虚拟现实技术的实现十篇

虚拟现实技术的实现篇1

关键词：VR；AR；应用前景

1 虚拟现实VR概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是20世纪90年代初崛起的一种实用技术。VR技术指借助计算机以及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。它是一种能够让现实中的人在计算机所创造的虚拟信息世界中体验与现实世界同样的事和物。它具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性的基本特征。这种虚拟技术集合了计算机图形图像技术、现实仿真技术、多媒体技术等的多种科学技术。它能够模拟出人的视觉、听觉、触觉等的感官功能。使人们在计算机所创造的虚拟世界中通过语言、动作等方式进行实时交流，可以说这种技术的发展前景是非常广阔的，无论是生活上还是军事上都有非常广泛的发展前景。

2 虚拟现实技术的特征以及涉及的相关技术

2.1 虚拟现实技术的特征

（1）多感知性的特征，是指视、力、触、运动、味、嗅等感知系统，从人类理想的虚拟现实技术的发展来说，是希望能够完全的模拟出现实中所有的感知，如在VR营造的环境中闻到各种味道、能够有触碰里面事物的感觉等，如同人在现实中一样，但因目前的技术掌握和传感技g的限制，仅仅只能模拟出一部分。

（2）沉浸性又称浸没感或临场感、存在感等，具体是指人以第一人称存在于虚拟世界中的真实体验。当然，以目前技术还没有达到最理想的程度。

（3）交互性就是指人在虚拟世界中，能够像在现实世界中一样，可以通过对一些物体的抓取、使用等动作，感觉到所触碰的物体的重量、形状、色泽等一些人与物体之间的互动信息。

（4）构想性，即将所想的物件、所做的事情在虚拟世界里面呈现出来，这样做能达到什么样的效果，那样做又能达到什么样的效果，甚至还可以把在现实世界不可能存在的事和物都可以在虚拟世界中构想出来。

2.2 VR技术中涉及的相关技术-软件

（1）立体视觉现实技术：人通过视觉所获取到的信息是人本身所有感觉中最多的一种感官，所以虚拟现实技术中立体显示技术占有不可或缺的重要地位。

（2）环境构建技术：在虚拟世界中，构件环境是一个重要的环节，要营造一个区域的环境，首先就要创造环境或建筑模块，然后在这个基础上再进行实时描绘、立体显示，从而形成一个虚拟的区域环境。

（3）真实感实时描绘技术：要在虚拟世界中实现与现实世界相同的事物，仅靠立体显示技术还是远远不够的，虚拟世界中必须存在真实感和实时感，简单来说就是实现一个物体的重量、质量、色泽、相对位置、遮挡关系等的技术。

（4）虚拟世界声音的实现技术：在虚拟世界中虽然视觉是获取信息的重要途径之一，除了视觉还有很多感官系统可以获取到周围的信息。如听觉，这种技术就是在虚拟世界中实现声音，这样人在虚拟世界里不仅能够看得到也能听得到。

2.3 VR技术涉及的相关技术-硬件

（1）输入设备。与虚拟现实技术相关的硬件输入设备分成两大类：一是基于自然的交互设备，用于虚拟世界的信息输入；另一种是三维定位跟踪设备，主要用于输入设备在虚拟世界中的位置进行判定，并输送到虚拟世界当中。

虚拟世界与人实现自然交互的形式有很多，比如有数据手套、数据衣服、三维控制器、三维扫描仪等。

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测出手指的弯曲度，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。

数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换、身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。

（2）输出设备。人在虚拟世界中要体现沉浸的感觉，就必须实现现实世界中的多种感受，如视、听、触、力、嗅、味等感官感觉，只不过以目前的虚拟技术只实现了视觉、听觉和触觉罢了。

（3）VR构成设备。虚拟现实世界的构成，主要的设备就是计算机本身了，虚拟世界的所有景象都是靠一个个模型造成的，而这些模型则是由计算机制作出来的。一般计算机被划分成四个部分：第一，高配置的个人计算机，专门用于普通的图形配置加速卡，实现于VR技术中的桌面式特征；第二，高性能图形工作站，就是一台高配置的图形处理计算机；第三，高度并行系统计算机；第四，分布式虚拟实现计算机。

3 VR技术的应用范围

VR技术从诞生到现今已经历了几个年代，其应用范围也越来越广，如医学方面，可以提供给医生进行模拟手术，这样大大提高了现实中手术成功的概率。如游戏方面，近年来游戏中的VR如朝阳一样如火如荼的发展，游戏者在游戏中体验着VR技术带来的身临其境与敌人面对面进行厮杀的。如建筑方面，运用虚拟现实技术可以将建筑的形式以真实的角度展现在投资方、设计方、施工方以及后期的物业管理和更高层次的政府，这把之前的二维平面表达方式或者动画表现方式进行了升级，使用者可以全方位的感受建筑的空间、尺度和材质，这对非设计人员参与到设计当中很有帮助，这使得我们未来的建筑将综合更多因素，更加合理化，还有军事、科技、商业、建筑、生活等。

4 结语

虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目，是未来的重要技术之一。它在理论、软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术，当然其中也有较多的技术只实现了理论，硬件方面还是有待完善的。不过可以遇见，在未来，虚拟现实技术绝对会被广泛的应用。

参考文献：

[1] 李袁.虚拟现实技术在数字图书馆中的应用[J].科技情报开发与经济，2009，19（36）：3-5.

虚拟现实技术的实现篇2

关键词:虚拟现实(vr);虚拟环境人机交互

一、引言

在信息技术发展的今天,人们的交流越来越多的依靠网络、广播、电视等媒体得到相关的信息资料,但是这些媒体提供的信息往往是经过抽象的,在很大程度上人们不能及时有效的进行理解吸收,解决这一问题人们只能借助于实物模型,但随着计算机技术的迅猛发展,使得人与计算机的交互成为可能,虚拟现实(vr)技术就是借助于这个基础上实现了人机交互,操作者可以通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等工具与计算机间的交互,真正成为虚拟环境中的一员,较真实的感知和操作虚拟世界中的各种对象,达到理解和掌握知识、为生产生活服务的目的。

二、虚拟现实技术简介

虚拟现实(简称vr),又称灵境技术, 是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其他客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。

计算机技术的迅速发展为我们提供了许多解决问题的新方法。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,目前虚拟现实系统的研究现状主要涉及到三个研究领域:依靠计算机图形方式建立实时的三维视觉效果、构建对虚拟世界的观察界面和使用虚拟现实技术加强其在现实世界中的应用。

三、虚拟现实技术特征及其系统的关键技术

从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。因此虚拟现实技术具有以下四个重要特征。

（一）多感知性

所谓多感知性就是指导包括视觉感知外, 还包括听觉、力觉、触觉和运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。

（二）存在感

又称临场感,它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。

（三）交互性

它是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。我们借助与我们8的感觉器官,在虚拟的环境中体验真实的环境。

（四）自主性

是指虚拟环境中物体依据物理定律进行动作的程度。虚拟现实系统的关键技术主要由动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等五个方面组成。其中动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据, 并利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。而三维图形的生成技术关键是如何实现“实时”生成。立体显示和传感器技术是虚拟现实中实施交互能力的关键。

四、当今虚拟现实技术的应用领域

虚拟现实技术的应用前景十分广阔。目前在娱乐、教育及艺术领域的应用占据主流,其次是军事与航空、医学领域,机器人和商业领域都占有一定比例,另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。

（一）娱乐、艺术与教育领域

丰富的感觉能力与3d显示环境使得vr 成为理想的视频游戏工具。如chicago(芝加哥) 开放了关于3025 年的一场未来战争的世界上第一台大型可供多人使用的vr娱乐系统;1992年的一台称为“legealqust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度vr 产品奖。

作为传输显示信息的媒体,vr所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术,提高了艺术表现能力。

（二）军事与航天工业领域

模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为vr提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局darpa自80年代起一直致力于研究称为sim net的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。另外利用vr技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

（三） 医学领域

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,学员们可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。

pieper及satara等研究者在90年代初基于两个sgi工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境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,vr技术都有十分重要的意义。

（四）管理工程领域

vr 在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时,可以在建筑物动工之前用vr技术显示一下;当财政发生危机时,可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。

