染雾虚拟现实技术的论文 篇一
虚拟现实技术：定义、发展与应用
摘要：虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）作为一种新兴的信息技术，正在不断发展和应用于各个领域。本文首先对虚拟现实技术的定义进行了阐述，然后详细介绍了其发展历程和技术原理，最后分析了虚拟现实技术在教育、医疗和娱乐等领域的应用现状和前景。
关键词：虚拟现实技术；定义；发展；应用
一、引言
虚拟现实技术是一种基于计算机图形学、传感器技术和人机交互等多学科交叉的技术，能够模拟并创造出一个与真实世界相似的虚拟环境，使用户能够身临其境地感受和体验其中的场景和情境。虚拟现实技术的应用范围广泛，包括教育培训、医疗治疗、娱乐娱教等领域。
二、虚拟现实技术的发展历程
虚拟现实技术的起源可以追溯到20世纪60年代，当时美国研究人员提出了虚拟现实的概念，并开展了相关实验。随着计算机和图形学的发展，虚拟现实技术逐渐成为研究的热点。20世纪90年代，虚拟现实技术得到了快速发展，出现了一批重要的硬件设备和软件平台，如头戴式显示器、数据手套和VRML等。近年来，虚拟现实技术得到了更广泛的应用和推广，各类VR设备如VR眼镜、手柄等产品也逐渐进入市场。
三、虚拟现实技术的技术原理
虚拟现实技术的实现离不开计算机图形学、传感器技术和人机交互等关键技术。其中，计算机图形学是虚拟现实技术的核心，它能够通过计算机生成逼真的三维图像和场景；传感器技术用于感知用户的行为和状态，如头部追踪、手部追踪等；人机交互技术则是用户与虚拟环境之间的接口，包括语音识别、手势识别、触觉反馈等。
四、虚拟现实技术的应用现状和前景
虚拟现实技术在教育、医疗和娱乐等领域的应用日益广泛。在教育领域，虚拟现实技术可以为学生提供更加直观、生动的学习体验，如虚拟实验室、虚拟历史场景等；在医疗领域，虚拟现实技术可以用于手术模拟、康复训练等，提高医疗效果；在娱乐领域，虚拟现实技术可以为用户带来沉浸式的游戏体验和虚拟旅游等。
虚拟现实技术的未来发展前景广阔。随着技术的进一步成熟和设备的普及，虚拟现实技术将逐渐走进千家万户，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。同时，虚拟现实技术也面临着一些挑战，如传感器技术的精准度、用户体验的改进等，需要进一步研究和发展。
结论：虚拟现实技术作为一种新兴的信息技术，正在不断发展和应用。本文对虚拟现实技术的定义、发展历程、技术原理以及在教育、医疗和娱乐等领域的应用现状和前景进行了阐述。虚拟现实技术有着广阔的发展前景，同时也面临着一些挑战，需要进一步研究和发展。
虚拟现实技术的论文 篇二
虚拟现实技术与未来社交交互
摘要：随着虚拟现实技术的快速发展，人们对于虚拟现实技术在社交交互中的应用前景产生了浓厚的兴趣。本文首先介绍了虚拟现实技术的基本概念和技术原理，然后探讨了虚拟现实技术在社交交互中的应用现状和挑战，并提出了未来发展的展望。
关键词：虚拟现实技术；社交交互；应用现状；未来发展
一、引言
虚拟现实技术的出现为人们提供了一种全新的社交交互方式。通过虚拟现实技术，人们可以在虚拟环境中与他人进行沟通和互动，创造出一种身临其境的社交体验。虚拟现实技术的社交交互应用具有广阔的前景，但也面临着一些挑战。
二、虚拟现实技术的基本概念和技术原理
虚拟现实技术是一种通过计算机生成逼真的虚拟环境，并通过人机交互技术使用户能够与其中的对象进行互动的技术。它主要依靠计算机图形学、传感器技术和人机交互技术等关键技术实现。计算机图形学能够生成逼真的虚拟场景；传感器技术则用于感知用户的行为和状态；人机交互技术则是用户与虚拟环境之间的接口。
三、虚拟现实技术在社交交互中的应用现状和挑战
虚拟现实技术在社交交互中已经取得了一些突破性的应用。例如，虚拟现实社交平台可以让用户在虚拟环境中与他人进行语音、视频通话，并能够进行虚拟物品的分享和购买等。此外，虚拟现实技术还可以用于虚拟会议、虚拟教育等领域。然而，虚拟现实技术在社交交互中仍然面临一些挑战，如用户体验的改进、社交行为的规范等。
四、虚拟现实技术在社交交互中的未来发展
虚拟现实技术在社交交互中的未来发展具有广阔的前景。随着技术的不断进步和设备的普及，虚拟现实技术将逐渐走进人们的日常生活，并成为社交交互的重要方式。未来，虚拟现实技术在社交交互中的应用将更加丰富多样，用户的社交体验也将更加真实和多元化。
