虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；醫(yī)學(xué)教學(xué)；交互性；心臟

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）32-7786-02

Abstract： Virtual reality is a computer systems which can create and experience the virtual world. People can operate， control and reach some special purposes in this system. The application of technology about virtual reality in medicial fields has been paid close attention to. This paper investigates the application and realization about technology of virtual reality used in heart medical education.

Key words： Virtual Reality； Medical Education； Interactivity； Heart

1 概述

虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種逼真的三維環(huán)境，在電腦模擬產(chǎn)生的一個(gè)虛擬世界中，用戶(hù)可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)等許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)基本特征：浸沒(méi)感（Immersion）――用戶(hù)在模擬環(huán)境中的真實(shí)性，交互性（Interactivity）――用戶(hù)對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的實(shí)時(shí)可操控性），構(gòu)想性（Imagination）――虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想像空間及環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用，實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特征和要求之一，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的精髓。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)始于軍事領(lǐng)域的需求，現(xiàn)在已開(kāi)始從高端領(lǐng)域全面走向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在娛樂(lè)、教育、藝術(shù)方面的應(yīng)用占主流，發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。

國(guó)外的起步較早，美國(guó)作為虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)源地，早在上世紀(jì)80年代就進(jìn)行了人體解剖圖像數(shù)字化資料研究，90年代末，開(kāi)展了虛擬解剖學(xué)、虛擬放射學(xué)、虛擬內(nèi)窺學(xué)等學(xué)科的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。目前，已研制出了人體虛擬解剖，一套完整的人體虛擬解剖系統(tǒng)，學(xué)生利用在虛擬的組織和器官問(wèn)的模擬操作感受觸覺(jué)反饋，使學(xué)生更快地掌握手術(shù)要領(lǐng)和技術(shù)。從而提高診斷和治療水平。

我國(guó)與國(guó)際相比，雖有一定的差距，但目前已引起政府、科技界的高度重視，九五規(guī)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬現(xiàn)實(shí)列入了研究項(xiàng)目。目前，已成為當(dāng)今最有影響力的高新產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。從2004年首屆虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)舉辦以來(lái)，中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)峰會(huì)已成為業(yè)內(nèi)具有重要影響力的業(yè)內(nèi)活動(dòng)。綠色醫(yī)療研究院也在2012年的峰會(huì)中正式宣告成立，伴隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、臨床培訓(xùn)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 。采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)輔助醫(yī)學(xué)教學(xué)，可以使教師與醫(yī)學(xué)學(xué)生以三維的形式看到人體結(jié)構(gòu)的形狀、位置及器官間的相互空間關(guān)系等，從不同角度，真實(shí)模擬及分析，從而獲得前所未有的直觀感受，不僅降低了成本，而且是傳統(tǒng)的文字、二維圖像、生物標(biāo)本所不能達(dá)到的學(xué)習(xí)效果。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心臟醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

心臟是人體重要器官之一，是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、快速活動(dòng)的立體器官，一直都是臨床醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。心臟病很可怕，它限制人的活動(dòng)、降低生活質(zhì)量，甚至威脅人的生命。然而更可怕的是人民缺乏對(duì)心臟病的認(rèn)知。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得三維虛擬心臟的教學(xué)應(yīng)用成為可能。不僅可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)學(xué)生的教學(xué)中，也可以應(yīng)用在心臟的科普教育中。

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)教育的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)需要以下幾個(gè)步驟：三維虛擬心臟的建模、三維心臟模型的表面紋理貼圖處理、虛擬心臟動(dòng)畫(huà)及交互功能的仿真。

適當(dāng)動(dòng)畫(huà)可以讓畫(huà)面更生動(dòng)有趣，便于表述心臟的工作及病變情況。用FFD修改編輯器和動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)，可以充分體現(xiàn)心臟的跳動(dòng)過(guò)程。完成了對(duì)心臟結(jié)構(gòu)及血管系統(tǒng)的可視化處理后，最后將在3DMAX中完成的模型及剛體、柔體動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)引擎平臺(tái)，在后期引擎中調(diào)整貼圖色彩、優(yōu)化作品，編寫(xiě)交互腳本及交互界面設(shè)計(jì)，程序調(diào)試正常、作品。

用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以幫助醫(yī)學(xué)生試驗(yàn)不同的選擇，分析病理問(wèn)題，操作虛擬的心臟模型，不會(huì)危害到患者，對(duì)心臟的醫(yī)學(xué)教學(xué)、病理分析、科普教育起到了一定的輔助作用。

4 小結(jié)

本次設(shè)計(jì)雖然僅僅涉及了心臟結(jié)構(gòu)及心血管方面的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，取得了較好的效果。下一步，我們將繼續(xù)研究技術(shù)，并結(jié)合硬件，融合較完整的心臟病理知識(shí)，向臨床實(shí)踐靠攏。在醫(yī)療診斷、手術(shù)模擬方面進(jìn)行實(shí)踐與應(yīng)用。隨著我國(guó)醫(yī)療事業(yè)和IT事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用將更廣泛、深入。

參考文獻(xiàn)：

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第2篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 仿真技術(shù) 臨床教學(xué)

引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶(hù)沉浸到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與該環(huán)境自然交互的技術(shù)[1，2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感性、存在性、交互性、自主性特點(diǎn)[3～5]。目前與醫(yī)學(xué)相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用主要包括仿真手術(shù)、虛擬內(nèi)窺鏡檢查和模擬放射外科等。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用概述

虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真訓(xùn)練在與醫(yī)學(xué)相關(guān)的虛擬技術(shù)中是難度較大的一種。在手術(shù)訓(xùn)練領(lǐng)域較前沿的是美國(guó)波士頓力學(xué)研究中心，他們采用的方法是利用偏振眼鏡觀看場(chǎng)景、虛擬手術(shù)器械模擬操作。在國(guó)內(nèi)，大部分研究工作集中在對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的三維重建及其可視化等基礎(chǔ)技術(shù)方面，尤其在基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的醫(yī)學(xué)圖像三維可視化算法研究領(lǐng)域取得較大的成果。華中科技大學(xué)從2000年開(kāi)始構(gòu)建“虛擬人”，在人體器官虛擬建模方面取得很大進(jìn)步。實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)模型360°旋轉(zhuǎn)和任意倍數(shù)的縮放，還可以自由觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)仿真訓(xùn)練是一種技術(shù)難度較大的應(yīng)用。與其它虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用相比，它要求虛擬產(chǎn)生多層次、多種形態(tài)、相聯(lián)關(guān)系復(fù)雜的三維虛擬人體組織；人機(jī)交互性強(qiáng)，要求定位和反饋精確度高。如何利用虛擬技術(shù)設(shè)計(jì)出一種宮腔鏡模擬培訓(xùn)裝置來(lái)解決臨床教學(xué)和培訓(xùn)的問(wèn)題，成為亟待解決的難題。

筆者通過(guò)將原有的醫(yī)學(xué)圖片、物體，由二維圖像轉(zhuǎn)化為具有真實(shí)立體感的三維空間的模型，有效地解決醫(yī)學(xué)模型不能旋轉(zhuǎn)和縮放的瓶頸問(wèn)題。再通過(guò)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的三維模型，受訓(xùn)者使用軟件時(shí)可以觀察醫(yī)學(xué)模型的立體全貌，就像在現(xiàn)實(shí)生活中觀察事物一樣，可以任意從各個(gè)方向和位置了解物體的特征和屬性。當(dāng)移動(dòng)物體時(shí)，物體也能依據(jù)一定的自然規(guī)律作相應(yīng)的動(dòng)作和位置變化，真正地具備事物本生的生理屬性，讓受訓(xùn)者得到一種身臨其境的真實(shí)感。

2 虛擬宮腔鏡培訓(xùn)模擬器的設(shè)計(jì)

采用電子腔鏡手術(shù)的器械實(shí)物模型，配合計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和先進(jìn)的圖形三維重建算法，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建模擬訓(xùn)練裝置。通過(guò)三維重建技術(shù)構(gòu)建虛擬人體宮腔的立體模型，訓(xùn)練操作者的一些腹腔鏡操作基本技術(shù)而非整個(gè)手術(shù)過(guò)程。為使模擬器下的操作更加接近臨床實(shí)際手術(shù)，還可配套各種材料制作的手術(shù)訓(xùn)練模型，如子宮模型、子宮囊腫切除模型、宮腔模型等。這些模型都部分模擬手術(shù)實(shí)際情況，操作者可以在這些模型上完成相應(yīng)手術(shù)，通過(guò)在這些模型上的訓(xùn)練，受訓(xùn)者可以很快適應(yīng)和掌握這些手術(shù)。

2.1 模型的設(shè)計(jì)與制作

制作長(zhǎng)、寬、高分別為35cm×35cm×30cm的訓(xùn)練箱（模擬人體腹腔，如圖1）。按照臨床手術(shù)方式在模擬人體腹腔上預(yù)留Trocar（穿刺錐）及攝影器械部位。模擬人體腹腔的上部為不透光的亞克力玻璃材質(zhì)，其目的在于使操作者無(wú)法直接觀察到操作，于模擬腹腔中放置普通光源作為腹腔鏡之冷光源系統(tǒng)，該光源可調(diào)節(jié)并可照射不同的手術(shù)野。以普通攝像頭代替腹腔鏡CCD攝像頭，固定于訓(xùn)練箱上，并與計(jì)算機(jī)之視頻采集卡相連。通過(guò)視頻采集軟件以影像的形式出現(xiàn)在電視的屏幕上。練習(xí)者自預(yù)留之穿刺孔插入腹腔鏡手術(shù)器械并可通過(guò)觀看屏幕，完成相關(guān)手術(shù)技術(shù)的訓(xùn)練及操作（如圖2、圖3）。

2.2 三維仿真建模

2.2.1 建立宮腔的三維模型 通過(guò)Virtools5.0軟件，對(duì)人體的宮腔模型進(jìn)行重建，采集相關(guān)的CT、MRI數(shù)據(jù)，進(jìn)行重建，然后將模型三維化，并植入開(kāi)發(fā)的操作平臺(tái)系統(tǒng)軟件中。