以上仅列出虚拟现实的部分应用前景,可以预见,在不久的将来,虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯, 并将深入到人们的日常工作与生活。

五、虚拟现实技术的进一步展望

虚拟现实从其萌芽到今天的日渐成熟已经走过了相当长的一段风雨历程。目前它的研究内容涉及到多项学科领域。我们同时也认识到,这个领域的技术具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

虚拟现实技术的实现篇3

关键词：虚拟现实；虚拟实训；三维建模；仿真平台

中图分类号：G712.4

现代职业教育要培养技术技能型人才，需要通过实践教学巩固学生所学理论，培养学生的实践能力和创新精神。但由于实训场地、实训设备等方面的限制，一些教学实验无法展开。利用虚拟现实技术能很好地解决这个问题，它可以在节省大量铺设实验场地、购置实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新这些虚拟的实验“仪器”，又能使学习者获得与真实场景同样的体会，反复操作，加深对教学内容的理解，以相对较低的成本实现现代职业教育的效益最大化。

1 虚拟现实技术及其特点

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真）[1][2]是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实VR技术具沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）[3]三个最突出的特征。虚拟现实技术利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的。虚拟现实技术运用计算机对现实世界进行全面仿真，创建与现实社会类似的环境，使用户与该环境直接进行自然交互。

2 在实训中应用虚拟现实技术

2.1 可行性

虚拟现实技术包括沉浸式与非沉浸式虚拟现实技术。通常沉浸式虚拟现实技术是主要依赖特殊硬件来实现的，而非沉浸式虚拟现实技术是依赖专门的软件来实现的。采用非沉浸式虚拟现实技术较为经济实用。尽管是借助键盘、鼠标、显示器等标准外设来营造一个窗口式的虚拟环境，但还是可以应用软件技术使其尽可能接近较理想的虚拟现实环境。它可采用基于图形（几何建模）的方法或基于图像的方法实现。

在虚拟实训中所用到的实验仪器和工具是通过3D建模设计出来的，可以在实训前使学生对这些仪器和工具有一个初步的感性认识；可以创建一些虚拟的实验环境，通过设置参数来设定不同环境，在虚拟的环境中反复做各种各样的技能训练，获得不同环境因素下的实验数据；由于是虚拟实训，实验环境和实验仪器都是虚拟的，能节省大量的设备更新维护和实训场地铺设费用；也可以根据现实技术和型号的发展进行模型更新，紧贴技术潮流，建设“常新”型的实训基地；在虚拟实训中，实验仪器是虚拟的，学生可以不必担心因误操作造成实验设备的毁坏，也不必担心实验中存在的危险，学生可以放心大胆地进行实验，更有利于学生发挥创造性思维。使用虚拟现实技术制作生动的虚拟软件，能推广到其它同类课程中使用。

2.2 技术路线

（1）三维实体建模。传统上，基于几何的建模方法具有精度高模型描述完备等优点，但是人机交互工作量大、建模效率低。近年来，国际上开始流行基于图像的绘制方法，基于图像的建模方法由一个图像集合和与之对应的深度集合构成场景模型。其像素点固定，与场景复杂度无关，但是对于大规模的复杂场景，它需要多幅图像输入，因此图像存储也成为一个难题。基于几何和图像的混合建模方法可以克服前两类建模方法的不足，减少人机交互工作量和图像的需求量，保证逼真度的前提下，快速、有效的建立物体的三维模型，因此是一种非常有效的建模方法。可以使用3Ds Max等三维软件建立虚拟模型，复杂器件选用贴图的形式，经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的立体模型。建模任务由CAD、3Ds Max等软件实现，能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求。

（2）模型的优化处理。为了节省建模时间，降低系统资源占用率，提高运行速度，进行模型优化；虚拟现实的制作方法有两种：一种是基于几何图形的；另一种是基于图像的。如果完全采用3D建模，不仅工作量巨大，数据量过大也很影响虚拟显示。如果采用图像的形式，就退化成二维的类似flas的效果，缺乏真实感。所以建模方法采取图形和图像相结合的方法，对于简单模型或是不经常更新的场景用3D建模，经常变动的或复杂场景或器具，采用三维建模与图像纹理贴图相结合的形式，取长补短。即节省了建模时间，建模的工作量，降低了系统资源占有率，提高运行速度，也适合经常变动的场景或器件。

（3）场景导入，交互开发。可以把在CAD、3ds Max等三维软件中的构建的模型导出成WRL格式文件，在VRML编辑器中进行编辑、优化处理，最后可以在VRML浏览器中运行。例如：以计算机硬件系统构成为例，构建了虚拟仿真平台，如图1所示。

图1 计算机硬件系统实验台

（4）建立仿真系统平台。VRML文件本身是文本文件，浏览器对VRML文件进行逐行解释、即时写屏，路由及脚本中涉及的变量必须先定义后使用。可以按照虚拟实验预先定义好的顺序进行流程设计，然后再利用可视化编程语言Delphi[4]或VB[5]实现系统平台的界面设计与编程。

2.3 虚拟现实技术应用于实训的优势

虚拟现实技术在我国一些高校已经将虚拟实训室应用到实训教学中。基于虚拟技术的仿真系统应用于实训教学中，在计算机上用虚拟软件作设计与测试，就像在真实的实训室做实训一样，能为学生提供了一个自由实训的平台，而且，这种虚拟实训不消耗器材，实训所需器材种类和数量不受限制，实训成本低、速度快、效率高，还可以开展各种设计性实验。增强学生做实训练习的自主性 ，不再受实训室忙、设备少的约束 ，进一步提高学生的学习积极性、主动性和创造性.对于高校实训室管理来说，也节省了实训准备时间，降低了实训成本，使实训室管理和开放更加现代化、人性化.在设备不断更新的基础上，使得实训紧跟时代的发展，培养技术技能型人才。随着虚拟现实技术逐渐在高校的应用，必将对课程教学产生深远的影响。

3 结束语

本研究指出了将虚拟现实技术应用于现代职业教育实训教学中的可行性，并给出了构建虚拟仿真实训平台的技术路线。相信不久的将来，随着虚拟现实技术的发展，结合人工智能、神经网络等学科，虚拟现实技术将应用于更广的范围，交互式的、人性化的网络虚拟平台，将成为实训教学与应用性学习的主流。

参考文献：

[1]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（03）：77-79.

[2]申蔚.虚拟现实技术[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]张金钊，张金锐，张金镝.虚拟现实与游戏设计[M].2007.

[4]孙军华，季忠，王忠雷，刘莉莉.基于Delphi和VRML的虚拟装配平台的实现[J].机械科学与技术，2003（05）：855-857.

[5]黄忠.基于VB和VRML的数控仿真教学系统设计[J].精密制造与信息化，2009（01）：49-53.

作者简介：张菊（1978-），女，辽宁营口人，副教授，研究方向：计算机应用、计算机软件与理论、虚拟现实。

虚拟现实技术的实现篇4

虚拟现实技术可以称作灵境技术，具体就是结合计算机网络技术、多媒体技术、多传感技术、图形技术、仿真技术、以及智能技术等等方式，通过构建三维虚拟模式，同时利用专门的设备来实现。也就是说，虚拟现实技术作为一种全新的信息技术，可以生成多维信息环境，对于环境艺术设计具有至关重要的意义，可以使环境艺术设计更加完善。