结论：虚拟现实技术在社交交互中具有广阔的应用前景。本文介绍了虚拟现实技术的基本概念和技术原理，探讨了虚拟现实技术在社交交互中的应用现状和挑战，并展望了其未来发展。虚拟现实技术在社交交互中的发展将为人们提供更加真实、多元化的社交体验。
虚拟现实技术的论文 篇三
摘要：
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是一门富有挑战性的交叉技术。
关键词：虚拟现实技术 虚拟环境 计算机发展 新型计算机
计算机技术的不断发展与应用方面的不断提高使得虚拟现实技术也相应同步地快速发展。尤其是计算机的发展将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化，量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力，使计算机进入人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，更加带动虚拟现实技术的快速发展，对人类社会的发展产生深远的影响。
1、虚拟现实技术概述
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 虚拟现实技术的发展与应用离不开计算机技术的发展，两者是相辅相成的关系，如果要正确认识和剖析并把握虚拟现实技术的应用与发展，就必须深入研究计算机技术的变化与发展趋势，这样才能有利于我们未来更好的掌握与应用虚拟现实技术。
2、计算机技术在虚拟现实技术的应用
自从1944年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，传统计算机的性能受到挑战，开始从基本原理上寻找计算机发展的突破口，新型计算机的研发应运而生，计算机技术的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。专家预计虚拟现实技术也会因此得到迅速发展。尤其是三维计算机图形学技术、采用多种功能传感器的交互式接口技术和高清晰度显示技术在虚拟现实的应用中起着重要作用。此外，智能化的超级计算机和新型高性能计算机不断发展。这会更有利于虚拟现实技术方面的快速发展。虚拟现实技术通过计算机对复杂数据进行可视化操作以及实时交互的环境。与传统的计算机人-机界面(如键盘、鼠标器、图形用户界面以及流行的Windows等)相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有质的飞跃。
3、虚拟现实系统的技术特点
3.1 虚拟现实有效地建立虚拟环境主要集中在两个方面，一是虚拟环境能够精确表示物体的状态模型，二是环境的可视化及渲染。
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3.2 虚拟现实仅是计算机系统设置的一个近似客观存在的环境，它是硬件、软件和外围设备的有机组合。
3.3 用户可通过自身的技能以6个自由度在这个仿真环境里进行交互操作。
3.4 虚拟现实的关键是传感技术。
3.5 虚拟现实离不开视觉和听觉的新型可感知动态数据库技术，并需结合高速的动态数据库检索技术。
3.6 虚拟现实不仅是计算机图形学或计算机成像生成的一幅画面，更重要的是人们可以通过计算机和各种人机界面与机交互，并在精神感觉上进入环境。它需要结合人工智能，模糊逻辑和神经元技术。
4、虚拟现实硬件设备与软件技术和计算机技术的融合
在虚拟现实系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要虚拟现实的相关技术。
4.1 虚拟现实的输入设备。有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入;另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入虚拟现实系统中。虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。
