浅谈对虚拟现实的理解

第一篇：浅谈对虚拟现实的理解

浅谈对虚拟现实的理解

摘要：虚拟现实（Virtual Reality）技术，又称灵镜技术，是一种逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、运动等行为的高级计算机人机界面技术。它应用很广泛，包括：数字城市，虚拟在线旅游，大型网络游戏，交通事故再现，军事训练，课堂教育，甚至是医学上的一些模拟真实手术等。它是汇集一系列高新技术的交叉学科，包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、仿真技术以及高度并行的实时计算技术，还包括人的行为学研究等多项关键技术。

关键字：虚拟现实，交通仿真，辅助分析，数字城市，虚拟旅游，网游，医学手术 正文：

虚拟现实技术技术是上世纪80年代末90年代初迅速发展起来的一种高新技术，也是近年来十分活跃的技术研究领域。它利用计算机的软硬件资源生成实时的三维虚拟现实世界，在这个世界中，人们视觉、听觉甚至触觉等的感受仿佛是在真实的环境中一样，有“身临其境”的感觉，人们可以沉浸在这个环境中与虚拟环境进行实时交互。该技术可以模仿：（1）、真实世界中的环境。这种真实环境可能是已经存在的，也可能是已经设计好但还没有建成的，或者是曾经存在但现在已经发生变化，消失或受到破坏的。通过逼真地建立几何模型和物理模型，从而逼真地模仿真实世界中的环境。（2）、人类主观构造的环境。环境可以是虚构的。（3）、模仿真实世界中的人类不可见的环境。这种真实环境是客观存在的，但是人类的视觉和听觉不能感觉得到。

虚拟现实技术会让参与者有身临其境的真实感觉：计算机使用者能融进计算机所给出的虚拟的世界中。计算机使用者还可以通过虚拟交互接口实现人与虚拟环境的互动。对虚拟环境的操纵过程还可能激发更多的灵感。

1、在交通仿真中的应用：

交通仿真是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用，是在经验研究和数学方法的基础上，以计算机为主要工具，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，它可以对交通流、交通事故等各种交通现象进行动态逼真的仿真，对交通流的时空变化进行重现，对车辆、车道、驾驶员、行人及交通特征进行深入的分析，对道路设计和规划提供技术支持和依据，而且可以比较和评价各种交通参数。

交通仿真研究的核心内容是交通仿真模型的建立和交通仿真系统的开发。由于我国的交通现状是由多车组成的复杂混合交通，因此构造的虚拟交通环境必须要体现出这种交通状况的特点，即构造的交通仿真模型不仅要模拟目标环境的道路状况，还要模拟目标环境的交通状况，这就需要在仿真模型中加入行人、自行车、随机车辆等智能物体并在视景系统中对它们进行混合交通行为的控制，智能物体在虚拟驾驶环境中要实现自动加速、减速、超越、等待、变换车道等功能，则必须通过计算机复杂的控制程序来实现。

针对道路交通事故中的常见事故类型，如车辆碰撞事故的迎面正碰、追尾正碰、二维碰撞以及汽车和行人碰撞事故，利用MATLAB的虚拟现实技术对道路交通事故进行了模拟和再现，用以辅助交通事故的鉴定。

虚拟现实技术在交通事故中的应用可以辅助事故处理人员快速、高质量地进行现场勘查、参数计算和事故分析，进而研究事故发生的原因，探求避免事故、减少损失的对策和策略。

2、在虚拟旅游中应用 一般概念的旅游是旅游者到达旅游地，直接与景区接触，虽然直观，但旅途等可能会麻烦，且易受时间，经济，天气状况和危险因子等的影响。因此将景点的旅游业和虚拟GIS技术结合起来，使旅客能感受到全方位的旅游，从而达到身临其境的感受，通过场景模型建立、场景驱动过程处理、系统的开发以实现整个景区虚拟旅游系统的功能。且即便是旅客想深入景区细细观赏，虚拟旅游系统仍能帮助顾客在出游前更好的了解旅游地以做出实地旅游决策和合理的旅行安排。

在虚拟漫游系统的开发过程中可以通过造型实体运动仿真的技术的尝试以增强整个场景的生动性和逼真感。其中三维GIS是关键，三维虚拟旅游系统主要是研究旅游景区三维数据管理和可视化的各种技术，包括景区三维数据采集和处理技术、表面纹理采集与处理技术、三维对象建模技术、三维空间信息和表面纹理层次细节技术、大数据量动态调度技术等。还可以利用OpenGL进行三维虚拟园区漫游的设计和实现，运用OpenGL在VC++环境下实现可视化。

针对虚拟现实地理信息系统技术，在包括三维空间数据的获取、三维数据模型、数字地面模型和数字高程模型以及三维动态模拟和三维数据可视化的表达等理论研究的基础上，借助专业的虚拟现实建模软件Multigen Creator建造景区的三维物体和ArcGIS软件建立研究区的地形，并结合高级开发语言Delphi语言调用Arc Engine图形接口建立虚拟地质公园场景，实现动态模拟、交互漫游和自动漫游和GIS分析功能。其具体工作包括以下几个部分：