虚拟现实技术的应用特征

1.效率性将虚拟现实技术运用到环境艺术设计中，可以极大程度的改变传统的环境设计模式，突破了其中存在的各种复杂性问题，比如说摒弃沙盘或者模型的方式，有利于控制设计成本，节约了设计时间。通过高科技技术手段，能够以多媒体模式、数字化模式真实形象的展示出虚拟设计的项目，而用户只需要在虚拟现实技术的平台中，即可观看模型效果，以此将网络资源的优势有效全面的发挥出来，更加充分的展示出作品的效果，以此实现宣传目标，促进工作效率的提升。2.交互性通过虚拟现实技术，可以将环境艺术设计作品更加全面、更加形象的展示出来。在虚拟世界中，利用数字化技术，能够对展示物的一些数据信息进行传输，同时可以接受信息、认知信息、以及反馈信息等过程。虚拟现实技术所创建的环境，更加向真实化方向发展，通过计算机所构建的三维数字模型，内嵌虚拟现实场景，能够使用户的各种感官感受有效激发出来，产生真实的交互感受。比如说，在虚拟空间中，用户可以用手去获取虚拟环境中的物品，同时还能够真实的感受到物品的重量，并且可以让被抓住的物体随着是自身移动。3.艺术性在环境艺术设计中，通过使用虚拟现实技术，需要具备较高性能的图像处理工艺。比如说3D虚拟建模、Flash、全景图片等方式，可以以高清的形式，展示出各种图像，从而使设计作品更加具有艺术性和真实性。用户在观察图像之后，可以对项目的整体结构做到全方位了解，并且了解所使用的材料和工艺等等。所以说，虚拟现实技术具有更加良好的艺术性效果。4.侵入性虚拟现实技术具有侵入性，其可以让用户感觉到更加真实的环境效果，有些时候，还可以让用户感受到身临其境的感觉。产生此种感受的主要因素，在于虚拟现实技术的设计正是充分基于人的感官感受、以及心理特点出发，同时通过计算机技术，使图形更加具有立体效果，从而使用户置身于三维空间中。对于侵入性来讲，在某种程度上来讲，其可以理解为临场性和存在性，关键是对用户在虚拟环境中的真实感受程度进行反映。用户需要提前佩戴专门的头盔和手套，才可以真实的感受到虚拟环境中的立体效果，同时在此种虚拟环境中，不会受到外界因素影响，能够全身心的投入到虚拟世界中。假如用户无法分辨出真假效果，也就是好比置身在真实的环境中，那么可以说是最为理想的侵入性效果。5.多感知性考虑到虚拟现实环境中，均会配备齐全各种感官装置，包括有视觉、听觉以及触觉。用户不仅仅具有视觉感知，还可以形成听觉感知、触觉感知、以及力觉感知，特别情况下还会产生嗅觉感知以及味觉感知。所以说，虚拟现实技术具有非常良好的多感知性，可以让用户感受到身临其境的感觉。就现阶段的虚拟现实技术来讲，尚未实现所有感知功能，也就是无法达到最理想的虚拟技术状态。

虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用

1.应用到环境艺术模型设计当中由于虚拟现实技术具有交互性、多感知性、侵入性等等特征，通过上述种种特征，可以让用户进入到交互式的、三维虚拟环境中，同时可以与虚拟环境进行一些互动沟通，用户的各个感官受到刺激，会产生到身临其境的感觉。在环境艺术设计过程中，通过使用虚拟现实技术，可以说非常具有必要性，设计可以通过计算机进行虚拟现实技术系统处理，能够虚拟系统中，展示出现实生活中的事物。通过此种设计过程，能够让设计人员更加真实、直观的感受到，在实际生活中设计作品的相同感受，并且有利于设计人员更加全面、准确的把握每一个设计细节，以此构建良好的环境艺术模型，确保自己的设计想法可以顺利的转换成设计成果。可以说，极大程度的增加了环境艺术设计的感知性与直观性。2.更加便捷的对环境艺术设计作品进行完善对于设计作品来讲，需要反反复复的不断修改，一直到完善，最终成为一个优秀的设计做你。在以往的环境艺术设计过程中，在完成设计作品时，设计人员很难对作品做到全面直观的感受，抽象性的概念影响作品的完整性。通过使用虚拟现实技术，可以有效解决此项问题。虚拟现实技术可以在最开始，将设计构建成虚拟的现实模型，通过观察模型，便于设计人员更加直观的观察每一个设计环节。在具体方案实施之前，利用模型，设计人员能够全面的进行观察，及时发现设计方案中存在的一些不足之处，并且在此情况下，对方案反复修改完善，直到其符合设计要求。所以，虚拟现实技术一方面使完善环节得到简化，另一方面还能够使修改更加具有针对性。

虚拟现实技术在环境艺术设计中应用效果

1.增强了环境艺术设计的直观性在环境艺术设计的发展过程中，逐渐经历了手绘图纸、电脑效果图和建筑动画三个过程。在此阶段，可以看出人们都不断追求高科技，新型的科学技术，从而获取更加高层次的艺术品质，实现最佳的艺术表现效果。在如今的环境艺术设计中，通过使用虚拟现实技术，在各种软件和硬件的作用下，可以创建非常真实的虚拟环境，基于此种环境考虑，利用技术手段，将环境艺术作品转换为此种环境，在创建的虚拟环境中，用户能够感受到类似真实的听觉刺激、视觉刺激、触觉刺激。可以说虚拟现实技术能够将环境艺术设计作品中的细节全面表达出来，有利于吸引用户注意，提升环境艺术设计作品的接受程度。2.提高预算精准度环境艺术设计，需要将所设计内容转换成实践应用的项目。在以往的设计作品中，普遍存在预算精确性不理想的情况，对于工程建设的成本控制均产生一定影响。通过使用虚拟现实技术，能够有效解决此类问题，在虚拟模型中，可以全面了解项目所需要的材料预算等内容，可以实现材料预算、结构的精准度提升，防止出现由于预算失误而导致的各种问题。3.增强了设计双方的互动性在完成设计方案之后，在同客户沟通阶段，需要营造良好的双方互动性，对于汇报沟通具有重要帮助。通过运用虚拟现实技术，有利于提升双方互动性。利用此种技术，用户能够在设计作品中，感受到每一个设计细节和设计成果，全买呢了解每一个设计部位的演示状况，并且可以了解不同设计方案之间的关联性。对于存在的设计问题，双方之间还可以展开协商探讨。

总结

虚拟现实技术的实现篇5

【关键词】虚拟现实技术;虚拟校园;应用

前言

随着科学技术的迅猛发展，我们进入到了一个信息和技术多元化的时代，对于21世纪来说，在科学技术界，最具有发展潜力的计算机应用技术要堪称网络技术、多媒体技术以及本文中要探究的虚拟现实技术。虚拟现实（Virtual Reality），其英文简称为VR，最早是在1989年由美国VPL公司创造的一个新词。虚拟现实技术主要是利用计算机生成的虚拟环境进行仿真和交互，因此在当今社会，人们对虚拟现实技术给予了高度的重视，并把其成为改变世界未来的重要技术，其地位仅次于互联网技术。近年来随着人们对虚拟现实技术的深入研究，其已经被广泛应用到多种领域，如教育、军事、建筑设计漫游、医疗以及产品设计等，并且为这些行业的发展带来了丰厚的经济效益和社会效益。

对于虚拟现实技术在虚拟校园中的应用也是近几年来的一个研究热点。众所周知，校园文化、学习氛围对教育的巨大影响及其作用。老师、同学、学友，教室、课堂，实验楼等等，校园的一草一木，每一次活动无不潜移默化地影响着我们每一个人，伴随我们健康、快乐的成长。从某种程度上来说，我们从校园中得到的收益远远超出书本所给予我们的。因此在网络技术的发展推动下，利用虚拟现实技术仿真我们的校园环境是社会发展一大亮点。

一、虚拟现实技术

（一）虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（Virtual Reality）是一种综合性的技术，在计算机领域来说，虚拟现实技术称得上是一项新技术，它是建立在多种科学技术的基础上，例如计算机图形技术、网络技术、多媒体技术、立体显示技术、传感与测量技术、微电子技术、人机交互技术以及仿真技术等多种技术，同时虚拟现实技术也包综合运用了如光学、数学、力学、机构运动学等各种学科。在虚拟现实技术的实际应用中，人们是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，从而为使用者提供关于触觉、视觉、听觉等多种感官的模拟，让使用者产生如同身历其境一般的感觉，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。因此虚拟现实技术的兴起，不仅为智能工程的发展提供了新的界面工具，加强了人机交互界面的发展速度，同时还提供了新的描述方法用于各类工程的大规模数据可视化方面。总的说来虚拟实现技术不仅已经对人们的生活产生极大影响，还是21世纪重要的发展学科。

（二）虚拟现实技术的三个主要特征

1.浸没感（Immersion）

浸没感又可以称为临场感，它是指当使用者身处在模拟环境中时，用户有一种主人翁的感觉，有真实的存在性。真正理想的虚拟环境，应该达到使用者无法分辨现实与虚拟的目标，用户在虚拟环境中不会有杂乱的思想，而能够全身心的投入到计算机技术创建的虚拟世界中去，要让使用者感觉到周围的一切都是真实的，要保证虚拟环境中所听到的、看到的、闻到的以及尝到的都感觉起来和真的一样，不会出现与现实生活中的差别。

