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第一篇：虚拟现实实际应用[虚拟现实毕业论文-基于X3D的虚拟校园漫游系统设计与实现]
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【摘要】虚拟校园是虚拟现实技术在数字化校园中的具体应用。虚拟校园可以再现真实的校园场景，可以使那些没有机会实地参观的人获得身临其境的感受。还可以在此基础上建立三维虚拟大学，提供相应的网上教育等，具有较高的应用价值。
本文较为全面地介绍了虚拟现实技术和X3D 技术，对虚拟校园漫游系统所涉及的技术问题进行了比较详细的研究。本文以深圳大学为对象，以X3D 技术为主，综合运用多种技术，设计了校园内的多个场景，构建了办公楼、图书馆、科技楼等立体模型，经过整体拼合，最终实现了一个虚拟校园漫游系统。
【关键词】虚拟现实；虚拟校园；漫游系统；场景设计；X3D
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着科学技术的发展和人类的进步，人们对世界的探索越来越深入，人们对事物的认识与了解已经不再局限于表面，更多地的是对事物多方面的接触与深入了解。然而，很多领域的发展受到了很多条件的约束和限制，很难真正意义上实现人类的主观愿望，比如对没有发生的事物的预测，未知结果的提前模拟等，也有对现有事物的可视化描述。这些社会的需求摆在我们眼前，迫切需要一个能解决上述问题的有效工具，虚拟现实技术正是在这样的背景
[1]下诞生的。
虚拟现实技术一经问世，人们就对它产生了浓厚的兴趣。近几年，虚拟现实技术不但已开始在军事、医学、教育、设计、艺术、娱乐等诸多领域得到了越来越广泛的应用，而且还给社会带来了巨大的经济效益。因此，有关人士认为：20世纪80年代是个人计算机的时代，90年代是网络、多媒体的时代，而21世纪初则将是虚拟现实技术的时代。
虚拟校园是虚拟现实技术在教育领域中的一个重要应用。它是将现实中学校的教学环境和校园的三维景观利用先进的技术在计算机中虚拟的再现出来。虚拟校园不仅能够构建一个全三维的逼真的校园环境，还能够挂到校园网上，让远程用户下载或者直接参看。有了虚拟校园，学校的对外宣传就不再仅仅局限于文字、图片等传统的宣传方式，能够更加直观的将
[2]学校的情况展现在用户的眼前。
虚拟校园技术对大学的对外宣传、招生就业、校容校貌的展示等具有非常重要的作用，是校园信息化平台建设的重要组成部分。虚拟校园漫游系统可以方便浏览者直观的了解校园；方便师生尽快的熟悉校园生活；有利于树立学校形象、提高学校知名度，吸引更多生源；是校园文化，校容校貌的展示平台、是校园信息化建设的重要组成部分。
1.2 虚拟现实研究现状
1.2.1 国外虚拟现实技术的研究现状
美国是虚拟现实技术研究的发源地，其研究水平基本就代表国际虚拟现实发展的水平。近年来，虚拟现实在美国航空航天和军事领域的若干成功应用获得了巨大经济效益和社会效益，促使美国进一步加大对虚拟现实技术研究的支持力度。
在军事领域，虚拟现实在武器系统的性能评价和设计、操纵训练和大规模军事演习及战役指挥方面发挥了重要作用，并产生了巨大的经济效益。美国已初步建成了一些洲际范围的分布式虚拟环境，并将所有人操纵和半自主兵力引入虚拟的战役空间，在世界上处于领先地位。
在航天领域，美国宇航局（NASA ）已经建立了航空、卫星维护VR 训练系统，空间站VR 训练系统，并且建立了可供全国使用的VR 教育系统。北卡罗来纳大学（UNC ）是进行VR 研究最早的大学，他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真和建筑仿真等。
在欧洲，英国在VR 开发的某些方面，特别是分布并行处理、辅助设备（包括触觉反馈）设计和应用研究方面是领先的。英国Bristol 公司发现，VR 应用的焦点应集中在整体综合
技术上，在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL 公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR 重构问题，其产品还包括建筑和科学可视化计算。
日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建
