施工安全vr运用虚拟仿真技术（精选5篇）

第一篇：施工安全vr运用虚拟仿真技术

随着建筑安全科技的发展，vr科技也开始应用建筑安全领域。建筑vr安全教育体验馆是集安全教育、质量样板、绿色施工为一体的体验馆。

建筑vr安全教育体验馆共有两种体验模式分别为：PC端BIM+VR体验，手机端BIM+VR体验。相比于PC端，手机端体验更加灵活，不受场馆限制。建筑vr安全体验馆把建筑工地的实景转换到虚拟场景中。

体验者仅需用手机扫描二维码，戴上VR设备，即可体验到安全体验馆、质量样板、场布及绿色施工设施虚拟场景，不但可以清晰明了地查看工程的整体概况和内部结构的每一个部件，还能进一步优化建设方案、提高工程质量。该体验馆还能模拟电击、高空坠落、洞口坠落、脚手架倾斜等效果，施工人员可以通过虚拟场景模拟，有效避免施工时的安全事故。将手机放入VR眼镜中，可对虚拟场景进行全视野观看。配合技术交底，工人可更直观的感受、学习其中的内容。

想象一下，如同看3D-IMAX电影一样，体验者戴上VR眼镜后，仿佛身临其境，整个工程形象逼真地展示在眼前，似乎触手可及：体验者可以在虚拟的建筑工程中随意“进出”、“攀爬”，可以逼真地感受日夜交替下的工程风景，也可以清晰明了地查看工程结构的每一个部件、得到详细的属性、参数……在这个虚拟的世界里，一切都那么“真实”

目前建筑工地传统安全教育主要体现为“灌输式”“填鸭式”培训，尽管绝大多数工人能够顺利通过考核上岗，但安全意识却始终参差不齐。因此VR安全教育系统，通过对高处坠落、火灾、机械伤害、物体打击等项目的虚拟化、沉浸式体验，达到施工安全教育目的。

体验馆的几点优势：

（1）新兴的科技体验激发了工人参加安全教育的兴趣，工人对安全事故的感性认识也会增强；

（2）虚拟场景建设不再受场地限制，可最大程度模拟真实场景下的安全事故；

（3）体验者进入虚拟环境可对细部节点、优秀做法进行学习，获取相关数据信息，同时还可进一步优化方案、提高质量；

（4）虚拟环境中的质量模型样板由Revit软件绘制，有效避免了由于工人技能差别带来的样板标准化的差异；同时可以避免材料和人工的浪费，符合绿色施工的理念。

第二篇：让教育更接地气的虚拟仿真技术

让教育更接地气的虚拟仿真技术

虚拟仿真技术的定义有多种，现在还没有统一的标准。狭义定义：虚拟仿真技术就是一种先进的人机交互方式。广义的定义：虚拟仿真技术就是对真实世界的三维模拟。虚拟仿真技术应用的领域很多，在这里华锐视点为您介绍一下在教育方面的应用。

随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟仿真实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高，易维护等诸多优点。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。

核科学专业的学生，可以利用3D眼镜，在投影幕上看到虚拟的三维核电站，身临其境地了解一座庞大复杂的核电站如何有序运行；机务维修工程专业的学生，可以利用交互手柄，对3D虚拟驾驶舱里的飞行设备进行“拆装”，了解其内部结构和组成；艺术设计专业的学生，可以在等比例大小的三维虚拟环境中一边浏览，一边进行设计调整；武装警察学院的学生，可以在高度逼真的火灾事故环境中，拿起虚拟“灭火器”扑灭火焰，进而提高对突发事故的临场处置能力；石油大学的学生，可以在三维虚拟培训环境中，熟悉石油开采的操作及工艺流程，加深对抽象知识的理解„„虚拟现实技术充分利用计算机硬件和软件资源，将为各学科领域构建一个高度逼真的创新实验平台。

虚拟仿真实验教学方式所创造出的沉浸感，用互动的方式培养了学生的实践和创新能力，这是传统教学模式远远不能达到的。由此可以，虚拟仿真技术的出现，让教育更接地气了。

第三篇：虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用

虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用

摘要：虚拟仿真技术在医学教育领域的应用已日益广泛。该文结合四川大学华西口腔医学院虚拟仿真实验教学中心建设情况，对中心的数字化3D虚拟口腔解剖实习的平台、穆格数字化虚拟I：1腔技能培训系统及口腔医学 仿真机器人实习机等虚拟仿真实验平台作一介绍，并对虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用作一展望。

