时间：2023-03-24 15:04:25
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟现实技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境，人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。
为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境，必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象：不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似，而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。
目前，相关软件发展迅速、种类较多，其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。
1．1模型构建软件
MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件，广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景，可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。
1．2支持视景生成的语言——OpenGL
应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境，其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。OpenGI可按函数库的形式被C语言调用，也可以被窗口系统直接调用。OpenGI是使用专用图形处理软件接口，该接口目前由几百个过程函数组成，用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。
()penGI指令的模型是客户／服务器模式，即一个程序(客户)提供指令，该指令由OpenGI解释并处理，它直接执行3D及2D图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持双缓冲技术，该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制，使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。
1．3视景漫游软件
Vega是MultiGen--Paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台，由Lynx图形化用户接口和Vega库组成。利用Vega库函数可在Lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式，可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。
2地质构造情况的模拟
对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要，如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差，或图形表现不直观易懂，则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故，造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布，使矿井的规划设计更加直观方便。
综合国内外现状，三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式，使用GIS软件Arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式，将其导入Creator就可以生成煤层曲面。然后，通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。
3地形地貌及地物的模拟
地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图，可以用扫描数字化的方法得到平面数据，按照图上的标注得到高程数据；如果已有该区域的电子地图，则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据；如果没有上述数据源，则需要由野外测量获得。
地形生成与地质曲面生成过程类似，先用ArcInfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化，把图上标注的高程值输入到属性表中，生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式将其导入Creator生成三维地形。
对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD进行数字化，得到其平面位置。将得到的*．def文件导入Creator，并与地形匹配。如果建筑物比较规则，则直接将其底面按照高度拉伸为立体，如果建筑物造型比较复杂，则需要分成规则的几部分进行构建。
4矿山井下巷道建模
目前，矿山信息主要是通过CAD格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息，利用CAD中的三维多线段重新描绘巷道，同时将高程信息赋予每个节点，实现巷道的单线显示，井筒和巷道设计要布置合理，尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造，尽量减少矿井建设和生产地面的影响。
使用MultiGenCreator进行设计，用圆柱体表示井简，用半圆型截面的柱体表示岩巷，然后进行模拟生产，以发现生产中可能遇到的问题，对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产，从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素，选择合理的方案。
5虚拟巷道系统的建立
虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示，建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达，用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察，并可通过网络进行各种交互。
5．1矿井巷道的建模
矿井中各种实体大多是三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上三维实体模型，可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中构建三维矿井巷道模型，首先应进行简单的坐标转换，这是因为MuhiGenCreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。MultiGenCreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，是以MuhiGenCreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心，基底坐标为XOZ面，y表示高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致，应将原来矿井三维实体的(，Y，：)坐标转换为MuhiGenCreator坐标系中的(，Y，Z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大，而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。
