第一篇：虛擬現實選修學期總結

虛擬現實選修學期總結報告

轉眼就到了學期末，很慶幸自己專業方向是VR，在經過這個課程的學習了解，我對自己的方向更加清楚、目標更加明確、對未來充滿了期待。

------學習心得

在這個課程中我首先接觸的是什么事VR，什么是VR？這個問題在老師剛提出來的時候我居然啞言，課上得其他同學也和我一樣，教室一片寂然，有羞澀默不做答，或者其他我不知道的原因，這些都不重要，重要的是我是真的不知道，至少在言語表達上，我也安慰自己說：我知道，這么簡單的事還用說嗎，對于工科生來說我只要會用就可以。是的，我會做，你告訴我做什么我會做好，可我從來沒想過我做的是什么，VR是什么？我用3Dmax建模，用unity建場景，寫代碼，我做的就是VR？這就是VR？當何老師問什么是VR的時候，就那么短短幾個字的問題卻又萬鈞之力狠狠的給我醒了一下腦門。那時我研究生也過了算半年多了，跟過項目，做過邊邊角角的事，總有一種感覺----好像我什么也沒做，甚至越來越對自己的方向困惑，覺得研究生和大學沒什么區別，現在我意識到我確實什么也沒做，當忽視主題零零散散的去做一些事的時候只不過是一點點腦力更多的是體力勞動，而這些正是我時常會感覺自己一事無成的根結。

------課程細節

回到最開始的問題：什么是VR？

VR是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統的技術。它利用計算機生成一種模擬環境，利用多源信息融合的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。

這是在網絡上比較普遍的一種定義，每個人的理解不一樣定義也會有所不同，但從這個定義我可以清楚的認識到我該做什么，在何老師的進一步的講解下，我又了解了VR在目前以及將來的應用，課后自己也收集了各種各樣的相關資料，我對VR的認識如下：

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR），是由美國VPL公司創建人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀80年代初提出的。其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。其中，計算機生成的、可交互的三維環境成為虛擬環境（即Virtual Environment，簡稱VE）。

VR（虛擬現實）技術可廣泛的應用于城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力、地質災害、教育培訓等眾多領域，為其提供切實可行的解決方案。

在把我們領進VR的學習進程中，經過認識VR到熟悉VR，作為未來為VR事業發展推動力的我們，何老師開始跟我們講述VR最本質的、看起來很神秘的技術，在這里我感觸最深的是何老師的教學方法，以學生為課堂的中心，全面調動學生的學習自主性，通過布置任務、推薦參考書讓學生成為學習的主體，能動的去思考問題，希望學校也能借鑒這種教學模式。

在之后的課程中，何老師依次布置了很多作業，通過分組、小組討論、小組分工，在課業中我主要的工作重點是實現立體消隱和空間曲線循跡顯示動畫，何老師給我們推薦了計算機圖形學，經過重點學習了三維變換，初步完成了作業的基本要求，實現效果圖如下：

------課業重點 在這里面首先我做的事立方體消隱問題，起初是聽了何老師對消隱原理的講解，然后完全根據自己對消隱的理解，思路是這樣的，根據觀察以及平時的生活經驗知道立方體最多可以看到三個面，還有就是一個面，兩個面，就這三種情況。這是在設計之初的分析過程，由于一個立方體被看到三個面的概率最大，所以先考慮對看到三個面的消隱，首先定義立方體的數據結構，有八個定點，在看到三個面時，恰恰又一個點看不到，所以根據對比哪個點相對攝像機最遠就可以確定哪個點被遮擋，跟著可以確定哪三條線，三個面試被遮擋。最后顯示出未被遮擋的面線，從而實現消隱。而對與只能看到一個面的情況，這是特殊情況，出現這種情況的條件是同時有四個點離攝像頭距離一樣，所以只要判斷是否有四個點同時和攝像頭相距最遠，然后顯示出另外的四個點以及它們共同構成的面線。同理，當顯示兩個面時，只有兩個點同時和視像頭等距。據此便可確定一個完整的立方體遮擋關系，完成實時動態的消隱效果。

接著我有進一步的學習了計算機圖形學，之前的我所做的消隱算法完全基于我對立方體的理解，還有因為立方體的特殊性，該算法缺乏通用性，無法應用于其他幾何圖形的消隱，而這正是計算機圖形學所要闡述的內容，計算機圖形學通過利用矩陣來研究幾何圖形的變換關系，更加規范的描述了幾何的特征以及規律，從而增強了算法的通用性，很重要的一個內容就是變換矩陣，在計算機圖形學里描述的都是齊次變換矩陣，還有齊次坐標，什么叫齊次變換矩陣或者坐標？所謂齊次坐標就是將一個原本是n維的向量用一個n+1維向量來表示。這樣定義的目的就是為了將所有的坐標變換用矩陣的乘積來代替，規范了計算。而我在次重寫立方體消隱算法正是應用了這個齊次變換矩陣，當然在數學工具上做了調整，相應的遮擋算法也有所改變，主要思路是通過定義立方體的數據結構，還有定義了世界坐標，通過計算立方體每個面的法向量和攝像頭方向向量的乘積，根據其結果的正負號來確定面的消隱，小于零就是未被遮擋，需要在屏幕上顯示出來，反之則不需要顯示。這個算法通用性很強，換個復雜點的圖形也能很順利的顯示。在實現之前的立方體消隱的基礎上我又添加了透視效果，發現比之前的算法更靈活。