2.交互性（Interactivity）

交互性是指使用者身处模拟环境时，其对环境内物体的可操作程度以及触摸这些物体时得到的自然反应程度。例如，当使用者去品尝模拟环境中的虚拟饭菜时，鼻子可以闻到饭菜的香味，嘴巴可以品尝到饭菜的味道。当使用者用手去直接抓模拟环境中虚拟的物体时，手会产生却是有握着东西的感觉，并且还可以明显感觉处物体的重量，当使用者手握东西而在空中移动时，被抓的物体也能立刻随之移动。

3.想象力（Imagination）

虚拟现实技术依据计算机三维建模技术，不仅可以真实再现我们生活中的场景，还可以具有广阔的可想象空间，能够不断拓宽人类的认知范围，可以随人们的意愿而构造出客观不存在环境，甚至是一些现实生活中根本不可能发生的环境，也就是说虚拟现实技术具有较强的想象力。

二、虚拟校园

虚拟现实技术利用计算机生成的三维空间，为人们建造一种虚拟环境，提供人与计算机进行交互的机会，这对于世界的未来发展来说，虚拟现实技术必然会给社会带来重大变革。随着虚拟现实技术被广泛应用于各个领域，极大改变了人们以前的惯，近年来将虚拟现实技术应用在虚拟校园中更是受到众多人的青睐，尤其是虚拟校园在现在很多高校的使用，例如北京大学、浙江大学、西北大学、上海交通大学、中国人民大学、西南交通大学等高校，都采用VR技术建设了虚拟校园，利用虚拟现实技术已经成为高校发展的一种趋势。

（一）虚拟校园概述

随着我国教育体制的不断改革，我国各大学校纷纷进行调整，尤其是当前的各大高校，出现了多校区模式，而这种模式会给学校的日常管理与规划带来很多的不便，再加上我国加大对高校的建设力度，高校的规模也在不断扩大，这导致其发展建设任务非常巨大，高校的管理迫切需要现代化。随着信息时代的到来，我们可以利用计算机网络技术、虚拟现实技术和三维地理信息系统技术在计算机网络上建构虚拟校园，以三维可视化的界面和虚拟现实场景界面使得虚拟校园中的各种设施和服务都是给人一种身临其境的感觉，从而对学校的教学、管理、科研以及生活服务等有关信息资源进行统一整合和集成，从而建立一个统一用户管理、统一权限控制和统一资源管理的现代化校园。这种超越时间、超越空间的虚拟校园可以极大提高高校校园的管理水平，同时这种虚拟现实技术还可以极大促进远程教育的发展，最终为数字大学的建设奠定良好的基础。

（二）虚拟校园建设方案

1.三维场景建模

三维场景建模就是指依靠计算机，将真实环境中的主要建筑物，例如建筑物、路灯、人工湖模型、树木、规划绿地等都按照物体的实际尺寸构成一个虚拟环境。常用的三维场景建模软件有3DS MAX、Auto CAD、Pro/E、Solid Edge、Solid Works等。其中3DS MAX 是一种非常优秀的三维动画造型软件，目前被广泛用于建筑、游戏、广告等多个领域;Auto CAD是一个功能齐全、应用广泛的图形软件包。一方面它具有丰富的绘图和绘图辅助功能，而且操作简单，可视化强，另一方面Auto CAD不仅能够熟练处理二维绘图，其三维空间内的建模和渲染功能也日益完善。

2.实时漫游系统设计

实时漫游系统设计就是要对三维场景中实时漫游控制，这个实现过程主要是利用视景开发库和程序开发语言来完成的。在实时漫游时，我们可以借助虚拟现实建模语言（VRML语言）并结合Java语言、或通过Vega、Virtools等实现。其中虚拟现实建模语言（Virtual Reality Modeling Language，VRML）是虚拟现实技术、Internet技术和多媒体技术这三种新技术的综合点。虚拟现实建模语言主要由Vega库和Lynx图形化用户接口组成，是一种可以开发的平台。在运用过程中时，通过Lynx的图形界面我们可以建立实时驱动中所必需的对象，例如：通道、场景、窗口等，还可以设定我们实时驱动时的对象初始化参数以及它们之间的相互关系。在程序运行过程中，我们可以利用Vega类函数来实现计算机与用户交互中的选择功能以及其他方面的特殊要求等。Virtools软件的功能非常多，而且很强大，首先其是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式例如2D图形或是音效、3D的模型等板块整合在一起;其次Virtools含有丰富的互动行为模块，可以对3D环境实现虚拟实景进行编辑，从而可以根据需要制作出许多具有不同用途的3D产品，例如我们常见的网际网络、建筑设计、教育训练、计算机游戏、交互式电视等。

三、结语

综上所述，如今虚拟现实技术依靠其巨大优势受到了我们人类的广泛认可与高度评价，在未来的发展中，虚拟现实技术还将会继续影响我们的生活，改变我们的思维方式，让我们对自己喜欢的现实生活场景可以长久的保留下来，并可以主动参与其中去构建心中所想的事物。因此虚拟现实技术必然会成为改变未来社会发展的一大科学技术。

参考文献

[1]张志安.基于VR技术的虚拟校园系统的设计与实现[J].光子学报.2011（05）.

虚拟现实技术的实现篇6

【关键词】网络环境；虚拟现实技术；发展趋势和前景

虚拟现实技术是在现实技术的基础上结合计算机技术在相应领域的发展而提出来的，是一种由计算机生成的高科技的虚拟真实环境的模拟系统，它的发展离不开网络技术的产生和成熟。到21世纪的今天，虚拟现实技术已经被广泛应用于各个行业的多个领域，这与网络技术给虚拟现实技术的发展提供的技术保障是分不开的。

一、虚拟现实技术的含义

虚拟现实，又称Virtual Reality，简称VR，是利用电脑网络技术模拟现实场景，重现“真实的三维空间”，从而实现供实验者或是研究者进行试验或产品性能检验的目的的一种高科技技术手段。不同行业和领域因其对现实环境的要求不同，所以对虚拟的三维空间的侧重点也不同。

虚拟现实技术发展至今，已经具有了鲜明且个性化的特征，这些特征分别是全方位感知、浸没感、互动性和构想性。

1.全方位感知：是指虚拟现实技术在理论上应给可以实现包括听觉、力觉、触觉、运动、味觉和嗅觉在内的几乎全真实环境下一个人所能够感知的一切感觉，从某种程度上来说，可以达到真实环境的全方位再现。但由于技术限制，到目前为止，虚拟现实技术的感知仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动这几种。

2.浸没感：又称临场感，是指用户在计算机模拟生成的虚拟环境里所产生的与真实环境相差无二的感觉。一个成功的虚拟现实技术应该具备让参与者完全浸没在这种全新且真实的环境中的可能性。

3.互动性：是指参与者或是体验者可以在计算机模拟生成的虚拟环境里进行和在真实环境中一样的体验的这种人和外界的互动性，从某种程度上来说，这是一种近乎真实的双向互动。

4.构想性：是指依附于计算机技术的强大力量，参与者在虚拟环境下，不仅可以感受再现的真实存在的环境，还可以用计算机操作出客观环境下不存在或是不可能发生的事情或现象。这种构想性的特点，从很大程度上，拓宽了人们的视野、想象空间和认知范围。

二、网络环境下的虚拟现实技术在各领域的应用分析

虚拟现实技术从出现到现在的日益成熟，离不开网络信息技术的发展。从很大程度上来说，也正是有了成熟的计算机网络信息技术和日渐浓厚的网络技术应用氛围，才使得虚拟现实技术有了技术上的保证和依托，实现了对真实环境进行模拟的可操作性。

随着网络信息技术的进一步发展，虚拟现实技术将逐步突破原来技术上的限制，真正实现对各个领域的真实性模拟。下面，本文就以虚拟现实技术在几个较为常见的领域的具体应用为例，来探究网络环境下的虚拟现实技术的发展和应用。