（1）数据的采集与整理。通过实地考察，利用高像素数码相机进行地物和地质遗迹的纹理采集和控制点的采集，并对采集的纹理进行筛选和处理。

（2）对景区虚拟旅游系统进行总体设计，确定景区虚拟旅游系统设计的目标和原则，再按照设计的目标和原则进行系统的功能设计并设计出系统的总体框架。

（3）场景的建立与优化。研究并实现景区的地面建筑和自然景区构建工作。在分析常用虚拟建模方法的基础之上，根据研究区的实际情况，用Multigen Creator对建筑物和自然景点进行建模，用ArcGIS建立地形，虚拟公园的构建主要包括地形模型的构建、建筑模型的构建、辅助模型的构建和模型集成。再运用成熟的场景优化技术对这些模型进行整合优化处理。

（4）虚拟旅游系统的集成开发。利用Arc Engine图形接口实现对景区实时漫游系统进行驱动开发。对场景漫游的关键技术进行研究，如视点的切换、速度的控制技术等，开发实现漫游系统的交互式漫游和自动漫游功能。实现三维场景的GIS分析功能和一些场景管理操作的辅助功能，以方便旅游者借助这些功能做出较好的旅游决策和场景的管理。

国内对虚拟旅游系统的研究还存在以下问题：（1）展示效果缺乏真实感。大多网站只是提供景点图片和文字介绍，少数提供景点360度全景图像。（2）没有对景点的内涵进行深入挖掘，缺乏文化背景等方面的信息，景点的潜在价值没有得到充分利用和开发。（3）界面交互性和可操作性不够完美。（4）旅游者与虚拟景观以及与其他旅游者之间缺乏交互，使得虚拟旅游系统缺乏趣味性。（5）未能将旅游者与商家需求很好结合。针对目前状况，怎样建立一个在外观、结构、功能和性能等方面都很完美的系统，实现高逼真度的虚拟旅游还有待进一步的研究。

3、在游戏中的应用

三维游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说，电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。从最初的文字MUD游戏，到二维游戏、三维游戏，再到网络三维游戏，游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强。我们相信，随着三维技术的快速发展和软硬件技术的不断进步，在不远的将来，真正意义上的虚拟现实游戏必将为人类娱乐、教育和经济发展做出新的更大的贡献。

例如：现在的腾讯公司的QQ飞车和QQ炫舞应该是虚拟现实技术在游戏中的较好应用的例子，很有真实感。

4、在医学中应用

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构。虚拟外科手术训练器，包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，虚拟现实技术都有十分重要的意义。

在医学院校，学生可在虚拟实验室中，进行“尸体”解剖和各种手术练习。用这项技术，由于不受标本、场地等的限制，可使培训费用大大降低。一些用于医学培训、实习和研究的虚拟现实系统，仿真程度非常高，其优越性和效果是不可估量和不可比拟的。例如：导管插入动脉的模拟器，可以使学生反复实践导管插入动脉时的操作；眼睛手术模拟器，根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像，并带有实时的触觉反馈，学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程，并观察到眼睛前部结构的血管、巩膜组织及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等。

外科医生在真正动手术之前，通过虚拟现实技术的帮助，能在显示器上重复地模拟手术，移动人体内的器官，寻找最佳手术方案并提高熟练度。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新药研制等方面，虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。

5、在城市规划中的应用

为充分利用当前的3维建模与可视化技术，实现对城市现状与规划3维场景的快速建立，提供城市规划设计与管理的直观、可行的可视化辅助手段，3维虚拟场景建设的基本设计思路为：整个方案能在微机平台上进行；能够充分利用现有的2维GIS、航空遥感影像等数据建立3维场景；能在较短时间内完成；对软硬件要求低，成果易于普及应用。

城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。加快设计速度运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参数即可。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。最重要的是打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使得各部门能通过统一的仿真环境进行交流，能更快地找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。

虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。

城市3维虚拟场景的面积都在上千平方千米以上，要求系统对大场景的支持，VRMap采用了金字塔数据结构来组织数据，在浏览的数据都只是其中的一个很小部分，从这个意义上来说，无论整体的数据量有多么庞大，都不会影响到在客户端的浏览速度。在细节意义上，采用了多种图形技术来加速复杂结构的渲染，其中包括多种LOD技术，全自动遮挡排除技术，快速模型生成技术等，系统漫游中自动将能看到的3维场景进行自动加载，以此来保证系统流畅、海量数据快速处理和观看漫游。还可以通过VRMap自定义节点开发制作很多特殊效果和功能，如喷泉、爆炸、火焰、水流、雾等，包括特殊的光加强以增强效果。

6、在全站仪中的应用（特例）

研究内容：

A、三维可视地表的建立：主要利用全野外数字测图、地形图数字化、数字摄影测量以及航空航天遥感影像等方式获取地面目标区域离散点的高程数据，再利用GIS技术处理这些离散点的高程数据，按照一定的法则，生成DEM数据，建立三维地表。