在寫過兩個程序之后，對計算機圖形學里的基本概念了解了更深刻，不過還是很驚訝前人是怎樣設計出各種界面流暢的3D軟件，至少在目前來看我也就做做簡單的圖形消隱。在這個基礎上何老師又適時的給我們小小的提了個難題-----實現空間曲線循跡動畫，為什么說是難題呢，因為聽到這個題目我滿腦一片白，連個小黑點都沒有，剛才有點成就感，有瞬間發現自己是真正的小白，活到老學到老，我又開始在書里找答案，這也是我們這一代學生的通病吧，遇到問題首先想到的不是想著怎么解決，而是想著哪里有現成的答案，這回可難到我了，找計算機圖形學也沒用，沒辦法，自己動手豐衣足食，只能靠自己一個一個問題的解決了，首先我對問題做了初步的分析，這里面需要實時渲染空間幾何圖形，還有一條空間曲線，渲染空間幾何圖形之前的工作已經做了，我現在要生成一條曲線，而且需要獲取曲線的空間位置以便于將每一時刻的幾何圖形和曲線上的相應點對應，還有曲線的的走向，也就是切向量，然后通過在不同時間渲染不同位置的幾何圖形，在時間幀上連續刷新從而實現動畫效果，這里面最關鍵的一點就是要建立世界坐標系以及局部坐標系，以為要突出是空間的曲線循跡，所以我在功能上定義了是可以全方位的觀察動畫，所以這里我還定義了一個活動的攝像頭坐標系，根據齊次變換矩陣實時獲取攝像機的位置，然后從不同角度渲染顯示動畫。

以上是我在課程中所做的主要內容。

第二篇：虛擬現實簡介

虛擬現實技術簡介

虛擬現實（VR-Virtual Reality）,也稱虛擬實境或靈境，是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，它利用計算機技術生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環境，用戶即可以簡單的通過網頁瀏覽、應用程序查看時鍵盤和鼠標的操作甚至通過使用各種交互設備，同虛擬環境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數字化人機接口技術。

與傳統的模擬技術相比，虛擬現實技術的主要特征是：操作者能夠看到三維實體、逼近真實的場景，結合環幕等硬件設備可以使操作者真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬現實環境中，與之產生互動，進行交流。通過參與者與虛擬仿真環境中對象的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力，幫助啟發參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環境所蘊涵的各種空間信息和邏輯信息。這是符合人類認知過程一種計算機技術。

沉浸/臨場感和實時交互性是虛擬現實的實質性特征，對時空環境的現實構想（即啟發思維，獲取信息的過程）是虛擬現實的最終目的。虛擬現實技術的先進特性使得該項技術應用于各行各業的模擬仿真研究中，并切實有效地指導了生產實踐。自從虛擬現實技術誕生以來，它已經在軍事模擬、先進制造、城市規劃/地理信息系統、醫學生物等領域中發揮了巨大的經濟、軍事和社會效益。預言家們預言虛擬現實技術在不遠的將來虛擬現實技術就會象當年地計算機一樣應用于社會生產實踐的各個領域，它與網絡、多媒體將并稱為21世紀最具應用前景的三大技術。

目前已經眾多國內外的公司退出了自己的虛擬現實技術解決方案，包括軟件的解決方案和硬件的解決方案，更多的是軟硬件結合的解決方案。好的軟件也需要好的硬件來配合實現身臨其境的效果，因此這是一個系統工程，技術門檻不高，但實際應用難度大。

第三篇：虛擬現實 論文

XXXXXX學院

虛擬現實

學 生 姓 名：XXX 指 導 教 師：XXXX 系別：信息技術系 專業、班級：計算機科學與技術XXX班 完 成 時 間：2009年6月13日

虛擬現實技術在計算機專業教育中的應用

姓名：XXX

專業：XXX

學號：XXXX

摘要：目前，虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、娛樂游戲，以及建筑設計等領域。在教育領域，虛擬現實技術也有廣泛的用途。文章介紹了虛擬現實技術及VRML語言，探討了虛擬現實技術在計算機教學和計算機實驗中的應用。如果虛擬技術廣泛應用于網絡教育中，將對遠程教育產生深遠的影響。

關鍵詞：虛擬現實技術；虛擬實驗；VRML；計算機專業

隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發展，代寫論文 網絡教育的出現改變了傳統的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現實技術作為一門新的技術，它在教育領域的發展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現實技術特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業教育中的應用。1 虛擬現實技術

多媒體技術與網絡技術的發展為現代教育手段的現代化帶來了新的機遇和挑戰。隨著計算機技術的快速發展，現代教育技術的應用已不再是停留在音像技術課堂中應用的常規模式層次上．而是朝著多媒體化、網絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發展，特別是基于計算機仿真技術的虛擬教學形式，是一種最新出現的教學模式，具有廣闊的發展前景，代表了教育的未來和發展的方向。

1．1 虛擬現實技術概念

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)，又稱為靈境技術，代寫畢業論文 它匯集了數字圖象處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術，以及人體行為學等多項天技術．是計算機技術的綜合應用。具體地說，就是采川以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用，相互影響，從而產生如同真實環境的感受和體驗。盡管該環境并不真實存在，但它作為一個逼真的三維環境．仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環境中的虛擬物體產生了類似于對現實物體的存存意識或幻覺，從而使得用戶在計算機所創建的維虛擬環境中處于一種全身心投入的狀態。