关键词：虚拟仿真技术；口腔医学教育；应用现状

虚 拟仿真，也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。该系统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，通过使用各 种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使操作者产生身临其境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。该技术由美国V PL公司 创建人拉尼尔(JaronL anier)在8O年代初提出，最早源于美国军方的作战模拟系统。9O年代初在商业领域得到进一步发展。目前虚拟仿真技术的 应用领域日益广泛，除在军事作战模拟，飞机、船舶、车辆现实虚拟驾驶训练，飞机、导弹、轮船虚拟制造，以及在城市规划、地理信息、室内设计、文物保护等现 实虚拟仿真模拟外，其在医学生物领域的应用也被广泛关注。本文结合四川大学华西口腔医学院虚拟仿真技术在口腔医学人才培养方面的应用，对虚拟仿真技术在口 腔医学教育领域的应用现状及展望作一介绍。

1虚拟仿真技术在医学教育领域应用的必要性

医 学虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象的新型教学方式。学生在虚拟环境中 开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。教育部根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020周学东，等：虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用 年)》，启动了国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

虚 拟仿真技术在医学教育领域的应用是促进医学教育生动化的需要。三维虚拟仿真软件和虚拟课堂系统相结合，兰州理工大学学报打破了时空局限性，为学生提供了真正的“开放性教学 环境。传统医学教育难以直接展示人体结构、疾病发生及发展过程等内容，教学缺乏生动性，难以形象化，不利于学生更好地掌握医学知识。虚拟仿真三维软件技术 建立的人体结构模型，使学生通过人机交互，在模型内部“漫游”，能够非常直观、轻松地学习人体解剖结构。不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体 化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教员提供了方便，大大提高了教学质量。虚拟仿真技术在医学教育领域的应用是提高医学专业实践性的需要。医学是一门 实践性很强的学科，实验和实习贯穿整个教学过程。实验教学环境的优劣对学好这门课程至关重要。学生只有通过足够的验证性实验和一定数量的综合实验才能获得 必要的综合技能。为医学教学打造的各种三维虚拟互动软件和虚拟课堂系统的问世，使得教学模具具有重复性和可逆性，学生得以有效培训一些无创性的操作方法，这对提高医学教学质量起到了很大的促进作用。

虚 拟仿真技术在医学教育领域的应用是医学教育顺应社会发展的需要。随着社会的发展，患者自我保护意识加强，医患关系矛盾日益凸显。这就要求学生在进入临床实 践前必须尽可能地熟练掌握各种操作技巧，因此需要在临床前的技能训练中给学生提供更真实、【核心期刊-代发】更先进的模拟环境进行各种临床操作技巧的训练。应运而生的虚拟现 实技术为教师、学生提供了一个无创性、无损毁性、无危险性的训练方式，通过学生在虚拟模型上的操作，完成对医学生基本技能的训练，为临床实习打下坚实的基 础。

2虚拟仿真技术在口腔医学教育领域应用的必然性

目 前，国内外口腔医学高等院校进行临床前技能培训主要应用仿头模训练系统。但这种仿头模训练系统无法将患者在治疗过程中的疼痛、不适等感受反馈给操作者，使 学生及时纠正不良操作，缺乏临床感；其次该系统使用的是塑料牙，质地远不及真牙，不能体会真牙的操作感；再者，该训练模式只能进行牙体硬组织疾病等部分常 见口腔疾病的治疗和操作训练，难以模拟口腔软组织疾病等其他口腔常见疾病，也不能进行拔牙、牙周根尖周手术及牙槽外科手术等操作训练。综合来看，仿头模的 模拟训练项目较局限，给操作者带来的体验真实感不强，临床感不高，具有一定的局限性，不能完全适应日益发展的教学要求。因此，运用虚拟仿真技术进行虚拟实 验教学是口腔医学教育发展的必然趋势。

3虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用现状

将 虚拟现实技术与口腔教学相结合，在口腔教学领域是一次革命性的突破，欧美国家已有近20所高校使用了该技术。目前该技术在我国口腔医学教育领域也有了初步 的尝试和应用。国内一些知名院校已在各专业课程的教学过程中逐步借助虚拟仿真技术来实现特定的教学功能，改进或替代传统的教学方式，其教学效果获得了师生 的认可与好评，实现了教学质量的提升。目前虚拟仿真技术在口腔教学中的应用主要有以下几方面：

(1)在口腔解剖生理学教学中，应用虚拟仿真三维成像技术建立虚拟解剖实验室，其原理是以C T、M R I断层扫描、人体切片、实物标本扫描等数据为基础，应 用虚拟现实技术实现在计算机【扣扣1138-745058】上重建逼真的实物图像、器官组织内部的结构等各种虚拟解剖模型，从而建立虚拟口腔解剖标本的数据库，并作为口腔解剖生理教学的 虚拟解剖实验室对学生开放。学生可对该虚拟仿真解剖实验室的虚拟三维模型进行立体或剖面观察，还可通过网络终端对虚拟解剖实验室进行远程访问，实现自主学习。

(2)在口腔种植学、口腔修复学等学科的 教学中，利用虚拟仿真技术实现口腔种植设计方案和口腔修复设计方案的虚拟三维图像模拟，并通过计算机软件对设计方案进行力学系统和生物学合理性的分析和评 估，实现在口腔医学教学过程中对治疗方案和手术过程进行虚拟图像模拟和治疗效果评估的教学功能。