B、景观模型的建立：选用AutoCAD或者3DS MAX绘制模型，保存成3DS文件。通过编程，在计算机三维环境中将这些景观和全站仪模型的再现。

C、三维模型的控制：这部分内容主要针对全站仪模型。虚拟的全站仪模型要模拟实际测图操作的过程，这就要求全站仪模型可以响应使用者的指令，按照使用者的意愿进行运动，来改变自身姿态，达到预期目的。

D、全站仪的功能模拟：模拟全站仪最基本的测量坐标和距离的功能。

E、数据记录：每台现代全站仪都内置有数据存储模块，能对实时测量的结果进行保存。这套模拟全站仪系统也需要有存储模块，可将测量后所得到的角度或者坐标信息进行保存。虚拟测量结束后，用户可以在CASS中导入这些坐标文件，进行下一步内业数字成图操作。

以上功能均用Visual C++结合OpenGL函数库进行系统集成开发，最后得到一套单机版的全站仪虚拟仿真实验系统。

7、在地震灾害中的应用

虚拟现实技术在模拟地震灾害场景、地震应急救援虚拟仿真训练等有重要作用，在构建虚拟技术时：先是对房屋震害三维立体仿真破坏模型：总结了多层砖房、钢筋混凝土框架结构及砖(土)木结构农村自建房屋的典型震害特征:提出救援相关的建筑废墟的分类方法，依据废墟的用途与功能分别给出五类废墟的涵义;整理大量震害图片、提取震害特征并进行人工处理，从而建立典型震害特征图形库，提出应用外部建模软件3DSMax建立基于震害的三维仿真建模方法和技术流程，并分别建立了多层砖房、框架结构、砖(土)木结构5个破坏等级的三维震害仿真模型。

根据模拟出的虚拟灾害现场环境，深入剖析地震救援的业务流程，应用仿真和多媒体等技术研发地震应急救援仿真培训系统，为各级地震应急管理人员、地震灾害紧急救援队员提供一个相对逼真的地震应急救援处置的虚拟训练平台，可进行虚拟灾景下的应急与救援指挥决策、模式探讨、救援技能等的重复验证和培训。

8、其他：

除了上述几点应用领域外，虚拟现实技术还在军事中有较强的应用，例如：模拟战场训练和模拟零重力训练等，1991年海湾战争开始前，美军便把海湾地区各种自然环境和伊拉克军队的各种数据输入计算机内，进行各种作战方案模拟后才定下初步作战方案，后来实际作战的发展和模拟实验结果相当一致；在室内设计中虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果；虚拟现实技术还能在应急推演中有较强的应用：虚拟现实的产生为应急演练提供了一种全新的开展模式，将事故现场模拟到虚拟场景中去，在这里人为的制造各种事故情况，组织参演人员做出正确响应。这样的推演大大降低了投入成本，提高了推演实训时间，从而保证了人们面对事故灾难时的应对技能，并且可以打破空间的限制方便的组织各地人员进行推演。在生活娱乐中的应用：英国出售的一种滑雪模拟器。使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着传感器。虽然在斗室里，只要做着各种各样的滑雪动作，便可通过头盔式显示器，看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁，一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。

小结：

虚拟现实是由多种媒体构成的三位信息空间，虚拟现实技术的发展为仿真训练系统提供了广阔的，它的发展必将对各领域产生更深远的影响。

参考文献：

《地质公园虚拟旅游系统的设计与实现》 张军 秦奋 徐明全 《道路交通事故计算机辅助分析系统研究》 明月 田宏

《地震灾场模拟及救援虚拟仿真训练系统研究》 王东明 孙柏涛

《基于虚拟现实技术的复杂城市道路交通仿真平台研究》 夏萍 尹念东 《3维虚拟现实系统在城市规划中的应用》 陈晓勇 丁松庆

《基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统的研究》 骆旭佳 高飞 胡小华

第二篇：虚拟现实简介

虚拟现实技术简介

虚拟现实（VR-Virtual Reality）,也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户即可以简单的通过网页浏览、应用程序查看时键盘和鼠标的操作甚至通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。

与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够看到三维实体、逼近真实的场景，结合环幕等硬件设备可以使操作者真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境中对象的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。这是符合人类认知过程一种计算机技术。

沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。预言家们预言虚拟现实技术在不远的将来虚拟现实技术就会象当年地计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。

目前已经众多国内外的公司退出了自己的虚拟现实技术解决方案，包括软件的解决方案和硬件的解决方案，更多的是软硬件结合的解决方案。好的软件也需要好的硬件来配合实现身临其境的效果，因此这是一个系统工程，技术门槛不高，但实际应用难度大。

第三篇：虚拟现实 论文

XXXXXX学院

虚拟现实

学 生 姓 名：XXX 指 导 教 师：XXXX 系别：信息技术系 专业、班级：计算机科学与技术XXX班 完 成 时 间：2009年6月13日

虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用

姓名：XXX

专业：XXX

学号：XXXX

摘要：目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、娱乐游戏，以及建筑设计等领域。在教育领域，虚拟现实技术也有广泛的用途。文章介绍了虚拟现实技术及VRML语言，探讨了虚拟现实技术在计算机教学和计算机实验中的应用。如果虚拟技术广泛应用于网络教育中，将对远程教育产生深远的影响。