[3]立大规模VR 知识库和虚拟现实的游戏方面取得了很大的成就。
1.2.2 国内虚拟现实技术的研究现状
我国虚拟现实技术研究起步较晚，与发达国家还有一定的差距。但是近十年来，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，国家科委、国防科工委都已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目。国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用，并取得了一些不错
[3]的研究成果。
如：北京航空航天大学计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室集成的分布式虚拟环境；清华大学国家光盘工程研究中心所做的“布达拉宫”，实现了大全景虚拟现实；浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；另外，哈尔滨工业大学、西安交通大学、国防科技大学、中科院软件所、上海交通大学等单位也进行了交通
[4]领域的虚拟现实研究工作，并取得了一批研究成果。
1.2.3 虚拟现实技术在虚拟校园方面的研究现状
目前，虚拟校园的研究与实现方法主要分为两类：
1. 基于图形软件的开发
基于图形软件的开发是指利用三维图形程序接口软件结合面向对象的可视化编程工具来
[5]开发，三维图形程序接口软件主要有 OpenGL,Direct3D 和 Java3D。可视化编程工具如 Visual C++,Visual Basic,Dephi,Java 等。这种方法的特点在于开发周期长、工作量大、投资大且数据兼容性差。
2. 基于 VRML 的方法
数字化信息社会最具代表性的三种新技术是多媒体、Internet 和虚拟现实，而这三种
[6]新技术的交叉点是虚拟现实建模语言（virtual reality modeling language）。它是一种
可以发布到 3D 网页的跨平台、简单的文本语言；也是一种能提供更自然地体验方式，包括沉浸感、交互性、动态效果、延续性以及用户参与探索的语言。
在原 VRML 组织基础上成立的 Web3D 联盟，在 2006 年 6 月制定了第三代 VRML标准
[7]X3D ，X3D 结合了 Java3D 和 XML 技术，已经成为三维世界的主要标准。
基于 X3D 技术构建的方法与第一种方法比较，虽然在真实感、实时性、交互功能、渲
[8]染速度等方面有些欠缺，但是它具有以下几方面的突出优点:
（1）简单易学、开发周期短、投资少收获多。
（2）X3D 文件短小精悍，构造的是动态的虚拟场景，它尽可能的提供几何造型特征，却包含了大量不属于造型语言范围的特性。且具有良好的跨平台性，能够轻易地实现 Internet 上的远程访问。
（3）通过与 JavaScript 等脚本语言和 Java 语言容易实现 GIS 查询分析功能。结合
建立深圳大学虚拟校园的实际情况，考虑目前的技术条件、时间以及实验条件等综合因素，本系统使用了基于X3D 的方法实现虚拟校园的构建。
1.3 本文研究内容
本文主要研究建设虚拟校园的基本原理和关键技术，包括虚拟校园的设计、三维建模，场景构建等功能。最终实现一个基于X3D 的虚拟校园漫游系统。
本文的研究内容主要包括以下几个方面：
1．X3D 虚拟校园开发与设计
X3D 虚拟校园开发与设计，应遵循软件工程的思想进行开发与设计。从立项、可行性分析，到需求分析，到总体设计，详细设计，一直到编码测试以及运行维护等主要环节。
2．X3D 几何节点设计
利用X3D 几何节点设计虚拟校园，提高虚拟校园信息资源场景浏览速度，使浏览者在虚拟现实世界里体验虚拟校园所带来的乐趣以及身临其境的感觉。
利用X3D 虚拟增强现实技术开发的“基于X3D 的虚拟校园漫游系统”，利用基本几何节点开发虚拟校园中的造型和场景，可以提高开发效率。
3．X3D 虚拟现实建筑设计
X3D 虚拟现实建筑规划设计是由土地规划、公路街道设计、各种建筑设计以及校园绿化设计组成。在总体框架设计思想的基础上，对各个部分进行详细设计，根据需求分析做进一步调整、改进和完善，最终达到要求，完成整个建筑规划设计要求。土地规划、公路街道设计、各种、建筑设计和绿化设计，根据用户需求画出草图，再根据草图绘制出计算机软件层次结构图，再根据软件结构图画出流程图。