2.2.2 設(shè)計(jì)手術(shù)器械的操作環(huán)境和相關(guān)模型 結(jié)合手術(shù)的要求和特點(diǎn)，對(duì)手術(shù)器械進(jìn)行三維模型的建立，經(jīng)過(guò)貼圖后形成真實(shí)的可操作模型器械，然后通過(guò)專(zhuān)門(mén)的力反饋設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征定義，使之與實(shí)際的操作器械運(yùn)動(dòng)位置聯(lián)動(dòng)，形成逼真的操作感受。當(dāng)培訓(xùn)者在操作器械做宮腔鏡模擬手術(shù)時(shí)，可以實(shí)時(shí)看到虛擬手術(shù)宮腔模型的變化和手術(shù)效果。

2.3 基本手術(shù)操作模型及常見(jiàn)手術(shù)模型的設(shè)計(jì)

宮腔鏡外科手術(shù)之不同于傳統(tǒng)外科手術(shù)在于其通過(guò)特殊器械經(jīng)腹壁孔道間接地處理病灶，術(shù)者必須通過(guò)觀看二維的顯示屏來(lái)指導(dǎo)操作。不能直觀地看，不能用手直接感知。這就要求術(shù)者要適應(yīng)屏幕及熟練地通過(guò)腹腔鏡手術(shù)器械來(lái)完成傳統(tǒng)手術(shù)中用手來(lái)完成的操作。我們通過(guò)設(shè)計(jì)一定的操作模型來(lái)規(guī)范操作并可對(duì)操作進(jìn)行評(píng)估（表1）。如桔子撥皮操作、充水指套手術(shù)模型等。傳統(tǒng)的宮腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練通常是一些簡(jiǎn)單的縫合、結(jié)扎、切開(kāi)操作，該操作方法枯燥，久而久之讓訓(xùn)練者失去練習(xí)興趣[6]。而手術(shù)訓(xùn)練模型則將各種常用手術(shù)操作融合于一個(gè)手術(shù)過(guò)程之中，增加操作的趣味性及可評(píng)估性。如囊腫手術(shù)模型中，若結(jié)扎闌尾根部不徹底，則操作中會(huì)有水流出，意味著手術(shù)不很成功。

2.4 宮腔鏡操作訓(xùn)練

宮腔鏡器械多為直線型的，而打結(jié)等操作需要不斷彎曲操作，且由于在平面的顯示屏幕上只能看到模擬腹腔內(nèi)器官的平面影像，看不到立體影像，難以判斷縱向深度，定位困難，因此，完成打結(jié)這個(gè)操作很費(fèi)時(shí)，也不方便，有時(shí)為打一個(gè)結(jié)，可以耗時(shí)達(dá)5分鐘，甚至更長(zhǎng)。培訓(xùn)中實(shí)驗(yàn)組先在輸液管上訓(xùn)練各種打結(jié)方法，單結(jié)、方結(jié)、外科結(jié)等，更直觀地反映其存在的問(wèn)題，縮短培訓(xùn)時(shí)間。

3 臨床應(yīng)用結(jié)果

3.1 培訓(xùn)形式和方法

宮腔鏡訓(xùn)練模擬器以一個(gè)箱體來(lái)模擬人體的宮腔，然后在箱體內(nèi)可以設(shè)置一定的手術(shù)模型，例如：桔子撥皮模型、小型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型、軟管繞線打結(jié)模型、離體豬腸縫合模型來(lái)分別完成不同的手術(shù)操作項(xiàng)目，還采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)手術(shù)模型進(jìn)行三維建模，連接六自由度的力反饋設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)手術(shù)的操作訓(xùn)練，使操作者獲得真實(shí)的訓(xùn)練感受。

為更好地達(dá)到宮腔鏡訓(xùn)練模型的培訓(xùn)效果，且更有針對(duì)性培訓(xùn)學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)，特制作操作考核指標(biāo)。通過(guò)每項(xiàng)操作得分，可更直觀地反映其存在的問(wèn)題。

培訓(xùn)授課采用桌面電腦工作站操作，在平時(shí)的教師授課時(shí)，多采用桌面電腦工作站操作，桌面虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸體驗(yàn)來(lái)進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)；對(duì)于手術(shù)預(yù)演、遠(yuǎn)程手術(shù)教學(xué)時(shí)采用醫(yī)學(xué)專(zhuān)家會(huì)議廳多媒體演示，可以更好地實(shí)時(shí)互動(dòng)，操作起來(lái)一目了然，增加專(zhuān)家互動(dòng)的機(jī)會(huì)和途徑。

由于采用網(wǎng)絡(luò)云技術(shù)，大量的信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算，存儲(chǔ)于醫(yī)學(xué)院自建私有的云里，可以實(shí)現(xiàn)高速地存儲(chǔ)和分析，對(duì)于三維數(shù)據(jù)的計(jì)算和現(xiàn)實(shí)，縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)滿(mǎn)足大量受訓(xùn)人員使用軟件系統(tǒng)的需求，并且解決培訓(xùn)地點(diǎn)和時(shí)間的差異問(wèn)題[3，4]，可以滿(mǎn)足足夠多的用戶(hù)在不同地點(diǎn)和不同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，并行使用軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)和其他操作。手術(shù)培訓(xùn)教師在培訓(xùn)時(shí)通過(guò)云技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)所在班級(jí)的受訓(xùn)者進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以在同一時(shí)間進(jìn)行屏幕多分屏顯示，進(jìn)入任何一個(gè)操作窗口都可看到學(xué)員操作的實(shí)際情況，還能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)語(yǔ)音操作界面，對(duì)學(xué)員進(jìn)行解說(shuō)和提示。與此同時(shí)，學(xué)員每次在模擬器上的操作情況和成績(jī)都被記錄在系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于教師分析和查閱。

3.2 虛擬系統(tǒng)培訓(xùn)效果

選擇2008～2010年3年參加培訓(xùn)的醫(yī)師，每年學(xué)員隨機(jī)分為2組，每組各60名。實(shí)驗(yàn)組使用虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)照組使用傳統(tǒng)手術(shù)教學(xué)，未使用虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。2組操作考核成績(jī)有顯著差異。見(jiàn)表2。

4 討論和結(jié)論

虛擬手術(shù)操作可以使醫(yī)務(wù)工作者沉浸于虛擬的場(chǎng)景內(nèi)，通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué)感知等多種感官了解和學(xué)習(xí)各種手術(shù)實(shí)際操作[6]。由于宮腔鏡訓(xùn)練模擬器具有低代價(jià)、零風(fēng)險(xiǎn)、多重復(fù)性、自動(dòng)指導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，迅速高效地提高學(xué)習(xí)者手術(shù)及其他操作的技能。

通過(guò)對(duì)宮腔鏡手術(shù)設(shè)備投入成本也應(yīng)該加以控制，讓其物盡其用[7]。設(shè)計(jì)這種簡(jiǎn)易訓(xùn)練模型成本低廉、取材容易、制作簡(jiǎn)便、模擬逼真。能較好地訓(xùn)練醫(yī)學(xué)生掌握宮腔鏡手術(shù)的基本技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)訓(xùn)練方面的應(yīng)用展現(xiàn)出良好的前景。

宮腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用加入對(duì)學(xué)生做綜合的評(píng)價(jià)，提高其評(píng)價(jià)功能教學(xué)的深層次發(fā)展和全面評(píng)估[2，5]，為受訓(xùn)醫(yī)生進(jìn)行評(píng)分評(píng)價(jià)考核，為醫(yī)學(xué)院和教學(xué)醫(yī)院的培訓(xùn)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家提供教學(xué)指南和考核培訓(xùn)者和受訓(xùn)者雙方質(zhì)量管理于一體的一系列綜合評(píng)估管理系統(tǒng)。打造無(wú)痛醫(yī)院開(kāi)創(chuàng)微創(chuàng)手術(shù)，為醫(yī)院的手術(shù)教學(xué)工作提供新的途徑和手段。

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第3篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理及主要類(lèi)型

（一）原理

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的一種融合，是一門(mén)極具挑戰(zhàn)性的交叉的且前沿的學(xué)科和新型領(lǐng)域。其主要是計(jì)算機(jī)通過(guò)三維信息構(gòu)成逼真的虛擬環(huán)境，并借由特殊的如數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器等設(shè)備提供用戶(hù)關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，并且在用戶(hù)進(jìn)行位置移動(dòng)或改變時(shí)，設(shè)備上的傳感器會(huì)即使的把這些信息傳達(dá)給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算重塑場(chǎng)景，因而讓人更有種身臨其境的感覺(jué)。從某種層面上來(lái)講，虛擬技術(shù)其實(shí)就是一種“欺騙”行為。

（二）主要類(lèi)型

現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要有四大類(lèi)：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要是利用相應(yīng)的圖形工作站、顯示器、輸入設(shè)備這三者來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里的輸入設(shè)備是用戶(hù)參與使用的重要工具。而沉浸式虛擬系統(tǒng)則是通過(guò)顯示器頭盔把用戶(hù)的各種感官“困在”一個(gè)虛擬區(qū)域內(nèi)，使用戶(hù)完全置身于某種虛擬環(huán)境中。分布式虛擬系統(tǒng)，又被叫做DVR，是一種基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境，在這個(gè)系統(tǒng)中，不僅可以使不同地理位置的多個(gè)用戶(hù)或者多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，也可以讓多個(gè)用戶(hù)同時(shí)參與到一個(gè)虛擬環(huán)境中，以此實(shí)現(xiàn)資源的共享或者協(xié)同作業(yè)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

（一）沉浸性

沉浸性又被叫做臨場(chǎng)感，是虛擬技術(shù)通過(guò)多維的方式與計(jì)算機(jī)聯(lián)合所創(chuàng)造的一種虛擬環(huán)境，可以使用戶(hù)全身心的沉浸在這個(gè)虛擬環(huán)境中與之進(jìn)行交互，進(jìn)而達(dá)到人境合一的感覺(jué)，但值得一提的是，在這個(gè)環(huán)境中用戶(hù)確實(shí)為真實(shí)的參與者。