4.2 虚拟现实的输出设备。人置身于虚拟世界中，要体会到沉浸的感觉，必须让虚拟世界能模拟人在现实世界中的多种感受，如视觉、听觉、触觉、力觉、痛感、味觉、嗅觉等。基于目前的技术水平，成熟和相对成熟的感知信息的产生和检测技术仅有视觉、听觉和触觉(力觉)3种。感知设备的作用是将虚拟世界中各种感知信号转变为人所能接受的多通道刺激信号，现在主要应用的有基于视觉、听觉和力觉感知的设备，基于味觉、嗅觉等的设备有待开发研究。
4.3 虚拟现实的生成设备。在虚拟现实系统中，计算机是虚拟世界的主要生成设备，所以有人称之为“虚拟现实引擎”，它首先创建出虚拟世界的场景，同时还必须实时响应用户各种方式的输入。
通常虚拟世界生成设备主要分为基于高性能个人计算机、基于高性能图形工作站、高度并行的计算机系统和基于分布式计算机的虚拟现实系统四大类。
4.4 虚拟现实的相关技术。虚拟现实系统的目标是由计算机生成虚拟世界，用户可以与之进行视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等全方位的交互，并且虚拟现实系统能进行实时响应。
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要实现这种目标，除了需要有一些专业的硬件设备外，还必须有较多的相关技术及软件加以保证，特别是在现阶段计算机的运行速度还达不到虚拟现实系统所需要求的情况下，相关技术就显得更加重要。虚拟现实的相关技术主要有立体视觉显示技术、环境建模技术、真实感实时绘制技术、三维虚拟声音的实现技术、自然交互与传感技术等等。
4.4.1 立体视觉显示技术。人类从客观世界获得的信息的80%以上来自视觉，视觉信息的获取是人类感知外部世界、获取信息的最主要的传感通道，视觉通道成为多感知的虚拟现实系统中最重要的环节。
在视觉显示技术中，实现立体显示技术是较为复杂与关键的，立体视觉显示技术是虚拟现实的重要支撑技术。
4.4.2 环境建模技术。在虚拟现实系统中，营造的虚拟环境是它的核心内容，要建立虚拟环境，首先要建模，然后在其基础上再进行实时绘制、立体显示，形成一个虚拟的世界。虚拟环境建模的目的在于获取实际三维环境的三维数据，并根据其应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，虚拟现实系统才有可信度。在虚拟现实系统中，环境建模应该包括有基于视觉、听觉、触觉、力觉、味觉等多种感觉通道的建模。但基于目前的技术水平，常见的是三维视觉建模和三维听觉建模。而在当前应用中，环境建模一般主要是三维视觉建模，这方面的理论也较为成熟。
4.4.3 真实感实时绘制技术。要实现虚拟现实系统中的虚拟世界，仅有立体显示技术是远远不够的，虚拟现实中还有真实感与实时性的要求，也就是说虚拟世界的产生不仅需要真实的立体感，而且虚拟世界还必须实时生成，这就必须要采用真实感实时绘制技术。所谓真实感绘制是指在计算机中重现真实世界场景的过程。真实感绘制的主要任务是要模拟真实物体的物理属性，即物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。
4.4.4 三维虚拟声音的实现技术。在虚拟现实系统中加入与视觉并行的三维虚拟声音，一方面可以在很大程度上增强用户在虚拟世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以减弱大脑对于视觉的依赖性，降低沉浸感对视觉信息的要求，使用户能从既有视觉感受又有听觉感受的环境中获得更多的信息。
5、总结
能看到虚拟现实技术对计算机技术的联系性非常紧密，并且虚拟现实技术对计算机设备的应用分类也越来越具体，越来越广泛。相应的计算机设备也应用到虚拟现实技术的对应环节上。虚拟现实技术是一个极具潜力的前沿研究方向，是面向21世纪的重要技术之一。它在理论，软硬件环境的研究方面依赖于多种技术的综合，其中有很多技术有待完善。可以预见，随着技术的发展，虚拟现实技术及其应用会越来越广泛。
参考文献：
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[2]王延汀.谈谈光子计算机.现代物理知识,2004,(16).
[3]陈连水,袁凤辉,邓放.分子计算机.分子信息学,2005,(3).
[4]官自强.纳米科技与计算机技术.现代物理知识,2003,(15).
[5]张镇九,张昭理.量子计算机进展,计算机工程,2004,(4).