关键词：虚拟现实技术；虚拟实验；VRML；计算机专业

随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展，代写论文 网络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术，它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。1 虚拟现实技术

多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展，现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上．而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展，特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式，是一种最新出现的教学模式，具有广阔的发展前景，代表了教育的未来和发展的方向。

1．1 虚拟现实技术概念

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，又称为灵境技术，代写毕业论文 它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术，以及人体行为学等多项天技术．是计算机技术的综合应用。具体地说，就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境．仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉，从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。

1．2 虚拟现实系统的构成一个虚拟现实系统由以下几部分组成：

(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生，且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互，这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。

(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换，使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。

(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息，让虚拟环境有所察觉。

(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统，只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。代写硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在．又通过作用器件去影响虚拟环境，使其作出相应的变化。

(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境，且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。

1．3 虚拟现实技术基本特征

(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。

(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互．使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能．就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。

1．4 虚拟现实系统的类型

虚拟现实技术按其功能，可分为以下几种类型：

(1)沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间，能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵，难以在教育行业普及推广。

(2)桌面式虚拟现实系统

桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景．用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前，通过屏幕观察虚拟世界并与之交互，往往会受到周围环境的影响，难以做到完全投入．但是结构简单、成本较低，易于普及推广。

(3)分布式虚拟现实系统

分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间，共同参与虚拟活动。

(4)增强现实性虚拟现实系统

增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知的感受。

1．5 虚拟现实造型语言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虚拟现实建

模语言，是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的，在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。

VRML的基本工作原理可概括为：文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述，是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的，因为这样会有很大的数据量．在Intemet上传输会遇到很多困难．VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景．就像我们的编程语言。比如，一个立方体的描述文本是：Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一种描述语言标准，规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时，需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说，文本描述是嵌在WEB页面中，在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后，浏览器对它进行解释计算，动态地生成虚拟场景。比如，描述球形的文本，浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说，就是

用文本信息描述三维场景．在Intemet网上传输，在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景．解释生成的标准规范即是VRML规范。

VRML文件主要包括四个主要成分：VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中．代写医学论文只有文件头部分是必须的，它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型，它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块．它构成了VRML文件的主体部分，正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳，它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作．然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序，一个典型的脚本是由Java或JavaScript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息．一旦在两个节点之间创建了一个路由．第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点，这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目：注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。

设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本，它类似于程序设计，这种方法简单方便．但不是很直观．对设计者的空间想象能力要求也较高，设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具，如CosmoWorld和WebWorld等．这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件，用户设计时，只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了．而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后，系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本，这样，这些文本传送到用户的浏览器后．便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。

VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响．得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中，它可广泛用于学习情景创设上，以增加学习内容的形象性和趣味性。例如：创建网上三维图书馆，它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实，汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外，使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施，它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险．更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低，这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性，所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中，这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用

2．1 虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用

众所周知，计算机课程实践性很强，在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如，在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时，书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合，设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容，满足学习者从各个角度观察和学习，仿佛身临其境，更好地理解学习的内容。

制作VRML课件的基本思路是：

(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画．并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。

(2)引入VRML的相关节点，建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。

(3)优化VRML场景，即在构建场景的过程中，利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。

(4)VRML文件的输出，将已创建的空间场景输出为．wrl形式的文件。

例如，设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。

首先，在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型．增强感性认识，并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRML Script的动画链接．虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件，再通过把VRML文件嵌入到网页的方法，使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字．又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同．感受到虚拟世界的美妙。然后，通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着，通过VRML的动画节点控制和VRML Script的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果，然后按照六个安装步骤：第一，机箱、主板的安装；第二，风扇、内存的安装；第三，光驱、软驱、硬盘的安装；第四，声卡、显卡的安装；第五，电源的安装；

第六。显示器、键盘、鼠标的安装，组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。在学习的过程中，只要点击相应的按钮，就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后，点击光驱的开、关键，光盘托会自动拖出和送入，点击软驱的按钮，软盘会自动取出．使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。

通过VRML Script语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如．当你点击软驱上的按钮，会发出声音并弹出一张软盘；当你点击光驱按钮时，盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息，当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息，说明该对象名称。

又如，在《数据结构》课程中，对于常用的数据结构的算法思想．由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如，递归算法是学生比较难理解的，因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现，而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来，这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时，可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。

总之，通过制作课件来辅助课堂的教学，能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，使抽象的学习直观化、形象化，帮助学习者解决学习中的重点和难点，提高学习者的积极性。

2．2 虚拟现实技术在计算机实验中的应用

由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统，包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如，在城域网和广域网的网络建设过程中，不必真正把网络构建起来就可以亲身体验，犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中，可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的，而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中，可以虚拟商务环境，让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。

使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。代写工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱，在这个虚拟机上，可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作，熟悉操作和新技术，达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统，而不会对当前的操作系统产生影响。

虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟．通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索，设计出新型的网络设备和电子器件．从而激发学生的创造性思维，培养学生的创造能力。

