虚拟现实技术综述汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇虚拟现实技术综述范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

中图分类号：TP39 文献标识码：A

1. GPIB技术及GPIB总线虚拟仪器概述

总而言之，GPIB技术是IEEE488标准虚拟仪器较为早期的一个发展阶段。随着它的出现，促使着电子CAN总线控制器测量独立的单台手工操作逐步向大规模自动测试系统的方向发展。目前典型的GPIB系统它是由一台PC机、一个GPIB接口卡和若干台GPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB接口可带多达14台仪器，电缆长度可达40米。

就目前来说，我国的GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以方便地把多台仪器组合起来，形成一个自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令实际上很简单，这主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。

而GPIB总线的虚拟仪器系统说白了就是以GPIB总线仪器与计算机为硬件平台组成的虚拟仪器测试系统，GHB卡将可编程仪器与计算机联系起来，通过计算机的控制去执行各项任务操作。它的硬件配置包括PC机，PCI-GPIB接口模块 EP-H6280，频谱仪：AV4032，数字多用表：34401A，微波功率计：ML2430A和任意波形发生器：33250A等等。它的测试要求是要有频谱仪，33250A，微波功率计和微波信号源等。其测试框构图如下图1所示。

图1测试框构图

2.GPIB总线虚拟仪器工作原理

单就GPIB总线虚拟仪器的工作原理来说，该系统在软件的大力控制下不仅实现了以往单台虚拟仪器的测控功能，更重要的是它实现了测控系统的整个组态功能。在实际工作运行中，根据测控对象的实际需要可以进行组态选择合适的自动测控系统功能。但是需要特别说明的是，在实际中应该对不同物理量应选配相应的传感器。我们知道，系统的控者它是由PXI-8156零槽控制器和PC机担任，PXI-8156通过内置PXI总线与PXI-L6071E Multifunction I/O相连，实施对象的模拟量或数字量采集。而实际中PXI-8156通过密封机箱内置的AT-GPIB/TNT接口连接VXI仪器的GPIB VXI/O转换口，使其间接控制VXI-4101A的多用表、计数器和I/O以及6071E等等仪器，组成高速集成虚拟仪器测控系统环境，能够对接入对象实施远程测控。PXI控制器与PC机以及与远程用户均通过Internet连接，能够实现对任意组态系统的远程操作。

3.基于LABVIEW的GPIB虚拟仪器案例设计

根据笔者的实际工作和工作经验，结合理论和实际，本文设计一种基于LABVIEW的GPIB虚拟仪器。

3.1设计案例所需组件

3.1.1 GPIB总线虚拟仪器所需要的软件。用LABVIEW开发基于GPIB总线的虚拟仪器的软件包括：LABVIEW开发平台、GPIB接口卡驱动程序和仪器的LABVIEW驱动程序。在这里需要加以说明的是如果有仪器的LABVIEW驱动程序，创建虚拟仪器就更方便了。仪器的LABVIEW驱动程序负责仪器通信和控制的具体过程，系统里包含仪器编程细节。

3.1.2 GPIB总线虚拟仪器所需要的硬件。GPIB接口是由8位数字并行通讯接口而组成，其数据传输速度为1mbyte/s。GPIB设备分为三部分，这三部分分别是听者、说者和控制器。在实际工作中，说者负责发出消息、数据或命令，听者负责接收消息、数据或命令，而控制器负责管理总线上的消息，并指定通讯连接和发送GPIB命令到指定的设备上。在目前使用时，有些GPIB设备在不同的时候它可以扮演不同角色，有时充当说者，有时充当听者，有时又可以作为控制器。

使用过的人都知道，GPIB接口它有一个特点，就是可以通过一个接口将多个GPIB设备连接在一起，同时完成多种不同物理量的测量。除此之外，GPIB的基地址一共有31个，在工作中我们为了获得较高的数据传输速度，连接设备一般都会超过15个，对于普通的测量这就已经足够了。

而开发基于GPIB总线的虚拟仪器，一般需要有计算机、GPIB接口卡、GPIB连接电缆和带有GPIB接口的测试仪器。测试仪器的类型及数量取决于实际的测试要求，仪器本身还要有与之配套的传感器。GPIB接口卡主要用于将仪器与计算机相连，各GPIB接口之间用GPIB连接电缆连接。

3.2 实验软件编程

当下，一个完整的Labview程序由三部分组成，即前面板、代码窗口及程序图标和接口板。其中前面板主要实现程序的输入输出功能，由控制件元素和显示件元素组成；代码窗口则是用来编辑图形代码以实现对控件行为和属性的控制；图标和接口板则是用来实现子程序的调用。其中该程序最为基本的部分就是锁相放大器收发信息VI的程序代码，程序的其它部分都是建立在这两个VI的基础上的，通过编程把适当的GPIB命令通过两个VI发送给仪器或者接收仪器返回的信息。

而虚拟仪器实验程序框包括两大模块，分别为仪器设置模块和数据处理模块，仪器设置模块主要负责仪器测量时各种参数的设定，同时也具有显示测量当前值的功能；数据处理模块主要负责测量数据的实时显示、测量数据以文本文件形式存储到指定的文件中。

3.3 得出结论和总结

根据理论和实际，文章设计了一种基于GPIB总线的虚拟仪器的软硬件及软件编程。在设计开发过程中，采用了模块化设计，通过编程把适当的GPIB命令通过两个VI发送给仪器或者接收仪器返回信息。从这个案例实践中我们可以看出，GPIB总线的虚拟仪器在使用中比较方便。

参考文献

[1]缪为国.可组态的虚拟仪器系统的研究与设计[D].南京林业大学.2007.

篇（2）

这份报告站在全球市场的角度上详细分析了虚拟现实市场的趋势、发展动力和在未来有可能会遇到的挑战。另外，它还对2015-2020年间虚拟现实技术的市场规模进行了预测。这份报告的选题角度包含了技术、设备、原件、程序和地域等。

篇（3）

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

参考文献

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

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

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

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

[5]袁素文.虚拟现实：传统文本报道的叙事延伸[J].现代视听，2015.