（二）交互性

交互式是指人們可以在這個(gè)特定的虛擬空間中與其呈現(xiàn)的事物之間進(jìn)行交互，比如用戶(hù)可以用手去抓握環(huán)境中的物體，而這個(gè)設(shè)備能觸發(fā)用戶(hù)的神經(jīng)，讓用戶(hù)真實(shí)的感受到抓取的東西重量，并且場(chǎng)景中物體也會(huì)隨著用戶(hù)手的移動(dòng)而移動(dòng)。

（三）多感知性

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中配備有各種各樣的如聽(tīng)、觸、動(dòng)等的傳感裝置和反饋裝置，這樣就可以使用戶(hù)對(duì)事物的了解不再簡(jiǎn)單的通過(guò)眼球去被動(dòng)接受，而是在聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感官下的刺激下的類(lèi)似于真實(shí)的感知。

（四）構(gòu)想性

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要處理核心還是計(jì)算機(jī)，而且在大數(shù)據(jù)技術(shù)的蓬勃加持下，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有寬闊的令人想象的空間。因此人們不僅可以借助這一優(yōu)勢(shì)對(duì)現(xiàn)實(shí)存在的環(huán)境進(jìn)行再現(xiàn)，還可以隨意的構(gòu)想客觀不存在甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境，這樣就在一定程度上拓寬了人們的認(rèn)知范圍。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用與軟件開(kāi)發(fā)研究

（一）虛擬技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

1、促?M知識(shí)學(xué)習(xí)

雖然中國(guó)優(yōu)秀的教師不少，但在教學(xué)的過(guò)程中對(duì)于某些抽象的、難以理解的知識(shí)或者過(guò)程，也很難用有限的詞語(yǔ)去形容或者描述清楚，即便是網(wǎng)絡(luò)上的資源很多，學(xué)生也能從那些資源中得到一些淺薄的體會(huì)，但總的來(lái)說(shuō)還是沒(méi)有身臨其境來(lái)的震撼，來(lái)的有高度。

2、方便探索學(xué)習(xí)

建設(shè)“創(chuàng)新型國(guó)家”、培養(yǎng)“創(chuàng)新型人才”一直是我國(guó)竭力的追求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用，給學(xué)生的提供了這樣一個(gè)平臺(tái)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出的一些假設(shè)或者建立的某種模型可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真，與此同時(shí)還可以對(duì)其過(guò)程、結(jié)果、效果等進(jìn)行觀察和驗(yàn)證。比如學(xué)生在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行模擬，畢竟理論在大部分情況下都是一種理想的概念，但在實(shí)際運(yùn)用中不僅受內(nèi)因的影響，外在因素也不可忽視。而且這樣也可以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的積極性，因?yàn)橐酝膶W(xué)習(xí)，即使學(xué)生自己設(shè)計(jì)出了東西，也沒(méi)有相應(yīng)條件去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，到最后也只會(huì)不了了之，也就不利于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

3、開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)和技能訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完全就是實(shí)驗(yàn)研究和技能訓(xùn)練的福音，學(xué)生可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)多種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬模擬，比如物理中的勻速運(yùn)動(dòng)、加速度運(yùn)動(dòng)，化學(xué)中的金屬與酸性物質(zhì)的反應(yīng)、氧化物的燃燒等等。此外，對(duì)于需要?jiǎng)邮植僮鞯囊恍W(xué)生來(lái)說(shuō)，也是大有益處，比如醫(yī)學(xué)院的學(xué)生可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)物解剖、人體手術(shù)等技能操作，駕校學(xué)生也可以通過(guò)虛擬技術(shù)進(jìn)行駕駛技能學(xué)習(xí)，軍校學(xué)生也可以進(jìn)行虛擬的軍事作戰(zhàn)指揮等等，這樣不僅降低了學(xué)生因技能不熟練而造成的不必要的損害，還可以讓學(xué)生反復(fù)的進(jìn)行操作實(shí)訓(xùn)，直到掌握技能為止。

（二）基于VR的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)研究

VR可以模仿真實(shí)世界的3D窗口，是一種非常優(yōu)秀的教育媒介。欲實(shí)現(xiàn)VR教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)，必須有一個(gè)前提：統(tǒng)一的操作系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。此外，還須得有滿(mǎn)足以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，有一個(gè)開(kāi)放的一整套的專(zhuān)業(yè)的VR課堂教學(xué)管理系統(tǒng)，包括穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)層、完備的教學(xué)指揮系統(tǒng)等，使內(nèi)容的開(kāi)發(fā)者可以輕松的開(kāi)發(fā)出真正適用于課堂教學(xué)的VR內(nèi)容；第二，課件支持市場(chǎng)上主流的如VR眼鏡、頭盔等設(shè)備，使開(kāi)發(fā)者和硬件商不必考慮兼容性的問(wèn)題；第三，平臺(tái)要同VR教育云相連，集中整合優(yōu)秀的VR教育內(nèi)容，再打包輸送給學(xué)校的需求端。這樣才能在適配問(wèn)題、接口問(wèn)題、教育應(yīng)用方面沒(méi)有顧忌。

第4篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 教育教學(xué)

目前，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，其中在教育教學(xué)方面，主要包括例如軍事院校的教學(xué)演練、醫(yī)學(xué)院校的模擬實(shí)訓(xùn)、體育院校的虛擬訓(xùn)練、工科院校的自動(dòng)化機(jī)床操作、高職院校的模擬汽車(chē)駕駛、飛行駕駛等各個(gè)學(xué)科的教學(xué)當(dāng)中。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱(chēng)靈境技術(shù)，是當(dāng)今迅猛發(fā)展的一項(xiàng)綜合性的交叉學(xué)科，自20世紀(jì)90年代以后興起這種信息技術(shù)之后，許多學(xué)者用戶(hù)便倍加關(guān)注與重視，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是指綜合的利用計(jì)算機(jī)的圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多傳感器技術(shù)等相結(jié)合，來(lái)模擬人們的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

簡(jiǎn)單而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶(hù)的接口，將人們的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)很好的自然的來(lái)進(jìn)行交互，方便用戶(hù)的操作，減輕用戶(hù)的負(fù)擔(dān)，從而，提高整個(gè)環(huán)節(jié)的效率。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要具備四個(gè)方面的特征：多感知性、臨場(chǎng)感、交互性以及自主性。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外教育教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

美國(guó)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國(guó)際頂尖者，擁有著許多的這種研究機(jī)構(gòu)。甚至早在1992年，美國(guó)便確認(rèn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)適用于教育教學(xué)領(lǐng)域，將現(xiàn)有的軟硬件設(shè)備的教學(xué)效果與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)效果將比較，說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

同時(shí)，英國(guó)的很多院校相當(dāng)?shù)闹匾曁摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)，并且處于遙遙領(lǐng)先的地位。其中著名的諾丁漢大學(xué)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)項(xiàng)目的研究對(duì)于在教育教學(xué)上有著相當(dāng)有益的作用，不斷的探索出桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輸入輸出設(shè)備等都都做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2.2 國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)的許多高校也在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)剛剛出現(xiàn)不久，便開(kāi)始關(guān)注該領(lǐng)域，先后的進(jìn)行課題的研究和學(xué)術(shù)的探討，比如北京航空航天大學(xué)進(jìn)行的分布式飛行模擬的實(shí)驗(yàn)、浙江大學(xué)進(jìn)行的建筑方面的虛擬規(guī)劃的應(yīng)用、哈爾濱工業(yè)大學(xué)所進(jìn)行的人機(jī)交互方面的演示都取得了較好的成效，還有許多的高校也都進(jìn)行了不同學(xué)科的試驗(yàn)，取得一定的成果。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 在理論課堂教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師的講與學(xué)生的聽(tīng)，現(xiàn)在的許多教學(xué)模式已經(jīng)改變到了普遍的進(jìn)行多媒體教學(xué)的操作，而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)的課堂當(dāng)中，比如當(dāng)向?qū)W生展示某一概念或展示某一虛幻的場(chǎng)景或環(huán)境時(shí)，便可以應(yīng)用這種智能的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行教學(xué)，制作和操作上都簡(jiǎn)單實(shí)用，這樣，便能很好的來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂單一的不足，使學(xué)生更加直觀的了解所學(xué)的內(nèi)容。

3.2 在專(zhuān)業(yè)技能課程中的應(yīng)用

在我國(guó)的眾多高校中，更注重的是學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能操作，在這個(gè)過(guò)程中，可以充分的體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的臨場(chǎng)感，學(xué)生可以在這個(gè)虛擬場(chǎng)景中扮演不同的角色，來(lái)進(jìn)行和現(xiàn)實(shí)社會(huì)相同的操作，比如模擬汽車(chē)駕駛和飛行駕駛、模擬果樹(shù)栽培的技能、模擬體育某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的練習(xí)、，模擬電器維修等各種職業(yè)技能的演習(xí)。通過(guò)搭建這樣的仿真場(chǎng)景，讓學(xué)生真正的參與其中，反復(fù)的練習(xí)操作，可以有助于學(xué)生掌握職業(yè)技能。

3.3 在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課堂中的應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為輔助實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)工具，可以調(diào)動(dòng)課堂的學(xué)習(xí)氣氛，比如說(shuō)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以虛擬歷史上的著名人物，給學(xué)生一種穿越的感覺(jué)；又比如學(xué)生可以虛擬為老師，老師虛擬為學(xué)生，這樣師生身份互換，大家可以一起暢所欲言，互相交流討論；再比如英語(yǔ)課堂上可以虛擬英語(yǔ)的情景和環(huán)境，將虛擬人物進(jìn)行導(dǎo)入，與不同情景的人物進(jìn)行交流等。對(duì)于有些實(shí)驗(yàn)課程，有些耗時(shí)耗力的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致很久才會(huì)檢驗(yàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這時(shí)就可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需進(jìn)行配置，非常便捷，又可重復(fù)使用。

3.4 在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展尤為迅速，使得以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)具有巨大的發(fā)展前景，遠(yuǎn)程教育突破了時(shí)間空間的限制，可以虛擬教師、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不單可以向互聯(lián)網(wǎng)上的學(xué)生提供身臨其境的生活中隨處可見(jiàn)的情境，還可以重現(xiàn)曾經(jīng)發(fā)生的某個(gè)場(chǎng)景或環(huán)境，讓學(xué)生對(duì)內(nèi)容進(jìn)行喚醒，目前，有些遠(yuǎn)程教育的學(xué)院已經(jīng)開(kāi)始利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)，這要求投入大量的人力及物力，勢(shì)必會(huì)取得較大的成果。