通过虚拟的实验室进行实验，既可以缩短实验的时间，又可以获得直观、真实的效果，还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训，避免真实实验操作带来的各种危险。并且，虚拟实验具有先进性和共享性，易扩充．易于改变教学项目，减少设备投入经费，使教学内容在虚拟的环境中不断更新．使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中，并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验，缺少“实物感”，正如在网上看书与拿真实的书看时，会觉得真实的书更实在。在网络实验中，用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多，在虚拟实验中．学生很难见到这些设备，如果在真正的实践中可能会无从下手。因此，在具体实施中，应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作，这样，他们会对实验的设备有亲身的体会，更能加深实验的印象，提高实验的效果。结束语

虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的，只有亲身去经历、亲身去体验去感受，比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容，有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性，达到优化教学过程、提高教学质量的目的，从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展，基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景，必将成为21世纪教育的主流。

参考文献：

[1]刘凤田，刘玉兰．虚拟现实技术及其在教育领域的应用研究[J]．河北农业大学学报，2005，(1)．

[2]余胜泉，车皓阳，姚顾波．教育中的虚拟现实[J]．现代教育技术研究所．2O00．

[3]李玲，汤小红．虚拟现实建模语言及其在工程制图教学中的应用[J]．微计算机应用，2004，(3)．

[4]郭凤英．虚拟现实技术在网络教学中的应用[J]．北京联合大学学报(自然科学版)，2004，(3)．

[5]何来坤，徐渊．虚拟现实建模语言VRML及其应用[J]．杭州师范学院学报，2005，(2)．

[6]祝智庭．现代教育技术[M]．北京：教育科学出版社，2004．

[7]陈晓春．虚拟现实在现代教育技术中的应用[J]．铜陵学院学报，2005，(3)．

[8]宣翠仙．虚拟现实技术及其在教育中的应用[J]．浙江树人学报，2004，(2)．

[9]杨宗凯，吴砥，刘清堂．网络教育标准与技术[M]．北京：清华大学出版社。2003．

[10]阳化冰，刘忠丽．虚拟现实构造语言VRML[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2O00．

[11]金杰．远程教育中虚拟实验与虚拟仪器及技术的运用与前景[J]．电脑与技术，2005．

[12]李法春，高俊文虚拟现实在“网络”课程教学中的应用[J]．中国职业教育技术。2005．

[13]万寿红，徐红．数据结构远程教育的教学方法探讨[J]．理工高教研究，2005，(2)．

第四篇：虚拟现实教学大纲

《非线性编辑》课程教学大纲

课程编号：（暂不填写）

课程名称：虚拟现实

总学时数和学分：本课程计划72学时，4学分 实验或上机学时：36学时

先修及后续课程要求：三维动画设计3D、图形图像处理PS

一、课程的性质和任务

课程性质：

虚拟现实是利用计算机图形学技术，在计算机中对真实的客观世界进行逼真的模拟再现。通过利用传感器技术等辅助技术手段，让用户在虚拟空间中有身临其境之感，能与虚拟世界的对象进行相互作用且得到自然的反馈，并让人产生构想。

主要任务：

使学生掌握3ds max及VPR软件的使用方法，掌握利用3ds max软件进行前期的模型、材质、灯光以及渲染器的设置技巧，熟练使用VRP完成动画的设置。

二、基本要求

教学环节包括：课堂讲授及习题课、课外作业、实验、考试考查等

（一）、课堂讲授

1.教学方法：

通过讲授演示3ds max的使用方法让学生掌握虚拟现实前期的制作过程，通过学习VPR软件的动画设置，完成后期动画的制作。

2.教学手段：

通过多媒体设备进行教学，并采用电子教案、CAI课件、案例分析等先进教学手段。

3.外语的要求：

会看懂英文版的多媒体创作工具

（二）、教学辅助资料

拍摄的视频素材

（三）、习题课安排

给出样例让学生自己完成。

三、与其它课程的关系

在本课程开设之前，应先修三维动画设计3D，图形图像处理PS等课程，并为以后学习视频特效等课程打下基础。

四、教学内容

本课程共分七大模块，通过学习，使学生掌握3ds max软件的使用和VPR动画的设定。主要教学内容有：

第一章3ds Max建模准则

虚拟现实（VR）的建模和做效果图、动画的建模方法有很大的区别，主要体现在模型的精简程度上。VR的建模方式和游戏的建模是相通的，做VR最好做简模，不然可能导致场景的运行速度会很慢、很卡、或无法运行。教学重点：模型的创建与简模的制作。

