虛擬現實技術特點精選(九篇)

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第1篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞：虛擬現實；技術；商業(yè)產品；研究

中圖分類號： G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

虛擬現實技術是美國等發(fā)達國家在八十年代末期發(fā)展起來的一門新技術，到九十年代初期，人們才開始關注虛擬現實技術，虛擬現實技術早期主要運用于電視、游戲等娛樂項目中。目前正在向工業(yè)、商業(yè)、教育和醫(yī)學行業(yè)等擴展應用，在當前屬于一項非?；钴S的研究領域。

1虛擬現實技術的特點

通常情況下，虛擬現實技術有以下三個特點[1-2]：①沉浸性：虛擬現實技術是結合人類的感官特點和心理特點通過計算機生成三維立體圖像，體驗著可以戴上具有顯示器的頭盔和能顯示數據的手套等設備，通過這些交互設備親身體驗虛擬環(huán)境，將自己融入到虛擬環(huán)境中，體驗一種身臨其境的感覺。②交互性：即人機交換，體驗者可以通過操作電腦鍵盤和鼠標進行交互，也能通過傳感設備進行交互，如頭盔顯示器、數據手套。計算機能感應到體驗者的手、眼、語言的運動，來調整系統屏幕上的聲音和圖像。在這里，體驗者同樣具有高度的自主性。③多感知性：因為計算機的虛擬現實系統中具有多種感官設備和反應裝置，所以，體驗者通過計算機在虛擬的環(huán)境中可以感受視覺、聽覺、觸覺等多種感知來達到一種身臨其境的逼真效果。

2國內外對虛擬現實技術的研究現況

2.1美國主要在用戶界面、感知、后臺軟件和硬件等四個方面進行虛擬現實技術的研究。美國宇航局有一項著名的創(chuàng)作就是對哈勃太空望遠鏡的仿真，還通過虛擬現實技術建立了訓練系統和空間站VR維護。2010年墨西哥和海底發(fā)生了大地震，美國科學家們利用虛擬現實分析系統，時刻關注受災地區(qū)的情況，同時預報該地是否有斷層移動的現象。美國在建筑虛擬動畫方面也做了深入研究，目前已經建立了不少虛擬建筑場景。

2.2在歐洲，英國在觸覺設計和應用研究方面領先于其他很多國家。2011年4月，英國威廉王子大婚。英國一家公司通過虛擬現實技術模擬了大教堂和周圍建筑群，使用戶仿佛身臨其境。

2.3日本對虛擬現實技術的研究處于領先地位，特別是對虛擬現實游戲的研究。日本東京大學科研院主要研究遠程控制方面；東京大學廣瀨研究室主要研究虛擬現實的可視化問題；筑波大學開發(fā)了虛擬行走原型系統。

我國對虛擬現實技術的研究相對發(fā)達國家起步晚、有一定差距。不過近幾年來，在我國一些科研機構和高校中，北京航空航天大學計算機系是我國最早研究VR的單位之一，該校在2000年8月成立了實驗室專門研究虛擬現實技術；浙大CAD&CG國家重點實驗室研發(fā)了虛擬建筑環(huán)境的漫畫系統；哈爾濱工業(yè)大學對人類的表情做出了重點研究。目前，國內很多大學生都在研究虛擬現實實景漫游，并且有些研究成果已經被應用到城市建設和規(guī)劃中。

3虛擬現實技術在產品設計中的應用

3.1產品外形的設定

產品設計人員可以通過虛擬現實技術模擬出來圖像確定產品的外形，并且還能從各個角度觀察產品，幫助設計人員改進產品中的不足之處，從而可以進一步優(yōu)化產品。

3.2產品布局檢測

一些結構復雜的產品需要合理、科學的布局，設計者可以通過虛擬現實技術很直觀的看到整個產品的結構，設計人員可以參照計算機上的數據選擇最科學、合理的產品布局方式。同時，虛擬現實技術對設計產品整個具象進行再現[3-4]，包括外形設計到內部結構都能呈現出來，通過人機交互的方式讓設計人員更為直觀的感受產品，方便找出設計不當的地方，從而進一步完善產品，這樣一來，就能科學、高效的規(guī)劃產品的布局。

3.3產品的宣傳

宣傳產品是銷售產品的一個重要環(huán)節(jié)。虛擬現實技術能夠幫人們將虛擬的事物“真實化”，為觀眾提供更多的感知能力，更為生動、直觀的將產品展示給觀眾。虛擬現實技術極大的吸引了觀眾的眼球。

4虛擬現實技術與上海世博會

2010年5月到10月，第41界世博會在我國上海舉行。虛擬現實技術在這次世博會上得到多方面的應用，主要體現在世博館規(guī)劃設計、館內虛擬展示和網上世博會三個方面。

1.世博會虛擬規(guī)劃設計

針對世博會場地和場館的規(guī)劃，設計者利用虛擬現實設計大大提高了場地規(guī)劃的科學性的效率。設計中，世博局引入CityMaker系統對用地范圍的實際建筑進行三維建模，將得到的現狀圖片、AutoCAD圖紙等數據資料進行疊加。對于改造方案，也利用虛擬現實技術比較選出最為合理的設計方案。

2.世博場館內虛擬展示

上海世博會全面采用了虛擬展示系統。例如沙特360度環(huán)幕的珍寶劇院，在播放深海奇景、星級穿越等情景時，讓觀眾身臨其境、心潮澎湃，虛擬現場為觀眾帶來了非常強烈的視覺體驗。世博會石油館也利用虛擬現實技術，石油館的影院中播放的4D電影《石油夢想》，為觀眾展示了石油演變的整個過程，結合4D影片的效果和情節(jié)，設計放映廳的座椅可以前傾后仰，為觀眾帶來動感體驗，同時還能聽到風聲、聞到石油的氣味等，使觀眾對影片印象深刻。

3.網上世博會

網上世博會是實體世博會的擴展和補充。網上世博會是中視典數字科技有限公司的VRP-museum系統和水晶石公司的N-city系統等共同制作完成。網上世博會通過交互的方式為場外人員介紹了世博會的大量背景，包括游線預覽、場館介紹等。

虛擬現實技術成為各個領域發(fā)展的突破手段，通過它向人們展示未來生活的片段。虛擬現實技術不僅在商業(yè)展示中給人們帶來驚奇的體驗，在其他建筑設計、數字化酒店、大型工程漫游和醫(yī)學研究等各方面都有廣泛應用。由此可見，科學技術的應用對我們生活的影響越來越大。

結束語：

作為一項新興技術，虛擬現實技術帶給人們大量的視覺體驗，拉近了觀者與展示產品的距離，有效節(jié)約了設計成本，其應用前景十分廣闊，但仍有許多問題有待研究，只有真正找到這些問題的技術實現途徑時，信息處理系統和人之間的隔閡才能完全被克服。

參考文獻：

[1]趙沁平.虛擬現實中的科學技術問題[J].中國計算機學會通訊.2013，（1）：12-14.

第2篇：虛擬現實技術特點范文

【關鍵詞】虛擬現實 多媒體通信 應用

虛擬現實（Virtual Reality， VR）將在未來像手機和因特網一樣深深影響我們的生活，它通過新的接口（頭盔顯示器、手持控制器等）為我們和計算設備之間提供更加生動、直觀、自然的連接。像因特網一樣，虛擬現實給我們提供了一種新的多媒體通信方式――真正使遠距離通信以更加自然的面對面交談形式進行?；赩R的多媒體通信技術甚至能為人們提供虛擬生活體驗，人們在相隔很遠的距離就能夠通過全息虛擬實體一起吃飯、看電視、唱歌、跳舞、工作等。因此，VR通信將給人們的生活帶來前所未有的革命性變化。

1 虛擬現實的概念和特點

虛擬現實技術是一種以計算機技術高科技技術為主要載體， 將現實生活中的場景或過程等轉化成栩栩如生的虛擬環(huán)境， 并帶給人們視聽效果的技術。虛擬現實技術將計算機、圖形學、多媒體、機器學習以及控制論等多種理論和技術融合為一體，將概念性事物抽象為具體進行顯示，或是將遠距離實物在所需位置以逼真的三維影像再現，從而轉化為人們容易接受的事件， 實用性很強。虛擬現實技術主要有以下特征：

1.1 構想性

人們的思想、構思、感情等都是抽象的，語言、二維圖像等很難對其進行形象化描述和呈現。虛擬現實技術則可以通過計算機模擬和聲光電技術將人們所構想的抽象的事物轉換為具體的事物，并生動、形象地呈現在人們面前。

1.2 沉浸性

通過虛擬現實技術，人們可以將自己融入到虛擬世界中，與虛擬世界中的人、事、物進行互動甚至是感情上的交流，從而經歷與現實世界類似的生活、工作、學習經歷，這樣可以是人們很容易沉浸在虛擬現實技術所模擬的虛擬環(huán)境中。

1.3 全息性

全息性就是指虛擬現實技術能夠將事物的所有信息通過計算機、聲光電等多媒體手段全面地呈現在人們的面前，使人們不用接觸到實物就能夠從各方面對事物進行了解。

1.4 相交性

作為虛擬現實技術最重要的一個特征，相交性就是人們能夠通過鍵盤、鼠標等控制設備對虛擬現實設備所呈現的虛擬環(huán)境和事物進行控制，使其與實際生活中的相關環(huán)境和事物一致，用戶也可以通過對虛擬事物的操作和控制達到對實際事物相同的操作和控制。