（一）教育领域

网络环境下的虚拟现实技术在教育领域的应用，主要体现在运用计算机技术促成教学方式的巨大变革上，具体表现如下。第一，利用网络技术，将老师所要讲授的内容以三维的形式生动地演示出来，内容更为立体和直观，这种方式学生更容易接受。第二，利用网络技术和虚拟现实技术构造出三维教学环境，让学生尽可能地接触到接近课程内容的环境，使学生在融入其中的过程中，拥有对世间万物更加丰富和真实的情感体验。无论是微观上的细胞分裂、分子活动，还是宏观上的天体和星象运动，网络环境下的虚拟现实技术，可以逼真地反映客观世界的虚实、大小、快慢等物理变化，以及听觉、味觉、触觉上的化学变化，所有这些生动、形象的课程演示，都将会在很大程度上调动学生学习的主动性和积极性，启发学生思维，开发他们的智慧。

（二）医学领域

虚拟现实技术在医学领域的应用主要有两种，一种是利用网络信息技术将人体虚拟化，一种是将手术系统虚拟化。将人体进行虚拟化，主要是利用网络信息技术对人体进行扫描，在扫描的过程中，将具体的数字信息进行组合，从而虚拟出一个“真实的人体”。将人体虚拟化主要用于当真实环境下的种种原因无法满足医疗工作者进行医学研究的需求时，手术者借助HMD感觉手套就可以对虚拟模型进行手术操作，这样就能够实现医学研究者进行研究和探索的目的。借助数字化人体，还可以模拟药物在人体中的新陈代谢活动，这样研制出的药品就可以缩短药物试验周期，降低成本，避免药物对真人有可能造成的伤害的情况下，加快其投入市场的进度。虚拟手术是建立在更高层次和更高技术水准下的医学实验研究，这样的手术必须利用网络技术将虚拟手术室里将会用到的所有的医学器械，进行电脑化控制，以达到远程或近程环境下对真正的病人进行治疗的目的。虚拟手术下的远程手术，是当今医学领域较为先进的一种手术操作方式，它主要是通过远程的操作设备与远距离的医院建立起远程医疗系统，在这种完备的系统下，医生只需对虚拟患者进行手术，并通过网络技术将其动作传递给远端的机器人，由机器人对远端的患者进行手术。在数据输入正确，且系统正常运行的情况下，机器人手术的准确性能从很大程度上得到保证。

（三）娱乐方面

虚拟现实技术在娱乐方面的应用主要是人们都较为熟知的3D技术方面，现在对其应用主要集中在电影和游戏两方面。3D电影可以让观影者在体会到立体画面的同时，实现声音、画面的完美结合，切实满足观影者身临其境的欲望。虚拟现实技术下的游戏，改变了模式下只局限于打键盘和电话速表的模式，它在给游戏者提供近乎真实的游戏或战争场景的同时，可以让游戏者通过一系列真实的头盔显示器和数据手套之类的交互设备，操纵和参与到相对逼真的场景画面中。在保证安全的前提下，给游戏爱好者以全新的感官刺激和真枪实弹的全新体验。

（四）军事航天领域

军事和航天工业的一个重要课题就是进行周期性的军事和航天飞行演练，这是国防和航天人员不可或缺的一个重要课题。利用网络技术可以实现对军事领域多方面的虚拟化模拟，例如虚拟真实地图、虚拟场地、虚拟医学救治等多方面。通过对各个环节的全真性模拟，可以让军事人员有身临其境的真实感，同时，也可以训练他们面对真实环境时临危不惧的心理素质。针对航天飞行演练的虚拟现实演练，能够使航天人员在不进入真实的上空大气层的情况下，真实感受外太空的失重状态及一切未可知的情况，并且可以训练航天人员在外太空需要完成的作业及任务。

（五）科研领域

对某一科研成果或是产品的研究从来都不是一气呵成的，它必须经过多次的实验和检测才能完成，然而，多次的实验过程必然要以付出昂贵的金钱为代价。虚拟现实技术在网络技术的支撑下，可以模拟成果或产品真实的应用环境下的变化和反应，这样，科研人员就可以根据相应变化了解到目前成果或产品的性能，并据此采取相应的措施进行改进。虚拟现实下的成果或产品测试可以缩短产品的研发周期，提高产品的更新换代，从长远看，这将会对科研成果的研究节约大量的费用，并且还能增强检测结果的准确性和可信性。例如在汽车性能的研发过程中，冲撞实验是一项必须的测验项目。借助虚拟现实技术，就可以在不伤及任何人的情况下得到检测结果，既节约了时间和费用，又相对安全。

（六）商业领域

虚拟现实技术在商业领域的应用多体现在对产品的推销上，利用网络技术将产品进行扫描，并输入到计算机系统里，这样顾客就可以通过操纵计算机或是进入虚拟的扫描的环境下，去真实体验产品的性能。就拿房地产产业来说，当建筑工程投标时，房地产商会把设计的方案用虚拟现实技术表现出来。这样就可以让前来投标的人真实地感受到室内的一切，如门的宽度、采光多少、室内排水状况等问题。这样的推销和宣传手段，比单纯的声音解说和图片展示，更能让人信服，也更能展现产品的真是魅力。

三、虚拟现实技术的前景和发展趋势

从上文对虚拟现实技术应用的众多领域的分析可以看出，该技术具有很好的发展前景，在不久的将来，该技术一定会融入到我们日常的生活中。下面，本文就简要介绍一下该技术的发展趋势和前景。

（一）三维图形的生成和显示更加实时

虽然三维图形的生成技术已经较为成熟，但纵观多年的发展，还没有实现实时生成技术。在技术还不纯熟的现在，在完成实时生成技术的过程中，虚拟出的现实环境其质量会降低，很大程度上影响了其真实效果的呈现。

（二）环境建模技术更加动态化

众所周知，虚拟现实技术的核心要素就是虚拟环境的建立，实现动态获取实际环境的数据是至关重要的一个步骤。在虚拟现实技术成熟之后，该技术将实现根据实时需要，及时快速的获取数据的目标。

（三）人机交互设备更加智能化

为了让体验者体会到真实环境的感觉，虚拟现实技术总是要借助于数据手套或是其他的一些设备来辅助体验者产生一些真实感受。但由于技术的限制，体验者并不能全方位感受到虚拟现实的效果。所以，实现人机交换设备的智能化将很好地解决这一问题，这也将成为虚拟现实技术发展的方向之一。

（四）虚拟现实实行智能化语音模式

建模是实行虚拟现实技术的重要一步，只有建好了对现实环境的模型，统计出模型的具体数据，才能具体进行虚拟现实技术的活动。但是，现在的建模由于是人工操作，需要花费大量的人力、物力和财力。为了充分解决这个问题，可以在网络技术成熟的条件下，实行智能化语音模式，这样就可以在现有条件下，将虚拟现实技术与智能技术、语音识别技术结合起来，进行适时的智能化操作。

四、结束语

在当今社会，基于网络环境下的虚拟现实技术已经不再遥远，而是正在向人们的日常生活迈进。在享受它带给我们的便捷和新奇时，我们也应该清醒地认识到，这项技术并不是完美的，它还存在着许多尚未解决的理论和技术问题。随着网络技术的进一步发展和成熟，虚拟现实技术将逐步克服其弊端，为人们的日常生活带来更大的改变，届时，基于网络环境下的虚拟现实技术也将获得更加美好的前景和更大的发展空间。

参考文献

[1]胡小强.虚拟现实技术[M].北京：北京邮电人学出版社，2009.

[2]韩晓玲.虚拟现实技术发展趋向浅析[J].电脑知识与技术，2009.

[3]郑字，工文君，马志强.虚拟现实技术在军事领域的应用现状与前景展望[J].科技资讯，2010（2）.

[4]徐艳.虚拟现实技术在教育教学中的成用研究[J].中国科技信息，2009（3）.