1．2 虛擬現實系統的構成一個虛擬現實系統由以下幾部分組成：

(1)虛擬環境。它由虛擬環境發生器所產生，且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互，這種交互的結果是使用者有全身心進入這一環境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環境中的物體的形、動作、聲音等進行轉換，使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息，讓虛擬環境有所察覺。

(4)人。虛擬現實實質上是一內含反饋的閉環系統，只有人的存在才能使這一反饋環路有效成立。代寫碩士論文所以人是VR系統中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環境的存在．又通過作用器件去影響虛擬環境，使其作出相應的變化。

(5)虛擬環境發生器。它能產生使用者所需要的虛擬環境，且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產生的虛擬環境作出相應的修改。

1．3 虛擬現實技術基本特征

(1)沉浸性。虛擬現實技術是根據人類的視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數據手套等交互設備，便可將自己置身于虛擬環境中，成為虛擬環境中的一員。使用者與虛擬環境中的各種對象的相互作用，就如同在現實世界中的一樣。當使用者移動頭部時。虛擬環境中的圖像也實時地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動而運動，而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現實系統中的人機交互是一種近乎自然的交互．使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能．就能對虛擬環境中的對象進行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。

1．4 虛擬現實系統的類型

虛擬現實技術按其功能，可分為以下幾種類型：

(1)沉浸式虛擬現實系統

沉浸式虛擬現實系統是利用頭盔顯示器、數據手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設備復雜而且昂貴，難以在教育行業普及推廣。

(2)桌面式虛擬現實系統

桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景．用戶通過鍵盤、鼠標等簡單的設備與虛擬場景進行交互。這種系統由于用戶坐在顯示器前，通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互，往往會受到周圍環境的影響，難以做到完全投入．但是結構簡單、成本較低，易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現實系統

分布式虛擬系統是多個用戶通過網絡共享一個虛擬空間，共同參與虛擬活動。

(4)增強現實性虛擬現實系統

增強現實性的虛擬現實系統不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受，也就是增強現實中無法感知的感受。

1．5 虛擬現實造型語言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現實建

模語言，是一項和多媒體通訊、因特網、虛擬現實等領域相關的，在Intemet上營造虛擬環境的技術。它用來在網絡上創建可導航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標點的數據來描述三維物體的，因為這樣會有很大的數據量．在Intemet上傳輸會遇到很多困難．VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景．就像我們的編程語言。比如，一個立方體的描述文本是：Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一種描述語言標準，規定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時，需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說，文本描述是嵌在WEB頁面中，在瀏覽器請求相應頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數據傳送到本地后，瀏覽器對它進行解釋計算，動態地生成虛擬場景。比如，描述球形的文本，瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說，就是

用文本信息描述三維場景．在Intemet網上傳輸，在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景．解釋生成的標準規范即是VRML規范。

VRML文件主要包括四個主要成分：VRML文件頭、原型、造型節點、腳本和路由。在這四個要素中．代寫醫學論文只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器該文件符合的規范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創建帶有指定名稱、接口和整體的新節點類型。一旦成功地定義了原型，它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節點是VRML中的基本建造模塊．它構成了VRML文件的主體部分，正是由于造型節點定義而產生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節點的外殼，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作．然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應用程序，一個典型的腳本是由Java或JavaScript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息．一旦在兩個節點之間創建了一個路由．第一個節點可以順著路由傳遞消息給第二個節點，這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目：注釋、節點和域值、定義的節點名、使用的節點名等。

設計VRML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，它類似于程序設計，這種方法簡單方便．但不是很直觀．對設計者的空間想象能力要求也較高，設計的效率不高。現在有很多的可視化的VRML設計工具，如CosmoWorld和WebWorld等．這些工具將VRML的標準節點都做成可視的組件，用戶設計時，只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了．而且設計的效果在設計時就可以看到。設計完畢后，系統自動將這些可視的虛擬場景生成標準的VRML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這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響．得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Intemet上最有發展前景的新興技術。VRML在各方面都展現出了強大的應用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領域的WEB站點中，它可廣泛用于學習情景創設上，以增加學習內容的形象性和趣味性。例如：創建網上三維圖書館，它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實，匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應的虛擬圖書。另外，使用VRML做模擬訓練是一種可行性極高的措施，它不僅可以減少某些情況下現實空間中操作的難度和危險．更為重要的是它可以使訓練造價得到大幅度降低，這樣就使得在教育方面的應用成為可能。由于這種模擬系統具有高度的真實性，所以并不會因為沒有真實系統介入而造成較差的訓練效果。現在虛擬校園、虛擬考場也已經陸續地出現在網絡中，這些新興的教育形式必將因其優越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。虛擬現實技術在計算機專業教育中的應用

2．1 虛擬現實技術在輔助課堂教學中的應用

眾所周知，計算機課程實踐性很強，在書本上體現難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結構和講解計算機組裝的過程時，書本的文字難以讓學習者了解組件結構和組裝的過程。利用虛擬現實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現形式有機地結合，設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內容，滿足學習者從各個角度觀察和學習，仿佛身臨其境，更好地理解學習的內容。