虚拟现实技术的论文 篇四
摘要：
伴随着社会经济的发展，旅游已经成为人们生活中不可缺少的一部分，旅游文化产业作为新的经济增长点，已成为各地综合竞争力和可持续发展能力的基础指标和关键因素，传统的旅游方式需要走进真实的环境中体验旅游的乐趣，伴随着计算机技术、互联网技术、物联网技术、传感技术的发展，越来越多的年轻人开始对虚拟旅游产生了兴趣，借助移动终端设备及可穿戴设备足不出户即可领略祖国的大好河山，享受虚拟旅游的乐趣。
关键词：
旅游资源；虚拟旅游；计算机技术
虚拟现实技术是综合利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机交互技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的新技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统[1]。通过计算机图形处理技术搭建虚拟的环境（虚拟环境与真实环境保持高度相似），让游览者进入虚拟场景中，并通过各种传感设备感受虚拟场景的变化，如同游览者在真实场景中发生的变化相同。虚拟旅游开发涉及用360°全景拍摄技术、3D建模技术、虚拟交互技术、传感器技术、互联网技术等多项技术，本论文是以南通狼山景区虚拟旅游系统开发作为案例进行论述，通过虚拟现实的技术将现实中的狼山搬到用户的移动端以及PC端，使用户足不出户就可以领略南通狼山周边的自然环境之美，提升了城市知名度以及影响力，该旅游系统的开发主要采用以下两种技术进行开发完成的。
（1）狼山360°全景交互技术为了更好的展现狼山周边的旅游资源，通过使用360°全景拍摄的方式对区域内的旅游景点进行拍摄，拍摄时可借用常规的智能手机，沿中心点水平旋转一周通过计算机算法将照片拼接成360°的全景照片，通过全景照片平台上传到互联网，通过社交媒体进行传播；或者通过专业的全景相机（insta360）直接拍摄全景照片，在后台直接生成全景交互，在社交媒体进行传播。360度全景照片是以第一人称视角展现周边的环境及地貌，只能通过移动、旋转、缩放画面来观看照片上的景物，优点是生成的文件小，便于传播，能够与移动终端设备完美结合。缺点是看到的景物都是平面的2d照片，缺乏立体感。
（2）通过3d建模技术，搭建虚拟的三维场景，借助unity3d程序建立交互脚本，借助传感设备完成虚拟场景的交互。在对狼山周边环境建模时，使用的多边形建模的方式，该建模方式适合不规则的模型[2]。前期采集狼山周边的地貌特征，在三维软件Maya制作成三维模型，其中对于狼山内部重点区域—静海商贸界重点制作（图1），在制作三维模型中尤其要注意模型的数量，尽可能用少的面来表现更多的细节。
借助unity3d技术，完成交互脚本的创建;将完成后的数据模型转换为通用格式—Fbx格式，除了带有模型数据信息外，还带有贴图及纹理坐标信息[3]，在unity3d中直接打开Fbx模型文件，模型及纹理坐标信息都在其中，在场景中创建虚拟的角色，并分别给虚拟角色添加前进、后退、左转、右转等脚本命令，将场景中除地面之外的所有物体添加固定障碍物属性，从而保障人物在场景中行走时不会穿过物体（图2）。在场景中添加平面物体，并赋予其地形的属性，通过Unity3d中自带的笔刷工具对地形进行美化，让场景更加趋于真实场景特征；向场景中添加灯光，并设置灯光的阴影属性，场景中的物体就会出现阴影，通过改变灯光的属性场景中的阴影也随之产生变化；为了让场景更加趋于真实场景，可以向灯光添加不同的脚本，从而产生光线的变化，例如添加耀斑效果，当镜头对准阳光时，就会产生耀斑效果；向场景中添加雾气效果，周边环境会产生虚实效果的变化，运行后发现角色可以在场景中自由移动，且不能穿过场景中物体。在Unity3d中，看到的画面为实时渲染的画面，对电脑以及显卡的要求非常高，所以在制作虚拟现实场景中要保证电脑的配置高，最好是独立显卡。使用HTCvive设备完成可穿戴设备与场景的交互为了让用户能够获得更好的体验，借助HTCvive的设备，完成对虚拟场景的交互，该设备采用激光定位技术，配备两个游戏手柄、两个定位器、一台头显设备，借助Steamvrplugin及ViveInputUtility软件，完成游戏手柄、头显设备与场景的交互。虽然目前虚拟现实技术在旅游方面的开发尚处于探索阶段，同时也会存在一系列的问题，例如眩晕、延时等，但是伴随着硬件技术的不断成熟发展这些问题都终将会解决，虚拟现实技术必将会带给人类全新的视听感受。
参考文献
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[3]闻平,王冲,桂林,吴小东.FBX三维模型自动转换为OBJ三维模型方法研究[J].云南省科学技术协会.会议论文集,2015(12):32.