2 基于虛擬現實的多媒體通信關鍵技術

基于VR技術的多媒體通信已經被很多研究機構和企業(yè)進行了驗證，證明了其確實可行。在實現虛擬現實多媒體通信時，必須依靠以下關鍵技術：

2.1 實物虛化技術

實物虛化技術是現實世界空間向多維信息空間的一種映射，主要包括環(huán)境信息采集、基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，它能夠將實際事物抽象、提取為多維信息空間的各種參數，并通過這些參數在所需要的時間和空間對事物進行虛擬化重構。

2.2 具有物理特性的虛擬傳感技術

多媒體通信雙方在虛擬環(huán)境中實現視覺、聽覺、觸覺等五官體驗，同時實現對虛擬事物的動作來實現對虛擬現實環(huán)境的控制，需要能對虛擬事物和環(huán)境的傳感技術，通過這種傳感技術將虛擬事物和環(huán)境反饋到人體感官和大腦，同時通過虛擬傳感技術感知人們的動作和思想、情緒等，并將其反饋給控制器，實現對虛擬事物和環(huán)境的操作控制。

2.3 虛擬環(huán)境處理技術

虛擬環(huán)境處理技術是虛擬現實通信的核心技術，它主要用于完成虛擬事物和環(huán)境的產生和處理，主要包括信息同步技術、實時逼真的三維影像生成與現實技術、三維定位和方向跟蹤技術等。

2.4 高帶寬低時延通信技術

基于虛擬現實的多媒體通信不僅要實時高質量傳輸聲音、圖像、立體影像等，還要實時高質量傳輸反饋控制信息，這就對通信系統的帶寬和時延提出了非常高的要求。幸運的是，隨著光纖通信、4G/5G等移動通信的技術的發(fā)展和應用，虛擬現實通信的高帶寬低時延通信需求將逐步得到滿足。

3 虛擬現實多媒體通信技術的應用分析

基于虛擬現實的多媒體通信技術在遠程教育、電子商務、工業(yè)生產、交互式娛樂、虛擬生活等領域都有著及其廣泛的應用前景。典型應用領域有：

3.1 遠程教育

虛擬現實遠程教育系統可以通過通信網絡將老師的授課三維呈現在學生面前，甚至建立虛擬現實課堂，讓老師和學生均能身臨其境，更有利于老師和學生的互動，有些無法通過二維圖像呈現的實驗、肢體動作教學完全可以有虛擬現實系統模擬出來并傳遞給所有的學生，學生也可以通過通信網絡將學習效果三維模擬反饋給老師。

3.2 電子商務

虛擬現實可以多媒體呈現商務洽談和會議，也可以通過虛擬現實系統將商品的屬性特性虛擬化，由通信網絡傳遞給對方，并由顯示系統呈獻給對方，從而節(jié)省了時間和經費，提高商務效率。

3.3 工業(yè)生產

在工業(yè)生產中，生產廠家推出新產品，可通過虛擬現實系統模擬、虛擬化所設計的新產品的各種特點和屬性，并模擬其使用效果，通過傳感系統將使用效果反饋給廠家，廠家根據反饋結果對產品進行改進。也可可通過虛擬現實系統和通信網絡將產品呈獻給用戶，由用戶使用狀況來確定下一步產品規(guī)劃。

3.4 交互式娛樂

虛擬現實系統為各類不同用戶呈現出三維的多媒體影音效果，其天生就具有娛樂因子。而虛擬現實系統給用戶帶來的前所未有的三維的、生動的、直接的感官體驗和情感體驗是其它娛樂系統根本無法實現的。用戶可以通過虛擬現實系統進行唱歌、跳舞、游戲等各種身臨其境的娛樂活動，足不出戶就可以與親人、朋友一起“玩耍”。

3.5 虛擬生活

虛擬生活概念提出有很長一段時間了，但是一直無法實現，虛擬現實系統的出現使虛擬生活在不久的將來成為可能。虛擬現實可通過多媒體通信系統將分布在各地的人們集中到同一個虛擬生活環(huán)境中，在該環(huán)境中生活、工作、學習，從事自己感興趣的工作，和自己心儀的女孩談一場戀愛等等。

4 結束語

虛擬現實是一個非常有前景的“老”技術，S著通信和網絡技術的高速發(fā)展，基于虛擬現實的多媒體通信將成為現實，并將我們的生活將產生巨大而深遠的影響，相信隨著技術的不斷革新和進步，虛擬現實將很快走進我們的生活。

參考文獻

[1]張穎南.計算機通信中虛擬現實技術的應用探討[J].信息化建設，2015（80）.

[2]Philip Rosedale.Virtual Reality：The Next Disruptor，A new kind of worldwide communication.IEEE Consumer Electronics Magazine，vol. no.，Jan，2017（48-50）.

第3篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞：虛擬現實；醫(yī)學；教育；交互性

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）27-6165-02

1 虛擬現實技術的特點

虛擬現實技術是計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術等許多相關學科領域交叉、集成的產物。虛擬現實隸屬三維的范疇，其中的“現實”是泛指存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是已存在的，也可以是不存在的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種逼真的三維環(huán)境，人在此環(huán)境中，可進行操作或控制，實現特殊的目的。

實時交互性是虛擬現實技術最本質的特征和要求之一，也是虛擬現實技術的精髓，這正是虛擬現實技術與三維動畫和多媒體應用的最根本的區(qū)別。

虛擬現實是一種人機交互系統，它采用最為自然的人機交互界面，為用戶提供身臨其境般的感受。虛擬現實技術的主要特征有以下幾方面：

多感知性（Multi-Sensory）——用戶感知到的視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等。

浸沒感（Immersion）——用戶在模擬環(huán)境中的真實性，從而忽略了虛擬與現實之間的界限的程度。

交互性（Interactivity）——指用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。

構想性（Imagination）——強調虛擬現實技術具有廣闊的可想像空間，不僅可再現真實存在的環(huán)境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

虛擬現實技術開始于軍事領域的需求，現在已開始從高端領域全面走向專業(yè)應用領域，如商業(yè)、工業(yè)設計、娛樂、通信、醫(yī)療、教育等諸多領域，尤其在娛樂、教育、藝術方面的應用占主流，發(fā)揮的作用也越來越大。

2 虛擬現實在醫(yī)學教育中的應用與實現

虛擬現實在醫(yī)學領域已大有作為。該技術可用作醫(yī)學模擬，如虛擬人體，數字化人體模型醫(yī)學教育中更容易讓人了解人體構造、功能及病理現象等；虛擬手術，可用于訓練、指導手術，對復雜手術過程的規(guī)劃或預測手術結果很有意義。

虛擬教學是利用虛擬技術模擬難以講解的教學場景，使之可視化和可參與性，讓醫(yī)學學生和低年資醫(yī)生從多個角度去觀察、分析，并且不會增加患者費用及風險，學習者在可視化和參與性下更好地學到相關信息。將一些枯燥難懂的數字、結構等變得容易理解、生動而具體，另一方面，虛擬教學還能系統地串聯相關信息，提高教學質量，降低教學成本。

歸納虛擬現實在醫(yī)學教育中的優(yōu)點：教學內容視覺化、學習交互性好、沉浸感真實性強、實習成本低。

臨床上，80%的手術失誤是人為因素引起的，所以手術訓練極其重要。虛擬手術培訓系統，虛擬外科工具、虛擬人體模型及器官等，借助于虛擬外設（傳感器），使用者可以對虛擬的人體模型進行手術，環(huán)境逼真感強，如再增加網絡功能，還能多方位培訓學習者，或在外地專家的指導下工作等，學生不受時間限制可重復實習操作，又不會發(fā)生意外，提高了熟練程度，避免今后給病人帶來痛苦。

虛擬技術還能變定性為定量，如傳統醫(yī)學診斷是靠醫(yī)學的學識和經驗，但對于新學員難免會“吃不準”而導致誤診。虛擬醫(yī)學系統可將所有人體信息、藥物影響數據存儲在電腦中，幫助學員分析，輔助病情判斷。

虛擬現實在醫(yī)學教育的實現需要以下幾個步驟。首先，數據的采集處理與3D模型的構建。其次，3D模型的顯示，最后是虛擬交互表現。

例如，我們用虛擬現實技術設計制作作品——“虛擬表現——吸煙對肺的危害”，首先建立虛擬的3D肺結構，后續(xù)設計制作了正常的與吸煙影響后的肺的紋理貼圖，經材質、貼圖處理后，進行燈光渲染烘焙設置，最后利用虛擬現實后期引擎技術進行虛擬交互設計，動態(tài)形象地表達了吸煙對肺部影響過程及嚴重的后期危害，對呼吸科的醫(yī)學教學、病理分析起到了一定的輔助作用。

3 小結

本文論述了虛擬現實特點及在醫(yī)學教育中的應用，虛擬現實醫(yī)學教學環(huán)境具有交互性、智能性、仿真性、開放性和形象性等特點，又具備低代價、零風險、多重復，高效率的優(yōu)點，有利于醫(yī)學教學和學生自學，為現代醫(yī)學院校科教作出了巨大貢獻。

雖然虛擬現實技術的應用遠不止以上這些，而且還存在很多限制，但隨著技術的逐漸成熟，功能將不斷完善，還能使醫(yī)學虛擬現實技術進一步應用于其他領域，如合作醫(yī)療、遠程手術、緊急救護、康復訓練等，有著廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1] 田茵.虛擬現實技術在旅游中的應用[J].電腦知識與技術，2009（33）：9355-9356.

[2] 李偉光，付曉男.虛擬現實技術在現代醫(yī)學中的應用研究[J].電腦知識與技術，2009（12）：3200-3201.

[3] 田茵.虛擬漫游系統的設計與實現[J].科技信息，2008（36）：72.

[4] 田茵.虛擬現實技術在網絡中的應用[J].電腦知識與技術，2007（3）：715-717.