制作VRML課件的基本思路是：

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫．并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關節點，建立虛擬運動空間。實現課件多媒體功能。

(3)優化VRML場景，即在構建場景的過程中，利用VRML提供的高級造型技術適當優化程序。

(4)VRML文件的輸出，將已創建的空間場景輸出為．wrl形式的文件。

例如，設計VRML課件來實現網上虛擬計算機組件結構和組裝的輔助教學。

首先，在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型．增強感性認識，并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRML Script的動畫鏈接．虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網頁的方法，使學習者既能在網頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字．又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學習者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同．感受到虛擬世界的美妙。然后，通過文字和圖片向學習者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著，通過VRML的動畫節點控制和VRML Script的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果，然后按照六個安裝步驟：第一，機箱、主板的安裝；第二，風扇、內存的安裝；第三，光驅、軟驅、硬盤的安裝；第四，聲卡、顯卡的安裝；第五，電源的安裝；

第六。顯示器、鍵盤、鼠標的安裝，組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。在學習的過程中，只要點擊相應的按鈕，就可以按相應的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅和軟驅后，點擊光驅的開、關鍵，光盤托會自動拖出和送入，點擊軟驅的按鈕，軟盤會自動取出．使學習者能動態地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。

通過VRML Script語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如．當你點擊軟驅上的按鈕，會發出聲音并彈出一張軟盤；當你點擊光驅按鈕時，盤盒會自動地彈縮并發出逼真的聲音。為了方便學習。還可以實現注釋信息，當學習者的鼠標碰到硬件設備時。在對象的旁邊會出現一個注釋信息，說明該對象名稱。

又如，在《數據結構》課程中，對于常用的數據結構的算法思想．由于其抽象程度高。使得學生很難理解。我們也可以通過虛擬技術將其制作成課件進行教學。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現出來。例如，遞歸算法是學生比較難理解的，因為其算法是靠隱形調用堆棧來實現，而通過虛擬技術可以將堆棧內部情況的變化動態、直觀、形象地表現出來，這樣學生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時，可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現。方便教師的教學和學生的理解。

總之，通過制作課件來輔助課堂的教學，能為學習者提供生動、逼真的感性學習材料，使抽象的學習直觀化、形象化，幫助學習者解決學習中的重點和難點，提高學習者的積極性。

2．2 虛擬現實技術在計算機實驗中的應用

由虛擬現實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統，包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實再現。也可以是虛擬構想的實驗室。例如，在城域網和廣域網的網絡建設過程中，不必真正把網絡構建起來就可以親身體驗，猶如進行現場的操作。在數字電路的課程實驗中，可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的，而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中，可以虛擬商務環境，讓學生進入這個虛擬環境。身臨其境地體驗現場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統不可避免地會對原有的操作系統產生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統的安裝試驗就十分的方便了。代寫工作總結使用虛擬機的軟件VMware可以創建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創建的虛擬機有自己的CPU、內存、硬盤、光驅，在這個虛擬機上，可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統環境中進行操作，熟悉操作和新技術，達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統的環境下安裝另一個操作系統，而不會對當前的操作系統產生影響。

虛擬現實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬．通過虛擬系統便可以直接地觀察到這一假設所產生的結果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網絡設備設計、電路設計等方面的學習探索，設計出新型的網絡設備和電子器件．從而激發學生的創造性思維，培養學生的創造能力。

通過虛擬的實驗室進行實驗，既可以縮短實驗的時間，又可以獲得直觀、真實的效果，還能對那些不可見的結構原理和不可重組的精密設備進行仿真實訓，避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且，虛擬實驗具有先進性和共享性，易擴充．易于改變教學項目，減少設備投入經費，使教學內容在虛擬的環境中不斷更新．使實驗實踐及時跟上技術的發展。但是在采用虛擬實驗進行教學的過程中，并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗，缺少“實物感”，正如在網上看書與拿真實的書看時，會覺得真實的書更實在。在網絡實驗中，用到的網絡設備像路由器、交換機等種類、型號都很多，在虛擬實驗中．學生很難見到這些設備，如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此，在具體實施中，應該虛實進行結合。有目的地安排一些實驗在真實環境中操作，這樣，他們會對實驗的設備有親身的體會，更能加深實驗的印象，提高實驗的效果。結束語

虛擬現實技術在計算機教育領域發展的潛力是巨大的，只有親身去經歷、親身去體驗去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有質的不同。虛擬現實技術能形象、生動、逼真地表現教學內容，有效地營造一個發展的教學環境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性，達到優化教學過程、提高教學質量的目的，從而解決傳統教學方式無法解決的問題。隨著計算機網絡技術的飛速發展，基于WEB的虛擬現實遠程教育具有廣泛的應用前景，必將成為21世紀教育的主流。