虚拟现实技术的论文 篇五
【摘要】
物理抽象概念的表示以及理想的物理实验环境的模拟，一直是中学物理学习中的重难点。一些抽象思维尚未完全成熟的高中生难以准确地想象天体运行的规律。而虚拟现实以其沉浸性、交互性、想象性的特点，能够准确模拟虚拟的“理想环境”，形象地表示抽象的概念，并能让学生与实验对象进行交互，以解决传统物理课堂中情境性、沉浸感、互动性不强的问题。本文设计、开发“三体运动”VR教学软件，并通过在实践中应用该软件，探索了虚拟现实技术在高中物理学习中的影响及效果。
【关键词】
虚拟现实；VR教学；高中物理；三体运动
物理是高中阶段非常重要的学科，学生通过对物体运动本质规律的参悟，会帮助其塑造辩证、科学的世界观和人生观[1]。但抽象的物理概念的理解，复杂的物体运动规律的参悟，理想的实验环境的模拟一直是学生学习和教师教学的难点，这些虚幻游离的力、电、磁等，往往令学生望而生畏。而虚拟现实技术的发展为物理教学带来了新的机遇，恰好可以解决上述这些问题。虚拟现实可以创设逼真的三维多感官环境，同时环境还会对参与者行为产生相应的反馈，应用于教学中，可实现情境学习、创设心理沉浸感[2]。本研究聚焦高中物理重点内容“万有引力定律”，开发并应用“三体运动”VR教学软件，旨在探究VR技术在高中物理学习中的影响及效果。
VR技术在物理学科中的应用案例
1.国外VR技术在物理学科中的应用国外大学很早就开始关注虚拟现实技术在物理学科中的应用，主要表现为物理虚拟实验。美国科罗拉多大学的一个研究团队，基于Java和VR技术研发了一套物理学科的“PhET系列互动仿真软件”，该软件通过虚拟实验来帮助学生理解抽象的概念和隐含的关系[3]。该软件以寓教于乐的方式，激发了学生学习的兴趣。美国路易斯安那州立大学的学者，将VR和AR技术在物理教学（主要为力学、电磁学等）中的应用模式进行了对比[4]。研究结果表明，这两类技术均能促进教学，提高学生学习的质量。此外，还有美国俄勒冈大学设计的物理实验网站“VLab”，以及卡罗莱纳州立大学开发的基于WEB的“探究型虚拟物理实验室”等众多应用[5]。2.国内VR技术在物理学科中的应用与国外相比，国内的虚拟现实教育应用起步较晚，但近年来越来越受到重视。同样，也主要集中于多媒体辅助物理实验教学。中国科技大学人工智能与计算机应用研究室开发出了一个“几何光学实验设计平台”，该系统基本涵盖了中学物理的光学实验，学生可以通过该虚拟系统提供的实验仪器，完成或练习大部分的光学实验。西安科技大学开发了一套“通信原理仿真实验系统”。该系统主要基于Matlab技术，不仅有较强的交互性，而且操作简单，十分人性化[5]。
运用VR技术开展高中万有引力定律教学的实证研究
笔者开发了一款“三体运动”VR教学软件，模拟出“万有引力定律”章节中的实验，对“三体运动”进行直观的表现，创设一个沉浸式的、交互性的虚拟教学环境。1.“三体运动”VR教学教具“三体运动”VR教学软件基于C#语言、Unity3D平台设计开发，并以“智能手机+Cardboard”作为终端。通过Unity3D创建三个球体代表三体，为每一个球体添加了运动轨迹，并将三个球体的物理属性设为刚性球体碰撞。以“万有引力定律”和“牛顿第二定律”为基础来模拟三个球体的相互运动。2.用户操作使用该软件进行实验时，学生只需戴上CardBoard，向左便能看到导航界面，可以自主选择想要观察的场景。进入实验场景后，学生在观察时可以通过改变头部位置凝视交互的方式，来改变每个球体的位置、质量、速度等，观察由此发生的运动改变，实现其与实验内容交互。3.实验结果本研究选择北京市八一中学高二年级的一个班进行实验，共计40位学生和1位物理教师。在师生体验了软件后，发放问卷，并随机抽取5名学生（3男2女）和1名教师进行访谈，收集他们对该应用的感受及建议。通过对问卷和访谈数据的分析，主要包括学生对VR教学的已有经验、态度、满意度及效果评价，得出以下结论。（1）高中生对VR的已有经验研究发现，大部分学生对VR技术有一定了解，但是了解不多；大多数学生都曾经体验过VR产品，但是体验不多。