(3)在口腔疾病基本操作训练方面，虚拟仿真技术的应用能较传统模具训练的教学方式实现更强大、更逼真的功能。目前部分口腔医学院校已着手建设口腔医学临床前技 能训练的虚拟仿真实验室，利用虚拟仿真三维成像技术和高仿真机器人实现临床诊疗过程的高仿真模拟和学生实际动手操作能力的训练，整个过程无风险性、可重 复、实验成本低，并可根据教学需要进行病案制定和实验项目的灵活组合，具有高度仿真性和操作性强的特点。

4虚拟仿真技术在华西口腔医学院教学中的应用

四 川大学华西口腔医学院实验教学起源于1917年，开创了中国口腔医学实验教学的先河。华西口腔实验教学中心经过百年锤炼和不断革新，现已成为教学理念先 进、教学特色鲜明、教学体系科学完善、师资队伍一流、教学成果显著的口腔医学人才培养实验教学的国际知名品牌，成为引领我国口腔实验教学发展的方向，已成 为具有强大示范辐射作用的国内领先的国家级口腔医学基础实验教学示范中心(下称示范中心)。随着医学教育的发展需求，我院与时俱进，以示范中心为依托，根 据高等教育信息化建设和开展虚拟仿真实验的指导思想，应用数字化技术和高仿真技术，在示范中心的平台上专门建设虚拟实验教学中心。现阶段我院虚拟仿真实验 教学中心主要包含以下3个平台。

4．1数字化3D虚拟口腔解剖实习的平台 数 字化3D虚拟口腔解剖实习的平台是基于3D技术可视化人体工程构建的牙体解剖学及相关教学的应用软件而实现。该软件按照国人牙体形态结构和特征完成人的虚拟 口腔构建和制作，利用A M B E R c T C 3D引擎建立三维牙体图像，既可以进行三维旋转，以观察牙体不同面的外形，还可在不同平面进行切 割，观察牙体的内部构造。【评职称发表论文】该软件可通过网络版和光盘版实现相关课程的实验教学和学生自学、复习。其直观的视觉体验，不仅可以广泛应用于口腔解剖生理学及相 关的实验教学，还能进一步扩展到其他口腔临床学科，如口腔内科学、口腔颌面外科学、口腔修复学和口腔正畸学的实验教学、病案讨论和治疗方案设计等多方面应 用，解决在实验教学中真牙收集困难的实际问题，并能提供大范围的教学应用，保障人才培养规模不断扩大的需求。

4．2穆格数字化虚拟口腔技能培训系统

数 字化虚拟口腔技能培训系统由3D图形生成工业计算机、实时触感生成计算机、教学课程示范计算机，以及学生操控终端和相应应用软件组成。应用软件包括模拟临 床病例、FI腔常用器械和操作评估体系等系统。该系统的工作原理是：运用虚拟仿真技术和力反馈触觉系统建立了一套能模拟临床治疗真实场景的力学感受系统，能模拟出正常口腔组织、离体牙的3D图像，以及口腔常见疾病的软、硬组织3D图像，还可根据不同的治疗方案选择不同的虚拟工具，操作者在手持手柄时能感受 到虚拟工具与虚拟3D牙体接触时的作用力与反作用力，获得和现实中手持工具操作时相同的力学感受，从而能达到模拟训练临床操作的效果。此外，该机能模拟大 部分口腔常见疾病的治疗过程，并且能模拟出仿头模难以实现的口腔软组织疾病，以及活体组织在治疗过程中的出血等实时反应。不仅模拟疾病种类多、效果逼真、操作手感真实，而且能解决目前牙体标本和疾病模型供应缺乏、实验替代材料与真实疾病组织相差较大、学生在操作中难以获得临床病例真实感受的难题，以及直接 对临床患者进行实验操作风险系数大的问题，更好地满足目前的教学需求。

利 用该系统能开设出传统实验状态下难以开展的、具有临床高风险的实验项目，如牙体窝洞预备、开髓、根管治疗、根尖手术、拔牙术、口腔修复牙体预备、牙种植等 多种难度较大的临床操作技能训练的实验教学项目。学生在训练过程中能熟练掌握牙科手机力度控制和各种牙科器械的使用，并在牙科治疗的各个具体项目上都能得 到良好的技能训练，为临床实习打下坚实的基础，解决在专业课实验教学中难以实现“身临其境”的难题。