4. X3D虚拟校园整体设计
X3D 虚拟校园整体设计采用深圳大学的真实校园为背景，通过虚拟现实技术完整的体现真实校园的校容校貌。按照以下两点进行设计：
⑴ 按照学校的实际情况进行虚拟建模，勾勒出学校的真实场景和自然风貌。建立起包括：学校大门、办公楼、教学楼、图书馆、体育馆、游泳馆、田径运动场、学生宿舍、花草树木等对象。
⑵ 为了增强真实的校园气氛，可以加入汽车、行人、学生等人流。
最后使用虚拟现实技术进行编码和调试，作出合格的项目产品。
1.4 本文章节安排
本论文共分为五章，各章节的主要内容如下：
第一章为绪论。简要的介绍了论文的的研究背景、研究目的和研究意义，简要的介绍了本文研究的内容，最后阐述了论文章节的安排。
第二章为虚拟现实技术基础。介绍了虚拟现实的基本概念、发展和现状、虚拟现实的关
键技术。对于完成本系统所需要的X3D 和相关的知识做了详尽的介绍。
第三章为总体设计。对虚拟校园漫游系统的开发和总体设计进行了描述。讨论了虚拟校园漫游系统的需求分析。对系统的总体设计目标，系统的总体设计流程等进行了阐述。
第四章为虚拟校园场景设计与实现。这一部分是虚拟校园漫游系统的基础支撑部分，整章针对校园场景中不同类型的对象场景提出了多种建设思路，从效率和效果两方面考虑，为每个对象选择最优的构建方法。最终实现了可以为用户提供漫游平台的虚拟校园场景，对系统进行了测试与分析，并提出了优化方法。
第五章为工作总结。对本文的研究工作进行了总结，并提出了进一步的研究和改进方案。
第二篇：虚拟现实技术的论文
【摘要】
计算机技术是新世纪以来迅速崛起的技术，它的快速发展极大地促进了国家经济的繁荣。而其中的计算机虚拟现实技术作为一种全新的综合信息技术，弥补了很多传统技术的缺点，它通过和包装设计的有机结合，从而使构建和体验商品包装的虚拟世界成为可能。本文通过对计算机虚拟现实技术进行剖析，分析其在商品包装设计的应用，从而更加有效地发挥计算机虚拟现实技术的作用，最终使商品包装设计迈向一个新台阶。
【关键词】
虚拟现实技术；包装设计；应用
引言
包装技术是人类社会经济不断发展过程中所衍生的一个专业技术，它具有商品性和艺术性，是一门综合性的学科。包装设计不仅具有商品适用功能，更有美观的艺术追求，其创造的产品是物质和精神双重影响下的结果，该产品是利用外在的物质来体现内在的精神活动的艺术创作。得益于计算机和多媒体技术的迅猛发展，利用计算机虚拟技术这个全新的信息技术，这样才会使构建和体验商品包装的虚拟世界成为可能。将该虚拟技术应用到商品包装中，一方面可以使设计师充分发挥自己的设计意图，另一方面又可以将消费者带入到这个充满艺术氛围的虚拟世界中，让消费者获得一种崭新的视觉体验。人类文明在发展，科技水平也在不断提高，人们的生活方式在不断丰富。判断一件商品包装设计作品成功与否，一方面要看其是否满足商品基本功能，更重要的是看其是否给消费者带去愉悦的享受。如此看来，商品包装不仅是物质产品，更是精神产品，它是一种实现商品基本功能的同时又要反映人们精神活动的艺术创作。
1、何谓虚拟现实技术
人们口中的灵境技术就是指的计算机虚拟现实技术，它是一种计算机系统，用户可以通过它创建一个虚拟世界，并且可以亲身体验到这个虚拟世界的乐趣。该计算机技术的研发和利用给设计师、客户、消费者提供一个可以方便互动的平台，产生的效果更加生动逼真。计算机虚拟现实技术具有交互性、构想性以及沉浸性等三大特性。近些年以来，该技术的快速发展，为我国商品包装设计提供了坚实的技术保障。随着计算机技术的飞速发展，结合三维图像的计算机虚拟现实技术在商品包装设计中越来越受到设计师和客户的青睐。应用该技术的包装设计主要具有以下优点。
（1）更加逼真，相较与传统的二维平面图像，它更能全方位体现商品信息。
（2）沉浸感强，可以让人有一种置身其中的感觉。
（3）制作便捷、成本低廉。
（4）电子文件形式更加便于携带、储存和传输。利用虚拟现实技术可以给设计师、客户和消费者创建一个便捷的三方互动平台，使商品包装设计产生质的飞跃。
2、现代商品包装设计
