和識別人類，跟蹤人類肢體運動和表情特征，從而理解人類的動作和行為，并作出相應(yīng)的智能反饋過程，它將帶來全新的、最自然的交互方式。計算機通過用戶行為能夠預(yù)測用戶想要做什么，并以此來滿足用戶的需求。比如，計算機通過跟蹤人們的視線，就能預(yù)測用戶的意圖，是想要瀏覽什么網(wǎng)站還是需要打電話等，它有助于形成更適合未來數(shù)字教育的交互方式?，F(xiàn)代教學，教的內(nèi)容趨于多樣化，學生的需求也趨于多樣化、多層次，每個學生的個體差異也更為突出，怎么針對這些新的特征，利用更好的交互技術(shù)，使教與學的內(nèi)容在數(shù)字化的平臺上，更好地照顧學生的個性化特征和需要，更好地實現(xiàn)教師個體與學生個體之間以及學生群體之間的相互交流、互動學習就變得尤為重要。

前面提到，人機交互需要由相應(yīng)的人機界面來使之形象化。人機界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面，它是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件，也是進行交互設(shè)計最終展現(xiàn)給用戶的結(jié)果，所以，對人機界面的充分了解對分析數(shù)字教學中的交互設(shè)計不可或缺。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)。要實現(xiàn)上面所述的自然交互過程，需要運用高科技手段，比如近幾年逐漸成熟的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，提供使用者視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，及時、無限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。在教學中，它運用于實驗?zāi)M、場景再現(xiàn)，可以把枯燥繁瑣的文字知識形象地進行轉(zhuǎn)化，幫助學生主動地思考、學習，是既有意思又是符合未來教育模式的一種技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實具有三“i”的基本特征，即immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—構(gòu)想)，強調(diào)虛擬系統(tǒng)中人的主導作用。沉浸感指用戶沉浸于計算機生成的虛擬環(huán)境中，有身臨其境之感。交互性指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，是人機和諧的關(guān)鍵性因素。想象力則是用戶從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念，萌發(fā)新穎的認識。

按照用戶參與的形式以及沉浸程度，虛擬現(xiàn)實可以分為桌面虛擬現(xiàn)實、沉浸式虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)四類。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)強調(diào)的是人與虛擬環(huán)境之間的交互作用，或是兩者相互作用，從而反映出虛擬環(huán)境所提供的各種感官刺激信號以及人對虛擬環(huán)境做出的各種反應(yīng)動作。虛擬環(huán)境給人提供的各種感官刺激包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺、力覺、身體感覺及前庭感覺，在物理、化學及設(shè)計類課程的互動教學中應(yīng)用前景廣闊，虛擬環(huán)境能夠逼真模擬物理中的力覺與觸覺，生物化學中的嗅覺和味覺，而各種設(shè)計類課程中的大量視覺圖像圖形的動態(tài)信息也能夠更好地呈現(xiàn)出來，在教學中起到很好的演示作用。另外，虛擬現(xiàn)實的技術(shù)能夠較好地調(diào)動學生的學習積極性，使枯燥的內(nèi)容更形象化呈現(xiàn)出來，同時教師也可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實的仿真模擬技術(shù)，將邏輯思維較強的教學內(nèi)容，通過仿真模擬的方式，預(yù)測到由于公式及參數(shù)的改變而可能產(chǎn)生的預(yù)期結(jié)果，并科學地呈現(xiàn)出視覺、聽覺、觸覺、力覺等多種感知的結(jié)果，加深學生的感性認知，“上手(Hands-on)”和“交互式”的教學能夠引發(fā)更多的積極的注意力，幫助學生更透徹地理解抽象的原理。

3.現(xiàn)代教育與數(shù)字教學。數(shù)字教學是指教師和學習者在數(shù)字化的教學環(huán)境中，遵循現(xiàn)代教育理論和規(guī)律，運用數(shù)字化的教學資源，以數(shù)字教學模式培養(yǎng)適應(yīng)新世紀需要的具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才的教學活動。隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益發(fā)展及應(yīng)用，數(shù)字教學模式主要應(yīng)用于多媒體教學和網(wǎng)絡(luò)教學領(lǐng)域，并逐漸深入到學習的方方面面。