4．3口腔医学仿真机器人实习机

口 腔医学机器人训练机是一种临床前技术训练和临床实习的高仿真模拟训练设备，不仅有对学生进行必备临床技能培训的功能，还能模拟临床患者疼痛、呕吐等实时反 应，甚至能模拟因操作不当造成患者不愉快等真实反应：如从患者眼睛上面移动物品时，能模拟出患者的恐怖感；操作者不慎碰到胸和肩膀时模拟出患者的不快反 应；在设备口腔内安装了表现呕吐的反射传感器，来训练对敏感患者的操作治疗。同时学生还可以通过对机器人的问诊、解释治疗过程等语言交流工作学习与患者进 行交流，完成学生接待患者时的“态度、习惯、接待方法”等重要方面的培养。通过仿真人的动作、语言、表情多种反馈信息，学生可以改良自身操作手法和与患者 交流的语言，能够达到在没有教师的指导下，可以通过影像回放来重新冷静地审视自己，实现自我改善、自我学习的目的。

5结束语

虚 拟仿真实验教学中心能实现传统实验不具备或难以完成的教学功能，在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，以及高成本、高消耗、大型或综合训练等情 况时，为医学人才培养提供可靠、安全和经济的实验项目。从华西口腔实验教学目前已开展的部分虚拟仿真实验项目的教学效果看，师生对该技术的接受程度高，该 技术的应用能调动学生的学习积极性，深受学生欢迎。未来虚拟仿真技术的发展方向还会向实现更加逼真的现实环境、更好的人机交互体会、更高的现场感方面发 展。随着人们对虚拟仿真技术的逐渐了解，以及它在各个行业的普遍应用给人们带来的极大方便，虚拟仿真技术势必会得到更快的发展。这种技术革新是不可逆转的 趋势，它将随着时间的推移日臻完善，并且会运用得更加广泛。

第四篇：虚拟仿真技术在近代物理实验教学中的探讨

虚拟仿真技术在近代物理实验教学中的探讨

李明标

（渤海大学数理学院，辽宁 锦州 121013）

摘要：分析了近代物理实验教学中引入虚拟仿真技术的意义，探索仿真实验辅助近代物理实验的教学路线，形成了电子教案理论指导-虚拟仿真软件预习操作-物理实验测量检验的物理实验教学新模式，归纳总结了教改实施的效果。

关键词：近代物理实验；虚拟仿真；教学模式；实施效果 Discussion of virtual simulation technology in modern physics experiment teaching

Li Ming-biao

(College of Mathematics and Physics, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Abstract: In this paper, the significance of introducing virtual simulation technology into modern physics experiment teaching is first investigated.Then, the teaching route of simulation experiment to assist modern physics experiment is explored.A new model of physics experiment teaching has been formed, which is instruction of electronic teaching casephysical experiment measurement test.Finally, the effect of educational reform is summarized.Key word: Modern physics experiments;Virtual simulation;teaching model;Effect of implementation

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 0、引 言

虚拟仿真技术对高等教育发展有着广泛的影响，为高等教育提供了先进的教学手段，改变了以往传统的教学方式。在教育部《大学物理实验课程教学基本要求》中明确提出，在教学模式和方法上要“充分利用包括网络技术、多媒体教学软件等在内的现代教育技术，营造多元化的教学模式”等基本要求。将虚拟仿真技术引入实验教学，对促进近代物理实验教学方法的改革起到了很大的作用。在培养学生的实验基本技能上，实际动手操作实验仪器将是必要的，但在虚拟仿真实验在软件设计引导下，对复杂的物理实验虚拟仿真更直观并且容易[1]做到，对探索性、创新性的实验，虚拟仿真实验模式将更为有效，尤其对实验结果的整理与分析，以及实验报告的撰写等诸多环节，都可采用先进的数据分析处理软件获得正确的结论，并在计算机上完成。如果说普通物理实验以打好实验基础为主，近代物理实验则注重培养分析、解决物理问题的能力，那么虚拟仿真技术在近代物理实验中的优势更明显。为此，应用虚拟仿真实验系统教学，建立近代物理实验教学新模式，符合教育部《基本要求》，适合当今教育发展需求，紧跟时代发展步伐。

一、探索仿真实验辅助近代物理实验的教学模式

近代物理实验作为高等院校的专业课程实验,教学内容复杂、任务量大，受到仪器设备、实验材料等因素的制约，这是在组织实验教学中面临的最突出问题。如何合理有效的利用有限的师资和设备资源，在有限的时间和空间内获得良好的教学效果，是我们研究探讨的重要课题。为了解决这一矛盾, 在实验教学中引入模拟仿真实验教学手段，探索仿真实验辅助教学的新模式。

开发制作近代物理实验电子教案，实现辅助实验讲解，调动学生参与实验的积极性，提高实验操作效率；应用交互式仿真实验软件，指导学生的预习、复习，打破传统实验教学呆板单一的模式，为实验教学提供更为宽松自由，方便灵活的空间；在实验上，仿真实验拓展了有限的课堂教学时间，为学生展示实验原理、验证设计思路；利用仿真实验对实验相关的理论进行分析，对实验的历史背景和意义进行讲解，对实验的现象进行演示，使仿真实验成为连接理论教学与实验教学纽带，形成电子教案理论指导-模拟仿真软件预习操作-物理实验测量检验的仿真实验辅助教学、理论与实践相结合的一种崭新教学模式。虚拟教学课件的设计由简单到复杂，操作由简到繁，内容由少到多，使教学内容循序渐进，不断深入。从打好实验基础到实验技能的养成，再到实验技能的提高，教学内容具有明显的层次性，这就使