虚拟现实技术的实现篇7

关键词：虚拟现实；工业设计；文化教育

前言：虚拟现实技术已经逐步走进了我们的生活，我们在更多时候是将虚拟现实技术带给我们的感觉当作了一种预知、或者是预先的一个概念认识。虚拟现实技术帮助我们由想到做的之间架起了一座可靠的桥梁，帮助我们尽可能的实现我们的想法，在最大限度内发现设计与现实的差距、误差甚至是错误，避免了一些由于没有前期经验而导致的错误的出现。虚拟现实技术的应用前景是很广阔的。它可用于教学仿真，也可应用于产品设计领域，也可应用于机械加工等领域。利用它可以创建多媒体通信、设计协作系统、实境式电子商务、网络游戏、虚拟社区全新的应用系统。

一、虚拟现实技术

（一）虚拟现实技术。虚拟现实（Virtual Reality），又称灵境、拟实，是近20年发展起来的一门新技术。它采用计算机技术和多媒体技术，营造一个逼真的具有视、听、触等多种感知的人工虚拟环境，使置身于该环境中的人通过各种多媒体传感交互设备与这一虚拟的环境进行实时交互作用，它集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，并随着这些信息技术的突破而迅速发展起来。目前已经广泛应用于军事、科学计算可视化、教育与培训、设计与规划、虚拟测试、虚拟游览、购物、交互式娱乐、工程技术、科技探索等多方面领域。[1]

（二）虚拟现实系统的类型。虚拟现实系统根据用户参与形式的不同一般分为4种模式：桌面式、沉浸式、增强式和分布式。桌面式使用普通显示器或立体显示器作为用户观察虚拟境界的一个窗口；沉浸式可以利用头盔式显示器、位置跟踪器、数据手套和其他设备，使得参与者获得置身真实情景的感觉；增强式是把真实环境和虚拟环境组合在一起，使用户既可以看到真实世界，又可以看到叠加在真实世界的虚拟对象；分布式是将异地不同用户联结起来，对同一虚拟世界进行观察和操作，共同体验虚拟经历。

二、虚拟现实系统的应用

（一）虚拟现实技术在教育教学上的应用。虚拟现实技术在教育教学上能实现课程的数字化学习， 可将课程学习内容作为学习者的学习资源， 并将其他的相关资源一并提供给学习者， 实现资源共享；能按照超文本、超链接的方式组织管理学科知识和各种教学信息， 有利于学习者主动发现、主动探索知识， 发展联想思维和建立新旧知识之间的联系； 能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境， 不受时空和距离的限制， 可让各地的师生共处于一个虚拟空间中， 有利于激发学习者的学习兴趣和进行协商会话， 实现合作学习；能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激， 提供生动活泼的直观形象思维材料， 使学生从思维、情感和行为三个方面参与教学活动， 有利于学习情境创设和大量知识的获取与保持；可以弥补实验教学条件的不足。

（二）在工业设计仿真方面的应用。产品是人类设计思想付之于实施的产物，产品设计所着重考虑的是产品的造型、结构和功能等方面， 目的是生产制造出符合人们需要的实用、经济、美观的物品。将VR 技术应用于工业产品设计， 是目前VR在工业设计领域应用的主要方式。运用虚拟现实技术， 美国波音公司无图纸化设计波音77 获得成功， 是近年来引起科技界瞩目的一件里程碑式的应用。如果把VR 技术与不同的产品设计领域结合， 随之会诞生许多新颖的概念： 如虚拟产品设计、虚拟环境设计、虚拟建筑设计、虚拟园林设计、虚拟装饰设计、虚拟人机工程学设计等等。

虚拟产品设计（VPD ） 就是借助于虚拟现实系统， 是将产品开发全过程数字化， 用集成的功能强大的VR 工具， 模拟整个产品的开发过程，在计算机的虚拟空间中进行产品的设计、分析、优化、加工、装配、测试、工艺、质量控制、人机工程学验证等过程。这种从设计到分析再到设计的循环， 反复多次直到满足设计要求， 全部是在虚拟空间中完成的。

（三）虚拟现实技术在制造业中的应用。目前，在这一领域，美国处于国际研究的前沿，许多大学和科研机构都在从事虚拟制造的研究工作。美国Boeing飞机公司设计的一架VS―X虚拟飞机，它可用头盔式显示器和数据手套来进行模具技术

2004.No.5 5 7观察与控制，当手指指向飞机时就可以看到跑道上的飞机起飞；手指向下，飞机便停下来。通过其它手势，还可以进入座舱，起动发动机，进行飞行试验或者打开应急门。这种虚拟飞机可以让设计人员身临其境地观察飞机设计的结果，并对其外形、内部结构及使用性能进行考察。Michigan大学的VR实验室采用沉浸式虚拟现实对一艘PD337 海军运输船的生产过程进行了模拟。船的双层底模型是用AutoCad 生成，然后转换成虚拟原型。利用沉浸式虚拟现实可以步入实物大小的船体模型中观察其特性，发现在开始的CAD/CAM 模型中存在很多问题。比如： 有些间隔无法进行焊接，以及很多的刚性衍架放到船的另一侧去了。研究的第二阶段是船的装配。通过模拟一个真实的造船厂的标准装配过程研究了装配的不同阶段的焊接操作和起吊机的运动以及其他的步骤。

三、虚拟现实发展趋势与展望

（一）虚拟现实发展趋势。虚拟现实将应用于更多的领域之中，深入到人们生活的各部分，细化各项工作的可实现程度，尽最大的努力将可能发生的错误减小到最低，甚至是没有错，我们在真正实施某项工作之前会将其可实施性做一个虚拟现实的实现，将各种可能发生的情况加入其中，通过数据反馈得到结果，帮助我们判定此方案的可实施性。

虚拟现实技术也在帮助我们学习，学校的孩子能够通过虚拟现实技术重新看到白垩纪的恐龙，看到物种的演化和发展，帮助孩子们更真实的感受到学习带来的快乐。同样，老师在虚拟现实技术的帮助下，用更生动的形式讲述那些无法只用文字就能表述的清楚地课题。这种交互的反馈信息，能积极地将人们的学习动力提升。

在成人的学习中，很多无法通过实际操作的实验，虚拟现实技术帮助我们实现了，基于一定的数据基础的实验结果，帮助我们理解其中的各个操作过程。

（二）虚拟现实的展望。在符号化的虚拟世界里，实践主体、实践客体、实践中介都较以往固定的对实践三要素的认识所不同；虚拟现实技术深刻的改变了人类主客体相互作用的方式。人类的实践方式决定了人类的思维方式，虚拟实践在虚拟世界里建构了新的思维方式。因为本文是从广义的角度来理解虚拟现实技术的，即虚拟现实技术与网络技术的联姻，互联网代表了资源共享的含义，这种结合使得虚拟现实技术从“精英技术”转交为“平民技术”，也使得虚拟现实技术在社会上逐渐普及。

参考文献：

虚拟现实技术的实现篇8

[关键词] 虚拟现实技术

有学者认为，虚拟技术是指以网络技术、多媒体技术等具有物理实体特征的信息技术为物质基础，建构虚拟技术场域的技术中介手段。这种分析比较明确地表述了虚拟技术实体不是虚拟的，作为存在于现实空间的技术表现形态，它是具有物理特征的技术，虚拟技术的“虚拟”性在于是建构虚拟技术场域，即网络虚拟空间的技术中介手段。虚拟技术实现了波普尔所描述的世界1、世界2和世界3的高度契合与统一，在理论上具有同构性，从这个意义上说虚拟技术是具有革命性的技术形态。也有学者认为，所谓虚拟现实技术，是指在计算机软硬件及各种传感器(如高性能计算机、图形图像生成系统，以及特制服装、特制手套、特制眼镜等)的支持下，生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境，使用户在这些软硬件设备的支持下，能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的“虚拟”世界中的对象进行交互作用。

从词源看，“虚拟”一词是由英文virtual reality(虚拟现实，又译虚拟实在)派生出来的。在英文中，表示“虚拟的”词语并非unreal(不真实的)、visional(虚幻的)、pretended(虚假的)或fictitious(编造的)，而是virtualiter，意为“具有可产生某种效果的内在力的”，源于拉丁语“virtus”、“virtualis”。中世纪神学家兼逻辑学家邓?司各脱曾赋予这个词最初的哲学含义。他从唯史论的基本观点出发，认为事物的概念不是以形式的方式，而是以产生某种效果的内在力量或者能力的方式涵盖其经验性的内容，从而构成形式上统一的现实。因此，事物的概念就是一种虚拟的现实。他试图用“虚拟的”这个词来沟通形式上统一的实在与人们杂乱无章的经验之间的鸿沟，他把虚拟实在赋予事物或过程经验的某些方面，把经验等同于实在。从这个意义上来说，人类思维、意识的发展过程，人类运用概念、符号进行抽象思维来认识自然的过程，就是一个不断虚拟化的过程。人的历史和经验，要依靠文字虚拟过程来传递、保存。印刷文字和图像的物理持性中，包含了虚拟化了的人类经验，使得人不必亲身经历，便可以继承祖先的历史和经验。显然，这种借助意识、概念和符号的虚拟是现实在人脑中的表现形式，同时也是人认识现实世界的方式。