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

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

篇（4）

关键词 虚拟现实 400米障碍建模 训练仿真

虚拟现实技术是一种新兴的人机交互形式，可以创建虚拟世界，仿造自然世界，用户可以从各种感官上产生亲临真实情况的体验。上世纪90年代初期，虚拟现实技术已大量应用于作战指挥、训练模拟、武器试验等。400米障碍训练是军人常态化基础体能训练的科目，但是训练过程中往往出现的伤病情况较多。基于虚拟现实技术仿真模拟障碍训练，可以对训练进行科学的指导和教学，在系统中实现模拟人类专家的决策，让参训学员在虚拟环境中身临其境的训练，有效地避免无谓的伤病，提高训练效果。

一、系统组成

虚拟现实系统，需要满足用户与虚拟世界的自然交互，仅靠一台计算机是无法完成的，对于虚拟世界的身体感觉也不是仅仅靠键盘和鼠标就能够达到的。参训人员在虚拟训练场上运动时，需要三维的训练环境、虚拟的声音以及抓、拉、爬、攀等动作的触感和力感的体验，还需要智能化仪器的支撑，可以说各种硬件设备是实现虚拟现实系统的基础。

整个仿真模拟系统由两种生成模式去实现，一种是由参训人员配备一系列数字化装备采集数据，计算机建模，经由高性能计算机处理输出到视觉通道、听觉通道、力觉通道反馈给训练人员，体验如真实般的训练场景。另一种，则是由建模技术，对训练环境、个人训练情况和预演的训练技术动作建模，生成虚拟的训练画面，从而帮助参训人员全面了解自身训练情况和需要改进的技术动作，以及改进方案。

二、系统功能

（一）训练情况再现。动作重现是仿真系统中的重要功能，以其三维式可以让用户观看到模拟人能够在虚拟训练场上逼真的、较精确再现自身的训练动作。是对自身的一种直观认识，同时也可以形象化地帮助参训人员掌握动作要领和技术动作，同时减少了训练伤病。

（二）训练技术动作预演。创新技术动作和预演未知情况在提高训练效果上有很大的作用。通过障碍物的技术动作的改进和创新是提高训练成绩的一大重要途径，但是创新的动作的实际应用可能会导致运动员出现伤病，通过虚拟现实技术仿真模拟可以避免这样的伤病出现。

（三）训练教学。教员可以利用模拟仿真训练对新学员进行教学，录入教员对于障碍训练的语音和文字讲解，配合虚拟训练画面，可以使新学员直观的印象，掌握技术动作要领，达到了训练前“热身”的作用。

（四）训练效果图示分析。形象直观的虚拟画面可以给参训人员直观的映像，分析对比参训人员的训练动作和标准的模拟动作，给予相同的视点，同步对比每一个通过障碍物的动作，让参训人员更快捷的找出自身痼癖动作和缺陷动作。量化分析速度、位移等数据，并使其与“标准”数据进行对比，找出差异，对于改进参训人员的技术动作会有较好的指导意义。

三、基于虚拟现实技术的仿真模型建立

（一）虚拟障碍训练可视化建模。模型是对现实世界或虚拟世界中各种事物或现象的一种抽象化的表现方法。400米障碍训练环境的建立是虚拟训练仿真的基础。障碍训练环境模型是对障碍训练环境采用物理、数学等表示方法进行表示的模型，提供训练环境的基础数据和动态数据。包括障碍训练场地貌几何建模，障碍训练场地物几何建模，参训人员行为建模等。

（二）听觉建模技术。整个虚拟训练环境的逼真性，还需要加入三维模拟声音，这是增强用户在虚拟环境中沉浸感和交互性的必要手段。声音的来源可以是计算机合成的声音信号也可以是采样的真实声音信号。目前的研究中，由于触觉（力觉）反馈实现难度大，迄今为止还没有能够令用户满意的触觉（力觉）反馈系统，所以虚拟声音对于提高虚拟环境的逼真感就有很大的作用，增强临场效果。

四、训练分析图示

（一）数据图示分析。数据的分析是一个重要的环节，是对于训练人员训练效果的直接反馈，可以采用柱状坐标图来很好地完成。主要从模拟训练与模拟标准训练作对比，让训练人员找到差异，改进自身训练动作。举出一个简单例子，通过录入标准的数据对虚拟训练数据的对比分析，可以得出误差，集合虚拟训练画面和标准训练画面，让参训人员直观找到自己技术动作存在问题，然后解决技术动作缺陷，提高训练成绩。

（二）重心轨迹分析。人体重心对于研究运动起着很重要的作用，尤其是跳跃动作，故在400米障碍中正确分析重心轨迹误差可以帮助提高训练成绩。400米障碍训练中起跳点的正确选择是决定成功通过障碍物的关键因素，也是提高成绩的重要途径，重心轨迹的分析可以帮助学员判断自己的起跳点是否正确。同时重心轨迹分析也可以帮助学员准确发力，在合理支配体能上也起到了很大的作用。身体平衡也是保证训练成绩的一个重要因素，重心轨迹误差分析可以推断出学员的平衡能力，从而教员可以根据情况制定出相应的平衡训练手段方法。

参考文献：

[1] 游熊等.战场环境仿真[M].北京：出版社.2012.

[2] 张菁，张天驰，陈怀友.虚拟现实技术及应用[M].北京：清华大学出版社.2011.

篇（5）

【摘　要】执行海上测控任务期间，为确保测控通信设备的稳定可靠，海上测控通信系统的训练模式仍是采取以口头演练为主，辅以仿真训练的模式，已不能适应当前高密度海上测控训练的要求，通过信息化手段引进基于虚拟现实训练模式，实现海上测控通信系统训练模式的转换具有重要意义。

关键词 训练模式；虚拟现实；测控通信系统

0　引言

高密度海上测控任务要求测控通信系统设备必须稳定可靠，这就给传统的测控通信训练模式带来挑战，以往测控通信系统训练模式采取以理论训练和实操训练相结合的方式进行，并采取仿真训练等手段为辅助手段，这些训练模式取得了良好效果，培养了大量的海上测控通信人才。随着信息化技术的发展和虚拟现实技术的应用，在越来越多的领域采取虚拟训练的模式开展训练，其具有训练成本低、安全性高、不受时空限制且训练效果好等特点，通过训练模式转变的研究，将有效推动通信系统训练效益。