绝大多数学生没有体验过VR在教学中的应用。（2）高中生对VR教学的态度学生整体上对VR教学持非常积极的态度。使用VR教学软件前后的数据对比显示，“三体运动”VR软件显著提升了学生对VR教学的兴趣。有95%的学生表示愿意或非常愿意在未来教学中能应用VR，特别是在“物理、化学、生物、地理”等学科。他们期待通过VR教学提升他们对内容的兴趣和学习积极性。（3）师生对VR教学教具的满意度体验过VR教学软件后，100%的学生都对该软件的界面设计、交互设计、教学内容设计、架构设计表示满意，其中75%以上的学生表示非常满意。同时，学生们也对软件的交互设计提出了更高的期望。（4）师生对VR教学教具效果的评价问卷和访谈数据都表明，教师和学生们都非常认可VR教学软件的教学效果，包括：能够创设生动形象的学习情境、有助于万有引力定律的理解、有助于对空间三体运动的理解、有助于扩展物理知识、有助于提升物理学习兴趣。物理教师表示，“这款软件对于帮助学生理解天体运动和相关知识很有帮助，它很适合作为物理教学的辅助软件”。几乎所有学生都对这款VR教具表现出了浓厚的兴趣，均认为该软件创设了生动形象的学习情境，能够加深他们对知识点的理解，因为它将“看不见”的东西变得直观了。他们说，“这款软件能够把那些看不见、摸不着、离我们非常遥远的东西呈现在我们眼前，使它们具体化了，帮助我们更深刻地理解”。
“三体运动”VR教学软件体现了VR在物理学科教学中的潜力。通过本研究发现，VR在教学中的应用非常必要且充满潜力，高中生有浓厚兴趣；VR教学软件在创设情境、提升学习兴趣、促进知识理解方面存在积极有效的作用。它以其构建学习情境、形象化抽象内容、实现自然交互的优势，既可以用于内容展示，又可以实现探究式学习[3][5]，其提升学习动机、优化学习效果的作用展现得淋漓尽致。物理学科需要进行大量的实验，这意味着VR技术在物理教学中有巨大的发展空间[6]，也有更多的探索之处。哪些内容适合VR技术？如何将其融入学习活动中？如何使VR工具更便捷、更具可获得性？这需要更多设计人员和实践者的参与，进一步优化其效果，并解决成本过高的问题，早日实现VR技术进课堂。
虚拟现实技术的论文 篇六
摘要：
近年来，利用虚拟现实技术在教育领域开发了一种新的教学模式。通过相关研究，设计与实现关于计算机课程教学的一些功能模块，可以帮助学生掌握和巩固教学中的难、重点，提高学生的自主性、积极性和创造性。笔者以计算机教学为例，探讨基于VRP的虚拟现实技术在辅助计算机课堂教学中的应用。
关键词：
VRP；虚拟现实技术；计算机教学
1引言
虚拟现实技术应用于教育领域中，实践了建构主义、情景学习的思想，可为学生提供一个逼真的学习环境。提高学生的学习兴趣，让学生获得真实的学习体验，熟练掌握和巩固教学中的重、难点，以取得更好的教学效果。
2虚拟现实技术简介
虚拟现实（VirtualReality，VR）是20世纪末提出的一项多学科综合技术。它以计算机技术为核心，通过计算机仿真，生成具有视觉、听觉、触觉等多种感官的逼真的三维虚拟环境。用户可以通过专业的传感器设备进入虚拟环境，与虚拟场景中的对象进行交互，从而获得身临其境的体验，被认为是21世纪最有潜力的技术。虚拟现实有三种特性，即沉浸感、交互性和想象力（又称创造性），使虚拟现实技术在教育领域具有独特的、明显的应用优势。基于虚拟现实创建的教育和教学环境，为学习者营造了自主学习的环境，从传统的“以教促学”的学习模式，转入一个新的学习方式，学习者通过自我互动和信息环境，获取知识和技能。但在实际教学中，有些基本概念、原理和方法是很难用实物来演示。可借助虚拟现实技术制作三维演示程序，解决教学中的难点，提高学生的学习兴趣。
3虚拟现实技术在计算机教学中的应用