教学难点：模型的简化与拓扑结构的分布。目的要求：制作布线合理的简模。

第二章3ds Max前期材质类型的应用与基本设置。

在制作VR项目时，虽然模型的优化很重要，但材质的编辑也一样很重要，因为材质的使用需要跟烘焙操作结合在一起，不同类型的材质需要采取不同的烘焙方式。

教学重点：材质与贴图的基本设置。

教学难点：材质的调节，UV的划分与贴图的绘制。

目的要求：掌握3ds max材质的调节与贴图的正确绘制。

第三章3ds Max前期灯光设置要求与相机的创建 掌握正确的布光方法及灯光与摄像机参数的设置：

1、创建灯光并合理布光。

2、摄像机参数的调节。

教学重点：布光方案的正确选择。

教学难点：灯光的参数调节与灯光之间的关系。

目的要求：掌握灯光布光的基本方法、并熟练使用灯光、相机的各项参数设置。

第四章3ds Max前期渲染器基本参数 教学重点：

1、默认渲染器的参数设定。

2、Vray渲染器的参数设置与调节。

教学难点：Vray渲染器的参数面板设置与材质灯光的调节。目的要求：熟练掌握渲染面板参数设置。

第五章3ds Max前期烘焙基本参数设置 教学重点：贴图烘焙的命令和参数设置。

教学难点：烘焙的参数设置与烘焙前的渲染结果检查。

目的要求：掌握贴图烘焙与检查的方法。

第六章 前期常用动画的简单制作

教学重点：常用父子动画，路径动画，动力学动画的制作

教学难点：父子关系的设定，路径动画的参数调节与动力学动画的参数设定。目的要求：掌握常用动画的制作。

第七章 3ds Max的模型与动画导出技巧

教学重点：掌握部分静态模型与全部静态模型的导出与动画模型的导出方法。教学难点：将烘焙模型正确导入到VPR软件中制作动画。目的要求：掌握烘焙完成模型的导出技巧。

五、实践教学环节

实训要求：

使学生掌握3ds Max与VPR的使用方法，完成虚拟现实动画的制作。实训内容：

实训一 简模的创建与布线的调整。

实训二

常用材质的参数调节，UV的划分与贴图的正确绘制。

实训三

灯光的参数设置与布光方案的正确解决。

实训四 渲染参数面板的设置。

实训五

贴图烘焙的命令与参数设置。

实训六

动画的制作，能完成父子关系、路径与简单动力学动画的制作。

实训七

导入VPR后动画的制作。

六、教学建议

1、师资要求：

要求主讲教师具有一定的行业从业经历或有相关成熟作品。

2、教学条件：

酷睿i5以上计算机或兼容机40台。注：四核CPU主频须2.6GMHz以上，内存须4G以上，硬盘须500G左右自由空间，WindowsXP系统或更高版本，3ds max 2009或以上版本，VPR软件。

七、考试与成绩评定

该课程根据平时（作业和出勤）、期中、期末等成绩按学院要求比例进行考核。

八、制定教材与教学参考书

[1]《3ds max与虚拟现实》.九州星火传媒.电子工业出版社.2006.5

九、补充说明

１．本课程须以理论与实践结合进行教学。

２．本教学大纲适用于三年制动漫设计与制作专业。

开课单位及课程所属教研室（加盖单位公章）：

大纲制（修）订负责人签名：

开课单位教学主任签名：

大纲制（修）订时间： 年 月

第五篇：虚拟现实设计毕业论文

基于Virtools的多电机组合驱动输送辊道的虚拟演示系统

摘要：虚拟现实技术是利用计算机模拟产生一个逼真的虚拟世界，让使用者如同身临其境一般，及时、无限制地观察三维空间内的事物。被公认为是21世纪重要的发展学科及影响人们生活的重要技术之一。虚拟演示系统是虚拟现实技术的一个重要应用，它能向观众展现一个有着真实感觉的产品。本设计利用Solidworks来为输送辊道建模，并将其导入到3ds max中进行渲染，最后在Virtools中进行虚拟演示系统的制作。本文着重介绍了Virtools的使用方法以及虚拟演示系统的制作流程，可以作为虚拟现实初学者的使用手册，具有一定的学术意义和教学意义。

关键字：虚拟现实；Virtools；建模；人机交互

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

目录

1、绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．1 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．2 研究背景及意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．3 国内外研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．4 本文研究内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

2、多电机组合驱动输送辊道„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2．1 概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2．2 特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、Virtools„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3．1 简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3．2 基本知识„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4、模型导入„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4．1 说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4．1 导入到3ds max中„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4．2 导入到Virtools中„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

5、虚拟演示系统制作流程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 主要参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 外文资料翻译及原文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

绪论

1.1 前言

虚拟现实技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，为使用者提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，及时、无限制地观察三维空间内的事物。它被应用到军事、医学、教育、科研等多个领域，被公认为是21世纪重要的发展学科及影响人们生活的重要技术之一。

虚拟现实技术具有三个主要特征：(1)沉浸感，是指当实验者处于虚拟现实技术产生的三维环境中，有着在真实世界一样的身临其境的感觉。(2)交互性，是指实验者即使处在虚拟现实技术所产生的虚拟环境中，也能像在真实客观世界中一样，进行多感知的交互。(3)想象性，虚拟现实技术可以使实验者通过沉浸在虚拟环境中进行的交互活动，获取新的知识，并且通过深化概念和产生联想，使实验者得到感性和理性认识，从而得到启发人的创造性思维。

虚拟演示是一个集虚拟现实技术的“展馆”，一个运用了三维动画和虚拟现实技术的“展示器”，生动地展示了产品外观与产品内涵、结构的有机构建。基于虚拟现实技术的虚拟演示系统的开发能够获得更好的沉浸感和交互性，让用户全方位、多角度地对产品进行参观。但是也同时要求开发人员具有一定的逻辑思维能力和编程能力，开发难度有所增加。1.2 研究背景及意义