參考文獻：

[1]劉鳳田，劉玉蘭．虛擬現實技術及其在教育領域的應用研究[J]．河北農業大學學報，2005，(1)．

[2]余勝泉，車皓陽，姚顧波．教育中的虛擬現實[J]．現代教育技術研究所．2O00．

[3]李玲，湯小紅．虛擬現實建模語言及其在工程制圖教學中的應用[J]．微計算機應用，2004，(3)．

[4]郭鳳英．虛擬現實技術在網絡教學中的應用[J]．北京聯合大學學報(自然科學版)，2004，(3)．

[5]何來坤，徐淵．虛擬現實建模語言VRML及其應用[J]．杭州師范學院學報，2005，(2)．

[6]祝智庭．現代教育技術[M]．北京：教育科學出版社，2004．

[7]陳曉春．虛擬現實在現代教育技術中的應用[J]．銅陵學院學報，2005，(3)．

[8]宣翠仙．虛擬現實技術及其在教育中的應用[J]．浙江樹人學報，2004，(2)．

[9]楊宗凱，吳砥，劉清堂．網絡教育標準與技術[M]．北京：清華大學出版社。2003．

[10]陽化冰，劉忠麗．虛擬現實構造語言VRML[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2O00．

[11]金杰．遠程教育中虛擬實驗與虛擬儀器及技術的運用與前景[J]．電腦與技術，2005．

[12]李法春，高俊文虛擬現實在“網絡”課程教學中的應用[J]．中國職業教育技術。2005．

[13]萬壽紅，徐紅．數據結構遠程教育的教學方法探討[J]．理工高教研究，2005，(2)．

第四篇：虛擬現實教學大綱

《非線性編輯》課程教學大綱

課程編號：（暫不填寫）

課程名稱：虛擬現實

總學時數和學分：本課程計劃72學時，4學分 實驗或上機學時：36學時

先修及后續課程要求：三維動畫設計3D、圖形圖像處理PS

一、課程的性質和任務

課程性質：

虛擬現實是利用計算機圖形學技術，在計算機中對真實的客觀世界進行逼真的模擬再現。通過利用傳感器技術等輔助技術手段，讓用戶在虛擬空間中有身臨其境之感，能與虛擬世界的對象進行相互作用且得到自然的反饋，并讓人產生構想。

主要任務：

使學生掌握3ds max及VPR軟件的使用方法，掌握利用3ds max軟件進行前期的模型、材質、燈光以及渲染器的設置技巧，熟練使用VRP完成動畫的設置。

二、基本要求

教學環節包括：課堂講授及習題課、課外作業、實驗、考試考查等

（一）、課堂講授

1.教學方法：

通過講授演示3ds max的使用方法讓學生掌握虛擬現實前期的制作過程，通過學習VPR軟件的動畫設置，完成后期動畫的制作。

2.教學手段：

通過多媒體設備進行教學，并采用電子教案、CAI課件、案例分析等先進教學手段。

3.外語的要求：

會看懂英文版的多媒體創作工具

（二）、教學輔助資料

拍攝的視頻素材

（三）、習題課安排

給出樣例讓學生自己完成。

三、與其它課程的關系

在本課程開設之前，應先修三維動畫設計3D，圖形圖像處理PS等課程，并為以后學習視頻特效等課程打下基礎。

四、教學內容

本課程共分七大模塊，通過學習，使學生掌握3ds max軟件的使用和VPR動畫的設定。主要教學內容有：

第一章3ds Max建模準則

虛擬現實（VR）的建模和做效果圖、動畫的建模方法有很大的區別，主要體現在模型的精簡程度上。VR的建模方式和游戲的建模是相通的，做VR最好做簡模，不然可能導致場景的運行速度會很慢、很卡、或無法運行。教學重點：模型的創建與簡模的制作。