计算机这门学科，逻辑性和实践性较强，教材上的一些知识点学生较难理解。教师可以用VRP结合3DsMax开发制作VR课件，更好辅助课堂教学。例如《操作系统》这门课，内容上更具理论性和相对抽象性。在讲解进程管理中的生产者-消费者问题以及处理机调度中的死锁等问题时，学生理解起来非常困难。因此，教师可以用VR课件，将动画、声音、图片等表现形式有机结合起来，将生产者-消费者问题以及死锁等问题的原理，通过动画生动形象地展现出来，学生理解起来就更加容易。且老师还可以设计开发《计算机操作系统重难点案例解析》的VR课件，此课件不是教材内容的堆砌，而是用来解决教材的难重点。又如在《计算机基础》课程中，讲解信息编码、二进制、十进制等基本概念时，可用VR课件开发一些游戏案例。既能激发学生的兴趣，又能在课件中设置相应的问题，让学生思考问题，培养学生的主动思考和解决问题的能力，并有助于培养学生的计算思维能力。再如，在讲解《计算机组装与维修》课程时，由于无法提供足够的硬件设备来满足学生的实验需求，传统的教学主要采用播放PPT课件的方式，给学生展示相应的图片和组装流程，或通过播放组装的视频方式来教学。学生只能获得感官上的认识，而实际动手操作的体会不深刻。为此，借助虚拟现实技术，利用其创建的虚拟场景，可使知识更形象化、直观化，便于理解和增强学生的实践操作能力。学生在虚拟场景中，可进行交互学习，具有较强的沉浸感和交互性，极大提高了学生实践能力。虚拟现实技术创设的教学环境相对其他教学媒体创建的学习情境更有真实性、独特性和优越性。在计算机学科的理论教学和实验教学中，可借助虚拟现实技术，通过3DsMax软件创建教学中所需的硬件模型，构建三维模型库，结合VRP虚拟现实软件，开发出适合各门计算机课程教学的虚拟学习环境，能很好降低教学成本，提高教学效率。
4基于VRP的虚拟现实课件设计流程
4.1VR-Platform虚拟现实平台
VRP是VR-Platform的简称，是国内第一款自主研发的虚拟现实平台软件。该软件实用性强、操作简单、高度可视化，所见即所得。可广泛应用于城市规划、房产开发、工业仿真、文物古迹、电子商务、教育以及娱乐游戏等行业。该软件打破了被国外软件垄断虚拟现实领域的现状。以极高的性价比获得了国内广大客户的青睐，并已成为一个国内应用非常广泛的虚拟现实和三维制作工具。许多理工科重点院校，购买了VRP虚拟现实平台及其相关产品（如清华大学电机系、中国传媒大学动画学院等），在高等学校的教学科研工作中发挥了重要作用。
4.2基于VRP的虚拟现实课件制作
在制作VRP作品前，必须先通过相关的三维建模软件（如3DsMax）进行基础建模，并设定对象的材质、灯光、动画等。大致分为以下几步。4.2.1模型建立。大多数虚拟现实场景中的模型，都是由3DsMax等三维软件制作完成。VRP对建模阶段的模型没有太多的限制，只要它符合3DsMax标准即可。但在建模时，模型数量不要太多，删除看不见的面，对于较复杂的造型，可用贴图或照片来表现，以简模原则优化模型。4.2.2材质和灯光设置。完成场景模型的建立之后，可为模型添加材质。可使用标准材质，也可添加纹理贴图。具体根据所要创建的场景来设置。VRP对3DsMax场景中的灯光设置也没有特殊要求，根据需求设置合理的灯光即可。4.2.3烘焙。通过烘焙操作，可将3DsMax场景中的模型光影，以贴图的方式导入VRP中，从而获得一个真实光影效果的虚拟场景。4.2.4导入。VRP进行后期制作虚拟现实场景中的模型制作完成并经过烘焙后，通过VrpForMax插件导出模型到VRP-Builder，即可在VRP-Builder中进行编辑，根据教学需求，编辑具有交互功能的VR作品。4.2.5输出。在完成场景中所有模型的交互功能后，可运行、预览效果，进行修改、调试，最后可编译输出*.EXE的可独立执行文件或是可网络发布的*.VRPIE文件。
5结语
虚拟现实技术在教育领域有着广阔的应用前景。不仅适用于科学技术研究、虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训，还可应用于虚拟仿真校园及虚拟远程教育等。随着虚拟现实技术的发展和完善以及硬件设备成本的不断降低，虚拟现实技术作为新的教学媒体，以其强大的教学优势和潜力，将会逐步吸引教育工作者的关注和青睐，最终在教育领域被广泛应用并发挥其重要作用。
参考文献
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