包装，通俗来讲就是商品保护层，在商品运输、销售的过程中起到保护和展示作用，它最终的目的是通过特定的外在形象加工来吸引消费者达到消费的目的。因而要求包装不仅仅要有过硬的外在保护技术，以保证其中的商品不被损坏，更要具备一定的视觉冲击效果和传播效应，全面反映商品的信息，从而最大可能的勾起消费者的'消费欲望，达到销售商品的目的。随着人类社会的不断进步，人们已经不仅仅限于物质方面的满足，越来越趋向对精神层次的追求。随着社会潮流，现代商品包装设计也被加入新的内涵，不在简简单单的是一种物质生产活动，更多的是其商品包装本身所带有的文化气息、时尚品味。
3、包装设计中所体现的虚拟现实技术应用
将计算机虚拟现实技术应用于包装设计中是一种全新的工作理念，它的出现不仅使包装设计变得更加美观和直观，而且还降低了制作成本，缩短了生产周期，进一步提高设计效率，具体分析如下。
（1）满足消费者的个性化需求。在这个信息全球化和经济全球化的时代里，人们的对物质文化的追求变得日益多样化，消费者的需求变得越来越有个人特色，消费观念随着社会发展而不断变化，那些时尚而个性的商品受到更多人的吹捧。企业为了能够在竞争激烈的市场中获得一杯羹，不得不把商品的包装设计提升到企业发展的战略新高度，对那些新兴的技术产生了浓厚的兴趣。计算机虚拟现实技术应运而生，为包装设计师创造了一个全新便捷的设计平台。在整个包装设计过程中，怎样有效做到把握商品的命脉，这是所有包装设计者面临的最重要而复杂的关键环节。计算机虚拟现实技术在商品包装设计中可以提供一种全新的感官体验，这一点是传统计算机技术和多媒体技术无法提供的，并且通过将计算机数字技术和计算机虚拟现实技术的有机结合，使两者共同作用产生艺术成为可能。计算机虚拟技术可以充分将消费者个人的需求融入到商品包装设计中，从而满足客户的多样化需求。
（2）计算机虚拟现实技术完美诠释商品包装。从构造手段来看那些应用计算机虚拟现实技术设计的包装作品，它具有技术性，但是从可视化的角度来看，它又是具有艺术性的。商品包装设计师通过运用计算机虚拟现实技术，可以将自己的设计意图简洁、新颖的体现出来，并将商品的适用性和艺术性进行完美地诠释。商品包装设计的目的是依托商品外在的形象而最大限度的吸引消费者的目光，无限的激发他们内心的购买欲望，从而达到将商品推销出去的目的。在当今的经济活动中，包装已不仅仅其保护商品完整的作用了，更承担起宣传商品的角色，它对扩大商品的市场认可度起着举足轻重的作用。
（3）计算机虚拟现实技术可以激发包装设计者的创作潜能。较之其他的包装，包装设计不止追求外观的时尚美观从而吸引眼球，更潜力于通过三维视觉图像来全方位、多层次的将商品的信息反映在消费者面前，从而使商品获得消费市场的广泛认可，最终提升商品的销量。一个上层的包装设计不仅可以推动企业的大力发展，而且很可能会新开辟一个销售方式。商品包装设计和计算机虚拟现实技术的有机结合，可以将空间的两个任意形体集合进行随意组合运算，如并集、交集、合集等，给商品包装设计师提供多种运算结果，发掘更多的可能性，从而扩散设计师的设计思维，激发设计者的创作潜能，最终达到无限激发他们创作灵感的目的。与此同时，通过计算机虚拟现实技术的应用还可以将设计者的设计作品更加逼真客观的表现出来，这样就可以使设计者和消费者进行思想沟通互动，如此就可以将两者的有效建议充分融合到包装设计中，而且还可以达到缩短商品包装设计周期，从而降低制作成本的目的，最终将计算机虚拟现实技术的优势最大可能的凸显出来。
4、结语
随着信息全球化、经济全球化的不断发展，对于商品包装设计来说，这既是一个挑战也可以是一种机遇。包装设计作为服务业中的一种新兴知识性行业，它融合了多学科的技术，在企业的经济发展中扮演着不可或缺的重要作用。普通大众的消费观念随着社会经济的发展已然从传统物质追求变为如今的精神文化的追求，更加注重商品包设计的人性化、个性化、时尚化，对商品的品牌服务、商品包装、广告宣传和形象设计有了更高的要求。包装设计唯有坚持以市场消费为导向的原则，同时具有超前的时尚嗅觉，这样才不会被消费市场所抛弃。计算机虚拟现实技术与包装设计的有机结合，为我们创造了一个有别于传统媒介的全新视觉盛宴，使我们可以得到新颖的视觉享受，这是所有其他的设计手段所无法达到的。随着计算机虚拟现实技术在包装设计中的不断深入应用，在未来的日子中，它的其他它优势肯定会得到体现，从而使商品包装设计更加贴近消费者的个性需求，最终使企业在激烈的行业竞争中脱颖而出，不断提升商品的市场份额。
参考文献
[1]王B.计算机虚拟现实技术在包装设计中的应用[J].中国包装工业,2015,10:89+91.