1　海上测控通信系统训练模式综述

海上测控通信系统训练模式包括个人自学、承师带徒、厂所培训、授课讲课、联调演练及网络化训练等模式，为海上测控通信系统人才培养、能力提升作出了重要贡献。

1.1　个人自学

个人自学是根据个人训练的实际情况，依据年初制定的个人年度训练计划开展专业训练的方式，其具有针对性强、效果有限的特点，侧重于对设备基本信息、基本操作、基本流程、基本原理的掌握。

1.2　承师带徒

承师带徒是为岗位人员指定本专业技术骨干开展专业知识培训，包括理论授课、实操演示等，主要通过“以老带新、互帮互学”等方式开展训练，其具有指导性强、重点突出等特点，侧重于基本操作、基本原理的学习和掌握。

1.3　厂所培训

厂所培训主要结合新设备研制、改造、联合课题研究、厂所代职等工作进行，厂所培训能够使岗位人员对设备的总体知识、设备性能、设备原理等进行深层次的学习和研究，对提升岗位人员执掌设备能力和科研试验能力具有重要作用。

1.4　授课讲课

授课讲课可分为新学员汇报讲课、外训人员汇报讲课、岗位专家授课、外请专家授课等。通过授课讲课既可检查人员知识掌握情况。又可使岗位人员学习了解当前新技术、新研究、新应用等，为岗位人员提供岗位训练和科研创新动力。

1.5　联调演练

联调演练是为了熟悉任务流程、检验参试设备工作状态和技术性能，验证软硬件的可靠性、协调性，确保测控通信设备间的接口正确、可靠，可培养岗位人员严谨的试验作风、熟练掌握操作流程和任务工作流程，锻炼指挥员的组织指挥和协同能力，是一种综合性的训练方式。

1.6　网络化训练

网络化训练是指利用网络上的训练资源或者相关训练软件辅助人员进行训练、考核的训练方式，主要包括网上模拟系统训练、远程培训、视频教学和网上考核等。网络化训练可以充分利用网络集成化，数字化，资源共享方便快捷等特点辅助训练，扩展训练模式，提高训练效率，优化考核过程。

1.7　计算机模拟训练

计算机模拟能够逼真地显现现实中相关任务的过程，可激起参训人员的行为和思维的反应，是一种有效地训练手段。但目前的计算模拟训练存在交互性不强、环境不逼真、“身临其境”感觉不明显等问题，停留在二维层面，训练效果与预期的差距较大，不能满足模拟训练要求，急需研究新的真实性较高、交互性较强、立体感较好的模拟训练模式。

2　虚拟现实仿真模拟训练模式的概念

训练模拟系统从技术手段上看，主要包括三种类型：一是以硬件设备为主、结合相关软件、与实际装备基本一致的“硬”模拟系统，比如，用于驾驶和操纵训练的各种专项技能训练模拟器；二是以软件方式为主、用虚拟界面代替实际装备界面、与实际装备视觉效果基本一致的“软”模拟系统，比如，用于装备操作流程训练、战术指挥训练的各种训练模拟系统等；三是在实际平台或装备系统中嵌入专用于训练的信息支持软件，从而构成了实装嵌入式训练模拟系统。无论上述哪一种训练模拟系统，其所构成的训练环境与真实环境相比都存在较大的差距，因此，“仿真度”问题一直困扰着模拟领域，对“构造逼真训练环境”的追求长期存在并一直未能得到很好地解决。虚拟现实技术可对研究对象和环境获得“身临其境”的感受，提高人类认知的广度和深度，拓宽认识空间和方法空间，是仿真技术的发展方向。

2.1　虚拟现实系统的基本概念

虚拟现实（Vitual Reality，VR），又称“灵境技术”，是综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络等技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人沉浸在计算机生成的虚拟环境中，通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建一种适人化的多维信息空间。

2.2　虚拟现实系统的基本特征

虚拟现实系统的最大优势是能够充分发挥在由计算机和人构成的系统中人的主观能动性，即把人的感知能力、认知能力和心理状态在计算机系统中得到体现，人与系统交互采用完全自然的方式。其基本特征可通过“灵境技术三角形”加以描述，即“3个I（Immersion（沉浸）-Interaction（交互）-Imagination（构想））”。

2.3　虚拟现实系统的基本构成

虚拟现实系统一般分为桌面式、大屏幕式和头盔式，按照系统构成划分可分为检测模块（检测用户的操作命令，并通过传感器模块作用于虚拟环境）、反馈模块（接受来自传感器模块的信息，为用户提供实时反馈）、传感器模块（接受来自用户的操作命令将其作用于虚拟环境，并将操作后产生的结果以相应的反馈形式提供给用户）、控制模块（对传感器进行控制，使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用）、3D模型库（现实世界各组成部分的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境）及建模模块（获取现实世界各组成部分的三维数据，并建立他们的三维模型）。

2.4　虚拟现实训练模式特点

与传统的训练模式相比较，使用虚拟现实的训练模式主要有以下特点：

（1）提高训练环境的逼真度。通过虚拟现实的模拟训练系统，设立与任务实战、设备故障等相一致的训练环境，使参训人员处于逼真的环境下开展训练，可避免因设备安全隐患而降低训练难度和标准的情况发生。

（2）大大缩短训练时间。通过计算机虚拟技术可迅速设置联调演练和任务实战场景，且不受人员、环境、天气等影响缩短了参训人员的准备时间。

（3）大大减少了装备的损耗。由于海上环境复杂，设备动用频繁极易造成设备故障损坏，从而增加海上测控任务风险。在实际施训中，可通过模拟训练提高训练的逼真度，在确保训练效益的前提下，降低设备损坏。

（4）可复现人员训练情况。在使用虚拟训练系统进行训练时，系统可模拟各种实际情况，并对相关训练情况进行记录、回放，以便于进一步掌握、了解训练中的得失，做好总结，提升能力。

3　测控通信系统虚拟现实训练模式建设

虚拟现实仿真训练模式是引领未来测控通信系统训练的先进训练模式，对于提高测控通信系统训练效益具有重要意义，虚拟现实仿真训练模式主要包括以下软硬件保障、训练内容和方式、训练制度保障等方面内容。