教學難點：模型的簡化與拓撲結構的分布。目的要求：制作布線合理的簡模。

第二章3ds Max前期材質類型的應用與基本設置。

在制作VR項目時，雖然模型的優化很重要，但材質的編輯也一樣很重要，因為材質的使用需要跟烘焙操作結合在一起，不同類型的材質需要采取不同的烘焙方式。

教學重點：材質與貼圖的基本設置。

教學難點：材質的調節，UV的劃分與貼圖的繪制。

目的要求：掌握3ds max材質的調節與貼圖的正確繪制。

第三章3ds Max前期燈光設置要求與相機的創建 掌握正確的布光方法及燈光與攝像機參數的設置：

1、創建燈光并合理布光。

2、攝像機參數的調節。

教學重點：布光方案的正確選擇。

教學難點：燈光的參數調節與燈光之間的關系。

目的要求：掌握燈光布光的基本方法、并熟練使用燈光、相機的各項參數設置。

第四章3ds Max前期渲染器基本參數 教學重點：

1、默認渲染器的參數設定。

2、Vray渲染器的參數設置與調節。

教學難點：Vray渲染器的參數面板設置與材質燈光的調節。目的要求：熟練掌握渲染面板參數設置。

第五章3ds Max前期烘焙基本參數設置 教學重點：貼圖烘焙的命令和參數設置。

教學難點：烘焙的參數設置與烘焙前的渲染結果檢查。

目的要求：掌握貼圖烘焙與檢查的方法。

第六章 前期常用動畫的簡單制作

教學重點：常用父子動畫，路徑動畫，動力學動畫的制作

教學難點：父子關系的設定，路徑動畫的參數調節與動力學動畫的參數設定。目的要求：掌握常用動畫的制作。

第七章 3ds Max的模型與動畫導出技巧

教學重點：掌握部分靜態模型與全部靜態模型的導出與動畫模型的導出方法。教學難點：將烘焙模型正確導入到VPR軟件中制作動畫。目的要求：掌握烘焙完成模型的導出技巧。

五、實踐教學環節

實訓要求：

使學生掌握3ds Max與VPR的使用方法，完成虛擬現實動畫的制作。實訓內容：

實訓一 簡模的創建與布線的調整。

實訓二

常用材質的參數調節，UV的劃分與貼圖的正確繪制。

實訓三

燈光的參數設置與布光方案的正確解決。

實訓四 渲染參數面板的設置。

實訓五

貼圖烘焙的命令與參數設置。

實訓六

動畫的制作，能完成父子關系、路徑與簡單動力學動畫的制作。

實訓七

導入VPR后動畫的制作。

六、教學建議

1、師資要求：

要求主講教師具有一定的行業從業經歷或有相關成熟作品。

2、教學條件：

酷睿i5以上計算機或兼容機40臺。注：四核CPU主頻須2.6GMHz以上，內存須4G以上，硬盤須500G左右自由空間，WindowsXP系統或更高版本，3ds max 2009或以上版本，VPR軟件。

七、考試與成績評定

該課程根據平時（作業和出勤）、期中、期末等成績按學院要求比例進行考核。

八、制定教材與教學參考書

[1]《3ds max與虛擬現實》.九州星火傳媒.電子工業出版社.2006.5

九、補充說明

１．本課程須以理論與實踐結合進行教學。

２．本教學大綱適用于三年制動漫設計與制作專業。

開課單位及課程所屬教研室（加蓋單位公章）：

大綱制（修）訂負責人簽名：

開課單位教學主任簽名：

大綱制（修）訂時間： 年 月

第五篇：虛擬現實設計畢業論文

基于Virtools的多電機組合驅動輸送輥道的虛擬演示系統

摘要：虛擬現實技術是利用計算機模擬產生一個逼真的虛擬世界，讓使用者如同身臨其境一般，及時、無限制地觀察三維空間內的事物。被公認為是21世紀重要的發展學科及影響人們生活的重要技術之一。虛擬演示系統是虛擬現實技術的一個重要應用，它能向觀眾展現一個有著真實感覺的產品。本設計利用Solidworks來為輸送輥道建模，并將其導入到3ds max中進行渲染，最后在Virtools中進行虛擬演示系統的制作。本文著重介紹了Virtools的使用方法以及虛擬演示系統的制作流程，可以作為虛擬現實初學者的使用手冊，具有一定的學術意義和教學意義。

關鍵字：虛擬現實；Virtools；建模；人機交互

Based on Virtools combination of multi-motor-driven roller conveyor virtual demonstration system

Abstract: The virtual reality technology is the use of computer simulation to produce a realistic virtual world, allowing users just like being in general, timely, unrestricted observation of three-dimensional space things.Is recognized as one of the important development disciplines and affect people's lives in the 21st century.Virtual Presentation System is an important application of virtual reality technology, can show a product has a real feeling to the audience.This design uses SolidWorks to model the conveyor roller, and import it into 3ds max rendering, and finally in Virtools virtual demonstration system produced.This paper introduces the Virtools use and virtual demonstration system of the production process, can be used as virtual reality beginner user manual, and has a certain academic significance and teaching significance.Key Words: Virtual Reality;Virtools;Modeling;Interaction

目錄

1、緒論??????????????????????????? 1．1 前言????????????????????????? 1．2 研究背景及意義???????????????????? 1．3 國內外研究現狀???????????????????? 1．4 本文研究內容?????????????????????

2、多電機組合驅動輸送輥道?????????????????? 2．1 概念????????????????????????? 2．2 特點?????????????????????????

3、Virtools?????????????????????????? 3．1 簡介?????????????????????????? 3．2 基本知識??????????????????????

4、模型導入?????????????????????????? 4．1 說明???????????????????????? 4．1 導入到3ds max中???????????????????? 4．2 導入到Virtools中????????????????????

5、虛擬演示系統制作流程????????????????????

結論????????????????????????????? 致謝?????????????????????????????? 主要參考文獻????????????????????

附錄?????????????????????????????? 外文資料翻譯及原文??????????????????????

緒論

1.1 前言

虛擬現實技術是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，為使用者提供關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，及時、無限制地觀察三維空間內的事物。它被應用到軍事、醫學、教育、科研等多個領域，被公認為是21世紀重要的發展學科及影響人們生活的重要技術之一。

虛擬現實技術具有三個主要特征：(1)沉浸感，是指當實驗者處于虛擬現實技術產生的三維環境中，有著在真實世界一樣的身臨其境的感覺。(2)交互性，是指實驗者即使處在虛擬現實技術所產生的虛擬環境中，也能像在真實客觀世界中一樣，進行多感知的交互。(3)想象性，虛擬現實技術可以使實驗者通過沉浸在虛擬環境中進行的交互活動，獲取新的知識，并且通過深化概念和產生聯想，使實驗者得到感性和理性認識，從而得到啟發人的創造性思維。

虛擬演示是一個集虛擬現實技術的“展館”，一個運用了三維動畫和虛擬現實技術的“展示器”，生動地展示了產品外觀與產品內涵、結構的有機構建。基于虛擬現實技術的虛擬演示系統的開發能夠獲得更好的沉浸感和交互性，讓用戶全方位、多角度地對產品進行參觀。但是也同時要求開發人員具有一定的邏輯思維能力和編程能力，開發難度有所增加。1.2 研究背景及意義