[2]李隐璞.虚拟现实技术在包装设计中的应用探析[J].株洲工学院学报,2006,06:44-46.
[3]倪磊.虚拟现实在现代包装设计中的作用[J].文教资料,2009,31:84-85.
第三篇：虚拟现实技术的论文
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
[1]王静蕾.浅谈虚拟现实技术在计算机教学中的应用[J].太原城市职业技术学院学报,2014(10):119.
[2]喻晓和.虚拟现实技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2015.
[3]徐新新.虚拟现实技术VR在计算机教学中的应用[J].信息与电脑,2016(21):254.
[4]朱姝.VRP虚拟现实技术在实训教学中的应用效果研究[J].中国教育技术装备,2017(6):15.
第四篇：虚拟现实技术的论文
摘要：随着科学技术的发展， 媒体展示设计的形式与方法越来越多样， 而Virtual reality即虚拟现实技术无疑是对新媒体展示技术的又一次革新， 为新媒体展示设计带来新的技术支持， 极大地丰富了新媒体展示设计的形式， 为新媒体展示设计提升了展示效果。本文将简要对新媒体展示设计与VR技术做一个介绍并简单分析VR技术在新媒体展示设计中的应用， 希望能够对VR技术发展与新媒体展示设计丰富作出贡献。
关键词：VR技术; 新媒体; 展示设计; 应用研究分析;
展示设计是一项综合艺术设计， 它包含多种学科， 运用多种技术作为支撑， 涵盖的领域很广泛。传统的展示设计主要是通过实物或模型来向人们展现设计成果， 但是随着时代的发展， 模型和实物已经不能满足展示设计发展所需要的展现力， 因为单纯地以模型和实物作为载体的传统展示设计是一种静态展示， 对于观众而言比较单调、乏味， 此时VR技术的发展适时地为展示设计带来了新的技术支持和新的展现方式， 帮助展示设计丰富表现形式， 提升展现力， 满足了人们对于展示设计的诸多需求， 因此， 加强VR技术在新媒体展示设计中的应用研究很有必要。
一、新媒体展示设计的特征
(一) 虚拟化。
随着时代与科技的发展， 新媒体展示设计应运而生， 它与传统的展示设计相比具有诸多优势， 不仅能够通过3D技术使得许多不存在的事物和想法创意得到展现， 还能够很大程度节约实物运输、维护等成本， 可以说是一举多得。而这种优势正是得益于新媒体展示设计具有虚拟化特性， 因为这种虚拟化， 设计师可以在有限的空间里展示无限的设计， 让人们在很小的地方就能够感受到多种感官上的体验， 例如， 通过新媒体展示设计能够使人们坐在座椅上就从春天的百花烂漫走到冬日的白雪皑皑， 能够从气势磅礴的三峡大坝走到一览众山小的黄山之巅， 将四季的风光与中国大地的魅力风物尽收眼底， 这都是得益于新媒体展示设计的虚拟化。虚拟化的展示能够通过VR眼镜等多种道具的配合让参观者体验电影中才会出现的现象， 当参观者戴上VR眼镜， 他不仅可以与猎豹赛跑， 还可以体验像超人一样飞在天空的感觉， 这为参观者带来了更好的参观体验。由于新媒体展示设计具有的这种虚拟化特性， 设计师可以摆脱传统设计的平面化叙事风格， 将故事更加立体化、现实化地展现出来， 使得展示变得更加有趣， 不再空洞。
(二) 互动性。
在新媒体展示设计环境下， 参观者的观感是越来越受到设计师重视的一个因素， 新媒体展示设计不再是传统的那种简单将实物摆到参观者眼前， 而是更加注重与参观者的互动， 注重人性化设计、强调参与者体验已经是新媒体展示设计设计师的共识了。目前， 新媒体展示设计越来越多地转向通过人机互动等方式来加强参观者与展示对象之间的交流互动， 这样的互动能够帮助参观者更好地体验到设计展示对象的特点和优势， 更好地完成信息传递， 达到更好的展示效果。比如， 通过为参观者佩戴数字化手套、头盔和VR眼镜等装置可以帮助参观者达到在月球散步的观感， 这就是将参观者融入展示设计之中的一大体现， 是新媒体展示设计区别于传统的媒体展示设计的一大特点， 这种互动性增强了参观者对于展览的体验度， 帮助展览达到更好的展示效果， 同时也能够活跃展览的氛围， 打破传统展览那种严肃甚至枯燥的氛围， 为参观者带来更好的观感体验。