3.1　软硬件建设

虚拟现实仿真训练的目标是由计算机生成虚拟世界，用户可以与之进行视、听、触、嗅觉等全方位的交互，并且可实现实时响应。因此除了高性能的计算机外，还需要相关的软件。

通过专业VR建模软件如OpenGL、Pro/E、Vega、Creator等建立环境模型，可结合Visual C++构建的平台营造虚拟环境；运用多种方法来保证三维场景的动态显示；利用模板匹配、人工神经网络等技术实现运动的识别来交互；为保证环境的真实性，还需要使用I-Collide、PAPID、V-Clip等算法进行实时的碰撞检测。

通过软件和硬件将通信系统设备、接口、环境等通过计算机进行模拟仿真，增强通信环境的“逼真度”，为基于虚拟现实的训练模式提供场景、环境、反馈等支撑，实现了基于虚拟现实的软硬件支撑。

3.2　训练内容方式

（1）单人通信设备模拟训练。基于VR的模拟训练系统最初应用于单人操作维护装备，对于单人通信设备模拟操作训练具有得天独厚的优势，可通过三维图形生成系统生成逼真的涌浪、船摇、风浪等各种设备操作条件，与合成的三维空间声音的效果一同，完成单人通信模拟训练系统的训练，如天线跟踪的飞车现象等。通过单人通信设备模拟训练实现单人在各种气象条件和环境下，逼真模拟操作设备训练。

（2）开展指挥人员模拟训练。根据应急状态下和常态化任务状态下，综合甲板、机房等各种环境下的通信状态、场景，让指挥员通过传感器装置观察设备状态及处置现状，以便于逼真模拟与真实环境完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训指挥员“沉浸”在“真实的”试验任务环境中，开展任务指挥及应急处置指挥，锻炼指挥员的心理素质和指挥能力。

（3）通过网络开展异地同环境演练。通信系统最大特点是点多、线长、面广，一个设备故障可能涉及到多个方向、多个测站，只有通过协同指挥、协同操作才能彻底排除故障，因此运用虚拟现实技术分布式交互仿真并结合现代网络通信技术，通过模拟训练中心设置在不同测量站（船站）的指挥员的模拟系统终端，实现不同地域、相同环境的模拟训练，各测站之间的通信系统可通过局域网和广域网实现互联互通，并在此基础上开展联合演练，排除设备故障、组织基地间的通信设备应急处置联合训练。

3.3　训练模式发展趋势

随着计算机信息技术尤其是网络技术的迅猛发展，未来基于虚拟现实技术的模拟训练模式将呈现新的发展。

（1）着眼复杂环境，构建多维虚拟试验任务环境，提高训练效益。在实际任务过程中，海上通信环境呈现陆、海、空、天、电等多维发展的趋势，需要在复杂多变的环境中保持通信信息畅通，应着重加强复杂环境下的多维训练。

（2）实施超实时模拟训练。这种训练是使受训对象在模拟环境中进行的一种比正常训练速度更快的训练。通常采用压缩时间跨度，加快作业进程，提高训练强度的方式进行，使受训者得到超常的反应和训练，其适用于技能型训练。

（3）与心理训练紧密结合。通过将虚拟现实模拟训练与心理训练紧密结合后，进一步训练人员的心理承受能力和恢复能力，对于应急情况下的组织指挥、应急操作均有重要意义。

4　结束语

创新信息化条件下训练模式，既是深化训练改革的核心，目前基于虚拟现实的模拟训练仍然处于蓬勃发展的阶段，尚未成规模、成体制，相应的硬件建设、软件建设、制度建设等仍处于研究和探索阶段，但其广阔的应用前景和巨大的发展潜力引导研究引向深入，为测控通信系统的训练模式改革创新提供技术支撑。

参考文献

［1］李林,吴卫玲,黄权欣.虚拟维修综述[J].科技信息,2009（33）.

［2］胡小强.虚拟现实技术基础与应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2009.

［3］刘世斌,刘兴彦.虚拟现实技术在军事上的研究[J].应用与安全,2003（04）:604-607.

［4］洪炳镕,蔡则苏,唐好选.虚拟现实技术及其应用[M].北京:国防工业出版社,2005.

篇（6）

前言

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

1.虚拟现实的内涵和特点

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

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

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

2.虚拟现实技术在机械设计与制造中应用

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

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

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

4.结束语

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

参考文献：

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

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

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

篇（7）

一、前言

虚拟现实技术是当今的热门话题，它集合了多种先进技术要素，虚拟现实：是作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术。它掀起了一场认识世界和体验世界方式的革命。虚拟现实技术在产品设计中的应用日渐广泛，涵盖了产品设计流程中的每一个步骤，包括虚拟样机、体验评价、设计方法流程、过程管理和网络环境下的设计研究等多个方面。

二、虚拟产品设计的研究现状

1.以虚拟原型为中心的研究

虚拟原型是产品设计的一个重要方面，将产品概念形象化和具象化，是一个或多个维度上对产品的一种近似的和有限的表现形式。一个维度的原型侧重于表达产品的某一个属性，如产品外观的外观造型原型等。多个维度上的原型用于表达产品的多个属性，如材料、内部功能和结构等。

目前虚拟样机技术在我国刚处于发展期，还不成熟，需要建立一个完备的虚拟样机评价体系以评估产品全生命周期中的各项指标和综合管理。既然虚拟样机用于引导产品从思想到样机的设计，那么这其中肯定有设计师不断更新的想法和用户及时的反馈所造成的各种设计变量因素，如何使这个过程可逆化就成为了好设计的实现和良好互动的关键。虚拟样机的制作将和反求工程完美的结合，创造更灵活的平台。

2.以虚拟评价体验、人机交互为中心的研究

用户体验与评价是产品设计重要的一环，虚拟现实技术也将视角移向这个新领域。以虚拟评价体验、人机交互为中心的研究将产品设计与用户体验有机的结合起来，两者之间有效的互动。主要通过人机交互界面实现这一理念。

基于各种评价体系研究发现，缺乏将用户信息合理量化的内容，这是用户体验的重要核心，同时还要兼顾其中感性因素。人机工程仿真系统的人性化合理化是用户信息提取的重点。

3.以虚拟产品设计方法流程、开发体系为中心的研究

传统设计方法的各种弊病亟待解决，设计周期长、设计部和工程部缺乏交流、不能满足消费者真实需求等。基于虚拟技术的产品设计方法流程有效地解决了这些问题，缩短产品全生命周期，减少产品开发时间，提高企业的竞争力。使设计师的设计思路得到了全面解放，是整个数字化设计流程顺利进行的关键。