收稿日期：

基金项目：辽宁省教育厅教学改革项目(辽教发[2016]23号)，渤海大学教改(2017A类)项目 作者简介：李明标(1965－)，男，副教授，主要从事实验技术教学及科研工作。学生实验能力的提高也分层次进行。随着实验层次的不断提高，学生的实验能力不断提高，做实验的精神状态也发生了变化，由过去等教师讲，等教师教，出了问题等教师解决变为依靠自己钻研解决问题。随的教学改革的不断深入，实现从以教师为中心向以学生为中心教师辅助指导的教学模式转变，以灌输式教学向边学边做的研究性教学模式转变，提高学生综合素质和实验操作技能。

二、虚拟仿真近代物理实验教学模式实施取得的效果

通过两年的教学实践，虚拟仿真技术辅助实验教学的模式取得了良好的效果，激发了学生学习兴趣、提高了学习效率，增加了学生学习和实践操作能力。

（1）改革传统实验教学模式。将虚拟仿真技术运用于物理实验教学，改变以教师为中心的传授式教学模式，通过教师指导虚拟实验设计和学生自主学习活动，发挥教师的主导作用和学生的主体作用。虚拟仿真技术加强了学生在学习活动中的思考和创新，它不仅使学生能够有效地通过观察提出假想，而且提供的优良交互性实验教学系统，能够为学生提供必要的学习反馈，学生可以通过屏幕提示逐步思考、选择，由浅入深的探索物理现象的本质，提高学生的分析和理解能力。

（2）激发学生学习热情。应用虚拟仿真技术, 以图文声像并茂形象地传递实验内容，把涉及到的知识、现象、全部过程都反复再现在学生面前。对书本中较抽象难于解释的内容进行图形化、形象化处理，使学生耳闻目睹，仿佛身临其境，激发了学生们学习实验的兴趣。

[3]学生在预习完实验相关内容后，可通过仿真实验课件进行模拟操作,避免实验室中实际操作时的失误，提高实验操作效率。

（3）提学生高学习效率。虚拟仿真技术教学将文字、图像、图形、声音等信息进行处理、存储,突出了形象性和感染力, 弥补了传统实验教学方式的不足，使人通过多个感官来获取信息, 提高信息传播效率。应用虚拟仿真技术，丰富了教学内容，突破时空限制，恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、远离人们日常生活经验的、不便直接观察的自然过程和现[2]象,全方位、多角度地展示科学内涵，使学生既能看得见，又能听得到，还能用手操作，再通过讨论、交流，用自己分析得出结论，知识的获得远远好于传统教学的效果。

（4）建设了辅助教学平台。虚拟仿真技术教学为师生提供了一个崭新的学习的平台，学生可以通过查阅电子教案、预习课件、对相关实验进行充分预习，然后回答预习检测题，当答对一定比例的检测题后，方可进入下一阶段，即虚拟仿真实验，在完成仿真实验的过程中，学生预习时发现问题可随时向教师提出、发表自己的看法，并同教师进行讨论，教师也便于了解学生的实验操作动态，以保证学生在后续物理实验中操作的正确性。虚拟实验完成后，再进行物理实验，分析比较仿真实验和物理实验的步骤、数据及结果，加深对实验原理的理解。

（5）节约实验经费。虚拟仿真实验可以解决实验室仪器数量不足的问题，并可避免仪器易损坏。模拟大型实验“仪器”操作及复杂的物理现象，节约其实验的材料费。通常的实验仪器、实验方法远远无法满足现代物理理论的发展的要求，比如晶体结构研究、核实验、辐射实验等，运用虚拟仿真技术，可以将目前新技术所产生的大量信息通过虚拟仿真软件直接地表现出来，展示于学生眼前，便于他们当今高科技的了解和掌握。

三、结 语

结合学校实验设备具体情况，把虚拟仿真技术引入传统近代物理实验教学中，实现传统的教学方式向现代教学方式转化，将硬件实验验证方式向多元化实验方式转移，实验将不再受任何约束、限制，学生可在计算机上进行虚拟仿真实验，为学生创建良好的实验环境。通过虚拟仿真实验的方法引入新的概念和规律，把理论教学与实验教学有机地融为一体，改革

[4]传统的实验教学模式，丰富教学内容,师生互动、调动学生学习实验的积极性和主动性，提高实验教学质量，节约实验经费开支，建立具有一定推广价值的人才培养实践教学新模式，促进了学生研究能力、创新意识和综合素质的全面提高。