但現(xiàn)階段的數(shù)字教學仍然存在缺陷。首先，計算機無法對學生的情緒變化作出相應(yīng)反饋，而且它也無法取代教師在教學過程中一些暗示性的語言所起到的微妙效果。其次，在教學的許多領(lǐng)域中，計算機無能為力，特別是非邏輯判斷方面。最后，教學課件在實際使用中存在著局限性。這一系列的問題，相信通過運用交互設(shè)計的方法，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，都會被逐一解決。

[論文摘要]以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為發(fā)展趨勢的信息技術(shù)日新月異，當它被應(yīng)用到教育領(lǐng)域時，能夠提供逼真的實驗環(huán)境和事件場景，內(nèi)容組織安排特別強調(diào)學生主動參與來構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，使學生由“被動聽講”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W習”，教與學之間能產(chǎn)生更好更強的互動，是信息時代教學模式的主要發(fā)展趨勢。文章旨在分析探索以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)、以交互式為導向的數(shù)字教學模式，并從教學資源、師資隊伍、個性化教學及整合網(wǎng)絡(luò)教育平臺四個方面詳細闡釋了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互式數(shù)字教學模式的構(gòu)建。

[論文關(guān)鍵詞]數(shù)字教學 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 交互式 教學模式

隨著國家發(fā)展“大學科”及交叉學科的教育建設(shè)思想的推進，現(xiàn)代教育要求不僅掌握知識、學習能力和方法，更要進行必要的人文主義教育，交互式教學法實現(xiàn)了教師與學生以及學生之間的交互。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使人機交互更好地與日常生活經(jīng)驗相契合，為交互式的教學方法提供了技術(shù)支持。本研究旨在通過研究人的行為，運用交互式的教學方法，探究以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為代表的先進技術(shù)在未來數(shù)字教學模式中的應(yīng)用。

一、基于虛擬現(xiàn)實的交互式數(shù)字教學方法研究與分析

1.人機交互。人機交互過程是指人通過人機界面向計算機輸入指令，計算機處理后把輸出結(jié)果呈現(xiàn)給用戶的過程。人機交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)計算機到計算機不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史，它經(jīng)歷了幾個階段。

人機交互的方式可以分為數(shù)據(jù)交互、圖像交互、語音交互和行為交互四類，其中行為交互是當今社會研究的重點，它是指通過身體的姿態(tài)和動作來表達意思。行為交互是計算機通過定位和識別人類，跟蹤人類肢體運動和表情特征，從而理解人類的動作和行為，并作出相應(yīng)的智能反饋過程，它將帶來全新的、最自然的交互方式。計算機通過用戶行為能夠預(yù)測用戶想要做什么，并以此來滿足用戶的需求。比如，計算機通過跟蹤人們的視線，就能預(yù)測用戶的意圖，是想要瀏覽什么網(wǎng)站還是需要打電話等，它有助于形成更適合未來數(shù)字教育的交互方式。現(xiàn)代教學，教的內(nèi)容趨于多樣化，學生的需求也趨于多樣化、多層次，每個學生的個體差異也更為突出，怎么針對這些新的特征，利用更好的交互技術(shù)，使教與學的內(nèi)容在數(shù)字化的平臺上，更好地照顧學生的個性化特征和需要，更好地實現(xiàn)教師個體與學生個體之間以及學生群體之間的相互交流、互動學習就變得尤為重要。

前面提到，人機交互需要由相應(yīng)的人機界面來使之形象化。人機界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面，它是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件，也是進行交互設(shè)計最終展現(xiàn)給用戶的結(jié)果，所以，對人機界面的充分了解對分析數(shù)字教學中的交互設(shè)計不可或缺。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)。要實現(xiàn)上面所述的自然交互過程，需要運用高科技手段，比如近幾年逐漸成熟的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，提供使用者視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，及時、無限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。在教學中，它運用于實驗?zāi)M、場景再現(xiàn)，可以把枯燥繁瑣的文字知識形象地進行轉(zhuǎn)化，幫助學生主動地思考、學習，是既有意思又是符合未來教育模式的一種技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實具有三“i”的基本特征，即immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—構(gòu)想)，強調(diào)虛擬系統(tǒng)中人的主導作用。沉浸感指用戶沉浸于計算機生成的虛擬環(huán)境中，有身臨其境之感。交互性指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，是人機和諧的關(guān)鍵性因素。想象力則是用戶從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念，萌發(fā)新穎的認識。