[5] 王少俊.虛擬現實在禁毒宣傳中的應用，全國首屆數字（虛擬）科技館技術與應用學術研討會論文集，2007，5.

第4篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞：虛擬現實技術；建筑景觀設計；應用

虛擬現實技術是當今世界使用范圍非常廣的一門高科技技術，它是一種利用計算機生成虛擬世界，并使人們進行虛擬體驗沉浸到虛擬環(huán)境中的計算機仿真系統。虛擬現實技術是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體傳感技術、網絡技術等的幾何。它能夠通過視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺等多種感覺進行實時模擬和交互，并在多個方面都有應用，例如醫(yī)療、航空、交通、教育、文化、城市設計及建筑等，對社會進步和人們生活質量的提高起到很大的促進作用。它具有沉浸性、交互性和想象性三個特點。

1虛擬現實技術的分類

虛擬現實技術是一項劃時代的技術。根據其“沉浸”程度和交互程度的差異，可以分為四種類型。

1.1沉浸式虛擬現實系統

該系統是一種比較高級的虛擬現實系統，它能夠為用戶帶來置身于真實世界的體驗，使用戶沉浸其中。該系統的優(yōu)點是沉浸性高，缺點是價格昂貴。

1.2桌面式虛擬現實系統

該系統將計算機屏幕作為用戶與虛擬世界產生交集的工具。它的設備是初級圖形工作站或個人計算機，采用自然交互技術、立體圖形等，產生三維立體空間的交互場景。該系統技術簡單、實用性強、成本低，因此應用較為廣泛。

1.3增強式虛擬現實系統

該系統能使用戶既可以看到真實的世界，也可以看到疊加在真實世界上的虛幻因素。也就是說同時將真實與虛幻結合起來，創(chuàng)造出似真似幻、亦真亦幻的世界。

1.4分布式虛擬現實系統

該系統是將在不同位置的用戶或將多個虛擬世界通過網絡連接起來，實現資源和信息共享的系統。它是虛擬現實技術應用的新境界。

2虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用優(yōu)勢

虛擬現實技術這一概念從提出到現在，雖然只有短短的不到二十年時間，但卻為人類各個領域的發(fā)展開辟了廣闊的天地。其中，虛擬現實技術在建筑景觀設計中有著非常明顯的優(yōu)勢。

2.1能夠創(chuàng)造虛擬世界

虛擬現實技術能夠創(chuàng)造和體現虛擬世界。將虛擬現實技術應用于建筑景觀設計中，能夠使設計過程可視化，建筑師能夠產生一種正在身處設計場地的感覺，并對建筑物的布局、功能、優(yōu)缺點等有詳細的了解，從而設計出更加科學的圖紙。

2.2擁有強大的圖形處理能力

虛擬現實技術擁有強大的計算與圖形處理能力。它最大的特點是能夠脫離原物體而對其視覺、嗅覺、聽覺等進行具體表現。例如在對已經被毀壞的建筑群進行復原設計時，就可以利用該技術對這些已經不存在的建筑進行復原。

2.3能夠對復雜的施工方案進行計算

利用該技術能夠在虛擬環(huán)境下對待建場地、周圍場景、機械設備、結構構件等進行創(chuàng)造，形成三維模型，并且模型具有動態(tài)性能。然后使模型進行虛擬的模擬操作，如此即可對復雜的施工方案中的具體情況進行觀察，并對不合理的地方進行修改。

3虛擬現實技術中制約其在建筑景觀設計中的應用因素

1）在目前的技術條件下，所使用設備的性能及種類等都遠遠沒有達到虛擬現實技術所定義的標準，使得虛擬現實技術的許多功能都無法實現。而且所使用的設備及軟件等價格昂貴，在許多建筑院校都經費缺乏的情況下，虛擬現實技術的應用受到了限制。2）虛擬現實技術是與計算機緊密相連的，因此在進行應用時，會涉及到一些非常專業(yè)的計算編程方面的知識。但絕大部分建筑設計人員并沒有計算機編程的基礎，而專業(yè)的編程人員又對建筑方面的知識一知半解，限制了虛擬現實技術的應用。3）虛擬現實技術的一部分理論的算法并不是很成熟及完善，阻礙了它的應用。例如快速生成立體圖的技巧、虛擬圖像生成的算法等。而且一部分實時效果的實現并不理想，例如對光照的模擬。此外，虛擬現實技術的專業(yè)性過強，與傳統的計算機輔助建筑設計工具并沒有實現很好的連接。4）雖然現階段提倡建設信息化和數字化社會，但建筑學院的教學中對數字建筑和信息建筑的教學水平較低，大部分都停留在傳統繪圖或CAAD制圖階段，相應的使用虛擬技術進行繪圖及設計的課程并不多見，并且對相關的計算機技術等也沒有系統的介紹。

4虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用

虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用是多方面的，例如文化遺產的復原、新型建筑物的設計、城市規(guī)劃、建筑教育以及其他方面的使用。

4.1文化遺產的復原

文化遺產一般由于經歷了漫長的歷史的風霜雨雪，因此變得殘破甚至消失。虛擬現實技術能夠在現有技術的基礎上對文化遺產的原貌進行修復，或對已經消失的文化遺產進行創(chuàng)造，使人們能夠看到它們當時的風貌。例如在對殘破的古村落進行修復時，可按照以下流程進行。

4.2新型建筑物的設計

新型建筑物設計是相對于建筑復原而言的。新型建筑物的設計既要進行形象的空間思維，又要將用戶的感受考慮進去。而且一旦開始施工所產生的成本都是不可逆轉的，因此對設計的準確性提出了很高的要求。虛擬現實技術能夠創(chuàng)造出一個真實的場景，使設計師產生一種身在待建場地的感覺，極大的增加了設計的準確性、科學性及可行性，同時節(jié)省了時間及設計成本，并提高了設計質量。

4.3城市規(guī)劃

虛擬現實技術在城市規(guī)劃中的應用非常廣泛，例如制作大比例尺的城市模型、對城市的環(huán)境及規(guī)劃進行考慮等。在城市規(guī)劃中使用虛擬現實技術，能夠將各種設計方案與現實環(huán)境融入起來，且能夠觀察出設計方案對現實環(huán)境的影響，從而對方案的合理性及科學性進行評估，最終縮短設計時間、節(jié)約設計成本，同時提高設計的可行性及建成之后的美觀度。此外，虛擬現實技術還在建筑教育以及其他領域都有較為廣泛的應用，促進了這些領域的發(fā)展。

5結語

綜上所述，虛擬現實技術對各個行業(yè)的發(fā)展都起著重要的推動作用。但目前該技術受自身一些缺陷及技術方面的制約，使其作用的發(fā)揮受到阻礙。因此要加大對相關技術及設備的研究力度，使虛擬現實技術能夠更好的為社會進步和人們生活質量的提高做出自己的貢獻。

作者:曹曉麗 潘穎 單位:蘭州文理學院數字媒體學院

參考文獻

[1]常林梅.虛擬現實技術在建筑景觀設計中的應用研究[J].數字技術與應用，2014,（8）

[2]陳薇,馮煒,焦?jié)申柕?虛擬現實技術與沿江景觀研究[J].建筑學報,2011,(6)

第5篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞：虛擬現實技術；技術構成；應用領域

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）35-8540-02

虛擬現實是在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機交互技術、人工智能、多媒體技術以及傳感技術的基礎上發(fā)展起來的交叉學科，由于它生成的視覺環(huán)境、音效是立體的，人機交互是和諧友好的[2]，因此虛擬現實技術將一改人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現狀，即計算機創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的環(huán)境之中。

1　虛擬現實技術

1.1　定義

虛擬現實技術是一種模擬人在自然環(huán)境中的視覺，聽覺，觸覺等行為的高度逼真的人機交互技術，是利用人類感知能力和操作能力的新方法。它使計算機從一種只用鍵盤，鼠標進行操作的設備變成了人處于計算機生成的環(huán)境中，通過感官、語言、手勢等比較“自然”的方式進行“交互，對話”的系統和環(huán)境，即虛擬現實環(huán)境[1，2]。操作者可在其中自由地運動，隨意觀察周圍的景物并與之交互操作。虛擬現實的定義，可以簡單理解為：利用計算機生成的，能給人多種感官刺激，并能通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的人機交互系統[3]。計算機生成的虛擬環(huán)境是能給人提供多種感覺的感官刺激的環(huán)境，能讓人有“沉浸”的感覺，虛擬現實通常由視覺、聽覺和觸覺構成。虛擬現實系統又是一種高級的人機交互系統，因此人機交互是虛擬現實的核心[4]。

1.2　虛擬現實技術的特點[5]

沉浸性：也可理解為“身臨其境””，讓用戶感到自身存在于模擬環(huán)境中的真實程度，當用戶全身心投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，感覺一切都是真實的。

交互性：指從模擬環(huán)境得到反饋的自然程度，以及模擬環(huán)境內物體的可操作程度?！±缬脩粲檬秩プヌ摂M環(huán)境中的物體，這時手就會有真的抓物體的感覺，并且物體會隨著手的移動而移動。

構想性：　在虛擬現實技術中，人與虛擬環(huán)境的交互作用，在本質上意味著它不是預成性的，而是生成性的，它具有一定的想象空間。

由于沉浸性、交互性和構想性三個特性的英文單詞的第一個字母均為I，所以這三個特性又通常被統稱為3I特性[1，3]。

1.3　虛擬現實技術的分類

按照虛擬現實系統功能和實現方式的不同，可以把各種類型的虛擬現實技術劃分四類：

1）桌面虛擬現實。桌面虛擬現實最大特點是缺乏真實的現實體驗，但是成本也相對較低，因而，應用比較廣泛。常見桌面虛擬現實技術有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現實QuickTime　VR、虛擬現實造型語言VRML、桌面三維虛擬現實、MUD等。