整个虚拟产品设计流程还有待智能化，仿真技术的深化成熟也是贯穿始终的一个问题，能让设计师和用户更投入地沉浸是关键。高额的技术成本也是一个短板。目前的虚拟现实技术仍然是面向某种特定领域，缺乏全面的系统的理论架构。

4.以过程管理为中心的研究

将虚拟现实技术应用于产品设计中的过程管理和展示环节，是一个全新的体系架构，突破了传统的设计思路。使得设计师和企业管理者更全面更灵活的掌握设计过程。为产品宣传与营销提供了逼真的虚拟现实展示方式。

综合过程管理体系的研究发现，此类系统缺乏针对设计师的设计思路的方面，由于管理功能的全新虚拟化，就造成与其他方面的脱节。因此需要将其与产品设计流程更好的衔接。目前的建模和虚拟展示软件之间存在一定差异，一般虚拟软件不具有复杂建模的功能，数据转化也面临一些问题，两者之间不能快速有效地同步。要想实现复杂产品的完整真实的展示，必须有一个系统平台，可以包括建模和展示两种功能的集成，使资源共享。

5.以基于网络环境为中心的设计研究

建立基于网络的数字化虚拟平台有利于提高企业在产品开发中的竞争力，帮助企业节约时间。在当代，网络协同化已是产品设计的大趋势，也是解决传统设计流程弊病的关键所在。它实现了设计师，用户和企业管理者的异地协同操作。使用网络虚拟技术平台可以更系统地支配整个设计过程。

同样，对于以基于网络环境为中心的虚拟设计缺乏完整系统的理论依据指导。需要更规范地完善此类平台，使异构数据传输无障碍化、异地设计师沟通灵活化、企业管理系统化。

三、虚拟产品设计的发展新趋势

1.产品设计方法的转变与改善

通过对虚拟产品设计相关的文献研究发现，虚拟现实及其相关技术对产品设计的最大的改变就是使其设计方法与流程更加合理、有效及节约成本。针对设计师和开发方的角度所提出的一些设计方法流程系统与框架以便其能够发挥最大的能力，使其在更有利的环境下操作。

2.设计成本与开发周期的节约

通过研究表明，基于虚拟现实技术的新产品开发与设计有效地节约了成本缩短了周期，为企业的新产品推广和市场扩张策略等提供了可靠地保障。直接或间接的促进了工业产品的淘汰更新速度，适应了工业社会的发展趋势。

3.用户体验与销售模式的转变

虚拟现实技术的研究还将用户作为一个重要的元素融入设计流程中，基于此项技术，设计师可以与使用者达到前所未有的互动，为用户提供多方位的使用感受。也同时将销售模式带入了一个崭新的时代。

4.展望与总结

由于我国虚拟现实技术与同时期发达国家相比还有一定差距，不免存在以下问题，也是今后开展研究需要努力解决的：首先是虚拟现实技术的成本过高，其在产品设计中的应用受到质疑与限制；其次是如何能够在新技术引入的前期做到传统模式与新模式之间的沟通与磨合；最后，当虚拟现实技术成熟到一定程度之后，我们将面临怎样一个高效、虚拟的设计模式，从设计师的设计方式到用户的体验方式甚至人们的生活方式都会发生颠覆性的改变，到时会出现新的一系列问题，比如已经露出端倪的，人们之间的沟通日渐冷漠，过于迅速的产品换代等。

参考文献

[1]傅源，变电站三维虚拟现实系统的研究及应用，[D].电子科技大学，2008

[2]李世国，体验与挑战――产品交互设计[M].江苏：江苏美术出版社，2008.56

[3]杨萍，基于虚拟现实技术的产品设计评价系统研究[D].湖南：中南大学，2008

篇（8）

虚拟现实技术（VR）是一种以计算机技术为核心，借助传感头盔、数据手套等设备，让用户在虚拟生成的三维动态环境中发生实体行为的仿真性技术。这种技术的诞生突破了原来以视觉、听觉为主的感知系统，用户可以产生触觉、味觉等感觉通道。它所涉及的核心技术，主要包括人工智能、计算机传感技术、人机接口技术、计算机图形学、实时计算机模拟技术等。自20世纪90年代此项技术成型以来，已广泛的应用于医学、考古、工业、军事、建筑、教育、农业等方面，是各国家高新技术研究水平的体现。

21世纪以来，随着影视艺术不断在制作技术层面的提升，虚拟现实技术在电影产业的应用日益宽泛。就目前影业的发展趋势来看，西方电影的发展已至瓶颈，模式的成型与好剧本的稀缺导致了好莱坞等电影集团难以找到出口。20世纪80年代佳片涌出的时代已经久远，因此虚拟技术的应用被认为是西方电影产业又一个时期转变核心因素。很多人也认为，虚拟现实技术的应用给电影带来了新的观影体验，新的电影时代即将到来。

1 虚拟现实技术在电影艺术中的应用

虚拟现实技术在电影艺术中的技术应用方式是利用多台摄影机，包括虚拟摄影机在拥有360°全景画面和漫游不同场景的新媒介下来讲述故事。近年，随着VR技术的成熟与影视人的呼吁，多部VR短片成功制作，如《Henry》《Lost》《二重奏》等。《Lost》短片拥有很强烈的游戏感，通过一些明显的视觉元素将观众指引到故事的动作中心，而且观影的方式也十分新奇，不仅可以站着看，还可以坐着、趴着看，当你固定了你的视角以后，随着你凝视的视角，影片动作的进行仿佛真的迷失了一般。《二重奏》是由迪斯尼推出的一部标准的360°全景电影，影片讲述的是一对青梅竹马的伙伴一起成长、经历、陪伴的故事，影片中有一只小狗，而小狗是两人交汇在一起的关键元素。观众可以在观影过程中选择男孩、女孩不同的成长视角，最后通过小狗的牵引完成故事的结局。而故事的导演格兰・基恩说：“通过拥抱新的技术，我发现自己又重新燃起了对动画的热爱”。确实，虚拟现实技术在电影短片的制作应用已经成型。