3.5 在特殊教育教學(xué)中的應(yīng)用

特殊教育是我們?nèi)鐣?huì)所關(guān)注的，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到特殊教育的教學(xué)當(dāng)中，利用于東跟蹤器，可以采用基于運(yùn)動(dòng)跟蹤的方式來(lái)獲取手語(yǔ)三維運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)獲得到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行特殊教育的教學(xué)，目前，已經(jīng)由中國(guó)科學(xué)院開(kāi)發(fā)法了集語(yǔ)音、情感、體勢(shì)為一體的中國(guó)手語(yǔ)合成系統(tǒng)，這一系統(tǒng)對(duì)于聽(tīng)覺(jué)障礙的人們來(lái)使用電視、電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)等媒體有很大的幫助，會(huì)為他們的生活帶來(lái)許多的便利。同時(shí)，借助標(biāo)準(zhǔn)化的手語(yǔ)，也可以提高教育者的整體標(biāo)準(zhǔn)，改善這群受特殊教育人群的生活環(huán)境，使他們更加強(qiáng)烈的感受到社會(huì)的存在感。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的教育從業(yè)者所重視，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中有著相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景和深刻的現(xiàn)實(shí)意義。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)上能夠?yàn)槿w的師生提供較為逼真生動(dòng)的模擬環(huán)境，同時(shí)，又可以師生共同參與，分角色扮演，大大的不同于傳統(tǒng)的教育模式，來(lái)突破傳統(tǒng)教育教學(xué)的缺陷，能夠很好的培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)技能，在信息化教育的大趨勢(shì)下，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中不斷的開(kāi)展推進(jìn)一定會(huì)促進(jìn)我們教育教學(xué)的良好發(fā)展。

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第5篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 建筑領(lǐng)域 應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，計(jì)算機(jī)科學(xué)逐步走進(jìn)到我們生活的多方面的同時(shí)，也改變了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合利用多種高新技術(shù)，創(chuàng)造出一個(gè)非常真實(shí)的虛擬世界。在建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)作過(guò)程在其系統(tǒng)創(chuàng)建的可視、可聽(tīng)、可感的三維虛擬世界中完成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中不但提供出了創(chuàng)新的表現(xiàn)手法，同時(shí)也為創(chuàng)作方法和定義帶來(lái)了變革。

一.計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入

計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)走向成熟，不過(guò)在早期的建筑領(lǐng)域中，主要表面在模仿傳統(tǒng)工具的使用方式，對(duì)傳統(tǒng)的圖紙、針管筆等的使用辦法進(jìn)行簡(jiǎn)易的模仿。比如計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)重點(diǎn)是用來(lái)協(xié)助工作者將設(shè)計(jì)、計(jì)算、畫(huà)圖、資料備份與處理，這些繁瑣的項(xiàng)目都是由計(jì)算機(jī)完成，而設(shè)計(jì)者的工作重點(diǎn)在于創(chuàng)造性的構(gòu)思，最后由計(jì)算機(jī)利用圖形設(shè)備把最終的設(shè)計(jì)結(jié)果展示出來(lái)。隨著技術(shù)的創(chuàng)新，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)――VR可以制造出一個(gè)身臨其境的感覺(jué)，它是一項(xiàng)綜合性的計(jì)算機(jī)圖形交互技術(shù)。它將多項(xiàng)功能合于一體，包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、多傳感器等，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立的三維空間圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)是以靜態(tài)的，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)，通過(guò)圖表或者是動(dòng)畫(huà)的形態(tài)呈現(xiàn)，在建筑領(lǐng)域中可以應(yīng)用到設(shè)計(jì)、施工、裝修等。

二.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域

在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，不僅需要空間形象思維，還需要周全用戶(hù)的感受，是一個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)過(guò)程，其中包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)等。建筑物的最終效果會(huì)受到多方面的因素影響與限制，比如：設(shè)計(jì)人員的藝術(shù)境界、生活閱歷、設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與水平等。在相同的建筑設(shè)計(jì)功能要求的基礎(chǔ)上，每一位設(shè)計(jì)人員的作品都會(huì)有不同的外形、不同的格調(diào)。如果是采用真實(shí)感的三維圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，就可以把設(shè)計(jì)人員的構(gòu)思利用視、聽(tīng)、觸的方式展現(xiàn)出來(lái)，能夠使用戶(hù)、專(zhuān)家猶如身在其中，并給予意見(jiàn)和建議，使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。而且還可以減輕設(shè)計(jì)者的工作強(qiáng)度，減少設(shè)計(jì)周期，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低投資。

2. 建筑施工領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以用于建筑施工領(lǐng)域，可以對(duì)繁雜的方案給予對(duì)照與優(yōu)化。比如在設(shè)計(jì)大型的土方工程挖運(yùn)系統(tǒng)的時(shí)候，在日挖土量一定的環(huán)境下，怎樣確定挖土機(jī)與載重汽車(chē)的最佳匹配，從而使挖運(yùn)系統(tǒng)達(dá)到最佳的整體效益就是最優(yōu)設(shè)計(jì)。大型土方工程挖運(yùn)系統(tǒng)中，挖土機(jī)與運(yùn)土載重汽車(chē)的匹配方案繁多，如果把所有方案的效益逐一進(jìn)行對(duì)比，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于這一類(lèi)似的問(wèn)題可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行對(duì)比、優(yōu)選。另外，一些有的大型工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，如果投資不幸沒(méi)有成功，那么就會(huì)帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于這一類(lèi)似的問(wèn)題，也能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)來(lái)給予仿真試驗(yàn)及評(píng)估，之后再進(jìn)行裁決。還能夠?qū)σ恍┎淮_定因素給予預(yù)先模擬。

3. 建筑裝修領(lǐng)域

建筑裝修設(shè)計(jì)的綜合過(guò)程十分的繁雜，在以往的設(shè)計(jì)過(guò)程中，裝修設(shè)計(jì)人員依照建筑圖紙組織出虛擬的室內(nèi)模型，然后將設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到室內(nèi)的模型中，最后通過(guò)多種視圖等方式來(lái)展現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。不過(guò)這種分散的平面展現(xiàn)方式不能使施方和用戶(hù)全方位的明白裝修效果。此外，瑣碎的工作量與費(fèi)用估算過(guò)程不能使用戶(hù)快速無(wú)誤的對(duì)裝修方案給予評(píng)選。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將實(shí)際房間的模型輸入到電腦，設(shè)計(jì)人員在需要裝修的空間內(nèi)，根據(jù)其構(gòu)思去進(jìn)行裝飾并改進(jìn)，可以隨時(shí)轉(zhuǎn)換自己在空間中的位置，對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行多方位的觀察，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)裝飾，直到最終確定結(jié)果，非常的輕松簡(jiǎn)單。在將來(lái)的裝飾工程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠代替目前的實(shí)際模型，彰顯出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)強(qiáng)大的生命力。同時(shí)有效的提升了裝修設(shè)計(jì)的效率，方便了設(shè)計(jì)人員與用戶(hù)之間的溝通，使用戶(hù)的滿(mǎn)意度達(dá)到最佳。

4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的動(dòng)態(tài)漫游

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下能夠構(gòu)造出三維虛擬環(huán)境，在這種環(huán)境下我們能夠與計(jì)算機(jī)完成以視覺(jué)為主體的全方面的動(dòng)態(tài)互動(dòng)交流。建筑模型能夠進(jìn)行可視化的動(dòng)態(tài)顯示與可視點(diǎn)的判別等功能，包括多角度觀察，進(jìn)行放大，能夠漫游、旋轉(zhuǎn)、以及任意確定路線的飛行或者是點(diǎn)面結(jié)合行駛的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中還能夠讓我們?cè)谝粋€(gè)虛擬的環(huán)境下從多個(gè)角度去觀察與欣賞它內(nèi)部、外部空間的動(dòng)感形象與平面布局。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所產(chǎn)生的融合性，比傳統(tǒng)的模型與效果圖更加的形象與完整。視景虛擬與動(dòng)態(tài)漫游技術(shù)，也是衡量方案的主要手段。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)工程中能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)展示設(shè)計(jì)的方案，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行和規(guī)劃，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以改進(jìn)。

三.總結(jié)

建筑施工非常的復(fù)雜，在整個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多無(wú)法解決的難題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的作用逐漸重要起來(lái)，尤其是在三維可視化發(fā)展的地理信息系統(tǒng)、虛擬和真實(shí)兩者的合成等技術(shù)的支持下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮著重大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙能. 虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

[2]陳正華，王向陽(yáng)，韋建中. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用[A]. 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用分會(huì)、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑結(jié)構(gòu)分會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)委員會(huì).計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用――第十二屆全國(guó)工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用分會(huì)、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑結(jié)構(gòu)分會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)委員會(huì)：，2004：6.

第6篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);教育類(lèi)游戲;建構(gòu)主義;virtools

中圖分類(lèi)號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)19-5334-03

The Application of Virtual Reality in Educational Game

WEN Ya, ZHAO Zi-yun

(Information Technology Depatment in the HuaZhong Normal University, Wuhan 430079, China)

Abstract: As a teaching method that teaches throughlively activities, educational gaming is of great significance in instructing the learning of audiences.In view of the currently immature situation of educational games in our country, combined with Constructivism Learning Theory, this paper analyses the cognitive behavior and learning features of human in virtual environment, and discusses the key technology of realizing teaching application. Finally, it takes the educational game "The Adventure of Computer Mainframe" as an example to achieve the teaching of virtual game.