2）沉浸的虛擬現實。常見的沉浸式系統有：基于頭盔式顯示器的系統、投影式虛擬現實系統、遠程存在系統。

3）增強現實性的虛擬現實。典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數和武器瞄準數據投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數據，從而可集中精力盯著敵人的飛機或導航偏差。

4）分布式虛擬現實。目前最典型的分布式虛擬現實系統是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網絡連接而成，用于部隊的聯合訓練。[10]。

2　虛擬現實系統的主要硬件技術

虛擬現實硬件設備為特殊輸入和演示設備，以至于影響各種操作和指令，且提供反饋信息，實現真正生動的交互效果。虛擬現實硬件設備都包括三維空間跟蹤定位器，多通道環(huán)幕（立體）投影系統，三維空間交互球，數據手套等等。

虛擬現實生成設備：是一臺或多臺高性能計算機，是帶有圖形加速器和多條圖形輸出流水線的高性能圖形計算機[13]。

虛擬現實感知設備：感知設備是指將虛擬世界各類感知模型轉變?yōu)槿四芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘柕脑O備。然而，相對成熟的感知信息和生產和檢測技術僅有視覺、聽覺和力覺三種通道。

虛擬現實跟蹤設備：跟蹤設備用于跟蹤并檢測位置和方位，實現虛擬現實系統中人機交互操作。

基于自然方式的人機交互設備：應用手勢、體勢、眼神以及自然語言的人機交互設備，常見的有數據手套、數據衣服、眼球跟蹤器及語音綜合識別裝置[8]。

3　虛擬現實的應用領域[9]

3.1　旅游景觀中的應用

通過3D互動技術還原現實中的旅游景區(qū)，而從在網上構建一個3D虛擬景區(qū)。游客可以通過建立個性化的3D虛擬化身，在3D的景區(qū)環(huán)境中直接試玩旅游景點，身臨其境的查看擬真的景點信息，足不出戶的體驗千姿百態(tài)的風景勝跡以及景點背后的傳奇故事[4]。

3.2　醫(yī)學中的應用

在醫(yī)學領域，虛擬現實技術和現代醫(yī)學的飛速發(fā)展以及兩者之間的融合使得虛擬現實技術已開始對生物醫(yī)學領域產生重大影響.在此領域，虛擬現實應用大致上有兩類：一類是虛擬人體，也就是數字化人體，這樣的人體模型，使醫(yī)生更容易了解人體的構造和功能.另一類是虛擬手術系統，可用于指導手術的進行。

3.3　藝術教育中的應用[9]

作為顯示傳輸信息的媒體，虛擬現實在未來藝術領域所具有的潛在應用能力也是不可低估的。VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態(tài)的藝術（如油畫、雕刻等）轉化為動態(tài)的，可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。另外，VR提高了藝術表現能力，通過動作捕捉系統采集演員的舞蹈動作和表情，在電腦輔助編排下可以預演演出效果，提高編排效率。

對藝術的潛在應用價值同樣適用于教育行業(yè)，如在解釋一些復雜的系統抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，如“虛擬的物理實驗室”，用于解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等[9]。

3.4　生物力學方面的應用

生物力學仿真就是應用力學原理和方法并結合虛擬現實技術，實現對生物體中的力學原理進行虛擬分析與仿真研究。利用虛擬仿真技術研究和表現生物力學，不但可以提高運動物體的真實感，滿足運動生物力學專家的計算要求，還可以大大節(jié)約研發(fā)成本，降低數據分析難度，提高研發(fā)效率。這一技術現已廣泛應用于外科醫(yī)學、運動醫(yī)學、康復醫(yī)學、人體工學、創(chuàng)傷與防護學等領域。

3.5　工業(yè)仿真中的應用[9]

當今世界工業(yè)的發(fā)展非常迅速，已經發(fā)生了翻天覆地的變化，現階段的工業(yè)發(fā)展不再是大規(guī)模的人海戰(zhàn)術，需要的是先進的科學技術，特別是虛擬現實技術的應用正對工業(yè)發(fā)展進行著一場前所未有的革命。虛擬現實技術目前已經被世界上一些大型企業(yè)廣泛地應用到工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，對提高企業(yè)開發(fā)效率，加強數據采集、分析、處理能力，減少決策失誤，降低風險起到了重要的作用[5，6]。

3.6　擴增實境中的應用

擴增實境是虛擬現實最具實用價值的應用之一。它在真實環(huán)境的基礎上把虛擬環(huán)境疊加進去，使二者有機結合，產生虛實難辯、亦幻亦真的感覺。例如：當人進入到一商店購某物時，即可在顯示設備上顯示此物的價格、性能及各種參數等。

4　結論

虛擬現實（VR）技術是20世紀90年代以來興起的一種新型信息技術，它集多媒體、網絡技術、傳感技術等多種先進技術為一體，是當今前景最好的計算機技術之一。21世紀的計算機是VR計算機，VR是放大智慧的新工具，是億萬美元的產業(yè)。隨著計算機技術的發(fā)展，虛擬現實技術將被廣泛應用于城市規(guī)劃、醫(yī)學領域、娛樂與藝術文化、衛(wèi)星與航天工業(yè)、室內設計領域、地產開發(fā)領域、農村開發(fā)管理、虛擬工業(yè)仿真領域、應急處理預演、文物古跡還原、產品展示機展覽展示、教育學、地址文化研究等各個領域。

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第6篇：虛擬現實技術特點范文

【關鍵詞】虛擬現實技術 口譯實訓教學 應用

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）23－0091－02

一 虛擬現實技術

虛擬現實技術（Virtual Reality, VR），是20世紀末興起的一門新的綜合性信息技術，它綜合了計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、數字圖像處理、網絡技術、傳感器技術及高度并行的實時計算技術等多種信息技術。它利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術和高分辨顯示技術，生成三維逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環(huán)境，使用者戴上頭盔式屏幕、數據手套、立體眼鏡等設備，或利用鍵盤、鼠標等輸入設備進入到虛擬空間中進行人機實時交互、感知和操作虛擬世界中的各種對象，獲得身臨其境的感受。

虛擬現實系統的特征有三個：（1）沉浸性；（2）交互性；（3）想象性。沉浸性讓使用者可以融入到虛擬情境中，暫時脫離實際身處的真實環(huán)境，具有臨場感；交互性則是當使用者去接觸虛擬世界中的交互對象時，其反應會如同在真實世界中；想象性是一個模仿真實世界的想象世界，充滿許多想象空間。

由于其技術的先進性，虛擬現實技術具有廣闊的應用空間。虛擬現實技術如今已在電視、電影、電子游戲領域和教育教學領域得到了廣泛的應用。虛擬現實技術在教育領域中的應用主要包括虛擬校園、虛擬教學、虛擬培訓和虛擬實驗等方面。隨著技術的進步和教育理念的革新，將虛擬現實技術應用于高校教學是一個必然的趨勢。

二 虛擬現實技術應用于教學的理論依據

虛擬現實技術在教學中應用最重要的理論依據就是建構主義學習理論中的情景學習理論。建構主義學習理論是認知學理論中的一個重要分支。建構主義學習理論認為知識不是通過教師傳授而獲得的，而是學習者在一定的情景下即社會文化背景下借助其他人，利用必要的學習資料，通過有意義的建構的方式獲得的。情景學習理論的倡導者認為：只有把學習置于社會和物理的環(huán)境中，并使學習者能夠具體應用所學到的知識，這種學習才是有意義的學習。建構主義的主張隱含著利用學習工具來激發(fā)學習者的動機，并讓學生以自己現有的知識及經驗來建構新知識并解決問題，以降低認知負荷。

虛擬現實技術的顯著優(yōu)勢就是能夠提供較高交互性的學習環(huán)境，能夠為學習者提供最接近真實世界的學習情景。在很多情況下，使用虛擬現實系統能夠很好地替代真實世界，為學習者提供逼真的學習材料，降低學習者的認知負擔，更易于知識的意義建構。它能讓學生通過建立自己的認知世界來引發(fā)學習動機，并且減少學習中的符號表征來降低認知負荷。

三 虛擬現實技術在口譯實訓教學中的應用

1．必要性和重要性

口譯實訓教學即開設專門的課時讓學生在校內將口譯理論運用到實踐中去，通過相應課時的口譯實際訓練使學生具備一定的實際口譯能力?？谧g實訓是口譯教學中非常重要的一個環(huán)節(jié)。目前我國的口譯實訓教學現狀并不樂觀，主要表現在口譯實訓教學方式單一。目前，在很多大專院校，無論是口譯理論課還是實訓課，都是大班授課，學生真正能夠得到鍛煉的機會較少，多媒體、電腦軟件等現代化的教學工具也沒有得到有效的利用，并沒有真正將理論與“實際”相結合，“實訓”的意義有限。

要對我國的口譯實訓教學進行改革，開發(fā)和引進相應的教學軟件很有必要。隨著科學的發(fā)展和電腦軟件的開發(fā)利用，可引進一些軟件進行模擬口譯情境的實訓以提高學生的學習積極性，增加學生自主訓練的機會。目前，很多大專院校都配備了語音室，有的甚至配備了同聲傳譯教室，但其功能卻沒有完全發(fā)揮，大多只停留在聽力練習或多媒體課件上，并沒有引進口譯實訓軟件。當然，此類軟件的開發(fā)還很有限，模擬現實口譯場景的口譯實訓教學軟件的開發(fā)更是一個有待填補的空白。如果能夠結合口譯職業(yè)和口譯課程的特點開發(fā)基于虛擬現實技術的口譯實訓教學軟件是一項具有開創(chuàng)意義的嘗試。