按照用戶參與的形式以及沉浸程度，虛擬現(xiàn)實可以分為桌面虛擬現(xiàn)實、沉浸式虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)四類。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)強調(diào)的是人與虛擬環(huán)境之間的交互作用，或是兩者相互作用，從而反映出虛擬環(huán)境所提供的各種感官刺激信號以及人對虛擬環(huán)境做出的各種反應(yīng)動作。虛擬環(huán)境給人提供的各種感官刺激包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺、力覺、身體感覺及前庭感覺，在物理、化學及設(shè)計類課程的互動教學中應(yīng)用前景廣闊，虛擬環(huán)境能夠逼真模擬物理中的力覺與觸覺，生物化學中的嗅覺和味覺，而各種設(shè)計類課程中的大量視覺圖像圖形的動態(tài)信息也能夠更好地呈現(xiàn)出來，在教學中起到很好的演示作用。另外，虛擬現(xiàn)實的技術(shù)能夠較好地調(diào)動學生的學習積極性，使枯燥的內(nèi)容更形象化呈現(xiàn)出來，同時教師也可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實的仿真模擬技術(shù)，將邏輯思維較強的教學內(nèi)容，通過仿真模擬的方式，預(yù)測到由于公式及參數(shù)的改變而可能產(chǎn)生的預(yù)期結(jié)果，并科學地呈現(xiàn)出視覺、聽覺、觸覺、力覺等多種感知的結(jié)果，加深學生的感性認知，“上手(Hands-on)”和“交互式”的教學能夠引發(fā)更多的積極的注意力，幫助學生更透徹地理解抽象的原理。

3.現(xiàn)代教育與數(shù)字教學。數(shù)字教學是指教師和學習者在數(shù)字化的教學環(huán)境中，遵循現(xiàn)代教育理論和規(guī)律，運用數(shù)字化的教學資源，以數(shù)字教學模式培養(yǎng)適應(yīng)新世紀需要的具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才的教學活動。隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益發(fā)展及應(yīng)用，數(shù)字教學模式主要應(yīng)用于多媒體教學和網(wǎng)絡(luò)教學領(lǐng)域，并逐漸深入到學習的方方面面。

但現(xiàn)階段的數(shù)字教學仍然存在缺陷。首先，計算機無法對學生的情緒變化作出相應(yīng)反饋，而且它也無法取代教師在教學過程中一些暗示性的語言所起到的微妙效果。其次，在教學的許多領(lǐng)域中，計算機無能為力，特別是非邏輯判斷方面。最后，教學課件在實際使用中存在著局限性。這一系列的問題，相信通過運用交互設(shè)計的方法，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，都會被逐一解決。

二、交互式數(shù)字教學模式構(gòu)建

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互式數(shù)字教學模式，能夠通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以文本、圖片、影像、聲音、數(shù)據(jù)采集及感應(yīng)技術(shù)、影像及數(shù)字感知內(nèi)容為主要交互媒體，以自然式的交互方式，配合可互動操作的動態(tài)信息、仿真模擬、各種感覺與知覺的數(shù)字反饋技術(shù)，多維度、多媒體、多人互動式地展示IM及時通訊、留言板、互聯(lián)網(wǎng)上的博客、Tag、SNS、RSS、Wiki等多種形式的數(shù)字內(nèi)容，以教學的核心內(nèi)容為課程組織的基礎(chǔ)，構(gòu)建適應(yīng)當下以數(shù)字信息為主要教學內(nèi)容的互動式教學模式?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的交互式教學模式的構(gòu)建主要從以下幾個方面入手:

1.提供多維度的豐富教學資源。有效傳播多種媒體的多樣化信息，提高學生對于教學內(nèi)容的注意力。虛擬現(xiàn)實的技術(shù)能夠為交互式數(shù)字教學模式設(shè)計立體的教學模式效果，將課堂理論教學、實驗室教學、企業(yè)基地等實地教學相結(jié)合，理論專題研討、案例教學、技術(shù)實踐小組協(xié)作等多種教學方法交叉，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)理論公式，如化學課中的元素周期表，可以將分子、原子等抽象的結(jié)構(gòu)可視化表現(xiàn)出來，還可將復(fù)雜的實驗通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出來，如用虛擬現(xiàn)實模擬火山噴發(fā)，模擬火箭的發(fā)射過程，模擬汽車內(nèi)引擎的工作原理，模擬復(fù)雜機構(gòu)之間的關(guān)系和相互作用，智能地調(diào)配物流情況，模擬資金流及相關(guān)的經(jīng)濟問題等，還可運用CAVE計算機輔助虛擬現(xiàn)實環(huán)境技術(shù)，模擬汽車的設(shè)計、裝配等實踐教學環(huán)境，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建在企業(yè)基地等實地教學的內(nèi)容，實現(xiàn)教學的開放性、時效性、針對性和實戰(zhàn)性，提供多維度的豐富的教學資源。

2.構(gòu)建多學科交叉的綜合型師資隊伍。隨著信息社會的迅猛發(fā)展，圍繞信息社會的人文、技術(shù)、經(jīng)濟等各種交叉學科領(lǐng)域，發(fā)展數(shù)字內(nèi)容的交互式教學模式需要培訓一支具有綜合學科背景的師資力量。而虛擬現(xiàn)實等先進的信息技術(shù)，能夠整合各學校的優(yōu)秀師資力量，通過構(gòu)建虛擬、虛擬名師等方式，將各高校、研究機構(gòu)及企業(yè)社會的優(yōu)秀師資集合起來，通過虛擬人的名師角色，遠程指導或虛擬地呈現(xiàn)其學術(shù)內(nèi)容與教學思想，有效地彌補師資力量不足的問題，隨時更新名師提供的動態(tài)電子教材，提供多學科交叉的綜合型教學內(nèi)容與綜合型師資隊伍。

3.實現(xiàn)交互式因材施教的個性化教學。參與式教學的交互教學模式能夠充分調(diào)動學生的積極性，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實的實驗學習環(huán)境，根據(jù)每個學生的個性特點及專長，搭建適合學生的個性化教學實驗環(huán)節(jié)，模擬搭建實驗環(huán)境，讓學生充分展開想象，模擬仿真其實驗效果，預(yù)演實驗結(jié)果，有助于提高學生對于課程內(nèi)容的參與度和認知程度。另外，學生還可根據(jù)自身的興趣點，專項選擇適合自己發(fā)展特點的學習內(nèi)容，個性化地定制學習內(nèi)容。教師可根據(jù)每個學生的學習情況，跟蹤分析其學習結(jié)果，對癥安排輔導及進一步深入學習的內(nèi)容，提高學習效率，增強交互式學習的效力。麻省理工學院媒體實驗室在1993年推出了實體交互設(shè)計的數(shù)字教學產(chǎn)品，它整合了個人空間和共享學習工作空間，能讓兩位用戶在個人空間和共享空間之間實現(xiàn)輕松的轉(zhuǎn)換。這種交互式的教學產(chǎn)品是一種電子白板，產(chǎn)品使用生活中自然的互動交流方式，如教學過程中交流雙方各自的頭部動作，雙方眼神的交流和凝視方向等，這些交流的姿勢能夠被3D攝像頭等裝置識別出來，并通過計算機進行智能判斷，根據(jù)計算機圖形、圖像識別技術(shù)，判斷教學雙方用戶姿勢的變化，同時和姿勢所代表的含義進行映射匹配。這種交互式的教學電子白板的隱喻是“讓用戶自由地交流，使用電子白板進行交流的時候就像在巨大的透明玻璃板上畫畫一樣自然”。經(jīng)實踐證明，這種交互式的電子白板增強了教學雙方用戶的 “凝視注意力”，能夠使用戶看到使用電子白板的同伴的凝視方向，從而進一步了解對方關(guān)注的內(nèi)容，達到更加自然的互動式交流。教學雙方在對話中可以更加輕松和準確地說出交流的對方在看哪一個屏幕對象，甚至比在普通的白板交流環(huán)境中更容易。這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互式教學方式能夠以學生為教學中心，尊重學生個體差異，有效提高教師與學生及學生之間的交流效果，調(diào)動學生的主動參與性。