Key words: virtual reality; educational game; constructivism; virtools

隨著教育信息化的不斷發(fā)展,電腦教育類(lèi)游戲開(kāi)始越來(lái)越多的應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐之中。教育類(lèi)游戲可以理解為一類(lèi)在教育與學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下,將學(xué)習(xí)因素與游戲因素進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合的具有一定積極意義的電腦游戲軟件。教育類(lèi)游戲的出現(xiàn)既滿(mǎn)足了學(xué)習(xí)者游戲的需求,又可以使他們學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)。但由于開(kāi)發(fā)理念、技術(shù)等還不夠成熟,國(guó)內(nèi)的電腦教育類(lèi)游戲仍處于起步階段。

目前,國(guó)內(nèi)大多數(shù)教育類(lèi)游戲都采用二維或者偽三維技術(shù),在場(chǎng)景的真實(shí)性和游戲的吸引力上顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,影響教學(xué)效果。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作教育類(lèi)游戲,通過(guò)三維視角能夠?qū)⒛繕?biāo)物全面呈現(xiàn),易于學(xué)習(xí)者直觀的接受與理解,從而獲得很強(qiáng)的置入感,達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中的行為認(rèn)知

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的教育類(lèi)游戲是一種結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)開(kāi)發(fā)的電腦游戲。在游戲中可以由計(jì)算機(jī)全部或部分生成多種感覺(jué)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。游戲可以真實(shí)再現(xiàn)已經(jīng)消失的歷史場(chǎng)景,對(duì)具有危險(xiǎn)性的物質(zhì)進(jìn)行探究,與現(xiàn)實(shí)生活中肉眼不可見(jiàn)的生物進(jìn)行交互等等,這些都在傳統(tǒng)教學(xué)中不可實(shí)現(xiàn)。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個(gè)重要分支,該理論不同于以往傳統(tǒng)的客觀主義僅僅將學(xué)習(xí)者作為知識(shí)灌輸對(duì)象,它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu),以及主動(dòng)性、社會(huì)性和情境性?；谔摂M現(xiàn)實(shí)的教育類(lèi)游戲在很大的程度上滿(mǎn)足了建構(gòu)主義所要求的理想學(xué)習(xí)環(huán)境。首先,在游戲中根據(jù)教學(xué)的需要?jiǎng)?chuàng)建出適合教學(xué)的場(chǎng)景,學(xué)習(xí)者在場(chǎng)景中可以產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué);其次,學(xué)習(xí)者個(gè)人能力能夠得到積極主動(dòng)的發(fā)揮,對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重大的意義。

虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中,學(xué)習(xí)者是主體,并且存在一個(gè)“虛擬替身”,由“虛擬替身”代表主體參與其中。游戲?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供感官整體交互,使其產(chǎn)生虛擬真實(shí)感。與此同時(shí),立體信息空間也有利于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)方式,為發(fā)散性思維奠定基礎(chǔ),從而開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)潛能和興趣,使知識(shí)水平進(jìn)一步的提高。

2 實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)游戲所要展現(xiàn)的仿真三維場(chǎng)景和虛擬人物,都需要通過(guò)三維建模軟件制作。maya是目前最優(yōu)秀的三維制作軟件之一,集成了Alias/Wavefront 最先進(jìn)的動(dòng)畫(huà)及數(shù)字效果技術(shù),無(wú)論是建模、渲染、動(dòng)作都可以達(dá)到優(yōu)秀的視覺(jué)效果。

virtools是一款強(qiáng)大的虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)軟件,可用于制作具有沉浸感的虛擬環(huán)境,讓參與者生成諸如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各種感官信息,是一種新研發(fā)的人機(jī)交互系統(tǒng)。它具備豐富的行為模塊,根據(jù)模塊的搭配可以實(shí)現(xiàn)多種功能,在三維教育類(lèi)游戲的開(kāi)發(fā)方面具有突出優(yōu)勢(shì)。

交互的實(shí)現(xiàn)是虛擬現(xiàn)實(shí)游戲技術(shù)中最重要的部分,而Virtools 應(yīng)用程序突顯了3D交互技術(shù)的強(qiáng)大功能。Virtools采用流程圖式的編輯接口,開(kāi)發(fā)人員拖曳所需要的行為交互模塊就可以構(gòu)建擊復(fù)雜的互動(dòng)應(yīng)用腳本,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)話(huà)、行走、碰撞等多種效果。在虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中通過(guò)Virtools豐富的行為模塊的組合就能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與“虛擬替身”和虛擬場(chǎng)景的交互,從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

3 科普游戲“電腦主機(jī)探險(xiǎn)記”設(shè)計(jì)方案

“電腦主機(jī)探險(xiǎn)記”是一款基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育類(lèi)游戲,其主要目的是介紹與電腦主機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。受眾為青少年群體,由于青少年的認(rèn)知能力有一定局限,他們的思維是直覺(jué)性的,抽象程度不高,而游戲的三維界面正好可以帶來(lái)直觀的體驗(yàn),符合青少年的認(rèn)知特點(diǎn)。

3.1 故事結(jié)構(gòu)設(shè)定

游戲中玩家在電腦機(jī)箱里經(jīng)歷了一次冒險(xiǎn)之旅。為了尋找到走出機(jī)箱的正確的出路,玩家需要先后經(jīng)歷光驅(qū)、硬盤(pán)、電源、CPU、內(nèi)存條、電源這六大關(guān)卡,最后才能離開(kāi)機(jī)箱完成游戲。

3.2 角色和場(chǎng)景設(shè)計(jì)

本游戲中主要角色有兩個(gè):小男孩和機(jī)器人。小男孩是玩家扮演的角色,而機(jī)器人是NPC,它以電腦作為頭部,從而體現(xiàn)出電腦游戲的特色。

本游戲的主場(chǎng)景在機(jī)箱內(nèi)部,機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是按照真實(shí)電腦部件所構(gòu)建,使玩家有一種直觀的認(rèn)知。為了增強(qiáng)視覺(jué)效果,在建模時(shí)對(duì)大部分部件(比如機(jī)箱外殼、光驅(qū)、電源)的處理均采用了比較鮮艷的顏色。

3.3 題目設(shè)計(jì)

本游戲共設(shè)六道關(guān)卡,每個(gè)關(guān)卡3題,共18道題目,每道題的形式都為四選一的單選題。每個(gè)關(guān)卡中的題目都是由易到難,使玩家不會(huì)因?yàn)轭}目的過(guò)于簡(jiǎn)單或過(guò)難而失去玩此游戲的興趣。當(dāng)玩家答錯(cuò)或答對(duì)題目后,NPC會(huì)有相應(yīng)的對(duì)話(huà)以鼓勵(lì)玩家繼續(xù)思考答題。

3.4 游戲規(guī)則

本游戲以知識(shí)豆積分,答對(duì)一題可獲得5顆知識(shí)豆,答錯(cuò)一題失去2顆?？紤]到答錯(cuò)題目后所帶來(lái)的挫敗感,可能會(huì)大大降低玩家對(duì)游戲的興趣,系統(tǒng)會(huì)預(yù)先提供給玩家10顆知識(shí)豆。這樣即使在最壞的情況下,即玩家在每道題均為第四次選對(duì)的情況下,分析可知也能順利答完10道題,也就是達(dá)到第四個(gè)關(guān)卡。具體游戲流程及規(guī)則如圖5所示。

游戲最后會(huì)根據(jù)知識(shí)豆的多少來(lái)劃分為四個(gè)等級(jí),設(shè)定相應(yīng)游戲結(jié)束界面。通過(guò)不同的等級(jí)激發(fā)玩家的興趣,提高游戲的可玩性。

1) 100顆知識(shí)豆,即沒(méi)有一次答錯(cuò)。

2) 80到100之間,即答錯(cuò)次數(shù)較少。

3) 60到80之間,機(jī)答錯(cuò)次數(shù)較多。

4) 60以下,即打錯(cuò)次數(shù)很多。在游戲過(guò)程中,一旦知識(shí)豆少于0顆,則游戲結(jié)束。

3.5 游戲操作方法

本游戲通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)控制角色的行為。方向鍵上下左右分別控制前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn),使用空格鍵Space與NPC機(jī)器人對(duì)話(huà),字母A、B、C、D鍵回答問(wèn)題,鼠標(biāo)左鍵拉動(dòng)游戲視圖上下或左右移動(dòng),鼠標(biāo)中鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)視圖的放大和縮小。另外玩家答完題目之后需要尋找半透明綠色的踏板,踩上踏板就能移動(dòng)到下一關(guān)卡。

3.6 Virtools中三維交互的設(shè)計(jì)

在Virtools中三維交互的實(shí)現(xiàn)是本游戲的關(guān)鍵技術(shù)。游戲根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,設(shè)計(jì)了一系列的玩家與虛擬環(huán)境的交互行為,在實(shí)踐中促使學(xué)生對(duì)知識(shí)意義進(jìn)行構(gòu)建。這種交互設(shè)計(jì)體現(xiàn)在控制角色動(dòng)作、改變游戲視圖以及對(duì)話(huà)答題,其中對(duì)話(huà)答題是本游戲的核心交互行為。

對(duì)話(huà)過(guò)程中,首先通過(guò)鍵盤(pán)輸入信息,然后通過(guò)對(duì)應(yīng)的消息接收模塊來(lái)獲取消息,執(zhí)行交互行為。在答題環(huán)節(jié)設(shè)定與不同選項(xiàng)相應(yīng)的鍵盤(pán)事件,主要以Key Event模塊配合文字顯示模塊Text Display完成功能,用Show模塊執(zhí)行文字的顯示,這樣可以對(duì)選項(xiàng)的正確與否作出判斷。由于多個(gè)關(guān)卡、多道題目具有相同的鍵盤(pán)事件,但是事件所觸發(fā)的機(jī)制不同,因此禁用腳本模塊Deactivate Script和啟用腳本模塊Activate Script 就顯得非常重要。當(dāng)玩家回答某個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,其他問(wèn)題的相關(guān)腳本需要全部被禁用,避免了鍵盤(pán)控制的混亂。