2．創(chuàng)新性

利用虛擬現實技術生成虛擬的口譯現場環(huán)境，發(fā)揮虛擬現實技術的沉浸性、交互性、多感知性等特征，讓學生在虛擬的環(huán)境中扮演譯員的角色，使其投入到學習環(huán)境中，能夠很好地訓練和提高學生的各種口譯技能。

相比于傳統的口譯實訓，基于虛擬現實技術的口譯實訓教學軟件將使口譯實訓教學具有下列明顯的優(yōu)勢：第一，通過虛擬現實技術，計算機能產生一種人為的虛擬口譯情景，這種虛擬的口譯情景使得學生在實訓中產生與真實口譯情景中相同的感受，使口譯實訓變得生動、形象，易于學生理解和操作。第二，利用虛擬現實技術來體現口譯教學中的重、難點問題，學習者可以根據個人特點選擇最佳的認知策略，迅速掌握所學知識的精華。虛擬現實的這種自主性是其他媒體形式無法比擬的。第三，交互性是虛擬現實系統最顯著的特征。學習者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能，就能對虛擬口譯情景中的對象進行觀察或操作。第四，虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，學習者在虛擬的口譯情景中可以獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知信息，因而可以調動各種感官的積極性，進行實時的全方位的學習。

3．可行性

虛擬現實系統按其功能可分為4種類型：沉浸式虛擬現實系統、桌面式虛擬現實系統、增強式虛擬現實系統及網絡分布式虛擬現實系統。其中，桌面式虛擬現實系統又稱為簡易型虛擬現實系統。這種虛擬現實系統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，往往會受到周圍現實環(huán)境的干擾，難以做到完全投入，但與其他幾種虛擬現實系統相比，它結構簡單，成本較低，易于普及推廣。

考慮到技術和成本的要求，目前要開發(fā)基于虛擬現實技術的口譯實訓軟件最切實可行的選擇是桌面式口譯虛擬訓練系統。隨著虛擬現實技術的不斷發(fā)展和完善以及相關硬件設備成本的降低，開發(fā)更高級別、更加復雜的口譯虛擬訓練系統也是可以實現的。

桌面式口譯虛擬訓練系統包括硬件與軟件兩部分。硬件部分包括計算機（普通的PC機即可）、標準的視頻采集設備、多媒體大屏幕、耳機、麥克風等，無需投入高昂的成本。目前我國高校大部分都有自己的語音教室，有些學校甚至設有同聲傳譯教室，上文所提到的設備都已經具備，因此不需要再添加較多額外的硬件設備。創(chuàng)建虛擬的口譯場景需要依托三維工具來實現，目前有很多優(yōu)秀的三維制作工具，為虛擬現實技術提供出色的紋理貼圖、強大的貼圖控制、各種空間扭曲和變形、全景圖生成等技術支持。常見的3D桌面虛擬現實軟件有VRML（Virtual Reality Moduling Language，虛擬現實建模/造型語言）、Viewpoint和cult3D。也可以使用其他軟件如DiretX、Panda3D等游戲引擎和語音識別軟件Julius等。

由于口譯是一門專業(yè)性較強的課程，想要開發(fā)出真正滿足口譯實訓課程教學需要的軟件，除了要具備硬件和技術方面的條件外，還需要有真正熟悉口譯特點和現實口譯場景的口譯員或教師來設計專業(yè)方面的內容。口譯實訓的任務、步驟、場景、角色和圖片等都要符合實際。由于既精通虛擬現實技術又懂口譯專業(yè)的人才幾乎沒有，軟件開發(fā)的技術工作應由相關技術人員負責，而實訓教學的內容則應由口譯專業(yè)人士設計、安排。

4．挑戰(zhàn)與問題

虛擬現實技術在口譯實訓教學中的應用時也存在一些挑戰(zhàn)和問題，如實訓軟件3D界面中出現導航困難的問題。使用者尤其是初學者在其中往往無法自如地運動，容易迷航，不知道怎樣進入某一位置或視點。這就要求實訓軟件中的移動操作和空間結構易于被學習者掌握，而不至于增加學習者的外部認知負荷進而影響學習進程。其次，傳統口譯實訓教學和虛擬口譯場景的有效整合將是一個重要的任務?？谧g教學環(huán)境的設置要符合學生的認知過程，能夠引導學生主動建構所學知識，否則學生有可能會產生消極情緒抵觸學習，導致負面效果。一個有效的方法是構造一個對現實的口譯任務適當地抽象和簡化的虛擬環(huán)境，排除無關信息的干擾，有利于學生掌握最主要的口譯技能。另外，用于產生沉浸感的硬件設備也是面臨的問題之一，這需要一定的資金和技術支持。如果高校本身缺乏資金和技術的支持，那就要尋求與其他學?；蛲獠科髽I(yè)的合作。

四 結束語

虛擬現實技術應用于口譯實訓教學將會改變現有的口譯實訓教學模式，使得口譯實訓教材、教學方法和教學媒體多元化，建立啟發(fā)式、互動式的口譯教學環(huán)境。作為一種新興的技術手段，虛擬現實技術在口譯教學中的應用將會越來越廣泛。

參考文獻

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第7篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞：虛擬現實技術 廣西高職教育 應用 探討

一、引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提及“大力發(fā)展職業(yè)教育。發(fā)展職業(yè)教育是推動經濟發(fā)展、促進就業(yè)、改善民生、解決“三農”問題的重要途徑，職業(yè)教育要面向人人、面向社會，著力培養(yǎng)學生的職業(yè)道德、職業(yè)技能和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力?！甭殬I(yè)教育課程具有操作性、實踐性強等特點，強調理論和實踐訓練并重，強調實訓教學，突出學生動手能力的培養(yǎng)，以適應將來的工作崗位需要。在當下的職業(yè)教育中，最大的問題就是實驗設備昂貴、損耗比較嚴重、型號落后、更新換代難以中上科技發(fā)展的步伐，再加上教學模式單一，造成學生缺乏興趣，積極性不高，動手實踐能力差等，違背職業(yè)教育的初衷。而廣西地處中國西部不發(fā)達地區(qū)，其高職教育有著和東部發(fā)達地區(qū)不一樣的特點，例如：教育經費不多，教學實驗設備缺乏，其中嚴重缺乏高精尖的教學實驗設備，教學設備更新換代的周期過長等。要解決廣西高職教育中出現的以上問題，近年來隨著多媒體計算機技術、傳感器技術、人工智能技術、場景生成技術、仿真技術等的飛速發(fā)展，通過計算機軟件來創(chuàng)設虛擬現實已經成為可能，可引入虛擬現實技術的應用，促進教育內容、教學手段和方法現代化，對廣西高職教育的發(fā)展具有革命性的意義。本文就虛擬現實技術的定義、特征和分類進行概述，闡述虛擬現實技術在廣西高職教育中的作用，對虛擬現實技術在廣西高職教育課堂和實訓教學中的應用進行探討。

二、虛擬現實技術概述

虛擬現實技術是（Virtual Reality，簡稱VR）又稱靈境技術，是20世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、多傳感器技術、網絡技術等多個信息技術分支，是計算機技術的綜合應用。具體而言，虛擬現實技術就是打勝以計算機為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互，相互影響，從而產生身臨其境的感受和體驗。虛擬現實技術的應用前景十分廣闊。一般虛擬現實系統包括五個組成部分：計算機、輸入輸出設備、軟件應用系統、數據庫和用戶。虛擬現實技術有三個“I”特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）、構想性（Imagination），即所謂的虛擬三角形。虛擬現實技術系統的分類有以下四類：桌面虛擬式現實系統、沉浸式虛擬現實系統、增強式虛擬現實系統和分布式虛擬現實系統。在國外，虛擬現實技術已應用于課堂教學，虛擬現實技術作為新的教學媒體，它的出現無疑對職業(yè)教育的發(fā)展具有革命性影響。

三、虛擬現實技術在廣西高職教育中的作用

國家近年來著重發(fā)展職業(yè)教育，職業(yè)教育課程具有操作性、、實踐性強等特點，強調理論和實踐訓練并重，強調實訓教學，突出學生動手能力的培養(yǎng)，以適應將來的工作崗位需要。在當下的職業(yè)教育中，最大的問題就是實驗設備昂貴、損耗比較嚴重、型號落后、更新換代難以中上科技發(fā)展的步伐，再加上教學模式單一，造成學生缺乏興趣，積極性不高，動手實踐能力差等，違背職業(yè)教育的初衷。廣西地處中國西部不發(fā)達地區(qū)，其高職教育有著和東部發(fā)達地區(qū)不一樣的特點，例如：教育經費不多，教學實驗設備缺乏，其中嚴重缺乏高精尖的教學實驗設備，教學設備更新換代的周期過長等。要解決廣西高職教育中出現的以上問題，可引入虛擬現實技術的應用，促進教育內容、教學手段和方法現代化，對廣西高職教育的發(fā)展具有革命性的意義。虛擬現實技術在教育中的應用是教育技術發(fā)展的一個飛躍，虛擬現實技術實現人的臨場化，參與者與虛擬環(huán)境是相互作用、相互影響的整個系統的兩個方面。它營造了自主學習的環(huán)境氛圍，將傳統的“以教促學”方式變革為學習者與信息及環(huán)境的交互作用的新型學習方式。虛擬現實技術在廣西高職教育中的作用體現如下：

1.創(chuàng)設虛擬情景突破傳統的教學模式

將虛擬現實技術運用于教學，可以將以教師為中心的專家傳授式教學模式變?yōu)橐詫W生為主體的合作型和探索型的教學模式。通過對教師指導性活動的設計和學生自主學習活動的設計，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用。