4.建設(shè)富有特色的網(wǎng)絡(luò)教學平臺，提供豐富多彩的專題知識和擴展的學習資源。由于當前各學科發(fā)展變化都比較大，各學科間相互交叉，學生的知識涉及面也越來越廣泛，綜合性強，新興交叉學科與原有學科之間的傳承變化都面臨著很大的挑戰(zhàn)。由于教學的具體內(nèi)容和對象變化非常迅速，很多問題在課堂上只能點到為止。因此，充分利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，搭建交互式的數(shù)字教學平臺，可以有效管理豐富多樣與不斷發(fā)展變化的教學資源，為學生提供進一步了解相關(guān)知識的課余輔導材料，有效整合、分享國內(nèi)外各名校的免費教學資源，提供學校各學科教師間、各屆學生間以及校企之間的有效溝通平臺，形成分享式與定制式結(jié)合的學習資源庫。隨著三網(wǎng)合一以及云計算等信息技術(shù)的發(fā)展成熟，基于虛擬現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)學習資源庫也變得更為可行。專題知識由各教師提供最新的相關(guān)領(lǐng)域的理論、實踐方法等內(nèi)容，并要隨時更新。這些資源庫能夠有效地傳承文化，整合教學資源，為師生及校企、社會提供幫助。

第8篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

關(guān)鍵詞：平頂山學院 數(shù)字虛擬校園 漫游

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0122-01

1 引言

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)和城市數(shù)字化建設(shè)的雙層推動下，河南省以鄭州市和平頂山市為代表首先實現(xiàn)了城市數(shù)字化，在此大背景下研究數(shù)字虛擬校園就尤顯得重要。將數(shù)字虛擬技術(shù)應(yīng)用到高校校園中實現(xiàn)漫游項目，是高校師生共同的愿意。筆者作為平頂山學院的一員軟件專業(yè)學生有責任也有義務(wù)為實現(xiàn)這一理想，做出應(yīng)有的努力。

數(shù)字虛擬校園漫游在國內(nèi)的研究始于1996年，由天津大學率先開辟了我國高校數(shù)字虛擬校園漫游的先河。隨后國內(nèi)一流的大學清華大學、北京大學、浙江大學、香港理工大學、香港中文大學、西南交通大學、中國科技大學、同濟大學、上海交通大學、中央廣播電視大學遠程教育學院等著名高校，都利用虛擬技術(shù)實現(xiàn)了校園漫游，利用虛擬技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了著名大學校園、校貌游客的瀏覽以及教學資源的共享。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬校園

虛擬現(xiàn)實是Virtual Reality的直譯，可對它簡稱為VR。這項技術(shù)是計算機技術(shù)、圖形圖象技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感交互技術(shù)的融合體，利用計算機軟件來模擬出逼真的3D效果。

虛擬現(xiàn)實有三個基本的特征：（1）交互性。交互性是虛擬現(xiàn)實的基本屬性，用戶可以通過鍵盤、鼠標、電光筆等工具與虛擬出來的軟件環(huán)境進行交流，使瀏覽者就象是身臨其境一樣，軟件環(huán)境與人成為一體。（2）多觸感。虛擬現(xiàn)實軟件將以聽覺、視覺、觸覺等多種感觀來觸發(fā)人的身體，增進逼真性。（3）將使用者放置于被虛擬的環(huán)境中，與虛擬環(huán)境中的建筑、花、草、樹木等完全一樣，成為環(huán)境中的一部分，就如同在現(xiàn)實世界中一般。

虛擬校園則是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將校園中的教學、實驗環(huán)境、學校里的生活服務(wù)設(shè)備、有形資源等模擬出來，并上傳到INTERNET上，使能夠上網(wǎng)的用戶都可以通過網(wǎng)址來訪問虛擬校園，起到校園推廣和增強影響力的作用。

3 虛擬校園漫游項目系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

以平頂山學院新校區(qū)為研究對象，通過前期在山頂對學院全景進行攝象和GoogleEarth做出學院的全景圖，再以每座建筑為圓點，拍設(shè)者繞建筑旋轉(zhuǎn)一周取建筑的360度特征。再用3DMAX來構(gòu)造校區(qū)建筑與樹木、人物模型。最后通過交互式的虛擬開發(fā)軟件Virtools進行交互式整合和碰撞檢測。