传统的产品展示一般是通过电视、报纸、海报、展览会等形式，它们都会受到时间和空间的限制，它们只能在一定的时间和空间内进行，而且同时间所能获得的信息量是有限制的，如展览会一般都是在某个地点和某个时间段对有限的产品进行展示。虚拟演示则不受以上条件的限制，人们可以通过互联网随时、随地的对产品进行了解，甚至可以对产品的各个部件进行分析。

传统的产品展示是单向的，即产品是通过电视、海报、展览会等固定的形式向人们展示，人们没有办法与所展示的产品进行交互，即使是实物展示，也只能对有限的人进行，远远达不到效果。虚拟演示可以让很多人同时对某一个产品进行操作，还可以对产品的各个部件进行单独分析。在虚拟的环境中，人们可以充分发挥自身的想象力，根据自身的意愿行事而不会影响他人。这符合当今时代人们所追求的个性化和差异化。

对虚拟演示系统的研究符合当今时代的发展方向，可以预见，它将产生巨大的社会效益和经济效益。而且随着互联网的发展，这种趋势将变得越来越明显，并随着虚拟现实技术的发展而变得丰富多彩，最终改变社会，改变人们的生活方式。

1.3 国内外研究现状

虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963年以前：蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年～1972年：虚拟现实技术的萌芽阶段；1973年～1989年：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990年至今：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。

美国是虚拟现实技术研究的发源地，第一个虚拟设备是在1962年由Morton Heiling设计的“全传感仿真器”，该仿真器仿真骑车穿越纽约市的过程，用户如同真实的车穿越纽约市，他们能感受到风、路面的颠簸、甚至是当经过饭店时闻到的食品香味。我国虚拟现实技术研究起步较晚，与国外发达国家还存在很大的差距。我国有关部门已经高度重视虚拟现实技术的研究，并将虚拟现实技术列入到九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等研究项目中。国内许多知名高校也积极投入到虚拟现实技术的研究领域中去。如北京航空航天大学计算机系是国内最早引进虚拟现实技术研究、最有权威的单位之一，并在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法。

虚拟现实技术在现实生活中的应用已经非常广泛，而且随着虚拟现实技术的不断发展，VR应用领域将会更加广泛和深入。近年来，为了满足应用领域的新需求，虚拟现实技术研究遵循“低成本、高性能”的原则，表现出一些新的发展趋势。如：动态环境建模技术；实时三维图形生成和显示技术；适人化、智能化人机交互设备的研制；大型网络分布式虚拟现实的研究与应用等。虚拟现实技术是一门新兴的科学技术，它与许多相关学科领域交叉、集成，应用领域非常广泛，应用前景也非常广阔。随着计算机技术飞速发展，虚拟现实技术将更为广泛地为人类的生产生活带来全新的面貌。1.4 本文研究内容

本设计是与他人合作的项目，其中的产品设计与Solidworks建模是由他人完成的，本人负责参与产品设计环节以及完成产品的虚拟演示系统。因此本文着重研究了虚拟演示系统的开发流程，综合了常见几种的开发方法，希望能找到一种简单易行的虚拟演示系统开发方法。多电机组合驱动输送辊道

2.1 概念

多电机组合驱动输送辊道装置是可以n台电机同时驱动，运行时可以调节电机的运行负载，能够环形输送物体的辊道。随着近年来工业的发展,对各种机械性能和产品质量要求的逐渐提高,辊道输送装置已经越来越得到了人们的认可。多电机组合驱动输送辊道可广泛用于各种工业，工厂等场所，现在已经广泛应用于加工，制造，服务等各种行业。辊道主要由导板、卫板和若干个辊子，以及多个电动机及其传动轴和减速器组成。2.2 特点

本辊道设计为多电机组合驱动，可以根据负载的大小来改变电机的数量，以达到节约能源的目的。Virtools 3.1 简介

Virtools是法国达索公司发布的一款虚拟现实开发软件，它可以将现有的常用格式的文件整合在一起，如三维模型、二维图形或者音效、视频等。可以制作出许多不同用途的3D产品，如计算机游戏、多媒体、建筑设计、交互式电视、教育训练、仿真与产品展示等。它为各类使用者提供了从产品的初期设计、虚拟环境的仿真到3D互动操作的完整体验，从而使实时3D技术的应用变得更多元、更广泛。

目前全世界有超过270所大学使用Virtools, Virtools已经获得许多媒体技术学系学生的肯定和支持，越来越多的多媒体技术公司开始应用Virtools开发其产品。3.2 基本知识

Virtools采用的是模块化编程方法，因此，使用者无需记住繁琐的命令，只需根据自己的需求将不同的BB程序模块拖入流程图即完成编程过程。下面对这一过程进行详细的介绍。如图3.1所示，Virtools软件包含三个主要的窗口，它们分别具有不同的功能：a区域为3D Layout窗口，它能在实时3D的环境下展示正在进行的项目作品，并提供所有用来创造、圈选或操作3D组件所必须的工具及导览工具等；b区域为Building Block窗口，负责Virtools“行为模块（即BB模块）”的调整与编辑；c区域为Level View窗口和Schematic窗口，可以清楚的以树状图的形式来检视与编辑正在进行的项目作品，流程图也是在这里进行编辑的，可以说是Virtools软件中最重要的窗口了。