2.徹底打破空間和時間的限制

采用虛擬現實技術，可以構成開放性的教學環(huán)境，它能夠創(chuàng)造一個民主、平等、和諧的氛圍，師生間、學生之間可以自由地發(fā)表見解，大膽進行各種嘗試；它可以實現教材、方法、時間和空間等方面的開放性，使學生可以自行設計和選擇實驗方式，給學生充分發(fā)揮想象力的空間；它可以設計以學生探索為主的模式，允許學生探索和建構虛擬環(huán)境，充分發(fā)揮學生的直覺思維能力、創(chuàng)造思維能力和實際的創(chuàng)造力；它可以采取實驗研究小組的組織形式，讓學生以小組為單位，自由探索，熱烈討論，開展學生組與組之間的交流，實現教師與學生之間的多向交流與合作。

3.激發(fā)學生學習動機增強學習興趣

廣西高職院校的學生也普遍存在學習目的迷茫、學習動力不足的現象，虛擬技術在職業(yè)教育應用中具有職業(yè)性、實踐性、情境性、過程性和開放性等特性，可以給學生全新的學習體驗，能夠極大地激發(fā)學習興趣。

4.降低實操實訓成本

職業(yè)教育中實操實訓材料費用昂貴，消耗很大，很少有學校有足夠的財力多次進行投資，實操實訓十分困難甚至不可能實現，因此在職業(yè)教育中也同普通教育一樣大力提倡多媒體教學，教師借助電腦、投影儀等多種媒體來輔助教學，而利用虛擬現實技術可彌補實操實訓條件不足，給學生提供真實實訓機會，也能達到實操實訓效果，而且虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓場所的“設備”和“部件”都是虛擬的，可以根據教學的需要進行隨時更新，從而降低實操實訓成本。

四、虛擬現實技術在廣西高職教育課堂中的應用

目前虛擬現實技術在廣西高職教育課堂中的應用主要體現在實物展示、虛擬教學、虛擬實驗、技能訓練等方面：

1.課堂教學演示工具

在職業(yè)教育課堂教學過程中，學生主要通過書本、掛圖、多媒體課件查看設備或元件的圖形，或在現場觀察實際的教學設備外形來獲得各種感性認識。虛擬現實技術制作課件來輔助課堂教學，實現教學儀器、設備、加工產品的立體展示，便于學生觀察實物的結構，有助于學生了解所學知識。

2.創(chuàng)設虛擬教學情境

虛擬教學主要利用虛擬現實技術創(chuàng)設教學情境，讓學生模擬崗位角色，通過對每個角色的工作內容深入分析，將多種需要傳達的知識集中到角色身上，在短時間內即可讓學生完成零距離的實操體驗。應用虛擬現實技術，可以豐富教學內容，可以突破時空限制，恰如其分地演示一些復雜的、抽象的、遠離人們日常生活經驗的、不便直接觀察的自然過程和現象，全方位、多角度地展示科學內涵。這將導致教學內容形式的變化和教學內容結構的變化。

3.構建虛擬實驗空間

利用虛擬現實技術，建設信息化的實驗室，其中許多“設備”與“儀器”是“虛擬”的，可根據需要重新“虛擬”出新設備和新儀器，并及時跟上技術的發(fā)展。虛擬現實技術構建的實驗系統逼真、生動，給學習者提供了一個身臨其境的學習環(huán)境，學生可以將虛擬實驗和真實實驗的過程和結果進行比較，促進學生虛實結合。

4.創(chuàng)新職業(yè)教學模式

使用虛擬現實技術，可以改進教學方式和手段。通過身臨其境的和自主控制的人機交互，由視、聽、觸覺獲取“外界”的反應，開展啟發(fā)式教學；通過學生自我組織、制定并執(zhí)行實驗計劃，進行自我評價，開展適應式學習；通過小組或團隊的形式，組織學生進行學習，成員間共享成果，開展協作式教學。虛擬現實技術在教學中的應用具有重要的作用，是教學發(fā)展的重要方向之一，可以幫助學生更快速、更有效、更準確地揭示自然界的本質和規(guī)律。職業(yè)教育可采用“虛擬實訓+實操實訓”相結合的教學方式，開創(chuàng)職業(yè)教學新模式。

五、虛擬現實技術在廣西高職教育實訓教學中的應用

實訓教學是體現職業(yè)教育特色、促進學生職業(yè)能力形成、實現職業(yè)教育培養(yǎng)目標的主要途徑，目前的實訓設備具有很強的專用性，即使學生掌握了某種設備，但對通用設備仍然不能應用自如。隨著技術的高速發(fā)展，設備的更新永遠趕不上實際需要，利用虛擬現實技術模擬各種設備，提供虛擬實訓是解決這一難題的重要手段。虛擬現實技術在實訓教學中的應用涉及各個學科，目前虛擬現實技術在廣西高職教育實訓教學中的應用可有如下方面，例如虛擬導游實訓、會計賬戶處理實訓、數控實訓、數字電路實訓、模具實訓、汽車結構實訓、摩托車維修實訓、計算機硬件維修實訓、網絡安裝實訓、物流管理實訓等，虛擬現實技術在廣西高職教育實訓教學中發(fā)揮了重要作用，尤其在學生技能訓練中體現了超凡的魅力。以全面素質發(fā)展為基礎，以職業(yè)能力為本位，以提高職業(yè)技能水平為核心的實踐實訓教學，對虛擬現實教學提出了明確的要求。虛擬現實技術在職業(yè)教育實訓教學中的應用，為實操實訓做好了前期的預習準備，實現了個性化導訓，解決了實操實訓過程中危險性大、實訓費用高、實訓時間短等問題。隨著虛擬現實技術的發(fā)展，虛擬實訓教學將在實訓教學中發(fā)揮更大的作用，推動傳統的實訓手段向信息化、現代化發(fā)展，進而促使實訓手段、方興未艾、內容、模式的變革。

六、結束語

目前國家大力發(fā)展職業(yè)教育，職業(yè)教育要面向人人、面向社會，著力培養(yǎng)學生的職業(yè)道德、職業(yè)技能和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。職業(yè)教育課程具有操作性、實踐性強等特點，強調理論和實踐訓練并重，強調實訓教學，突出學生動手能力的培養(yǎng)，以適應將來的工作崗位需要。近年來在廣西高職教育中引入虛擬現實技術的應用，可以在一定程度上解決諸如教育經費不多、教學實驗設備缺乏、教學設備更新換代的周期過長等問題，可促進教育內容、教學手段和方法現代化，對廣西高職教育的發(fā)展具有革命性的意義，開創(chuàng)廣西高職教育發(fā)展的新未來。

參考文獻

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第8篇：虛擬現實技術特點范文

關鍵詞:虛擬現實;教學實踐;三個基本;點面結合

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR)主要采用以計算機技術為核心的現代高技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(Virtual Environment,簡稱VE),用戶借助必要的設備(如特制的服裝、頭盔、手套和鞋),以自然的方式與虛擬環(huán)境中的實體對象進行交互作用、相互影響,從而產生身臨其境的感受和體驗。虛擬現實具有3I特性,即交互(Interaction)特性、沉浸(Immersion)特性和構想(Imagination)特性。交互特性強調參與者通過專用設備以人類自然方式與VE中的對象進行相互操作;沉浸特性要求計算機所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境能使參與者產生置身其中的體驗;構想特性是指虛擬環(huán)境能夠啟發(fā)參與者發(fā)現新問題并輔助產生創(chuàng)新思維。

二十世紀六十年代初,“圖靈獎”獲得者,被稱為計算機圖形學之父的美國科學家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現實概念,自此,虛擬現實技術歷經一系列里程碑式的理論、方法與技術研究工作,并取得了重大工程應用成果。今天虛擬現實技術的應用領域已經非常廣泛,主要包括三大應用方向,即訓練演練、規(guī)劃設計與預測、觀賞娛樂等。例如在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機、艦船模擬駕駛訓練,飛機、導彈、輪船等復雜系統的虛擬設計與制造,城市環(huán)境規(guī)劃及其建筑物的展示,手術培訓與導航,游戲動漫與影視制作等。由于虛擬現實技術涉及的學科綜合性、交叉性強,是可以拉動多學科發(fā)展,不斷產生新思想、新技術,具有廣泛和重大應用前景的科學技術領域,國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現實技術確定為信息領域優(yōu)先支持的三大前沿技術之一。

2課程的特點

北京航空航天大學計算機學院從1994年開始從事虛擬現實技術領域的研究,取得許多創(chuàng)新成果,在相關學科領域產生了較大影響,逐步形成了北航計算機學院一個新的優(yōu)勢學科方向。作為計算機應用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現實技術”課程教學已經講授了5年。本課程的教學目的是通過對有關虛擬現實技術國內外研究熱點問題、典型研究工作的介紹,使學生了解當前虛擬現實技術的發(fā)展趨勢;通過對虛擬現實基本原理、基本算法、開發(fā)方法、主流系統的介紹,使學生掌握虛擬現實主要技術、開發(fā)環(huán)境與平臺;以虛擬現實技術與系統國家重點實驗室研究工作為主要實踐教學支撐,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,滿足國民經濟和國防部門對虛擬現實領域專門人才的需求。虛擬現實課程具有以下特點:

2.1學科交叉性、綜合性強

國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現實技術重點研究心理學、控制學、計算機圖形學、數據庫設計、實時分布系統、電子學和多媒體技術等多學科融合的技術,研究醫(yī)學、娛樂、藝術與教育、軍事及工業(yè)制造等多個相關領域的虛擬現實技術和系統。”虛擬現實技術主要從計算機科學與技術、控制科學與技術、機械工程科學與先進制造技術等學科中孕育并實現跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學、認知科學、計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和多傳感器技術等,學科交叉性、綜合性強,如圖1所示。