合理的循環(huán)機(jī)制也是交互設(shè)計(jì)的重點(diǎn),它保證游戲規(guī)則的合理性和正確性。當(dāng)玩家回答正確時(shí)通過(guò)消息傳遞機(jī)制,獲得知識(shí)豆并進(jìn)入下一環(huán)節(jié);而回答錯(cuò)誤時(shí)則需要設(shè)定腳本流程的循環(huán),減少知識(shí)豆數(shù)量并返回初始答題狀態(tài),直到問(wèn)題答對(duì)為止。腳本循環(huán)中將空格鍵的按下?tīng)顟B(tài)作為答題結(jié)束的標(biāo)志,通過(guò)空格鍵對(duì)所應(yīng)的Key Event模塊的輸出接口與Show模塊的輸入接口連接,來(lái)實(shí)現(xiàn)答題過(guò)程中的機(jī)制循環(huán)。在virtools中設(shè)定鍵盤(pán)事件的模塊有Key Event模塊和Key Waiter模塊,而其中只有Key Event能夠多次接收消息,這是在循環(huán)機(jī)制中值得注意的問(wèn)題。

3.7 游戲

游戲的最終應(yīng)用環(huán)境為網(wǎng)絡(luò),在virtools中通過(guò)Go To Web Page模塊就可以對(duì)所網(wǎng)頁(yè)的地址進(jìn)行設(shè)置,并用virtools自帶的Create Web Page將游戲以網(wǎng)頁(yè)的形式,玩家在瀏覽網(wǎng)頁(yè)的時(shí)候,就可以點(diǎn)擊玩此游戲。

4 總結(jié)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的教育類(lèi)游戲作為一種先進(jìn)的教學(xué)方式,應(yīng)用于教育領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。游戲利用三維仿真場(chǎng)景為再現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容提供了平臺(tái),學(xué)習(xí)者通過(guò)與虛擬環(huán)境中的場(chǎng)景進(jìn)行交互,加強(qiáng)了對(duì)所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的建構(gòu)。現(xiàn)階段要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用還受到很多技術(shù)方面的限制,但其本身具有很大的拓展空間,相信隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展,這種應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn):

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第7篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

一、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是指由各種傳感裝置、硬件以及計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的三維信息化人工虛擬環(huán)境。簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是運(yùn)用高端技術(shù)及設(shè)備營(yíng)造出虛擬環(huán)境，使人擁有“置身其中”的感受的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互。

二、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校體育訓(xùn)練中的應(yīng)用分類(lèi)

目前，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用類(lèi)型主要有兩種：一種是沉浸式，即訓(xùn)練者需要借助三維頭盔、立體眼鏡、立體環(huán)繞聲耳機(jī)等設(shè)備，才可以體驗(yàn)到比較逼真的立體環(huán)境。該方式的優(yōu)點(diǎn)是可以使訓(xùn)練者完全沉浸于虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互操作，同時(shí)缺點(diǎn)也非常明顯，即設(shè)備要求齊全、成本高、操作復(fù)雜。另一種是非沉浸式，通常只需要借助于計(jì)算機(jī)，為訓(xùn)練者營(yíng)造出平面的虛擬環(huán)境以供學(xué)習(xí)，如制作訓(xùn)練視頻等，該種方式雖不能像沉浸式一樣營(yíng)造出立體的虛擬環(huán)境，卻仍然能夠?yàn)橛?xùn)練者帶來(lái)豐富的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)信息，操作較為簡(jiǎn)便。因此，我國(guó)高校體育訓(xùn)練中應(yīng)用較多的是非沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

三、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校體育訓(xùn)練中的應(yīng)用策略

（一）塑造虛擬訓(xùn)練情境

雖然任何體育運(yùn)動(dòng)形式都有一套系統(tǒng)的訓(xùn)練規(guī)則，但訓(xùn)練中遇到的情境仍然是千變?nèi)f化的，加之學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和接受能力差異，這樣就會(huì)導(dǎo)致教師的口頭講解效果大打折扣。然而，教師如果能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將訓(xùn)練情境制作成教學(xué)視頻，不僅可以為學(xué)生直觀地展示訓(xùn)練情境，節(jié)約物質(zhì)投入，彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)條件受限的不足，甚至還可以嘗試提前將教學(xué)視頻發(fā)給學(xué)生，在不影響訓(xùn)練效果的前提下，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主訓(xùn)練與學(xué)習(xí)的能力。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用，對(duì)學(xué)生來(lái)講，不僅可以增加學(xué)習(xí)的趣味性，還可以提高學(xué)習(xí)效率；對(duì)于教師而言，一方面可以使自己的教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果，另一方面又可以不斷提升計(jì)算機(jī)操作技能。

（二）采集測(cè)算運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)

“更高、更快、更強(qiáng)”的奧林匹克精神充分表達(dá)了體育運(yùn)動(dòng)的意義。因此，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集和測(cè)算就顯得十分重要，且在很多項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在很大程度上是?\動(dòng)效果的關(guān)鍵衡量標(biāo)準(zhǔn)。相比于運(yùn)用傳統(tǒng)工具對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行的采集、測(cè)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集和測(cè)算更快速、更精確、更全面。[1]值得注意的是，運(yùn)用傳統(tǒng)采集工具只能采集到學(xué)生們的外在數(shù)據(jù)，而無(wú)法采集心理數(shù)據(jù)，長(zhǎng)久以來(lái)，教師只能根據(jù)自己的觀察，來(lái)把握學(xué)生們的心理狀況，得出的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，且會(huì)因教師的水平和經(jīng)驗(yàn)等方面的不同而千差萬(wàn)別。運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的智能化儀器等設(shè)備，不僅可以輕松地采集到準(zhǔn)確的心理數(shù)據(jù)，還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、快速地分析。

（三）課程回放及分析訓(xùn)練效果

第8篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)

1引言

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality)是通過(guò)多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合,生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的虛擬環(huán)境,用戶(hù)以自然的方式對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行體驗(yàn)和交互。然而當(dāng)前的電子商務(wù)大多是基于web的,要在其中普及由視覺(jué)頭盔和數(shù)字手套等設(shè)備構(gòu)成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實(shí)是極其困難的(一是技術(shù)原因,二是資金原因)。但是以鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和顯示器等常規(guī)輸入輸出設(shè)備在客戶(hù)機(jī)瀏覽器中構(gòu)成交互環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻日趨成熟和完善,這些以web 3d技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同樣以模擬自然、體驗(yàn)逼真和交互極強(qiáng)為目標(biāo),在相當(dāng)程度上高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)。

由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的普及應(yīng)用,而且也給電子商務(wù)帶來(lái)了新的應(yīng)用空間,有效地提高了電子商務(wù)的質(zhì)量。因此,充分認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)中的重要性、研究網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用規(guī)律,從而進(jìn)一步促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展,已成為當(dāng)前電子商務(wù)中的一個(gè)重要課題。

2虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)中的作用

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)。

臨場(chǎng)感:用戶(hù)感覺(jué)到沉浸于在瀏覽器中所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境中。

多感知性:用戶(hù)能以視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多種形式感知信息。

交互性:用戶(hù)能以接近自然的習(xí)慣,用常規(guī)的輸入、輸出設(shè)備對(duì)虛擬環(huán)境中的物體或場(chǎng)景進(jìn)行操作和得到反饋。

真實(shí)性:虛擬環(huán)境中的物體運(yùn)動(dòng)接近符合物理定律。

高效率:虛擬環(huán)境中三維空間的建立和顯示不過(guò)分依賴(lài)客戶(hù)機(jī)的硬件性能并可實(shí)時(shí)渲染,所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小且可流式傳輸。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)中的作用。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的上述特點(diǎn),它在電子商務(wù)中正起著獨(dú)特的作用:

真實(shí)感強(qiáng):縮小網(wǎng)上購(gòu)物與真實(shí)購(gòu)物環(huán)境間的差別,是一個(gè)接近現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬智能購(gòu)物商城。

激發(fā)購(gòu)買(mǎi)熱情:網(wǎng)上產(chǎn)品展示的目的不僅僅是展示產(chǎn)品,而更重要的是通過(guò)讓客戶(hù)更多地了解產(chǎn)品而提高產(chǎn)品的購(gòu)買(mǎi)率。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)過(guò)程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬,呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)熱情。

拓展電子商務(wù)的內(nèi)涵:internet作為有效的商業(yè)信息的交通通道被廣為接受,網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用使電子商務(wù)的內(nèi)涵被大大地拓寬和延伸了。

3網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

目前網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大多是基于web 3d[1] [2] [3]技術(shù)的,而web 3d技術(shù)主要由實(shí)時(shí)3d建模和動(dòng)態(tài)顯示兩部分組成。通常實(shí)時(shí)3d建模和動(dòng)態(tài)顯示分為兩種類(lèi)型,一種是基于幾何模型,另一種是基于圖像。這兩種技術(shù)方案各有其特點(diǎn),前者可方便地建立以任意角度進(jìn)行觀察的3d空間,但計(jì)算量大,因而對(duì)硬件要求較高,對(duì)復(fù)雜模型的建模過(guò)程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建模,開(kāi)發(fā)成本低,計(jì)算量小且效果逼真,但數(shù)據(jù)量較大。

各種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為了能在網(wǎng)絡(luò)這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展,都不僅具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn),而且也都盡量揚(yáng)長(zhǎng)避短,形成了各自的技術(shù)風(fēng)格,這也為我們?cè)陔娮由虅?wù)中針對(duì)不同展示內(nèi)容選用最為合適的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。有鑒于此,研究和對(duì)比分析各種主流網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是十分必要的。

3.1vrml(virtual reality modeling language——虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言)[4]是專(zhuān)門(mén)用于在網(wǎng)上建立虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它采用基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模和動(dòng)態(tài)顯示方法。vrml可以用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型,也可建立虛構(gòu)的三維空間。vrml提供了所謂的6+1度瀏覽,即沿三軸方向移動(dòng)場(chǎng)景和旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景,同時(shí)還可以建立與其他3d空間的超鏈接。

vrml文件是文本文件,它可以用文本編輯器編寫(xiě)生成,其文件擴(kuò)展名是.wrl。由于vrml語(yǔ)言語(yǔ)法規(guī)則較為復(fù)雜和嚴(yán)格,靠人工編寫(xiě)vrml文件工作量極大,因此一些三維建模工具(如3ds max)以可視化方式建立3d空間并自動(dòng)生成vrml文件,提高了開(kāi)發(fā)效率,但這樣生成的vrml文件數(shù)據(jù)量比人工編寫(xiě)的文件大得多。

vrml適用于構(gòu)造虛擬三維環(huán)境,而對(duì)于表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)場(chǎng)景和物體則略感不足。