牛津大学出版社出版的《牛律辞典》(1989)对目前计算机及通信等科技领域里经常使用的“virtual”解释是:“Not physically exiting as such but made by software to appear to do so from the point view of the program or the user。”可以翻译为:一种由软件生成的非物理存在，但从程序和用户角度来看像真的一样。虚拟特指用0、1数字方式去表达和构成事物及其关系。商务印书馆出版的《牛津高级英语学习词典》(OALD)中对“虚拟的”(virtual)一词的解释是:实质上的，但尚未在名义上或正式获得承认。《美国传统辞典》对virtual的解释是:“Existing or resulting in essence or effect though not in actual fact，form，or name”，意为“虽然没有实际的事实、形式或名义，但在实际上或效果上存在和产生的”。

“虚拟”一词的当代用法，来自计算机技术和软件工程。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中，“虚拟的”意味着“虽然是无形或非正式的，但在功能上相当于……”。因此具体地说，虚拟就是用数字方式去构成这一事物，或者用数字方式去表达这种关系，从而形成一个与现实不同但又具有现实特点的数字空间。

计算机科学家用“虚拟内存”来代表计算机以这种方式设置的RAM(随机存取存贮器)。虚拟内存技术不添加硬件即可扩展计算机的数据存储，例如，在个人计算机上，虚拟内存可以是RAM的一部分，仿佛它就是硬盘存储空间。这种虚拟磁盘可以像硬盘那样来用，但却不用受实际的机械磁盘的物理限制。随着计算机和信息技术等的发展，虚拟的意义有了扩展。正如美国学者迈克尔?海姆(Michael Heim)所指认:“‘虚拟’一词的涵义后来变成了任何一种计算机现象，从计算机网络上的虚拟邮件到虚拟工作组，到虚拟图书馆甚至虚拟大学，可谓应有尽有。在每种情况下，这个形容词所指的是一种不是正式的、真正的实在。当我们把网络空间称为虚拟空间时，我们的意思是说这不是一种十分真实的空间，而是某种与真实的硬件空间相对比而存在的东西，但其动作则好像是真实空间似的。”从数字化虚拟技术的实践应用来看，虚拟技术在电子计算机领域已经获得了非常广泛的应用。“虚拟内存”(Virtual Memory)、”虚拟存储器”(Virtual Storage)，“虚拟主机”(Virtual Host/Virtual Server)、“虚拟光驱”、“虚拟终端”(VPC)、“虚拟专用网”(VPN)成为经常被使用的电子计算机术语。

这些计算机专用术语基本上可以解释为:以电子计算机硬件技术为技术基础，以软件技术为技术解决方案，在计算机或网络上建构出来的具有真实硬件功能的虚拟的技术存在方式。这些技术存在方式是建构虚拟世界的技术基础。我们可以发现，虚拟技术既包括硬件技术也包括软件技术，是硬件技术与软件技术高度契合的数字化关系表达方式。今天软件工程师们一般是在一种不是正式的、不是真实的但又是实际的意义上来使用这个术语，也就是说相对于自然的、物理的存在来说，虚拟实在让主体在感觉层面上产生具有效果上的等同性。同时软件工程师们也没有把虚拟实在所构成的空间环境简单地称为可能世界，因为在现实世界中许多不可能发生的现象在计算机系统中能够发生，虚拟蕴含着比可能更宽泛的哲学内容。

从认识论的角度来理解，“虚”是一种主观存在，特指大脑对“实”的感知、认知和加工以及在此基础上形成的意象和意境。意识是大脑的本能，意识运动的机制形成人类大脑的思维。人类通过思维形成对“实”的意象和意境。从本质上来看，“虚”是存在于大脑之中的东西。“虚”的主体或精髓——意识或思维——不能以外在的形式精确再现。但却可以通过语言、动作、表情、文学艺术等形式对其进行描述，我们可以广义地称其为“虚拟”。 正如尼葛洛庞帝(Nicholas Negroponte)在《数字化生存》中所说:“虚拟现实能使人造事物像真实事物一样逼真，甚至比真实事物还要逼真。”

参考文献

[1]刘友红:人在电脑网络社会里的”拟生存”[J].哲学动态，2000.1:15

虚拟现实技术的实现篇9

关键词：虚拟现实；环境艺术设计

在人类文明的历程里，展示艺术在社会中有着非常重要的作用，它作为人类沟通和传递信息的桥梁，具有极高的价值。由于社会信息时代的到来，计算机行业发展迅速，多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术已经得到了大量的应用。展示方式也产生了天翻地覆的变化，它已经从传统单一的形式转向成一种综合性设计。随着虚拟现实技术的高速发展，它已经逐渐地接近我们。2003年世界各地受到非典疫情的影响，使得多个实物展被取消。此时，网络会展的出现受到了人们的欢迎，它弥补了实物会展的不足，发挥了非常大的作用。如今许多景点都做了这样的系统，给人们更好的体验。

1 虚拟技术的概述

虚拟现实技术是跨越多媒体技术、网络技术和建筑动画及技术的一门综合性非常强的技术。从某种程度上来看，他继承了网络、多媒体、人工智能、图形学进等最新技术的发展成果。中国对虚拟现实技术的研究早在20世纪90年代就开始了，较早开展此项技术试验的研究中心等在虚拟现实技术视觉接口方面取得了突飞猛进的成果，虚拟现实技术已经设计出了以电脑为基础的虚拟显示系统，实现了先进的演示方式。开设了虚拟建筑环境实时漫游系统，与此同时，除场景演示外，这项技术还成功地摆脱了人的高级行为中人脸识别和表情识别等问题，完成了虚拟现实中的软件接口及体视图。

虚拟现实技术具有构想性、交互性和沉浸性的特征。首先，他能让使用者融入情景，具有非常强大的吸引力。其次，它能够形成具有多维化的信息环境，从而在最高程度上达到使用者和展示品的最好交流。

近几年来，展示艺术设计在中国发展迅速，人们的需求随着物质生活水平的提升进一步提高。人们在建立物质生活中更能代表自己的精神家园。艺术是将公众和提高城市文化品位联系在一起的关键。展示艺术的界限是建筑的内外空间，它涉及的学科非常广泛，涉及范围也大，涵盖了室内和室外两种空间组合设计。展示艺术涉及是一个非常复杂的系统工程，它和一般的艺术创作不同，是在尊重现实条件和自然环境的基础智商，运用科学合理的方法，对环境进行创造和改善，使之更加接近人们的日常生活和交流。[1]

1.1 全景图像技术

全景图像技术是目前发展最快且最流行的新视觉艺术，它将图像处理全景摄影技术作为基础，通过相机环绕进行360°的四周拍摄，拍摄一组照片或利用鱼眼镜头将拍摄的所有方位拼接为全景图像，再通过计算机技术实现全方位互动式观察，将真实场景还原后展示给观众。全景图像技术从严格意义上说并不属于三维技术，也不算真正的虚拟现实技术，但是通过全景图像技术带给人们真实的现场感与交互感是虚拟现实技术的标准之一，因此它常被称作是准虚拟现实技术。由于全景图像技术较为简单，耗费成本也较低，目前被广泛地应用在场景展示中。

1.2 三维显示技术

立体三维显示技术的目标是使人具有身临其境的逼真感，这也是虚拟技术的核心技术之一。想要逼真的模拟视觉功能，主要依赖于三维显示技术的图像处理能力与理解能力。三维显示技术主要有两种，一种是通过软件三维制作，现实与平面显示器中的三维图像，另一种是基于硬件技术在空间中展示出来的三维图像。第一种技术实际上就是软件技术，如Maya、3dsmax等三维建模软件制造出的三维图像，硬件显示平台为平面显示器，另一种是平面视觉上的三维显示；第二种技术实质上是硬件技术，如空气成像技术、多通道投影技术。空气成像技术是最近研发出的相对高端的硬件技术，可以实现空气中呈现立体影像，同时具有触控感应交互性。多通道投影技术可是实现放映环幕影像放映。[2]