傳統的產品展示一般是通過電視、報紙、海報、展覽會等形式，它們都會受到時間和空間的限制，它們只能在一定的時間和空間內進行，而且同時間所能獲得的信息量是有限制的，如展覽會一般都是在某個地點和某個時間段對有限的產品進行展示。虛擬演示則不受以上條件的限制，人們可以通過互聯網隨時、隨地的對產品進行了解，甚至可以對產品的各個部件進行分析。

傳統的產品展示是單向的，即產品是通過電視、海報、展覽會等固定的形式向人們展示，人們沒有辦法與所展示的產品進行交互，即使是實物展示，也只能對有限的人進行，遠遠達不到效果。虛擬演示可以讓很多人同時對某一個產品進行操作，還可以對產品的各個部件進行單獨分析。在虛擬的環境中，人們可以充分發揮自身的想象力，根據自身的意愿行事而不會影響他人。這符合當今時代人們所追求的個性化和差異化。

對虛擬演示系統的研究符合當今時代的發展方向，可以預見，它將產生巨大的社會效益和經濟效益。而且隨著互聯網的發展，這種趨勢將變得越來越明顯，并隨著虛擬現實技術的發展而變得豐富多彩，最終改變社會，改變人們的生活方式。

1.3 國內外研究現狀

虛擬現實技術演變發展史大體上可以分為四個階段：1963年以前：蘊涵虛擬現實技術思想的第一階段；1963年～1972年：虛擬現實技術的萌芽階段；1973年～1989年：虛擬現實技術概念和理論產生的初步階段；1990年至今：虛擬現實技術理論的完善和應用階段。

美國是虛擬現實技術研究的發源地，第一個虛擬設備是在1962年由Morton Heiling設計的“全傳感仿真器”，該仿真器仿真騎車穿越紐約市的過程，用戶如同真實的車穿越紐約市，他們能感受到風、路面的顛簸、甚至是當經過飯店時聞到的食品香味。我國虛擬現實技術研究起步較晚，與國外發達國家還存在很大的差距。我國有關部門已經高度重視虛擬現實技術的研究，并將虛擬現實技術列入到九五規劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發展計劃等研究項目中。國內許多知名高校也積極投入到虛擬現實技術的研究領域中去。如北京航空航天大學計算機系是國內最早引進虛擬現實技術研究、最有權威的單位之一，并在虛擬現實中的視覺接口方面開發出部分硬件，并提出有關算法及實現方法。

虛擬現實技術在現實生活中的應用已經非常廣泛，而且隨著虛擬現實技術的不斷發展，VR應用領域將會更加廣泛和深入。近年來，為了滿足應用領域的新需求，虛擬現實技術研究遵循“低成本、高性能”的原則，表現出一些新的發展趨勢。如：動態環境建模技術；實時三維圖形生成和顯示技術；適人化、智能化人機交互設備的研制；大型網絡分布式虛擬現實的研究與應用等。虛擬現實技術是一門新興的科學技術，它與許多相關學科領域交叉、集成，應用領域非常廣泛，應用前景也非常廣闊。隨著計算機技術飛速發展，虛擬現實技術將更為廣泛地為人類的生產生活帶來全新的面貌。1.4 本文研究內容

本設計是與他人合作的項目，其中的產品設計與Solidworks建模是由他人完成的，本人負責參與產品設計環節以及完成產品的虛擬演示系統。因此本文著重研究了虛擬演示系統的開發流程，綜合了常見幾種的開發方法，希望能找到一種簡單易行的虛擬演示系統開發方法。多電機組合驅動輸送輥道

2.1 概念

多電機組合驅動輸送輥道裝置是可以n臺電機同時驅動，運行時可以調節電機的運行負載，能夠環形輸送物體的輥道。隨著近年來工業的發展,對各種機械性能和產品質量要求的逐漸提高,輥道輸送裝置已經越來越得到了人們的認可。多電機組合驅動輸送輥道可廣泛用于各種工業，工廠等場所，現在已經廣泛應用于加工，制造，服務等各種行業。輥道主要由導板、衛板和若干個輥子，以及多個電動機及其傳動軸和減速器組成。2.2 特點

本輥道設計為多電機組合驅動，可以根據負載的大小來改變電機的數量，以達到節約能源的目的。Virtools 3.1 簡介

Virtools是法國達索公司發布的一款虛擬現實開發軟件，它可以將現有的常用格式的文件整合在一起，如三維模型、二維圖形或者音效、視頻等。可以制作出許多不同用途的3D產品，如計算機游戲、多媒體、建筑設計、交互式電視、教育訓練、仿真與產品展示等。它為各類使用者提供了從產品的初期設計、虛擬環境的仿真到3D互動操作的完整體驗，從而使實時3D技術的應用變得更多元、更廣泛。

目前全世界有超過270所大學使用Virtools, Virtools已經獲得許多媒體技術學系學生的肯定和支持，越來越多的多媒體技術公司開始應用Virtools開發其產品。3.2 基本知識

Virtools采用的是模塊化編程方法，因此，使用者無需記住繁瑣的命令，只需根據自己的需求將不同的BB程序模塊拖入流程圖即完成編程過程。下面對這一過程進行詳細的介紹。如圖3.1所示，Virtools軟件包含三個主要的窗口，它們分別具有不同的功能：a區域為3D Layout窗口，它能在實時3D的環境下展示正在進行的項目作品，并提供所有用來創造、圈選或操作3D組件所必須的工具及導覽工具等；b區域為Building Block窗口，負責Virtools“行為模塊（即BB模塊）”的調整與編輯；c區域為Level View窗口和Schematic窗口，可以清楚的以樹狀圖的形式來檢視與編輯正在進行的項目作品，流程圖也是在這里進行編輯的，可以說是Virtools軟件中最重要的窗口了。