图3.1 Virtools窗口介绍

运用Virtools进行虚拟创作的基本流程如图3.2所示，其中制作流程图部分是整个创作过程中最重要也最复杂的部分，只有经常实践才能熟练掌握。

图3.2 虚拟创作流程

在下面的内容里将会有非常详细的制作步骤，因此在这里就不对具体步骤进行展开讲解了。模型导入方法

4.1 说明

在机械设计领域，使用非常广泛的三维建模软件是Solidworks，它具有功能强大、易学易用、技术创新三个特点，使用它来进行机械建模，模型尺寸精确，装配效率高，因此本设计中采用Solidworks来进行模型创建。

但是，到目前为止，还没有一种简单的方法可以将Solidworks中的模型直接导入到Virtools中，因此在本设计中采用了一种比较常用的方法，即先将Solidworks中建好的模型导入到3ds max中，再将其导入到Virtools中，下面就这两个步骤分别进行说明。4.2 模型导入3ds max 将模型由Solidworks导入到3ds max中一般有以下几种方法： a.将SolidWorks文件转换成.stl文件，这也是最常用的方法，此方法导入单个零件比较好，但如果导入装配体，则需将装配体保存为.stl文件后，把每个零件一一导入，比较繁琐。

b.将SolidWorks文件转换成.igs文件，.igs文件较小，但有时会出现个别面无法转换，或者是导入3ds max中出现多面和少面现象，特别是针对一些复杂曲面造型，转换误差更大。

c.将SolidWorks文件转换成.wrl文件，这种格式适用很多软件，而且可以将装配体中的多个零件同时导入3ds max中，方便快捷。

d.使用犀牛软件作为中介来将Solidworks生成的模型转成3ds max支持的格式，这种方法需要增加一个步骤来转换，加大了转换失败的概率，但是由于犀牛软件支持的三维格式非常多，因此可以将其作为一种备选方案。

本人比较推荐的方法是第一种和第三种，第一种适合于装配体中的零件比较少的情况，由于在导入过程中Solidworks会将所有的零件都转换为.stl格式，因此如果零件较多，那么生成的新文件会非常多，以本设计为例，单独一个辊道的装配模型就生成了400个左右的.stl文件，如果将这么多的零件都一一导入到3ds max中，不仅仅耗费大量的时间和精力，而且比较容易出错，效率很低，但是这种导入方法是最稳妥的方法，生成的模型不容易出错；第三种方法适用于任何情况，无论零件多少，Solidworks都会将所有的零件都组合在一个.wrl格式的文件中，只要将这一个文件导入3ds max就可以了，但是需要注意的是，在导入的过程中，由于占用了大量的资源，电脑可能会出现假死的现象，这时候最好不要强行关闭软件，而是要耐心等待转换完成，根据零件的数量，转换过程所用的时间会不尽相同。4.3 模型导入Virtools 将模型由3ds max导入到Virtools中需要安装一个转换插件，这个插件的名称是“virtools max exporter”，在网上直接搜索就能找到，这个插件会安装在3ds max中，安装成功后可以在3ds max的导出命令窗口处发现支持Virtools的格式，如图4.1所示。

图4.1 3ds max导出窗口

在执行完导出命令后，会弹出图4.2所示的对话框，根据自己的需要勾选即可。需要注意的是：3ds max的版本最好是2009或者以前的版本，因为此插件没有说明支持2009以后的版本，而且在使用过程中，本人也分别使用了2010版和2009版来进行导入操作，发现2009版本的3ds max不容易出错，而2010版本中经常会出现导出失败或内存不足的错误情况，希望引起各位读者的注意。

图4.2 导出参数的设置窗口 虚拟演示系统制作流程

5.1 模型的导入

5.1.1 从Solidworks导入到3ds max 按照上文中所述的几种方法来进行格式转换，由于本设计中的模型零件较多，生成.stl格式并不适用，因此在本设计中采用的是第三种方法，即将模型保存为.wrl格式的文件，如下图5.1所示。

图5.1 在Solidworks中另存为,wrl格式

5.1.2 从3ds max导入到Virtools 按照上文中所述的方法进行导出操作，首先在3ds max中导入上一步中生成的“总装配体.wrl”文件，如图5.2所示；然后将其导出为.nmo格式文件。然而在此处出现了错误，如图5.3所示，根据错误提示以及与导师进行沟通后，决定将模型分成几个部分后分别进行导出导入操作，具体步骤与上文类似，在此不在进行赘述，最终导出的文件如图5.4所示，将这几个文件导入到Virtools中即完成了模型的导入操作，最终的效果图如图5.5所示。

图5.2 在3ds max中导入.wrl格式文件

图5.3 导出过程中的错误提示

图5.4 最后生成的.nmo格式文件

总结 致谢

主要参考文献

附录