2 虚拟现实技术在现代展示艺术中的艺术表现

虚拟现实艺术是典型的艺术和科学的结合，是一种新媒体表现形式。虚拟现实技术的相关手段强有效地弥补了传统二维展示设计而被动观察的缺点，展示了视觉语言有一个纵深的扩展。虚拟现实展示的最大优点就是交互性和实时性。实时性可以让参观者从任一个角度欣赏，增强产品的表现力，让参观者更加有效理解参观品的性质。在展示艺术中，在很大程度上帮助了设计者，从而给艺术领域带来新的表现手法。[3]

虚拟现实技术所体现出的艺术性一方面应用于数字影像。影像是一种非物质话的图像，但同时这种影像又在模拟显示物质环境，甚至已经超越现实构建新物质环境，这种现实与虚拟的变换常常引发人们的思考，这本身就是一种艺术。另一方面，通过基于现实又超过显示的表现，能够表现出一种让人沉浸在其中的非常真实的三维效果。与传统技术对比完全不同。虚拟的显示技术更加侧重于感官的真实性，通过模拟真实性对整体色彩对比与光影再次进行统一，加深气氛的渲染和情感的宣泄，增强其艺术特点。[4]

3 现代展示艺术的虚拟现实化发展趋势

基于目前的科学技术水平而言，虚拟现实技术还是一项新兴的技术，此项技术在现代展示艺术中的应用也处于初步阶段。尽管虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用尚未成熟，但是从现阶段看，其应用水平已经表现出独特的优势与发展前景。它所带来的不仅是展示艺术视觉效果的革命，更是前所未有的全新交换式体验。[4]

虚拟现实技术与展示设计的结合，不仅实现了展示对象表达方式的动态化与多元化，让观众能够身临其境地感受展品，可以让观众亲自设计与操作，增强其对展品的理解。虚拟现实化在现代展示艺术中的应用是科技与艺术的完美融合，它拥有着前所未有的创造性，使人与机器、人与人之间的交互更加合理。

4 结语

人的认识活动以感觉为起点，不但能够认识客观事物的各种性质，而且感觉也是心理活动和意识的主要依据，人脑通过这种方式直接与外界相联系，而虚拟现实技术正是运用这一原理来满足人类需求的。作为目前网络多媒体技术应用的热点之一，虚拟展示形式在一些发达国家的诸多行业里面得到大量的应用，并且已经产生了巨大的经济效益。虚拟展示在各大领域都扮演着重要的角色，而在当今的产品展示以及各种商业设计展示中，虚拟现实技术则发挥着强大而独特的作用。

参考文献：

[1] 赵明，李明璐.虚拟现实技术在现代展示艺术方面的运用[J].房地产导刊，2014（15）：39.

[2] 龚丽婷.浅谈高新科技在现代展示设计中的应用――以虚拟现实技术为例[J].科教导刊（电子版・下），2015（3）：149+174.

[3] 孟凡超.浅析虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用[J].天津美术学院学报，2012（2）：76.

虚拟现实技术的实现篇10

【关键词】虚拟现实技术；职业教育

1 引言

随着计算机、信息、网络等相关技术的发展，计算机作为一种高效能的信息传播工具，在教育教学过程中得到越来越广泛的应用，将虚拟现实技术作为一种新兴的教学媒体应用到教育教学中，这种崭新的技术会带给我们崭新的教育思维，解决我们以前无法解决的问题。

2 虚拟现实的概念及特点

虚拟现实是由计算机及其他软、硬件技术生成的，给人多种感官刺激的虚拟境界，是一种高级的自然人机交互系统。虚拟现实概念可概括为3个方面：真实性、沉浸性和交互性。

2.1真实性:是指由计算机生成看起来、听起来、触摸起来都像真的的虚拟境界，还可以向用户提供视觉、听觉、触觉等多种感官刺激。

2.2沉浸性:是指计算机控制下的虚拟境界应给人一种身临其境的沉浸感。

2.3交互性:是指人能以纯自然方式与虚拟境界中的对象进行交互操作，即不使用常规设备，而要求使用手势、体势、人类语言等自然方式进行交互。

目前职业教育限于各种现实条件，某些内容的实验教学环节往往不能得到较好的落实，极大地影响了学生动手能力的培养，抑制了学生的创造能力，以致理论学习和实践相脱节。虚拟现实技术应用职业教育，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。

3 虚拟现实技术在职业教育中应用

职业教育具有实用性、开放性、生产性和时代性等特点。职业教育要完成技能型、技术型人才的培养任务，必须突出职业教育的“实用”、“实训”、“应用”等特点在，这就要求职业教育要给学生充分实践的机会。将虚拟现实技术应用到职业教育，可促进教学观念、教学内容、教学场所的变化，节省教育投资、提高教学效果。虚拟现实技术能够为学生提供一个生动、逼真的学习情景，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的实践技能，有利于学生创新精神、创新能力、协作意识的培养。

3.1 虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用

职业教育的计算机专业课程实践性很强，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、交互式的、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。为了提高实验的教学效果，应该建立一个网上的虚拟实验室系统，把计算机多媒体技术、数据库技术、网络技术和计算机动画技术引入到实验教学中，构造一个虚拟的实验环境，对学习者的不同操作给出与现实实验环境相符合的反馈。

3.2 虚拟现实技术在数控技术的应用

数控技术是现代机械制造业的核心技术，由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，限制了学校的购买能力，所采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境，同样可以让学生尽快熟悉数控机床的加工环境与真实的加工过程，从而提高数控技术的教学效果和教学质量。虚拟现实技术可以模拟实际数控机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，这就是某一特定数控系统借助计算机软、硬件的功能，通过实验者的控制在计算机上演示、分析数控加工从零件设计图到动态切削演示的实现的全过程。

3.3 虚拟现实技术在汽车维修与驾驶专业中的应用

在汽车专业的教学中有很多知识所涉及的实物及其内部结构虽客观存在的，但无法一一呈现在学生面前，或者不能很好的展现其内部结构，利用虚拟现实技术可为学生提供生动、逼真的防真，帮助学生理解汽车的构造原理及维修操作，从而掌握实际操作的方法、步骤和要领。并且大大缩短了维修工的培养周期，节省了训练器材和场地等的经费投入，大幅度减少了教师的工作量，具有很高的经济效益和社会效益。利用强大的数据库统计分析能力，可用于对教学效果的检测，或对职业技能鉴定的考核。

3.4 虚拟现实技术在电子设计中的应用

用虚拟现实技术进行电子设计和测试，在教学中，可以很方便、直观地进行虚拟实验与演示各种电子电路的工作原理。这样，理论课教学中难于讲清的重点和难点问题，可以通过的验证性虚拟实验演示等教学手段进行。在实验中，用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以做各种类型实验。方便地对测试结果进行分析，打印输出实验数据、测试曲线和电路原理图。实验不消耗器材，实验所需器材种类和数量不限制，实验成本低。实验速度快，效率高，容易开展各种设计性实验。另外，利用虚拟实验软件可以对学生实验能力进行检查。

3.5 虚拟现实技术在远程教学的应用

虚拟现实技术的远程教育对比传统的远程教育，能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。虚拟现实技术可为远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，有局域网工具作为校园网站的链接，可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育。

此外，虚拟现实技术在电子商务、财务软件、景点模拟、酒店服务服装设计还有广泛的应用。虚拟现实技术挖掘职教院校的潜能，促进校园信息化的建设，倍增教学资源，充分激发学生的学习自觉性。虚拟现实技术在职业教育中有着独特优势。

4 结束语

尽管目前在职业教育对虚拟现实技术的应用没有得到广泛的应用和开发，但随着信息技术的发展，虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，虚拟现实技术凭借自身的教学优势和潜力，将会在职业教育中发挥其重要作用。

参考文献：

[1] 曾建超.虚拟现实的技术及其应用.清华大学出版社，1996

[2] 曾希君.虚拟现实技术在高职计算机专业课教学中的作用[J].计算机教育，2008，(16)

[3] 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

[4] 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)