2.2數理基礎要求高

虛擬現實課程的許多理論、方法和技術涉及大量的數學公式和物理定律,例如在基于圖形的虛擬現實技術中所涉及的計算機圖形學,基于圖像的虛擬現實技術中所涉及的圖像處理和信號處理技術,在建模技術中涉及的動力學、運動學等,都需要學生具備深厚的數理基礎。

2.3創(chuàng)新思維豐富

虛擬現實被眾多學者認為是科學研究與工程實踐中理論和實驗方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達的宏觀或微觀環(huán)境,進行研究和體驗;在虛擬環(huán)境下進行逼真的規(guī)劃、設計、訓練演練,作出評價和決策,其與生俱來的構想特性能夠啟發(fā)參與者發(fā)現新問題并產生創(chuàng)新思維。虛擬現實技術由于多學科交叉性,在不同學科交叉融合中源源不斷地產生新思想、新方法。

2.4工程應用突出

虛擬現實技術既有堅實的理論基礎和方法,也有大量的典型算法,同時又是一門應用牽引強,各種開發(fā)平臺和應用工具豐富,人機交互設備多,軟硬件結合與系統集成占相當比重的課程。

2.5課程內容多課時緊

本課程是本科生計算機應用方向的限選課程,在本科四年級上學期開設,其間正值學生考研復習準備階段,課時總計36學時,課內教學18學時、課外實踐18學時,授課時間十分緊張。

3教學內容安排

我們經過多年的教學實踐,在不斷與學生教與學交互的活動中,結合自身學科研究特色,總結、完善主要教學內容,形成了如下的教學大綱:

第一章:概論(2h)

問題的提出、名詞術語、虛擬現實特征、里程碑工作和研究現狀、國內外典型應用實例。

第二章:虛擬現實硬件與系統(2h)

虛擬現實輸入設備、虛擬現實輸出設備、高端圖形工作站、圖形處理單元(Graphic Processing Unit簡稱GPU)、典型沉浸式交互系統的構建實例。

第三章:基于圖形的虛擬現實建模與開發(fā)技術(6h)

視覺感知相關基本概念、場景表示與數據庫結構設計、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實例、場景圖組織與基本繪制流程、OpenGVS與WTK開發(fā)軟件、虛擬場景漫游應用程序開發(fā)實例。

第四章:基于圖像的虛擬現實建模與繪制技術(2h)

IBMR技術與全光函數、全景圖像與柱面全景圖像實例、同心拼圖方法。

第五章:人工生命-人工魚實例(2h)

人工魚的總體方案、人工魚的生物力學分析、感知與行為建模、幾何建模與外觀屬性、虛擬海洋環(huán)境建模、運動系統、逼真性與效率權衡。

第六章:虛擬人技術(2h)

人體抽象模型與國際標準、逼真運動獲取與表示、運動約束與重用、虛擬人技術應用實例。

第七章:分布式虛擬現實技術(2h)

DIS技術與IEEE1278、HLA技術與IEEE1516、分布交互仿真程序開發(fā)與應用實例。

教學實踐與課外教學安排:(18h)

課外研讀學習OpenGL、構建虛擬現實漫游程序;參觀虛擬現實技術與系統國家重點實驗室,觀看演示、操作實驗室研究設備,了解當前主要研究方向和趨勢。

4教學實踐與思考

針對虛擬現實課程的上述特點,我們在課程的教學活動中形成了“突出三個基本,注重融會貫通;點面結合,各有側重;結合實例,促進創(chuàng)新思維”的教學思路。

4.1突出三個基本,注重融會貫通

在教學中突出三個基本,即突出基本原理、基本方法、基本算法的講授。虛擬現實課程的諸多內容來自不同的研究和應用領域,貌似差之千里,但是其核心思想常常殊途同歸。對于這部分內容在教學活動中應有意識進行聯系,分析講解,努力讓學生融會貫通。以細節(jié)層次概念(LOD)為例,細節(jié)層次概念是圖形建模中的基本概念,是指用一組復雜程度(常常以多邊形數來衡量)各不相同的實體細節(jié)層次模型來描述對象,在運行時根據一些主客觀標準在這些LOD模型間進行切換,實時改變場景的復雜度,從而能夠繪制效率與效果的平衡,該方法需要解決模型間切換時產生的視景跳躍問題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復雜光照模型實時繪制等研究工作中也引入和應用了同樣的原理,因此在講解細節(jié)層次概念時進行舉一反三,加深學生對這一滿足逼真性和繪制實時性普適基本方法的理解,進一步可以引伸出連續(xù)細節(jié)層次方法以及與視點相關的遞進傳輸技術如何滿足基于網絡的虛擬現實應用問題。這樣教學思路始終貫徹在七維全光函數降維、八叉樹的數據組織方法等諸多教學內容中,以達到融會貫通的目的。

4.2點面結合,各有側重

虛擬現實課程涉及學科眾多,內容十分豐富,有限的課時內做到面面俱到幾乎不可能。我們的教學大綱基本覆蓋虛擬現實的主要研究分支,重點是基于圖形和基于圖像的虛擬現實技術,由于增強現實在其他課程有重點講授,不過多涉及。其次注重對當前國內外的研究重點、熱點問題,以及當前的主流設備、開發(fā)工具與平臺介紹。通過發(fā)揮授課教師的計算機科學與技術專業(yè)背景,結合實驗室多年的研究工作進行知識點的深入講解。例如在分布式虛擬現實技術教學中,實驗室在該方向上開展了長達十年的研究工作,研究成果既體現了該內容的基本方法、國際標準,又體現了當前的最新研究成果。該內容的教學從早期的DIS入手,通過與HLA核心技術的對比,重點講解分布式虛擬現實技術如何應用數據抽象與封裝、與訂購、基于值的信息過濾 (DDM)等核心技術解決大規(guī)模交互仿真問題,進一步引伸介紹目前該方向的研究進展,讓同學了解當前研究熱點問題。

4.3結合實例,促進創(chuàng)新思維

虛擬現實是一門多學科交叉的科學技術,不同學科理論與方法的互相借鑒、啟迪、創(chuàng)新尤為明顯。因此在講授具體內容的同時,應介紹該研究工作和成果產生的背景,體現交叉創(chuàng)新、集成創(chuàng)新思路,啟迪同學的創(chuàng)造性思維是本課程不斷追求“授之與漁”的目標。在課程綜述中重點介紹信息資源環(huán)境的智能化、普適化、協同化、沉浸化發(fā)展的各個不同歷史時期代表性工作,以及仿真技術、先進制造技術等學科對虛擬現實的重要貢獻,突出虛擬現實技術交叉融合的特性。將具體的課程知識點講授融入到典型實例中,人工生命課程教學中以ACM優(yōu)秀博士論文工作為基礎,講述了人工魚的感知與行為建模、幾何與外觀屬性建模、虛擬海洋環(huán)境建模等,目的在于突出建模內涵的寬泛性和在虛擬現實技術中的重要地位,通過詳述人工魚的生物力學分析、總體方案設計,行為與運動系統實現,歸納總結出多學科交叉、逼真性與效率的完美平衡是其創(chuàng)新所在。在講授虛擬人技術時,首先提出逼真人體運動復雜性和實時性這一矛盾,引入機器人技術領域的逆向運動學以及信號與系統中的信號處理方法,重點介紹借鑒其他學科方法解決虛擬人運動重用和大規(guī)模人群等關鍵問題,強調借鑒啟迪是創(chuàng)新的源泉。在諸如同心拼圖、分布式虛擬環(huán)境中同樣貫徹了結合實例,促進創(chuàng)新思維這一教學思路。

5結論與展望

“虛擬現實技術”涉及面寬、內容十分豐富,同時發(fā)展迅速,應用越來越廣泛,如何講授好該課程是一個需要不斷探討、研究總結的教學課題。筆者在多年的教學活動中,通過教與學的交流,不斷總結形成了一些教學思路和方法,取得了良好的效果,但是仍然需要不斷完善充實,主要包括兩個方面內容:(1)如何做好虛擬現實技術課程與計算機圖形學、多媒體技術、圖像處理技術的銜接;(2)如何利用好虛擬現實技術與系統國家重點實驗室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進一步加強虛擬現實課程的實踐環(huán)節(jié)。我們將在今后繼續(xù)研究探索,以解決這些重要問題。

參考文獻:

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第9篇：虛擬現實技術特點范文

摘要：本文首先對計算機虛擬現實技術的基本特征及其關鍵技術進行了解釋分析，然后對虛擬現實技術在高校教學中的應用作了介紹，最后針對目前高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題及其解決方案闡述了個人觀點。

關鍵字：虛擬現實；高校教學；應用；特征；問題；方案

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

伴隨科技突飛猛進的發(fā)展，各類教學媒體不斷涌現，如今，教學技術領域又出現了一個新型教學媒體，它就是虛擬現實技術(Virtual Reality)。

虛擬現實技術是利用三維圖形生成、多傳感交互及高分辨顯示等計算機技術生成三維逼真的虛擬環(huán)境，使用者戴上特殊的頭盔、數據手套等傳感設備，或利用鍵盤、鼠標等輸入設備，便可以進入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會。

虛擬現實技術作為新的教學媒體，它的出現無疑將對高校教學產生深遠的影響。本文主要探討虛擬現實技術的基本特征以及它在高校教學應用方面的相關問題。

1計算機虛擬現實的基本特征及其關鍵技術

1.1虛擬現實的基本特征

虛擬現實可以表示為4個特征：沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、多感知性(Multi-Sensory)、構想性 (Imagination) 。