3.2quicktime vr。quicktime是apple公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字圖像影視技術(shù)規(guī)范,它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術(shù)。quicktime vr是其中一種新的媒體數(shù)據(jù)格式。它包含了對(duì)象影視(object movie)、全景影視(panoramic movie)和多節(jié)點(diǎn)影像(multi-node scene)等幾種形式,其文件擴(kuò)展名是.mov。

由于過(guò)去quicktime是mac系列機(jī)上的數(shù)字視頻規(guī)范,因而制作quicktime vr的開(kāi)發(fā)工具大多在mac機(jī)上運(yùn)行,缺少pc機(jī)windows上的開(kāi)發(fā)工具,而現(xiàn)在已出現(xiàn)了許多windows上的quicktime vr的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)工具,如vr toolbox等,使得開(kāi)發(fā)用于電子商務(wù)的quicktime vr影視更為便捷和高效。

3.3cult3d是cycore公司基于java開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),它具有獨(dú)特的渲染方式,可動(dòng)態(tài)顯示極高質(zhì)量的圖像且不依賴(lài)3d加速卡等硬件,所產(chǎn)生的文件(.co)數(shù)據(jù)量小且可保留建模工具中所建立的貼圖,并可以在3d物體上設(shè)計(jì)各種交互和添加聲音,特別適合于在網(wǎng)絡(luò)上表達(dá)3d對(duì)象。

cult3d技術(shù)本身并無(wú)創(chuàng)建3d模型的能力,它依靠專(zhuān)門(mén)的3d建模工具軟件來(lái)建立3d模型,并通過(guò)安裝在這些軟件中的插件導(dǎo)出所需的3d模型。支持這一功能的3d建模軟件有3ds max 和maya。在cult3d的交互功能設(shè)計(jì)軟件cult3d designer中為3d對(duì)象設(shè)計(jì)動(dòng)作和交互并輸出用于網(wǎng)絡(luò)的壓縮文件。

cult3d技術(shù)的弱點(diǎn)是不易表達(dá)360°的全景虛擬環(huán)境。3.4viewpoint是viewpoint公司的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),其正式名稱(chēng)是vet(viewpoint experience technology),它的前身是著名的metastream技術(shù)。由于viewpoint開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)文件數(shù)據(jù)量小、可流式下載、動(dòng)態(tài)顯示圖像質(zhì)量好以及可實(shí)時(shí)交互控制改變紋理貼圖,因此被廣泛用于在網(wǎng)上表達(dá)3d對(duì)象。viewpoint技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件狀況自動(dòng)調(diào)整顯示3d對(duì)象的細(xì)節(jié)和播放幀率,因此它對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬適應(yīng)能力較強(qiáng)。

通常開(kāi)發(fā)viewpoint的虛擬現(xiàn)實(shí)文件是從3ds max中導(dǎo)出ase文件,在viewpoint的核心應(yīng)用程序viewpoint scene builder中導(dǎo)入ase文件,并對(duì)相應(yīng)3d場(chǎng)景的有關(guān)元素(如:材質(zhì)、動(dòng)畫(huà)、交互動(dòng)作和場(chǎng)景定義信息)進(jìn)行編輯和設(shè)計(jì),最終輸出可在瀏覽器中播放的viewpoint數(shù)據(jù)文件(.mts和.mtx)。

3.5flash是macromedia公司開(kāi)發(fā)的矢量動(dòng)畫(huà)技術(shù)。flash動(dòng)畫(huà)采用網(wǎng)上流式播放技術(shù),在安裝了flash播放器的瀏覽器中可以流暢地播放flash動(dòng)畫(huà)。在flash中制作動(dòng)畫(huà)時(shí),不僅可在開(kāi)發(fā)環(huán)境中繪制矢量對(duì)象,而且還可以導(dǎo)入外部矢量圖形文件、位圖圖像文件、多種格式的聲音文件甚至還可編輯視頻文件。flash現(xiàn)在被廣泛用于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)交互矢量動(dòng)畫(huà),然而用它也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)。

用flash開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件,主要是采用其腳本語(yǔ)言actionscript控制交互,進(jìn)而控制通過(guò)導(dǎo)入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3d對(duì)象或全景虛擬環(huán)境。由于用actionscript進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)交互控制的靈活性較大,因此所開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件也具有較強(qiáng)的個(gè)性,同時(shí)因?yàn)閒lash并非專(zhuān)門(mén)用于開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的,所以開(kāi)發(fā)時(shí)的步驟較為復(fù)雜些。

4虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)應(yīng)用的實(shí)例分析

4.1 電子商務(wù)模型的建立。網(wǎng)絡(luò)虛擬場(chǎng)景的建立和圖形工作站中的場(chǎng)景的建立有著很大的區(qū)別,它首先強(qiáng)調(diào)的是模型的簡(jiǎn)單化,這是由虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)性要求決定的。在響應(yīng)速度和場(chǎng)景的真實(shí)性發(fā)生沖突時(shí),應(yīng)犧牲一定的真實(shí)性,只要能在視覺(jué)上達(dá)到基本真實(shí)即可。因此,常用一些簡(jiǎn)單的框架來(lái)代替復(fù)雜模型,但為了保證一定的真實(shí)性,可采用貼圖的方式來(lái)彌補(bǔ)視覺(jué)上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫(huà)軟件進(jìn)行手工繪制、另一種是對(duì)建筑物的各個(gè)觀察面進(jìn)行拍照,然后用掃描儀掃描成相關(guān)貼圖材質(zhì)。第一種方法的顏色可限定在256色內(nèi),其壓縮的比例較大,貼圖文件較小,生成的場(chǎng)景文件也較小,適合網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性的要求。后一種方法視覺(jué)效果好,但文件的壓縮比例較小,貼圖文件較大,生成的場(chǎng)景大,在網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性方面不如前一種方法好。無(wú)論用哪一種方法都需考慮貼圖的分辨率和尺寸,為了便于下載和渲染,在質(zhì)量和大小允許的情況下,一幅貼圖限為320×240(或240×320)像素、分辨率為72dpi,用jpeg壓縮(采用最高壓縮比)后約為20k字節(jié)。

根據(jù)以上所述的貼圖制作方法,虛擬場(chǎng)景中的對(duì)象模型可分為以下幾類(lèi):①由簡(jiǎn)單幾何體組成的簡(jiǎn)單模型:該類(lèi)模型常用作遠(yuǎn)處物品的替身,在lod方法中采用;②賦予手繪貼圖的模型;③賦予照片材質(zhì)的模型;④ 賦予手繪和照片混合材質(zhì)的模型;⑤具有全部細(xì)節(jié)的精致模型。

4.2電子商務(wù)交互查詢(xún)功能的建立。為電子商務(wù)模型加入交互和查詢(xún)功能可采用兩種方法:通過(guò)編程加入相應(yīng)的交互和查詢(xún)功能,利用vrml的輔助工具來(lái)完成交互和查詢(xún)功能的加入[5]。后一種方法比較適合普通的用戶(hù)。

kinetix制作了特殊的vrml輸出嵌入程序,可以輸出場(chǎng)景,包括幾何、材質(zhì)、動(dòng)畫(huà)制作等,嵌入程序也可制作特殊的vrml輔助工具來(lái)規(guī)定場(chǎng)景的交互元素。運(yùn)行vrml嵌入程序vrmlout.exe即可安裝vrml嵌入程序。

通過(guò)vrml嵌入程序,可設(shè)置以下輔助工具:

anchor:可將某一實(shí)體作為熱點(diǎn),當(dāng)被點(diǎn)擊時(shí)取出網(wǎng)上所指定的文件。若為vrml場(chǎng)景文件,則該場(chǎng)景被下載顯示。若為其他類(lèi)型文件,由瀏覽器決定如何處理;

touchsensor:對(duì)從指定設(shè)備的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的事件,這些事件表示用戶(hù)是否指向特定幾何體,同時(shí)也表示用戶(hù)何時(shí)何處按下定位設(shè)備的按鈕;

proxsensor:接近感知器,指定當(dāng)用戶(hù)進(jìn)入、離開(kāi)或在立方體的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的事件;

timesensor:在時(shí)間變化是發(fā)出事件,可用來(lái)控制動(dòng)畫(huà),也可用于某一時(shí)刻進(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng),或于某一時(shí)間間隔中產(chǎn)生事件;

navinfo:描述有關(guān)觀察者和觀察模式的物理特性;

background:設(shè)定場(chǎng)景的背景;

fog:設(shè)置霧化的效果;

sound:設(shè)定聲音片段的有效范圍,以產(chǎn)生隨距離改變的音響效果;

billboard:是某一對(duì)象隨用戶(hù)一起旋轉(zhuǎn),以使之始終面向用戶(hù);

lod:允許瀏覽器在物體表示的不同層次細(xì)節(jié)間自動(dòng)切換;

inline:可在文件中引入外部文件的場(chǎng)景,避免重復(fù)制作。

通過(guò)以上輔助工具,就可制作出電子商務(wù)場(chǎng)景及其交互和查詢(xún)功能。

4.3多分辨率漸進(jìn)傳輸。服務(wù)器接收了用戶(hù)端的請(qǐng)求后,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進(jìn)行顯示,最理想的方式是漸進(jìn)式傳輸[7] [8],這樣客戶(hù)端在下載完最簡(jiǎn)單的一級(jí)模型數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行顯示與交互,而不用整個(gè)模型傳輸完畢。漸進(jìn)式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式,這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸和客戶(hù)端的繪制都有很多好處。

本文將3d場(chǎng)景數(shù)據(jù)組織成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)的傳輸不同類(lèi)型的模型表示。本文利用分布式虛擬環(huán)境中通用的遞推算法(dr)來(lái)預(yù)測(cè)視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)算法[6]來(lái)預(yù)測(cè)用戶(hù)的位置,該方法簡(jiǎn)單而通用,并且能有效的減少網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量,結(jié)合benefit累積和方法, 實(shí)現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下的優(yōu)化3d場(chǎng)景傳輸?shù)囊粋€(gè)有效的策略?？紤]到網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量,作者采用了自適應(yīng)流控技術(shù),以保證不同質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接下不同場(chǎng)景繪制質(zhì)量的仿真的順利進(jìn)行。另外本文考慮了傳輸動(dòng)態(tài)物體和不同表示形態(tài)的靜態(tài)物體到多個(gè)用戶(hù)的問(wèn)題。本文的內(nèi)容集中在3d數(shù)據(jù)組織管理和優(yōu)先傳輸排序策略以及3d圖形傳輸協(xié)議上,目的在于實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶(hù)端之間高效的3d場(chǎng)景傳輸。