在电影长片中，虚拟现实技术也作为影片的重要元素出现在多部影片当中，如《黑客帝国》《阿凡达》《钢铁侠》《夏日大作战》等。《阿凡达》中很多场景突出了“连接”技术，而这项技术就是虚拟现实技术。而在最新的《钢铁侠3》中，制作方花费大量资金对虚拟现实技术进行应用，影片有一个桥段是托尼和佩珀在托尼的实验室观看能量云，观众在影院观影时可以通过佩戴专业设备跟随主角视角进入到能量云里，欣赏这新世界的美妙。由此看来，虚拟现实技术在长片电影中的应用可以是其他游乐项目及主客观视角的展现，带来独特的交互式观影效果。

2 虚拟现实技术在电影艺术中的缺陷

虚拟现实的出现也带来了新的问题，你要怎样来观看故事？导演需要怎样来讲故事？那又要如何将表达的故事展现出来？这是VR技术必须要解决的核心难题。虽然很多公司都渴望利用VR新技术，但很多公司从捕捉素材开始，要如何在现有的三维的显示世界里表现360°的世界就是一个致命的难点，更何况要让此项技术来讲述一个精彩的故事，并把人们的情感联系带入其中，更是难上加难。

想要制作一部精良的VR电影不仅仅需要艺术才华，首先需要解决的是技术问题。虽然这种全新故事带来了前所未有的沉浸式观影体验，但是长时间的观影容易让观众感到恶心反胃。有观者经过体验VR电影后表示：“刚开始确实对这种新的电影技术带来的全新视觉欢心不已，但随着故事的进行，全景的视角让人感到晕眩，开阔的视角容易导致对剧情的忽视”。VR影片的观影研究也表明20分钟左右的VR电影是极限，而必须借助装备与数字化环境中的对象也是导致VR电影难以普及的重要原因，除去极度热衷新兴技术的人群愿意购买、携带传感设备外，甚少有人愿意购买这样技术产品。而影院也表示，单场或少量影场可以专门配置VR设备，但是由于添置设备带来的资金投入务必会导致票价的提升。根据国内现在的电影环境普及与配置VR装备还需要时间，除非传感头盔能普及如同人类愿意便携的日常用品一般，那么VR电影将故步自封。并且创造VR内容是一个耗时、复杂又昂贵的过程，不管是拍摄现实世界还是创建虚拟世界，都需要严格的扫描和编辑能力，而且专业的设备的耗材也带来了极大的资金增项。

VR电影的产生是一种全新的影视艺术形式，它是电影与游戏的混合体，并且影片的生产制作从场景、拍摄开始，到演员的表演和剪辑方式都需要重新设计。VR科技公司尽最大的努力吸引电影制作者进入到VR电影的开发中来，而现实是由于现有的虚拟现实技术硬件的短板。就现有的影片反馈来看，视觉效果的提升举步维艰，多数影片利用的是配合视觉特效工具与CG技术来达到VR的程度，很多电影制作专业人士则期待VR技术进步以后再投入到新电影产业当中。

3 对于虚拟现实技术的发展与展望

就现有的VR技术手段，在长片电影中的应用还只局限于某个情景或元素的展现，完整的VR长片的制作并不现实。电影属于创作艺术，观者完整的观影需要有节奏、剧情与未知的结局，这都需要创作者主观的牵引，如果影片完全由观众自主掌控，各种新的问题将随之而来。

电影艺术的发展历程是二维影像――三维立体――四维立体――全景沉浸式观影。全景沉浸式的观影方式必然如同任何科学技术的发展规律一样，由于自身的短板缺陷，注定其只是一个过渡性模式。2015年，美国的Magic Leap公司表示“直接利用Magic Leap技术”实现拜托虚拟现实，必须借助设备而达到增强现实的功能，并且不使用任何的合成技术。这种技术是利用特殊的透镜――光子广场芯片，把数字内容投射在观者的透镜上，彻底解决传感设备带来的有限视角与延时问题，如果研发成功，将如同人平时佩戴的眼镜一般轻便。笔者认为，这项技术将是VR技术的出口，而这项技术的突破也将改变全景沉浸式观影的方式。

电影对VR技术的应用确能抓住观影者的眼球，因为热点能带动关注。目前就VR技术在游戏产业的应用来看，游戏迷们对于此项技术对游戏带来的新玩法表现出了十分的热诚，同时也带来了价值数十亿美元的经济效应。由此看来，每一个喜欢观影的人都是潜在的受众群体，如果VR在电影产业取得成功，将带来极大的经济效应。

参考文献：

[1] 赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学，2008（08）.

篇（9）

中图分类号：G726 文献标识码：A

一、引言

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

二、虚拟现实技术应用于远程教育的主要优势

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

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

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

三、虚拟现实技术在远程教育领域的主要应用模式

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

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

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

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

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

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

四、虚拟现实技术应用于远程教育应该重点关注的问题

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

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

（一）动态环境建模技术

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

（二）实时三维图形生成技术

目前三维图形技术尽管已经较为成熟，但是如何实现“实时”生成仍然是挑战。

（三）立体显示技术

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

（四）系统开发工具和运行平台

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

（五）系统集成技术

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

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

五、Y语

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

参考文献

篇（10）

虚拟现实技术是多种技术的共同运用，借助了网络技术、多媒体技术、模拟现实、多感知和自然技能；使用计算机图形学与仿真技术结合模拟真实的环境；使用传感器技术将模拟的环境与人的感知相连接，实现包括视觉感知还有触觉、听觉、力觉、味觉和嗅觉等感知的模拟。使用户能够使用自然技能包括用户自身的眼睛转动、手部动作或者其他的行为动作，通过计算机识别这些动作并实时地反馈到人的五官，完成用户与虚拟空间的互动。[1]虚拟现实技术中所需要研究的是利用计算机图形学技术来建立实时的三维视觉效果，运用虚拟现实来增强科学技术领域的研究和开发，建立对虚拟世界的观察界面。