参考文献：

[1]韩振海．VirtualLab 虚拟仿真在物理光学中的应用[J]．河西学院学报，2016,32（5）：32-38 [2]腾香．近代物理虚拟仿真实验系统的开发研究与实践[J]．渤海大学学报，2015，36（3）：204-207 [3]任骏原，腾香，李金山．数字逻辑电路Multisim仿真技术[M]．北京：电子工业出版社，2013．

[4]李明标，陈维石，孙爽，舒天爽．单摆法测量空气密度实验分析[J]．渤海大学学报，2016，37（4）：322-325

第五篇：基于虚拟仿真技术的动漫衍生品设计研究与开发

基于虚拟仿真技术的动漫衍生品设计研究与开发

摘要：对于发达国家而言，动漫产业的价值其中很大部分是由动漫作品本身衍生出来的周边产品制造的，但是在我国动漫产业的衍生品发展还存在着很大的不足。在本文的研究中利用虚拟仿真技术以及CG技术对动漫衍生品的设计研究开发进行了全面的分析，借助这一技术对动漫衍生品进行了精确地设计，实现了动漫衍生品的完美仿真，提高了动漫衍生品的设计水平，为我国动漫产业的进一步发展提供了强有力的保障。关键词：虚拟仿真技术；动漫衍生品；设计开发；CG技术 引言

动画产业与动漫产业发展至今，世界上各大动漫大国都在发展中逐渐的形成了以这两项手段为主要的盈利模式的产业链——动漫产业。就目前中国的动漫产业发展而言，与世界上动漫产业较为成熟的美国、日本、韩国等动漫大国相比，中国的动漫产业化的正式开始是开始于2006年，到目前为止也仅仅发展了十年的时间，但是在这时间的发展中中国的动漫产业却迎来了极为高速的发展[1]。

而在就动漫产业中虚拟仿真技术的应用以及动漫衍生品的有关研究中，国内外许多学者都对此进行了相关的研究，特别是在最近几年时间内，国内也涌现出了大批的专家学者对此进行了全面的分析研究。赵永新在其《动漫衍生产品营销》（2009）中，结合了世界范围内大量的动漫产业的案例，对国内的动漫衍生品的市场拓展以及宣传营销的主要方式进行了全面的系统分析，并进一步的阐释了当下国内外动漫市场的发展状况以及我国动漫产业发展中所遇到的主要问题[2]。清华大学出版社出版的王传东教师在其作品《动漫产业分析与衍生产品研发》一文中，着重的对动漫衍生产业的研究意义进行了全面而深刻的研究分析，并进一步的对世界范围内的重要的动漫市场发展方式进行了分析研究，以及有关动漫产业发展的基础进行了综合的分析，从而为中国动漫产品的发展提供了较为明确的发展方向[3]。上海师范大学李金良在其研究《我国动漫产业链及衍生品开发问题研究》也对我国的动漫行业发展如何利用动漫衍生品来实现产业链的完善，从而让动漫产业可以为我国发展提供更多的经济支持[4]。

在这些有关的研究中，其中很少或者几乎没有涉及到虚拟仿真技术的应用，而在此次研究中，则重点对虚拟仿真技术的应用进行了全面的分析研究，期望利用这一技术全面的推荐进我国动漫产业的发展，提高我国动漫衍生品的核心竞争力[5]。研究方法

2.1虚拟仿真技术与CG技术方法简析

虚拟现实与CG技术都是数字媒体艺术的核心技术之一，而与此相关的数字媒体技术的外延与扩展，也都在动漫作品的衍生品的设计中起到至关重要的作用，在有关于这一系列艺术与技术方法的研究中，数字媒体技术是其中极为重要的核心之一，如果将数字媒体技术作为一个金字塔来进行分析，其技术最底层的方面所涉及的服务面往往相对较大，且应用率也相对较高，其中重点包含了如数码摄影、个人网页设计、数字图像设计、电子书报刊、DV录像等。在这一方面的设计与研究中，对从业人员的要求限制并不是很多，不需要太多的技术支持便可以完成这一些列的工作。而在第二层则是则是动漫设计中的信息服务的层面，在这一个环节中主要是进行有关于企业网站设计、工业产品设计、平面广告设计、室内装修设计等。而伴随着层级的不断提高，对于技术的需求也越来越高，无论是在理论方面的需求还是在实际的设计过程中，都需要这部分人员不断的提升自己第能力，且层级越高所需要的专业人员数量也在锐减，但是其所创造的价值却在不断上升，所这一部分的工作人员往往是少而精[6]。在这一部分中，主要的工作便是进行专业的动漫作品影视特效的设计以及网络游戏的设计和活动策划等多个方面，而在动漫衍生品的设计中，也需要进行虚拟仿真技术的人物设计，以及CG数码绘画。而真正的处在金字塔最顶端，进行顶端设计的，则是整个动漫流程链设计的核心，主要包含了最新数字媒体技术领域，其中重点是人工智能产品的研发设计。其中∪是虚拟现实技术的基本算法，∂为常系数，Tn为循环数。