(三) 沉浸感。
新媒体展示设计另一个比较显著的特征就是沉浸感， 设计师通过对数字设备的运用能够对一个时空进行展现， 让参观者仿佛真正置身其中， 沉浸在设计师展现出来的故事或环境中。比如， 现在利用VR技术能够实现对历史遗迹的虚拟展现， 让那些已经破败甚至接近销毁的历史遗迹重新“出现”在参观者眼前， 让参观者能够置身其中， 体验这些遗迹曾经的辉煌。这就是新媒体展示设计沉浸感的体现， 通过设计环境、人物、故事情节等将参观者更加深入地带进展示对象中去， 达到更好的展示效果。沉浸感是新媒体展示设计对新时代的适应， 也是对具有更高要求的参观者的满足， 这种沉浸感能够帮助参观者真正融入进展览中去， 体验展览所要传递的信息， 能够极大地提升新媒体展示设计的效果。
二、VR技术
(一) VR技术的概念。
VR技术是随着科技发展产生的又一大成果， 它是一项新兴的高新实用项目， 主要是指通过计算机模拟出一个虚拟三维空间， 将参观者的多种感官调动起来， 把参观者带入虚拟空间， 实现在虚拟空间像现实生活中一样的交流与互动， 从而达到让参观者仿佛置身其中的效果， 提升展示效果。目前， 媒体展示正逐渐打破局限性， 向着更加高效便捷的方向发展， 而VR技术就是其中一种发展方向， 是在新媒体展示设计中实现交互艺术、增加参观者体验感的重要技术基础。有了良好的技术支撑， 丰富的展示形式才得到了实现的可能， VR技术的出现帮助设计师实现了许多以前不可能实现的设计， 比如带领参观者体验原本普通人无法体验的活动或者将已经消失的物种重新展示到人们面前加强人们对动物的关注等等。VR技术能够运用的范围十分广泛， 不仅仅体现在新媒体展示设计上， 还可以运用到桥梁设计、机器人技术研发等诸多方面， 由此可见， 加强对VR技术与其发展方向的研究十分有必要。
(二) 特征。
VR技术主要具有交互性、沉浸感和构想性三大特征。交互性是指VR技术能够通过数字化设备如VR眼镜将参观者的动作等在虚拟现实环境中作出反应， 产生一定的交互性与实时性， 这种交互性和实时性能够极大地提升参观者对于该虚拟现实环境的体验度， 从而帮助参观者更好地理解该设计所想要表现的思想。VR技术帮助参与者在虚拟现实中能够做出与现实中一样的动作与反应， 甚至还能够模拟不可能在现实中存在的互动， 非常神奇， 同时对于很多领域的研究也具有参考意义。沉浸感是指通过VR技术的运用让参观者“真正”进入到设计师的展示中去， 将传统媒体展示中以展示物为主体转变成新媒体展示中以人为主体， 帮助参与者在虚拟现实中获得真实的体验和感受， 从而达到良好的展览效果。构想性是指设计师能够通过VR技术将抽象的事物“具象”地表现出来， 但是并不作为控制的主体， 设计师实际上是为参观者提供一个虚拟环境， 但是真正的体验与参与是参观者自身进行的活动， 简单来说就是设计师为参观者提供一个环境， 但是参观者在环境中如何发挥是一个充满参与性与形象力的过程。以上三个特点是帮助虚拟现实更好地为新媒体展示设计服务的基石， 缺乏了这三种条件， 新媒体展示设计的特点就很难展现， 效果也很难实现。
(三) 发展前景。