一虚拟现实技术

1什么是虚拟现实技术

虚拟现实（VirtualReality，VR）1989年由美国的JarnLanier正式提出。最初运用在20世纪60年代的美国，主要集中在美国军方对宇航员和飞机驾驶员的模拟训练。后来美国军队费用减少，这个技术逐渐在民间传开。虚拟现实发展到现在为人熟知，受很多体验者的喜爱，很大一部分原因是由于它可以运用计算机技术创造出一个与现实环境相仿的模拟环境，并且用户可以亲身体验。比如美国开发了一个虚拟现实的游戏系统，这个游戏系统利用了人工智能技术，有效地增加了娱乐性、挑战性和真实性。VR技术运用非常广泛，其发挥的作用也不容忽视。比如虚拟现实技术在医疗方面的教学上可以建立虚拟的人体模型，这有利于学生了解学习人体的结构，从而提高今后的实践能力。虚拟现实在娱乐方面的运用也很广泛，芝加哥开放了世界上第一台大型的，可以供多人使用的VR娱乐系统。虚拟现实技术在室内设计领域的作用也很大，虚拟现实有利于提高设计和规划的效率和质量，因为利用虚拟现实技术，设计师可以把自己的设计变成看得见的虚拟物体和环境，设计师还可以任意变换自己在房间的位置来全方位观察设计的效果，这不仅为设计师节约了时间还节省了做模型的费用。

2虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术按其特点可以概括地分为多感知性、沉浸性、交互性和构想性。虚拟现实模拟了人的听觉、视觉、触觉等感官器官，用户沉浸在虚拟环境中，并且运用这些感官在虚拟的环境中进行沟通和交流。虚拟现实技术创造了一个虚拟的、真实的环境。（1）虚拟现实的首要特性是多感知性，虚拟现实技术的成长最终应到达一切人类所拥有的感知功能；这种多感知性包含了计算机自己的视觉感觉属性之外，还有人在现实生活中所具有的听觉、味觉和嗅觉等。（2）虚拟现实的主要特征是沉浸性。是指用户存在于计算机生成的虚拟环境中的真实程度，它致力于在三维的虚拟环境中创造出一种身临其境的感觉，使人难以分辨真假。这可以通过逼真的照明、变换场景中的视点以及虚拟环境中的音响效果来达到。使用户在虚拟环境中触摸到的、看到的、听到的、感觉到的与真实环境感知到的完全一样。（3）虚拟现实所具有的特征其次是交互性。是指用户能与虚拟环境中的物体相互作用，用户可以操作这些物体。比如当用户操作环境中的任何物体时，用户会直接感受到触摸感，能够感受到物体的大小、重量、体积，这种“互动”与真实世界的交户一模一样。（4）虚拟现实技术还具有构想性。构想性是指用户融入到虚拟环境并依靠自己的认知和感知能力来获取新的知识，虚拟技术具有广阔的想象空间，可以构想不存在的环境，能够提高感性和理性的思维。用户在虚拟环境中可以根据自己的认知发挥人本身的想象力和创造力，学会新的理论和知识。所以说虚拟现实具有启示和再创造的作用，是一个学习——创造——再学习——再创造的过程。

3虚拟技术的分类

由于VR所倾向的特征的存在差别，虚拟现实技术又细分为桌面虚拟现实系统、沉浸的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实和分布式虚拟现实系统。(1)桌面虚拟现实系统成本相对较低，但是也有其缺点，因受到身边真实环境的影响，它的沉浸性比较差，但是在这几个系统中是普及最广的。它需要一个虚拟环境产生器，用户通过计算机的屏幕或者投影器来观察。我们常见的桌面虚拟现实有：桌面游戏、虚拟现实造型语言VRML等。(2)沉浸式虚拟现实需要用到高技术的设备，包括数据手套、跟踪器、头盔等。这些设备有利于用户完全沉浸在虚拟的世界。沉浸式虚拟现实系统所运用的软件、硬件体系结构也比桌面级虚拟现实系统更加灵活。我们常见的沉浸式虚拟现实有：远程存在系统、基于头盔显示器的系统。(3)增强现实性的虚拟现实系统还有另外一个称呼，叫作混合虚拟现实系统，用户体验的时候呈现在眼前的是现实中的物体与虚拟环境中的物体的叠加和重合，在技术上为了达到精准的重叠需要利用虚拟现实位置跟踪技术。(4)分布式虚拟现实系统提升到了一个更高的境界，它是由以上几种类型结合而成的大型网络系统，用于更复杂任务的研究。它的基础是分布交互模拟。由坦克仿真器通过网络连接而成的SIMNET系统是目前最典型的例子。

4关键技术

虚拟现实技术是由多领域多方面技术综合而成的一项高科技领域技术，其关键技术主要分为以下几个：(1)系统开发工具应用技术，技术的开发和利用需要发挥人的主观能动性；如：分布式虚拟现实技术、VR开发平台。(2)动态环境建模技术，是利用软件建立模型来建造虚拟环境，并对实际环境获取三维的数据。需要研究在真实的环境中获取三维数据的方法和虚拟的视觉建模技术等。(3)系统集成技术是由语音识别、数据转换技术与合成技术组合而成。它在虚拟现实系统里面发挥着不可替代的作用。(4)快速、高精度的三维跟踪技术，其主要是在不影响图形的质量和复杂的前提下实现实时的三维效果。(5)立体显示和传感技术，致力于提供给用户沉浸感、真实感和清晰感，如精确的跟踪技术、数据手套、头盔式三维立体显示器、力觉以及触觉传感器技术。[2]5虚拟现实技术的运用有什么作用与意义虚拟现实技术为人类的文明与发展带来了一个新的时代，VR通过一种先进的技术实现逼真的遥控现场效果，利用用户的身体感知进行实时交互，便于用户操作和感受。虚拟现实的具体意义和作用表现在教育领域、医学领域、娱乐领域、军事领域。虚拟现实在教育上为增强人的认识本领和学习能力提供了新的工具，虚拟现实可以建立一个大型的模拟图书馆，这个模拟的图书馆可以对之前消失的知识进行复原，可以提供更加丰富的教学资源。医学上的运用包括解剖教学、模拟复杂的手术，VR在手术过程中提供了预测结果和相关信息；VR在远程医疗上也很有潜力，比如在偏远山区，医生可以对患者进行远程治疗。娱乐方面虚拟现实提供了显示环境和多感知功能，是理想的视频游戏工具；军事上提供了模拟训练，模拟战场；模拟真实的作战环境对军队进行训练，有利于提高士兵的战斗能力。正如其他的新兴技术一样，虚拟现实也是许多相关领域的综合运用和相互交叉的产物。虚拟现实技术运用的对象不一，它所发挥的作用也不一样。比如将概念或者构思变得可以操作和直视，或者在各种复杂的虚拟环境中用户可以自我感受各种各样的环境和效果；所以我们可以了解到虚拟现实的运用能够为人们的生活带来便利，它的作用是不可替代的。