∪=∂(1+2+······+)

(1)Table 1 animation design industry Pyramid model Hierarchy and classification First floor Second floor

Professional requirements low commonly

Technology type Photography, video, etc Enterprise website design, industrial product design, etc.Third layers

higher

Animation works, film and television design, etc.Fourth layers

Highest

Artificial

intelligence special

effects

research and development, etc.2.2动漫创作与计算机制图

在动漫衍生品中，其中重要的一个分类便是印刷品以及相关的影视作品，这其中的衍生印刷品则主要是指那些依据原版的动漫而衍生出来的一系列的漫画、明信片、海报等，而其中的那些影视作品则是指那些依据原版动漫而衍生的OVA、影片等[7]。特别是在动漫所改编的影片中，传统的动漫制作往往是采用基本手绘的方式，这一种创作方式制作周期相对较长，在制作中需要投入大量的人力与物力，比如较早期的宫崎骏的电影，许多都是采用了手绘的方式，比如在1997年所上映的《幽灵公主》，这一部动漫电影在设计的过程中除了利用了15n分钟的CJ动画之外，其他的部分统统采用了手绘的方式进行创作[8]，单纯在绘画以及电影制作过程中就耗时两年的时间，作为一部动画艺术的电影，《幽灵公主》可谓是当时的巅峰之作，但是因为其制作工艺的繁琐与复杂，并不适合进行动漫衍生电影的创作，造成这一现象的原因很大程度是因为这些作品制作周期过程，且耗费的人力成本过高，就目前的动漫市场来看，几乎没有什么动漫作品可以持续走红一两年[9]，并且现在很多的快餐动漫在设计的过程中往往会在一个月更新完毕，一季也不过是简单的十几集左右，随后便需要依据这部动漫的后期影响力来决定是否进一步的进行第二季的拍摄。在这中Cn是变化数增长数。

=sec（2）

在这样的市场形势下。如果继续用一两年的时间来进行创作，那么往往难以获取利润，所以在目前无论是动漫还是有关的动漫衍生品都在不断的通过CG技术与虚拟仿真技术来进行动漫衍生品的制作。讨论与分析

3.1动漫衍生品发展研究分析

由下图可以看到，目前动漫的衍生品种类与范围较多，动漫衍生品主要包含了那些依据动漫、漫画、游戏中的角色以及相应的剧情而衍生出来的各类产品。而动漫衍生品产业也就是这一类产品的开发、制作、宣传、销售等一系列的工作的集合。在美国、日本等动漫大国而言，一条完整的动漫产业链蛀牙包括了动漫产品比如其中的动画、漫画的开发制作以及相关的书籍影碟的制作销售，以及与此相关的那些动漫衍生品的开发销售，在这一轮的产品营销中获取利润之后在开始下一轮的产品制作与研发，从而利用这一良性的循环而不断的进行新产品的开发制作。在进行了多轮的产业链循环生产之后，在这一条产业链中动漫衍生品在其中所占的地位越来越重，已经逐渐的成为了世界上各大动漫企业盈利的重要来源。据不完全统计，在那些动漫大国中，动漫衍生品的利润可以占到整个动漫产业总利润的70%到80%。而在我国动漫衍生品产品所占的地位相对较低，仅仅占到了30%左右。

Figure1 Animation industry, related industries, share distribution 而就世界范围内的的动漫发展而言，各国纷纷致力于发展动漫的相关衍生产品，在很大程度上是因为动漫这一类产品的艺术形式其保质期相对较短，但是其开发周期却相对较长。一部优秀的作品往往需要经历较长时间的制作才可以实现面世，但是在目前激烈的市场竞争环境下，往往作品再投入市场后不久就被其他的作品的造势已经风头压过去，因此较短的市场热度往往会让企业无法收回成本甚至会造成重大的损失，从而导致了目前国内许多的动漫企业都以利润为第一目标，作品的设计只追求利润而不关注质量，只进行那些小成本的作品制作。

3.2虚拟仿真技术的国内应用研究

从下图中的数据中我们可以看到，在最近四年的时间内，中国的动漫产业生产总值已经实现了翻番，并且这一问题还仅仅处于起步阶段，在未来的发展中，中国的动漫产业必将迎来更为全面高速的发展。

Figure 2 Total output value of animation industry 中国的动漫产业在国务院办公厅所发布的[2006]32号文件中对其进行了定义，主要为以创意为核心，通过动画、漫画形式来表现，以动漫书籍报刊杂志、电影电视、音像制品、舞台剧以及多媒体技术手段下的动漫传播新形势等动漫产品本身的开发生产出版及销售，还包括以动漫IP为核心而产生的服装、玩具、食品、游戏、主题公园、会展以及虚拟偶像等衍生产品共同创造的产业[10]。而在这一系列的定义中，其中动漫衍生品在其中的作用不可忽视，并且不断的推动着动漫产业的经济发展。