4總結(jié)

本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)包括虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)的傳輸以及客戶(hù)端的交互查詢(xún)方式。與傳統(tǒng)的電子商務(wù)系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)具有更好的沉浸感和交互性,雖然目前離理想的虛擬現(xiàn)實(shí)境界仍有較大差距,但交互性強(qiáng)、觸發(fā)事件種類(lèi)多、動(dòng)態(tài)渲染及顯示質(zhì)量高、可任意鏈接url或其他3d空間、適宜網(wǎng)上應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件共享性強(qiáng)以及開(kāi)發(fā)效率高等技術(shù)特征,現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,將為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供更大的空間和更完善的功能。

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第9篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用范文

目的 了解虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）康復(fù)對(duì)由腦血管疾病所致運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)效果。方法 對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組利用VR康復(fù)、傳統(tǒng)康復(fù)對(duì)急性腦梗死患者進(jìn)行對(duì)照康復(fù)治療。 結(jié)果 在康復(fù)治療4 w、康復(fù)治療12 w后，實(shí)驗(yàn)組在肢體運(yùn)動(dòng)FurgMeyer量表評(píng)分、FurgMeyer軀體平衡功能評(píng)分、日常生活能力Barthel指數(shù)方面均顯著優(yōu)于對(duì)照組。結(jié)論 VR康復(fù)治療可有效改善由腦血管疾病造成的軀體、肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，提高患者日常生活活動(dòng)能力。

【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；運(yùn)動(dòng)康復(fù)；運(yùn)動(dòng)障礙；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

在運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)最重要的用途在于對(duì)受損的運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行康復(fù)性訓(xùn)練?？祻?fù)訓(xùn)練的目的是使機(jī)體在最短的時(shí)間里通過(guò)針對(duì)性的練習(xí)消除由于損傷造成的功能障礙。決定康復(fù)訓(xùn)練效果的關(guān)鍵因素包括康復(fù)訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是否適度，運(yùn)動(dòng)范圍是否全面，運(yùn)動(dòng)方式是否符合日常的生活習(xí)慣等。VR可以提供精確的測(cè)評(píng)、輔助、監(jiān)控、訓(xùn)練等技術(shù)，從而充分保證運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的有效性。目前，國(guó)內(nèi)尚未看到將VR技術(shù)應(yīng)用于腦梗死后遺癥運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療研究的相關(guān)報(bào)道。本研究旨在探討運(yùn)用VR技術(shù)對(duì)由腦血管疾病所致運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)治療效果。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

被試為2008年4月至2009年1月在鄭州市第二人民醫(yī)院、鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科及康復(fù)科住院治療的腦血管疾病人員。入組標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)1995年第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議通過(guò)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，需經(jīng)顱腦CT或核磁共振確診的初發(fā)腦梗死患者，患者遺留有肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，但沒(méi)有嚴(yán)重認(rèn)知障礙及精神疾患，病程在3 w內(nèi)，格拉斯哥昏迷計(jì)分（GCS）≥8分，生命體征穩(wěn)定。排除標(biāo)準(zhǔn)為腦血管病發(fā)病前已有癡呆表現(xiàn)及精神疾病，認(rèn)知障礙較嚴(yán)重及語(yǔ)言不能者，重要器官如心、肺、肝、腎等有嚴(yán)重疾患，有神經(jīng)肌肉骨骼病變可能干擾功能恢復(fù)且無(wú)法堅(jiān)持治療的患者。隨機(jī)抽取符合入組標(biāo)準(zhǔn)的被試患者60例，年齡44～67〔平均（54.9±9.6）〕歲，隨機(jī)分為對(duì)照組30例，其中男17例，女13例，平均年齡(56.23±10)歲；實(shí)驗(yàn)組30例，其中男16例，女14例，平均年齡(55.98±8.43)歲。被試兩組成員在年齡、性別、疾患、患肢肌力、運(yùn)動(dòng)功能障礙上差異無(wú)顯著性。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

兩組的基礎(chǔ)治療均為神經(jīng)科的藥物治療。對(duì)照組采用傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法，治療措施包括：①肢體在床上功能位擺放；②按時(shí)變換；③功能障礙肢體各關(guān)節(jié)的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)；④上肢的輔助功能（坐起）訓(xùn)練；⑤腰背肌功能訓(xùn)練；⑥重心的坐位及站立平衡訓(xùn)練；⑦步行訓(xùn)練；⑧自主生活能力訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)訓(xùn)練根據(jù)不同階段采取的不盡相同，治療師采取一對(duì)一方式。治療時(shí)間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行VR康復(fù)療法，其VR技術(shù)的生物反饋系統(tǒng)為桌面式。康復(fù)儀器包括MyoTrac Train治療儀、Sunlight Tetrax平衡儀，MyoTrac Train軟件支持是MyoTrac Clinical治療儀的工作基礎(chǔ)，SunlightTetrax平衡儀原理與MyoTrac Train治療儀相同，均需要根據(jù)患者不同的狀態(tài)階段選取相應(yīng)的康復(fù)方案。治療時(shí)間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

判定偏癱患肢康復(fù)前后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況采用FurgMeyer肢體運(yùn)動(dòng)功能積分量表；采用Barthel指數(shù)（BI）作為日常生活活動(dòng)能力（ADL）評(píng)分法：總分100分，得分越高，ADL越好。評(píng)分60分以上的，基本上能完成ADL；60～40分需要幫助；40～20分需要很大幫助；20分以下完全需要幫助。兩組分別于康復(fù)治療前、康復(fù)治療4 w后、康復(fù)治療12 w后采集數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS13.0軟件包統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)資料以x±s表示。

2 結(jié) 果

被試兩組成員在年齡、性別、疾患、患肢肌力、運(yùn)動(dòng)功能障礙上經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，差異無(wú)顯著性。對(duì)照、實(shí)驗(yàn)兩組的FurgMeyer肢體運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分、ADLBI評(píng)分在康復(fù)治療前初次測(cè)次經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析無(wú)顯著性差異，表明兩組被試在肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙程度、ADL級(jí)別上無(wú)差異，然而兩組被試治療后相同時(shí)間再次統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果呈現(xiàn)顯著性差異（P

3 討 論

VR技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶(hù)“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)〔1〕。VR具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)〔2〕。按照沉浸度可分為非浸入式、部分浸入式和完全浸入式，按其實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境功能的高低可分為：桌面式、浸入式、分布式和混合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)〔3〕。

VR技術(shù)運(yùn)用于康復(fù)治療的科學(xué)原理及優(yōu)勢(shì)在于，它能為進(jìn)行運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的患者提供每次練結(jié)果的實(shí)時(shí)反饋和每組練習(xí)后的成績(jī)反饋，這兩種形式的反饋有利于提高患者的結(jié)果知曉感〔4〕。VR技術(shù)不僅能夠通過(guò)編制虛擬環(huán)境提高運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的趣味性，而且能夠以形式多樣的反饋不斷激發(fā)并維持患者重復(fù)練習(xí)的動(dòng)機(jī)。VR技術(shù)的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)方式，將勞和逸真正結(jié)合起來(lái)。

偏癱是最常見(jiàn)的腦梗死后遺癥，是指一側(cè)肢體肌力減退、活動(dòng)不利或完全不能活動(dòng)，還常伴有同側(cè)肢體的感覺(jué)障礙，如冷熱不知、疼痛不覺(jué)等，有時(shí)還可伴有同側(cè)的視野缺損?？祻?fù)醫(yī)學(xué)是以運(yùn)動(dòng)學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)為理論依據(jù)，采取各種手段對(duì)患者進(jìn)行科學(xué)性、系統(tǒng)性、綜合性治療。運(yùn)動(dòng)療法是康復(fù)醫(yī)學(xué)中最基本的治療方法，運(yùn)動(dòng)療法對(duì)消除或減輕患者功能上的缺陷，控制病態(tài)的異常和幫助患者最大限度地恢復(fù)原有的運(yùn)動(dòng)能力，具有顯著作用。

VR技術(shù)在模擬真實(shí)生活場(chǎng)景，提供日常生活技能訓(xùn)練方面具有傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練不可比擬的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)研究表明，基于VR技術(shù)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練具有以下的優(yōu)越性；第一，虛擬環(huán)境可以使患者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)，以自然方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)，從而提高患者主動(dòng)參與的積極性。由于VR技術(shù)可以使虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境非常相似，患者能夠?qū)⒃谔摂M環(huán)境中學(xué)到的運(yùn)動(dòng)技能很好的遷移到現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中。第二，VR技術(shù)不僅能夠簡(jiǎn)化患者的康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)，并且虛擬教練比人類(lèi)教練的動(dòng)作更具有一致性。第三，VR技術(shù)能夠以多種形式提供反饋信息，給予患者相應(yīng)的鼓勵(lì)、暗示或建議等，從而使原本枯燥單調(diào)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程變得輕松、有趣。第四，VR技術(shù)允許用戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，可以針對(duì)患者個(gè)人的實(shí)際情況將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、心理治療及功能測(cè)評(píng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，制定適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃〔5〕。

本研究顯示，基于VR技術(shù)的腦血管疾病運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)治療，對(duì)于最大限度的恢復(fù)患者的肢體運(yùn)動(dòng)功能、促進(jìn)日常生活活動(dòng)能力的提高，較之傳統(tǒng)康復(fù)治療，具有顯著療效。VR技術(shù)能夠?yàn)榛颊咛峁┥砼R其境的極富真實(shí)性感受的虛擬環(huán)境，從而積極促進(jìn)患者參與康復(fù)訓(xùn)練的積極性和主動(dòng)性，有效克服傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的局限性，使患者最大限度地回歸家庭和社會(huì)。

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