3.1 開發(fā)目標

平頂山學院虛擬校園漫游系統(tǒng)設(shè)計的目標是，通過瀏覽器的使用者，利用鼠標來控制游客小人，可以讓小人前、后、左、右行走，并可加速，減速。

（1）游客的視角可分為第一視角和第三視角兩種，第一視角更為直觀一些，可憑游客自己的喜好來選擇。

（2）游客對虛擬校園的遍歷也可自游遍歷或事先設(shè)好路線的講解遍歷兩種者結(jié)合。

（3）游客站在某個建筑面前，建筑將自動的進行介紹，并請您進入里面參觀（聲音與文字相結(jié)合，來沖擊人的感觀）。

（4）在學院漫游時，游客遇到物體，會有個碰撞檢測，并發(fā)出告警。

3.2 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)： Microsoft公司W(wǎng)indows 7；

圖形圖像編輯軟件：Auto CAD，Photoshop CS5；

三維建模系統(tǒng)：3DMAX 2010；

虛擬交互工具：Virtools；

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Oracle 11g；

Java開發(fā)環(huán)境：JDKI.318，JREI.318，JCreator。

3.3 虛擬校園漫游仿真流程圖

3.4 技術(shù)實現(xiàn)難點解析

3.4.1 室外建筑建模

涉及室外建筑模型，主要包括墻體造型、各類窗框造型、陽臺造型、頂層閣樓造型以及山墻造型等多種類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件?？梢詮恼?cè)立面分別入手，最后進行整合來建模。

首先繪制標準層的輪廓線條，添加修改器得到墻體模型，然后通過布爾運算得到門窗洞口。標準層制作完畢后使用array工具進行陣列頂層的構(gòu)造。

3.4.2 建筑貼片制作

對于門窗等有細部尺寸要求的構(gòu)件，在CAD中繪出立面圖， 以eps文件格式導出。導入PhotoShop中，合并圖層，主要綜合運用幾種選區(qū)，填充，漸變，模糊和幾個特殊效果濾鏡即可制作包括Diffuse通道和Bump通道的貼圖。

3.4.3 碰撞檢測

首先我們用Z方法判斷物體爬高是否超過一定的高度，如果太高的話，則位置不變。接著，進行BUMP檢測，以判斷身體是否撞到其它物體，如果撞到則退出，沒有撞到則設(shè)置標志。

當視點與場景發(fā)生碰撞時，它的碰撞響應(yīng)方式有兩種情況：后退和改變視點的高度，后退就是退回到不發(fā)生碰撞的位置，從而改變視點的碰撞狀態(tài)；另一種是改變視點的高度，就是可以用鍵盤升高或降低視點，從而越過碰撞物體的高度，使視點脫離碰撞狀態(tài)。

參考文獻

[1]謝建華，馬劍，張建茂.虛擬校園漫游設(shè)計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真及其應(yīng)用.

第9篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)案例范文

1虛擬技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）即將本來不存在的事物和環(huán)境，通過各種技術(shù)虛擬為沉浸式交互環(huán)境，使人感覺如同處在真實世界一樣，又稱為靈境技術(shù)或臨境技術(shù)。沉浸性、交互性、想象性是虛擬技術(shù)的三個突出特征，三者就像三個頂點，構(gòu)成了虛擬技術(shù)的三角形，使參與者能夠沉浸于虛擬世界之中并直觀而自然地實時感知和交互。1）沉浸性：是指使用戶感覺到好像完全置身于虛擬世界中一樣，被虛擬世界所包圍。虛擬技術(shù)的主要技術(shù)特征就是讓用戶由被動的觀察者變成主動的參與者，覺得自己是計算機系統(tǒng)所創(chuàng)建的虛擬世界的一部分，沉浸于其中并參與虛擬世界的各種活動。視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸、嗅覺沉浸的感知技術(shù)目前己較為成熟，身體感覺沉浸、味覺沉浸還有待進一步開發(fā)。2）交互性：是指用戶從過去只能通過鍵盤、鼠標與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生交互作用，到能用多種傳感器，借助于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)殊的硬件設(shè)備，以自然的方式與多維化信息的虛擬世界進行交互，實時產(chǎn)生在真實世界中一樣的感知，甚至連用戶本人都意識不到計算機的存在。3）想象性：是指虛擬環(huán)境是人想象出來的，同時這種想象體現(xiàn)出設(shè)計者相應(yīng)的思想，可用來實現(xiàn)一定的目標，如從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，進而使人能深化概念、產(chǎn)生新意和構(gòu)想，主動地尋求探索接收信息，而不是被動地接收等，更有創(chuàng)意。