Figure 3 2013-2016 animation derivatives scaleUnit(100 million yuan)在上图中可以看到，在中国动漫产业的动漫衍生品的产品规模在2016年已近逐渐发展到了264亿元，由此可以看出，在最近几年的发展中动漫衍生品产品在整个动漫产业中占据的市

场份额已经越来越大，而在这一过程中，国家也越来越重视动漫行业发展中动漫衍生品的设计与完善。并在这一过程中将与动漫形象相关的各类服饰、文具、人物模型、食品、线下活动以及电子游戏等多方面产品的销售与发布，从而形成相对较为完善的产业链，提高我国动漫产品的核心竞争力。并进一步的提升动漫产业的盈利空间，进一步的实现动漫市场的规模提升，进一步的将动漫品牌的授权理念规则化，进一步的加强不同企业的之间的相互合作，并且在发展的过程中国家也在不断的提供合适的操作平台从而推动各类动漫衍生品的发展。

Figure 4 worldwide animation derivatives total output value accounted for 就动漫衍生品产业的发展以及许多其他国家的经典案例进行分析可以得出，动漫衍生品无论在哪个国家都是动漫产业链上获利最大的部分，在世界范围内已经逐渐获得了极大的发展空间，并且也越来越受到各地政府的重视，而与此同时，中国的动漫产业高速的发展速度也进一步的表明动漫这一种艺术其社会认可度也有了极大的提升，动漫产业在中国市场内得到了极大的发展。并且在目前的发展中，我们可以看到中国动漫产业的发展期核心竞争力与创造力也在不断的上升，已经取得了较好的成果。

Table2 2014 analysis of output of 3 animation works in China in 2016 Type and year Homemade film Domestic Classic Animation Imported films co-production

2014(Department)

15 105 0

2015(Department)

16 38 1

2016(Department)

8 12 0

Total 3.3虚拟仿真技术具体应用研究

200 141 104 虚拟仿真技术在动漫衍生品的应用中已经越来越取得重要的成果，在这一过程中需要从动漫产业链中的初始环节入手，虚拟现实技术的应用基础，便是需要设计有着优秀故事情节、有着丰富个性且制作精良的动漫作品，只有动漫作品自身有着很好地开发性，才可以衍生出优秀的动漫衍生品。而目前国内的原创动漫作品在进行创作的过程中主要有两种模式，一种模式是疯狂的追求数量，不追求具体的情节设计，在这一部分作品在其发展中只能利用不断的洗脑营销炒作以及凭借着巨大的数量来霸占播放频道从而获取短期的利益，这一类作品在实际的动漫衍生品设计中，往往缺乏优秀的素材，且这一类作品在市场中大量发布，无疑直接的制约了中国动漫事业的发展，并且从长此以往极有可能导致一种恶性循环，从而从起点处便断绝了开发动漫衍生品的可能。

Figure 5 in recent years, China's animation market, the number of animation products born every

year 而与此相对应，另一种模式则是不断的投入大量的人力物力，并不计成本的进行优秀的动漫作品，这一类作品往往凭借着自身丰富的人物形象以及优秀的剧情成为了一段时间内的热点，成为国内动漫作品的经典，但是这一类作品其重要的弊端在于这类作品前期投资往往无法在短期内收回，即使这部分作品有着丰富的素材可以进行动漫衍生品的制作，但是也会因为其漫长的制作周期而失去了市场的热度，导致其风头被许多的新秀作品势头压过，所以我们可以看到这两种模式都不利于动漫衍生品的开发制作。所以更好地进行动漫产品的制作，需要将这两种模式进行中和，从而找出一条适合中国动漫作品开发动漫衍生品的道路。结论

发展至今，中国的动漫产业经历了高速的发展，在发展中除却国内环境以及国内产业自身的问题，国外的动漫作品也对中国的动漫市场产生了较大的影响，并逐渐的形成了一种垄断的状态，并且就动漫产业的衍生品看来，国内市场在资金的投入或者是技术的开发研发等都存在着不足，但是动漫产业的衍生品作为动漫行业产业链中最为重要的一环，必须作为研发的重点。在这一状况下，利用虚拟仿真技术来推动国内动漫衍生品产业的发展，对于中国的动漫市场而言有着极为重要的意义，是中国发展所面临的重点，也是行业发展的必然趋势。而真正实现利用虚拟仿真技术来进行动漫衍生品的产业推广，重点在于对国内动漫产业发展的一种态度的端正问题，需要相关的行业人士认识到这一产业的无限潜力。因为在动漫产业的产业链中，只有正视动漫产业所带来的经济价值，才可以全面的带动世界范围内的各行各业的发展，从而全面利用这一技术将动漫产业衍生品产业提上新的发展阶段。

参考文献

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