圖3.1 Virtools窗口介紹

運用Virtools進行虛擬創作的基本流程如圖3.2所示，其中制作流程圖部分是整個創作過程中最重要也最復雜的部分，只有經常實踐才能熟練掌握。

圖3.2 虛擬創作流程

在下面的內容里將會有非常詳細的制作步驟，因此在這里就不對具體步驟進行展開講解了。模型導入方法

4.1 說明

在機械設計領域，使用非常廣泛的三維建模軟件是Solidworks，它具有功能強大、易學易用、技術創新三個特點，使用它來進行機械建模，模型尺寸精確，裝配效率高，因此本設計中采用Solidworks來進行模型創建。

但是，到目前為止，還沒有一種簡單的方法可以將Solidworks中的模型直接導入到Virtools中，因此在本設計中采用了一種比較常用的方法，即先將Solidworks中建好的模型導入到3ds max中，再將其導入到Virtools中，下面就這兩個步驟分別進行說明。4.2 模型導入3ds max 將模型由Solidworks導入到3ds max中一般有以下幾種方法： a.將SolidWorks文件轉換成.stl文件，這也是最常用的方法，此方法導入單個零件比較好，但如果導入裝配體，則需將裝配體保存為.stl文件后，把每個零件一一導入，比較繁瑣。

b.將SolidWorks文件轉換成.igs文件，.igs文件較小，但有時會出現個別面無法轉換，或者是導入3ds max中出現多面和少面現象，特別是針對一些復雜曲面造型，轉換誤差更大。

c.將SolidWorks文件轉換成.wrl文件，這種格式適用很多軟件，而且可以將裝配體中的多個零件同時導入3ds max中，方便快捷。

d.使用犀牛軟件作為中介來將Solidworks生成的模型轉成3ds max支持的格式，這種方法需要增加一個步驟來轉換，加大了轉換失敗的概率，但是由于犀牛軟件支持的三維格式非常多，因此可以將其作為一種備選方案。

本人比較推薦的方法是第一種和第三種，第一種適合于裝配體中的零件比較少的情況，由于在導入過程中Solidworks會將所有的零件都轉換為.stl格式，因此如果零件較多，那么生成的新文件會非常多，以本設計為例，單獨一個輥道的裝配模型就生成了400個左右的.stl文件，如果將這么多的零件都一一導入到3ds max中，不僅僅耗費大量的時間和精力，而且比較容易出錯，效率很低，但是這種導入方法是最穩妥的方法，生成的模型不容易出錯；第三種方法適用于任何情況，無論零件多少，Solidworks都會將所有的零件都組合在一個.wrl格式的文件中，只要將這一個文件導入3ds max就可以了，但是需要注意的是，在導入的過程中，由于占用了大量的資源，電腦可能會出現假死的現象，這時候最好不要強行關閉軟件，而是要耐心等待轉換完成，根據零件的數量，轉換過程所用的時間會不盡相同。4.3 模型導入Virtools 將模型由3ds max導入到Virtools中需要安裝一個轉換插件，這個插件的名稱是“virtools max exporter”，在網上直接搜索就能找到，這個插件會安裝在3ds max中，安裝成功后可以在3ds max的導出命令窗口處發現支持Virtools的格式，如圖4.1所示。

圖4.1 3ds max導出窗口

在執行完導出命令后，會彈出圖4.2所示的對話框，根據自己的需要勾選即可。需要注意的是：3ds max的版本最好是2009或者以前的版本，因為此插件沒有說明支持2009以后的版本，而且在使用過程中，本人也分別使用了2010版和2009版來進行導入操作，發現2009版本的3ds max不容易出錯，而2010版本中經常會出現導出失敗或內存不足的錯誤情況，希望引起各位讀者的注意。

圖4.2 導出參數的設置窗口 虛擬演示系統制作流程

5.1 模型的導入

5.1.1 從Solidworks導入到3ds max 按照上文中所述的幾種方法來進行格式轉換，由于本設計中的模型零件較多，生成.stl格式并不適用，因此在本設計中采用的是第三種方法，即將模型保存為.wrl格式的文件，如下圖5.1所示。

圖5.1 在Solidworks中另存為,wrl格式

5.1.2 從3ds max導入到Virtools 按照上文中所述的方法進行導出操作，首先在3ds max中導入上一步中生成的“總裝配體.wrl”文件，如圖5.2所示；然后將其導出為.nmo格式文件。然而在此處出現了錯誤，如圖5.3所示，根據錯誤提示以及與導師進行溝通后，決定將模型分成幾個部分后分別進行導出導入操作，具體步驟與上文類似，在此不在進行贅述，最終導出的文件如圖5.4所示，將這幾個文件導入到Virtools中即完成了模型的導入操作，最終的效果圖如圖5.5所示。

圖5.2 在3ds max中導入.wrl格式文件

圖5.3 導出過程中的錯誤提示

圖5.4 最后生成的.nmo格式文件

總結 致謝

主要參考文獻

附錄