2虛擬技術(shù)在學科教育領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)

VRML（VirtualRealityModelingLanguage）虛擬現(xiàn)實建模語言是在Internet上廣泛流行的一種圖形建模語言，用它可以在Inter-net上創(chuàng)建三維的虛擬場景。許多互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建的具有可導航、超鏈接等功能的三維虛擬現(xiàn)實空間都是用這種技術(shù)創(chuàng)建的，其中網(wǎng)上虛擬大學用的主要技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實建模語言技術(shù)，它已經(jīng)成為在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建三維虛擬場景的事實上的標準。

2.1虛擬現(xiàn)實建模語言的場景描述

在虛擬場景建模的時候，一般把整個場景進行適當?shù)姆指?，對分割的小場景再進行渲染。虛擬現(xiàn)實建模語言定義的三維場景由一個節(jié)點樹表示，場景中的每個對象由一個或多個節(jié)點描述。從理論上來說，節(jié)點可以包括任何東西———3D幾何體、MIDI數(shù)據(jù)、JPEG圖像。虛擬現(xiàn)實建模語言標準節(jié)點集中定義了許多不同類型的節(jié)點，多數(shù)節(jié)點分為以下幾類：1）外形類節(jié)點（shapenode），唯一一類能被繪制的節(jié)點。2）屬性類節(jié)點（propertiesnode），這類節(jié)點的處理通過影響外形類節(jié)點進行。3）組節(jié)點（groupnode），組節(jié)點把其它節(jié)點收集在一起，允許把節(jié)點的集合當作一個節(jié)點來處理。其他的節(jié)點諸如材質(zhì)節(jié)點（material）節(jié)點、紋理（Textual）節(jié)點、燈光節(jié)點（分為DirectionalLight節(jié)點和SpotLight節(jié)點）、背景（background）節(jié)點。每個小場景都可以形成虛擬現(xiàn)實建模語言文件，由多個小場景構(gòu)成的多個虛擬現(xiàn)實建模語言文件用內(nèi)聯(lián)節(jié)點（Inline）之間的嵌套技術(shù)合并成一個虛擬現(xiàn)實建模語言文件，這個虛擬現(xiàn)實建模語言文件完成了整個場景的建模。這種場景的建?；居袃牲c好處：1）虛擬現(xiàn)實建模語言的小場景文件可以有機的整合，不會因為每個小場景的文件太大而不利于調(diào)試、檢查。2）用戶瀏覽的時候不用把整個場景文件都讀入本地客戶機中，這樣就適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，提高了在虛擬空間中瀏覽的速度。

2.2虛擬現(xiàn)實建模語言的文件組成

虛擬現(xiàn)實建模語言文件主要包括四個主要成分：虛擬現(xiàn)實建模語言文件頭、原型、造型節(jié)點和腳本、路由。在這四個要素中，只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器虛擬現(xiàn)實建模語言文件符合的規(guī)范、標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點類型，一旦成功地定義了原型，它就可以在虛擬現(xiàn)實建模語言文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點是虛擬現(xiàn)實建模語言中的基本建造模塊，它構(gòu)成了虛擬現(xiàn)實建模語言文件的主體部分，正是由于造型節(jié)點的定義而產(chǎn)生了虛擬的虛擬現(xiàn)實建模語言空間。腳本可以看作是一個節(jié)點的外殼，它有域值、eventIn事件、eventOut事件。事件本身不能產(chǎn)生任何動作，但它可以通過程序腳本來賦予腳本節(jié)點值來產(chǎn)生各種動作。這里的程序腳本是一種簡化了的應(yīng)用程序，一個典型的腳本是由JAVA或JavaScript編程語言寫成的程序。路由（Route）是一種文本描述消息，一旦在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建了一個路由，第一個節(jié)點可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點，這樣的消息被稱為事件。虛擬現(xiàn)實建模語言還可以包含下列條目：注釋、節(jié)點和域值、定義的節(jié)點名、使用的節(jié)點名等。