二虚拟现实在室内设计的运用

（1）虚拟现实技术和室内设计的关系随着近年来虚拟现实技术的快速发展，这项技术已经逐渐运用在各个领域，包括室内虚拟设计的运用。室内设计以创造功能合理、舒适优美、满足人们物质精神的室内环境为目的，能反映项目所承载的历史文脉、建筑风格、环境气氛。室内设计的过程包括前期的设计制图、设计效果图、设计模型、电脑三维设计，[3]主要是为了给委托方展现设计师的设计方案。虚拟现实技术在室内设计中的运用集中体现在其浸入感和交互性的特点，有利于将室内设计的潜能充分发挥出来。现在，很多设计师尝试将虚拟现实技术作为一种表现手法纳入室内设计，这一趋势反过来也有利于促进虚拟现实技术的发展。（2）在室内设计中运用虚拟现实技术是有其必要性的A传统的室内设计有其不足和弊端传统的室内设计中，设计师按照委托方的意愿设计出个人喜爱的风格特点，室内设计的过程中设计师通过在纸上展示自己的构思和设计风格和详细的装饰风格，再根据委托方的要求进行改进和修改设计，最终是在纸上实现的设计方案。这种方式也有其优势的，可以培养和提高设计师的思维逻辑性、手绘能力。但是也是有其局限性的，由于空间的限制，设计师并不能全面的细微的对每个地方进行创意设计，纸上表现的意图和风格也不能完全地传达给委托方，这就形成了委托方对设计师设计能力的落差，设计师不能全面直观的向委托方传达自己的想法和创新。这种修改再修改的循环也增长了设计的成本和周期时长。B虚拟现实技术在室内设计中的运用有很大的优势虚拟现实技术通过展示一个三维的、互动的、沉浸的、虚拟的室内空间，传达自己的创意设计。设计师在这个虚拟的空间里面可以和委托方全面的介绍所有的设计意图和设计构思，委托方通过设计师展现的这个虚拟室内空间，可以跟设计师交流，进行各方面的修改。这有利于提高设计师的设计本领，有利于委托方直观的了解设计师的想法和设计，能更好地与设计师进行设计上的交流和沟通。虚拟现实技术在室内设计中的运用已经成为时代的趋势，如今三维立体互动的室内虚拟空间和传统的室内设计图纸相比较，其主要优势在于虚拟室内是实际设计空间的全尺寸三维模型，它可以运用鼠标和其他交互设备进行室内的漫游，通过直观的视觉力对设计提出修改建议。这个室内虚拟空间具有人性化，有直观视觉效果，能提高设计的效率，降低成本。设计师通过虚拟现实技术能更好地展示一个直观的、逼真的、美观的室内空间。（3）虚拟现实技术在室内设计中的作用室内设计的设计要素主要包括空间要素、色彩要求、光影要求、千变万化要素、绿化要素，室内设计还需要考虑装修的风格设计、室内装饰设计、室内家具的摆放和搭配。室内装饰设计是设计师按照委托方的要求对室内的各种装饰进行前期的设计，再通过把二维的装饰设计用三维立体的模型展示出来。室内家具的摆放和搭配主要考虑人性化、空间感、色彩感。底特律的设计师Ignatius就尝试将虚拟现实技术融入到他的设计流程中。他表示，在设计前期，使用Google公司开发的产品，在虚拟现实中进行创作，除了更易于修改和尝试自己的创意以外，还能借助虚拟现实无法比拟的临场感，调动自己的创作灵感。并且，在向客户展示他创作构想以及进行沟通时，虚拟现实技术使客户能够更直观地感受到设计师的创作想法，沟通的难度大大降低了。虚拟现实技术在室内设计的运用可以很直观地向委托方反映这些要素，虚拟现实技术的作用主要有以下几点：a虚拟现实技术的运用弥补了室内设计中的不足，有利于增强设计双方的互动，能与客户全方位地进行交流有利于促进方案的实施。b打破了时间和空间的限制，能够使客户直观地贴近设计方案，相对于平面的设计方案来说有很大的优势，同时设计师身临其境，极大地提高了设计师的创新能力，能够完整的表达设计的意图。c提高了项目成本预算的精确度，避免了在设计过程中的不必要损失。由于虚拟现实系统具有真实性，和实施后的真实效果几乎没有偏差，因此几乎能保证客户的满意，从而解决传统设计中出现的不全面不准确的问题。在一个地中海风格的室内设计案例中，设计师向客户介绍了经典地中海风格的配色特点。客户通过效果图大致了解了蓝白色调的配色方案，但是还是无法想象施工后的居住感受。此时，虚拟现实技术的介入就很好的填补了这个缺口。Ignatius使用虚拟现实技术，让客户在项目尚未动工前，就在虚拟三维空间中体验了他的设计意图。最后项目施工一步到位，客户没有提出任何修改（图1－5）。

三总结

综上所述，虚拟现实技术各个方面的研究还有很大的空间。比如我们提到的室内设计上的运用，有其显著的优势。虚拟现实所具有的特征决定了它本身独特的作用，它在技术上的运用包括医学技术、房产开发项目、娱乐游戏、军事航天演习、建筑规划等。但是虚拟现实技术还是一项新兴产业，它对软件、硬件的要求比较高，需要专业的技术人员对其开发和开拓。[4]坚信虚拟现实技术在未来的很多领域上都会有技术上的重大突破。并在我们的生活和学习中能发挥重要的作用。

作者:蒋小汀 吴美玲 单位:沈阳建筑大学

参考文献:

[1]李敏.韩丰.虚拟现实技术综述[TP].软件导刊；2010.(6):142-144