随着经济与科技的进步， VR技术在我国得到了迅猛的发展， 目前， VR技术及其思想在我国诸多领域都得到了一定的运用， 并取得了诸多成果与突破， 带来很多行业变革， 尤其是在设计行业， 虚拟现实的出现让设计行业发生了很大的变革， 它使得艺术设计很多不可能实现的构想得到展现， 同时也打破了艺术设计材料、成本、时间、空间等诸多方面的限制， 使得艺术设计原本单一的展示方式向着多样化、趣味性、科技化方向发展， 为艺术设计开拓了更加广阔的空间， 促进了艺术设计行业的发展。对于博物馆这样具有庞大储存空间与展示空间的场所来说， VR技术是一项非常实用的技术， 它能够极大地缩小展览所需要占据的空间， 同时也能够增强展览的趣味性， 吸引更多的人参展， 可谓一举多得。同时， 对于大多数展览来说， VR技术能够增强参观者对于展览对象的真实体验获得更加真实的感受， 将展览想要传递的思想和观念更好地传达给参与者， 从而增强展览的效果。在商业化的展览上， VR技术的运用能够更好地帮助客户了解企业的产品， 由于VR技术具有交互性、沉浸感和构想性三大特点， 客户对于企业产品的感受和了解更加直观， 这也增加了商业活动的效率， 节省了时间和成本。由此可见， VR技术在设计展览行业的应用范围很广， 作用也很显著， 因此， 加强对VR技术的应用研究对于促进展览行业的发展来说很有帮助。目前我国VR技术虽然已经取得了诸多方面的运用但是总体仍然处于起步阶段， 通过层层分析我们可以发现， VR技术在我国很多行业都有运用的价值并且能够带来十分显著的变革， 尤其新媒体展示设计行业， VR技术既是其发展的热点也是其发展的必然趋势， 有着不可估量的发展前景。
三、VR技术在新媒体展示设计中的应用案例
我国VR技术在新媒体展示设计中的一大应用实例不得不提2010年中国上海举办的世博会， 在这场世博会中设计者使用了大量的VR技术来进行展示， 比如参观者能够通过VR技术模拟香港人的日常生活， 而这种体验只要通过触摸屏幕便可以进入影像之中进行体验， 另外， 在这场展示中， 地面采用了触感式地面， 于是在影像中行走的参与者看到的景象会随着步伐的改变而改变。而在这场世博会中最令人惊叹的莫过于动态的《清明上河图》展示， 通过VR技术让参观者仿佛置身真实的北宋汴梁风情之中， 相比较观看动画更加真切地体会到北宋汴梁繁华的街市和人文风情。与此同时， 在上海世博会的众多展览中， VR技术不仅应用在了中国馆， 在其他国家的展示上也有很多运用， 比如在意大利馆就展示出了一个虚拟翻书的触摸媒体装置， 这种装置与真实的书本不同， 使用者不需要真正动用手指去翻动书页， 只需要在装置前摆动手臂就可以进行书页的翻动， 同时， 这个装置能够帮助使用者迅速找到想要阅读的内容。通过上海世博会我们可以看出， 目前， VR技术在展示设计中的运用已经越来越多， 虚拟现实无疑是新媒体展示设计的重要发展方向。
四、总结
VR技术是近年来在我国兴起的新兴产业， 虽然仍处在起步阶段， 但是其在新媒体展示设计方面的应用展示出了其巨大的潜力， 它不仅为新媒体展示设计节省了大量的时间、空间以及成本， 还为新媒体展示设计提供了更多可能性， 打破了传统展示中实物带来的局限性。尽管VR技术在我国新媒体展示设计领域已经取得了很多很好的发展， 但是与部分发达国家相比， 我国VR技术还存在诸多问题， 如资金缺乏、技术落后等， 如何解决这些问题， 使VR技术在新媒体展示设计及其他行业中发挥更大的效果是目前VR技术的研究重点之一。
参考文献
[1]耿志宏.数字时代的展示设计[M].北京:中国水利水电出版社,2009:70.
[2]曹田泉.新媒体实验与艺术设计[M].上海:同济大学出版社,2010:38, 21.
[3]初广勤.浅谈虚拟现实技术[J].科技信息,2009(30) .
[4]牛纯.新媒体展示设计中的交互设计研究[D].北京印刷学院,2015.
第五篇：虚拟现实技术的论文
【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。
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