2.3虛擬現(xiàn)實建模語言語言的編譯

設(shè)計虛擬現(xiàn)實建模語言虛擬場景時，最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本。這種方法類似于程序設(shè)計，它簡單方便，但不是很直觀，對設(shè)計者的空間想象能力要求較高，設(shè)計的效率也不高?，F(xiàn)在有很多可視化的虛擬現(xiàn)實建模語言設(shè)計工具，如CosmoWorld和HomeSpace等，這些工具將虛擬現(xiàn)實建模語言的標準節(jié)點都做成可視的組件，用戶設(shè)計時，只需要將這些組件組合成自己需要的虛擬場景就可以了，而且設(shè)計的效果在設(shè)計時就可以看到。設(shè)計完畢后，系統(tǒng)自動將這個可視的虛擬場景生成標準的虛擬現(xiàn)實建模語言描述文本，這樣，這些文本傳送到用戶的瀏覽器后，便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。虛擬現(xiàn)實建模語言在各方面都展現(xiàn)出強大的應(yīng)用潛力，蘊藏了無限生機。

3虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)能夠為參加教育的學生提供生動、逼真的學習壞境，學生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，這對調(diào)動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的技能都將起到積極的作用。虛擬技術(shù)在遠程教學中的應(yīng)用主要有以下四個方面：

3.1探索學習

虛擬技術(shù)可以對學生學習過程中所提出的各種假設(shè)模型進行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。如在虛擬化學系統(tǒng)中，學生可以按照自己的假設(shè)將不同的分子組合在一起，虛擬出組合的物質(zhì)來。真正對虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境的研究是對分布式真實虛擬現(xiàn)實感的教學環(huán)境的開發(fā)與應(yīng)用進行研究，通過人體模型或者化合物等分子結(jié)構(gòu)演示的虛擬體驗，教育者和學習者之間，或者學習者和同伴之間可以在一個虛擬的現(xiàn)實空間中，進行虛擬人之間的面對面的情感交流。#p#分頁標題#e#

3.2技能訓練

利用虛擬技術(shù)，可以做各種各樣的技能訓練。由于這些虛擬訓練系統(tǒng)無任何危險，學生可以不厭其煩地反復(fù)練習，直至掌握操作技能為止。如虛擬飛機駕駛訓練中，學員可以反復(fù)操作控制設(shè)備，學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落，通過反復(fù)訓練，熟練掌握駕駛技術(shù)。虛擬技術(shù)在教學中應(yīng)用幾乎最成功的案例就是模擬訓練系統(tǒng)的開發(fā)與研制。由于空間探索和軍隊戰(zhàn)爭訓練需要高昂的費用，以及這些領(lǐng)域需要極高的安全性與可靠性，使得虛擬技術(shù)最早應(yīng)用在了這個領(lǐng)域，并且發(fā)揮出了巨大的使用價值和商業(yè)價值。隨著社會的進步，虛擬技術(shù)也延伸到的一般的醫(yī)學教學、汽車駕駛以及電器維修等需要培養(yǎng)各種操作技能的領(lǐng)域。在動作技能的學習中，學習者只有從虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中接受到操作或動作的反饋才能起到積極的學習作用。因此在運用虛擬技術(shù)研發(fā)模擬訓練系統(tǒng)時應(yīng)該具體考慮學習產(chǎn)生的條件以及教學的效果，這種模擬訓練系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供真實的模擬訓練的情景，校正學習者的錯誤以及跟蹤學習者的學習過程等功能。

3.3虛擬實驗

利用虛擬技術(shù)，還可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室，學生可以自由地做各種實驗。利用虛擬技術(shù)建立的各種虛擬實驗室（Virtuallab）在教育上應(yīng)用前景廣闊，尤其在物理、化學、生物等需要實驗的學科中更是如此。創(chuàng)建這種虛擬環(huán)境的演示物體可以擺脫真正實驗室所需要的昂貴的設(shè)備，減少了教育部門的實驗開銷，教學的效果基本接近運用真正的實驗儀器設(shè)備進行實驗所能達到的教學效果。虛擬實驗室基本上分為兩類：一種是由編程者設(shè)計只能插入并操作實驗中有限的實物，這是現(xiàn)今大多數(shù)虛擬實驗室系統(tǒng)的工作環(huán)境；另外一種是基于廣泛學科領(lǐng)域知識的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。