(1) 沉浸性(Immersion)：這是虛擬現實系統的核心，指使用戶投入到由計算機生成的虛擬場景中的能力。用戶在虛擬場景中有“置身其中”之感。

(2) 交互性(Interaction)：指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。

(3) 多感知性(Multi-Sensory)：由于虛擬現實系統中裝有視覺、聽覺、觸覺、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得相應的多種感知，從而達到身臨其境的感受。

(4) 構想性(Imagination)：虛擬現實不僅僅是一個用戶與終端的接口，更要使用戶沉浸在此環(huán)境中獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思。

基于以上特征，虛擬現實使操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，與之產生互動，進行交流。通過參與者與仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取環(huán)境所蘊含的各種空間信息和邏輯信息。

通過多種感知，獲得身臨其境的沉浸感和人機互動的趣味性是虛擬現實的實質特征，對時空環(huán)境的現實構想是虛擬現實的最終目的。

1.2計算機虛擬現實的關鍵技術

計算機虛擬現實是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形、立體廣角顯示、用戶 (頭、眼) 的跟蹤、立體聲、觸覺與力覺反饋、語音輸入輸出等技術。

(1) 實時三維計算機圖形技術

此技術的關鍵在于“實時”。例如在力學模擬系統中，圖像的實時刷新相當重要，同時對圖像質量的要求也很高，再加上非常復雜的虛擬環(huán)境，使虛擬現實就變得相當困難。

(2) 立體廣角顯示

要達到立體廣角顯示，雙眼立體視覺起了很大作用，這是因為用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產生的，顯示在不同的顯示器上。當然有的系統也采用單個顯示器，但用戶戴上特殊的眼鏡后，也可以造成視差從而產生立體感。

(3) 用戶(頭、眼)的跟蹤技術

在虛擬環(huán)境中，每個物體相對于系統的坐標系都有一個位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。利用虛擬現實頭套跟蹤頭部運動，可以根據頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯系起來。

(4) 立體聲

在水平方向上，我們靠聲音的“相位差”及“強差”來確定聲音的方向。現實生活里，當頭部轉動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在虛擬現實系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。

(5) 觸覺與力覺反饋

在虛擬現實系統中，用戶可以看到一支虛擬的鋼筆。你可以設法去握住它，但你的手卻感覺不出接觸到了它，并有可能穿過虛擬鋼筆的“筆桿”，而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。

(6) 語音輸入輸出

在虛擬現實系統中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽懂人的語言，并能與人實時交互。然而，讓計算機識別人的語音是相當困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復雜性。

2計算機虛擬現實技術在高校教學中的應用

虛擬現實在高校教學中主要表現在課堂教學、實驗教學兩個方面：

2.1課堂教學

課堂教學是教學的主要方式，也是虛擬現實運用于教學的主要戰(zhàn)場。根據學科的不同，虛擬現實也發(fā)揮著不同的作用，主要有以下幾方面的應用：

(1) 立體物體展示

在以往的教學環(huán)境中，為了更形象地使學生感受三維實物的信息，主要采用圖片展示、實物展示、軟件動畫這樣一些方法，但這些都很難使學生更全面的了解其三維屬性。

通過虛擬現實，可以構建一個與實物同樣的三維物體，如采用3dsMAX建模，存儲為VRML格式，然后利用VRML播放器可以得到很好的展示效果，輔助教師教學。

(2) 立體空間展示

立體空間是指在現實世界中真實存在或存在過的空間。教學中，有時需要向學生展示這些空間時，由于條件的限制，不可能讓學生進入這些空間。

以往教學中，可能只能夠通過教師的描繪來激發(fā)學生的想象，在其頭腦中創(chuàng)建出這個虛擬的空間來。

使用虛擬現實，不僅能在學生頭腦中建立這些空間，而且可以使其看得見、聽得見，甚至可以摸得著。比如：太空給我們呈現的是一個神秘而陌生的世界，如何感受身體在太空中的感覺是很多人夢寐以求的事情。通過進入虛擬現實制作的虛擬空間，我們可以感受宇宙里的奧妙，可以體會人體在失重狀態(tài)下的感受，也可以在月球上做鐵球和乒乓球同時著地的實驗來驗證伽俐略的結論。

(3) 虛擬場景構造

虛擬場景是指在現實生活中可能出現的一些場景，通過虛擬現實技術在不同的時間或地點表示出來。

虛擬場景的構造在高校語言教學中應用非常廣泛。以往教師只能通過言語的講述、圖片的展示或錄像的收看來創(chuàng)設學習情境，學生只能被動地接受。個別情境老師描繪的和學生理解的可能相去甚遠。通過虛擬現實，學生可以和國外友人親切交談，也可以感受美國總統競選時演講的現場氣氛。這些場景都是常規(guī)課堂上所無法給予的。

2.2科學實驗

高校一般在現有的條件下，許多實驗是無法進行的：

① 根本不可能做的實驗，如核反應、地震波傳播、火山噴發(fā)等實驗。

② 不能讓學生做的實驗，如涉及到放射性物質或有毒物質的實驗。

③ 受實驗經費限制、實驗成本昂貴而無法普及的實驗，如著名的“風洞”實驗 (2009年Volvo公司僅對建于1986年的風洞實驗設備進行改造就花費了2億元人民幣)。

利用虛擬現實技術，在計算機上建立虛擬實驗室，學生可以走進這個虛擬實驗室，身臨其境般的操作虛擬儀器，結果可以通過儀表顯示身體的感受反饋給學生。這種實驗既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復操作，直至得出滿意結果，有效地解決實驗條件與實驗效果之間的矛盾。

3目前高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題及其解決方案

3.1高校教學中應用計算機虛擬現實技術所存在的問題

隨著計算機軟硬件技術的高速發(fā)展，計算機虛擬現實技術憑借其獨特優(yōu)勢，已逐漸被高校教學廣泛應用，但與此同時也暴露出了諸多問題。

(1) 計算機虛擬現實項目開發(fā)與高校教學實際需求脫節(jié)

目前的虛擬現實教學設計，多停留在設計人員和制作人員的主觀判斷和個人喜好上，沒有能夠深入到學生群體，對其知識結構、年齡結構、學習習慣、學習方法、興趣點等進行深入調研。

(2) 開發(fā)周期長，使用周期短，項目不能及時應用到高校教學中

計算機虛擬現實項目開發(fā)是一個大的工程，需要很多專業(yè)技術的整合。因此，其制作周期往往比較長。

隨著知識更新和信息刷新速度的加快，出現了這樣的現象：一個教學系統在最需要它的時候，制作沒有完成；等制作完成了，它的很多內容、數據已經過時了，或者教授它的設備已經換代了。這樣，由于開發(fā)周期控制不好，就導致了人力和資源的浪費，導致本來很好的教學系統錯過了發(fā)揮作用的時機。

(3) 開發(fā)隊伍不完善，阻滯計算機虛擬現實在高校教學中的使用

高校目前的虛擬現實項目開發(fā)制作中，開發(fā)隊伍往往是由軟件設計編程人員組成，或由他們?yōu)橹黧w，而其他專業(yè)人員卻不完備。這些人員受工作特點影響，側重于用編程方式實現效果，在界面設計、圖像處理、模型建構等諸多方面缺乏專業(yè)技能，導致開發(fā)制作周期大幅度延長，同時為制作過程增加了很多不必要的困難。

3.2問題的具體解決方案

針對上述問題，我們可以從以下幾方面著手來解決：

(1) 充分調研，從學生角度進行項目設計

充分的調研是項目成功的前提，開發(fā)設計人員要深入到學生群體中，了解他們需要什么樣的教學系統，主要包括：現有文化程度、曾經用過什么學習系統、對哪些功能滿意或不滿意、希望有什么樣的學習過程、喜歡什么樣的交互方式等。通過一定的調查研究，就可以針對學生各方面特點對項目的整體形式、結構和內容進行設計。

(2) 模塊化設計、開放性系統

虛擬現實本身特點，導致其項目制作難度大、制作周期較長，這就要求設計人員要盡可能縮短制作周期、延長使用周期?，F今知識的更新周期越來越短，要保證教學系統的內容能夠適時跟上知識的更替，就必須實行模塊化、開放性系統制作思路。

模塊化就是將項目的各部分劃分為多級子模塊，將任務由整化零，分成各模塊并行完成，從而縮短制作周期；每一模塊自成整體，擁有統一規(guī)范的接口，方便今后根據需要對模塊進行局部升級，延長其使用周期。

開放性系統是指給用戶提供簡單的更新功能，預留給教師專供今后更新的模塊，以便在一些可能會發(fā)生數據變化的地方，教師可以根據需要自行更新，同樣也延長了項目的使用周期。

(3) 統籌規(guī)劃，建立完善的開發(fā)思路和制作群體

在制作之初，就必須建立完備的制作群體。任命專門的項目負責人負責制定完備的計劃，并在以后的項目制作過程中協調各專業(yè)制作人員；具有一批相關領域的專家負責為項目設計情景和任務；擁有一批滿足特殊要求的制作人員，以編程人員為主，再配備必要數目的動畫、美工、音頻處理人員。這些人員要了解虛擬系統對各方面素材的特殊要求，各司其職，互相協同，互相交流，專業(yè)整合，發(fā)揮各自優(yōu)勢從而保障任務的順利完成。

4結束語

由于高校中虛擬現實教學的實踐性和創(chuàng)造性，為學生提供了一個自主、交互和直觀的學習環(huán)境，為教學的創(chuàng)新提供了新的空間、平臺和可能性，豐富了教學的實踐形式和多樣性。我們相信，虛擬現實技術與高校教學的不斷整合，必將更好地服務于教學，使教學效果達到質的飛躍，這將對高教事業(yè)的發(fā)展產生積極而深遠的影響。

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