5．2虚拟巷道场景的绘制
对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型，可用ElevationGrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系X()Z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了栅格行和列之间的空间。Height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度，基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应；colorPerVertex域指定为TRUE或FAISE，表示color域中指定的颜色是用到ElevationGrid节点的每个顶点上(TRUE)，还是应用到每个四边形上(FAISE)；此外，通过建立solid域值，所有的海拔栅格都可以当作实体。
对于由不同的三角面构成的复杂地表模型，则需要用MUITIGENCREATO提供的万能几何节点IndexedFaceSet来创建，它有coord与coordlndex两个域，与IndexedFaceSet节点中的两个域类似，前者提供了一个节点，列出了构造面几种所有面的坐标。Coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引，并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中，要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。
6结语
应用虚拟现实技术，生成一个逼真的矿山虚拟环境(VirtualEnvironment)。这样在矿山设计或研究阶段，科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山，按照设计给定的工艺方法和参数，选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控，发现问题进行实时修正。设计结束后，设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之，虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。
参考文献：
[1]古德生．金属矿山深部开采中的科学问题[A]．香山科学会议第175次学术讨论会[c]．北京：2001．
[2]乔林，费广正等．OpenGI程序设计[M]．北京：科学出版社，2002：130～134．
[3]齐安文等．三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题．《中国矿业》．2001(5)：10．
[4张瑞新、任延祥．虚拟现实技术及采矿工程中的应用．《中国矿业大学学报》，1998(3)：27
摘要：虚拟现实技术土木工程可视化计算
一、引言
随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加入，建设项目的规模越来越大、结构形式日益复杂，对土木工程学科管理的科学性、精确性要求越来越高。实现土木工程的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木建筑工程项目管理现代化的要求和本领域的探究热点。虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是综合性和集成性极强的高新技术，在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。土木工程中的虚拟现实技术涉及土木工程领域的各个学科，已显示出一定的实用性，技术潜力十分巨大，应用前景非常广阔[1。
二、虚拟现实技术及其特征
虚拟现实技术，又称灵境技术，是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，大大推进了计算机技术的发展。VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间转化为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供一种高级的人机接口。利用VR技术所产生的局部世界是人造和虚构的，并非是真实的，但当用户进入这一局部世界时，在感觉上和现实世界却是基本相同的。因此，虚拟现实技术改变了人和计算机之间枯燥、生硬和被动的目前状况，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。它以模拟方式为使用者创造了一个实时反映实体对象变化和相互功能的三维图像世界，在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中，使参和者可直接参和和探索虚拟对象所处环境的功能和变化，仿佛置身于现实世界中。一个身临其境的虚拟环境系统是由包括计算机图形学、图象处理和模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语音处理和音像技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等不同功能、不同层次的具有相当规模的子系统所构成的大型综合集成环境。所以，虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术。虚拟现实技术具备以下三个方面的特性。
1．沉浸性
虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特征，由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者和虚拟环境中的各种对象的相互功能，就如同在现实世界中的一样，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。
2．交互性
虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过非凡头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
3．多感知性
由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
三、虚拟现实技术在土木工程中的应用
1．虚拟现实技术在土木工程中的应用前景
在土木工程中，长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容，如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑，用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景，以传递大量的信息。但这一种信息处理和传递方式受到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响，交流起来非常困难。
VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。用虚拟现实既能表示真实的世界，也可以表示虚拟的世界。表示真实世界时，可以突破物理空间和时间的约束，做到能“超越现实”；在表示虚拟世界时，又能使其中的虚拟物体表示出三维逼真感，以达到身临其境的感受，最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互功能的三维信息空间”。VR技术为用户提供了一种新型的人机接口，它利用计算机生成交互式三维环境，不仅使参和者能够感受到景物或模型的逼真存在，并且对参和者的运动和操作做出实时准确的响应。
2．虚拟现实技术在土木工程中的应用领域
由于具有上述的优势特征，虚拟现实技术在土木工程中得到了广泛的应用，并且具有广阔的应用前景。现阶段，虚拟现实技术在土木工程中的应用主要有以下几个方面[2。
（1）在虚拟施工过程和施工结构计算中的应用[3
在实际工程施工中，复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的新问题，前者难点关键就在于施工现场的结构构件及机械设备间的空间关系的表达；后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。
基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术，在虚拟的环境中，建立四周场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型（虚拟模型），形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统，让系统中的模型具有动态性能，并对系统中的模型进行虚拟装配，根据虚拟装配的结果，在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多，起重机的布置位置、高度，缆风绳着力点的选择，构件堆场的位置，起重机的开行路线，构件起吊路线等，都是施工方案设计必须考虑的新问题。若对这些新问题考虑得不够，则工程施工的进度、成本等都会受到影响，甚至导致平安事故的发生。
建筑结构施工前往往要对施工方案进行受力状态复核。如在大跨空间结构施工中，不仅要考虑施工过程的平安性、可行性，还要考虑结构本身在施工过程中平安性、可靠性。某展览中心，钢结构屋盖支承在钢桅杆上，桅杆两端为锥形，和下部混凝土结构铰结。为了减小钢桁架的变形，更为了维持结构的稳定，在钢屋盖桅杆和混凝土之间，采用了一系列的斜拉索(前索、背索、稳定索)和撑杆，形成一个稳定的结构体系。在钢结构的施工中，不同的支撑方案、不同的拼接方案，在结构的不同部位会引起不同的效应，而随着连接杆件的安装，这些施工阶段的应力将残余在结构部位上，并影响到最终的结构受力平安性；并在结构就位过程中，有可能失稳和变形。这就需要进行施工过程的精确分析。用虚拟现实技术可以对不同的方案，在短时间内做大量的分析，从而保证施工方案最优化。
（2）在工程项目招标投标中的应用
建筑业是我国的支柱产业，建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作，业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内，如何使业主和评标的专家很好地了解招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此，承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时，也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标，往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作[4。
借助虚拟仿真系统，把不能预演的施工过程和方法表现出来，不仅节省了时间和建设投资，而且不用项目经理的现场答辩，方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。
（3）在可视化计算领域的应用
可视化计算将是今后一个重要的发展方向。在科研中，人们会碰到大量数据，为从中得出有价值的规律和结论，需要对庞大的数据量进行认真分析。对科学计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示，可通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化，实现参数化及可视化计算，虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。
在运用有限元法进行结构分析时，利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。把可视化计算技术应用于超大型复杂结构的设计、工程控制和结构分析中，将增强计算软件的前后置处理能力。例如，在桥梁工程控制和结构分析的可视化计算中，倒退(拆)分析结构倒拆动态演示、结构理想施工线型显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、前进分桥结构拼装动态演示、施工预告图形显示、主梁内力图显示、危险截面应力分布图显示等等。更重要的是能借助图形或图像来进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据，同时能实时动态演示和控制设计和施工的过程。
四、结语
虚拟现实技术在不断发展，专用于计算机图形和多媒体信息处理的高性能DSP芯片可使处理能力提高上百倍，三维图形算法和参数化建模算法等可使虚拟现实技术更加成熟。目前，虚拟现实技术还有很多不完善的地方，尤其在土木工程的探究方面，我们应努力建设虚拟现实技术实验室，开发有价值的虚拟现实工程系统，使其在工程设计、施工、管理和可视化计算等方面得到更广泛的应用。
参考文献
[1张跃．土木工程中的虚拟现实技术[N．科技日报．1997年6月23日．
[2沈金良．虚拟现实技术在工程设计中的应用[J．科技交流，2004，(3)．
数字媒体方向课程体系的建设以创新性复合型人才培养为基本指导思想，重视实践课程的开设，使学生所学习掌握的方法具有充分的实效性，真正做到学有所用，以适应未来的工作岗位，成为本行业和企业所欢迎的有用人才。课程体系分为软件工程专业核心课程模块、数字媒体方向核心课程模块、专业实训、毕业实习和毕业设计（论文）等模块。
1.1核心课程
软件工程专业数字媒体技术方以软件工程专业为主线构成专业基础和专业主干课程。其中，计算机与软件基础课程有：计算机导论、程序设计入门、面向对象程序设计、数据结构与算法、Java程序设计、计算机组成原理、数据库原理、计算机网络、操作系统、编译原理、信息安全技术、计算机体系结构以及J2EE与中间件技术；软件工程专业课程有：软件工程导论、软件测试技术、需求分析与UML设计、软件项目管理与过程控制；数字媒体技术专业课程有：数字媒体技术导论、计算机图形学、数字图像处理、网络流媒体技术、用户界面设计、视频音频制作与处理、数字影视特技应用、高级游戏特性与游戏引擎、人机交互技术、虚拟现实技术与应用、高级脚本与插件技术等。对于实践性较强的课程开始单独的实验课程和配套的课程设计。
1.2特色课程
计算机网络游戏由计算机技术、艺术设计学和计算机动画以及计算机图形图像技术高度交叉结合，目的是培养具有扎实的游戏编程功底和良好的逻辑思维习惯，具备较强的审美能力和一定的艺术素养，熟悉游戏产品开发流程，具有一定的策划能力，能在游戏公司、门户网站、手机运营企业、动画公司等单位从事游戏设计、游戏开发、游戏制作、游戏策划、游戏运营等方面工作的富于竞争力与创新精神的高级复合型人才。计算机游戏程序设计。课程目标：本课程主要学习普及游戏开发理念，培养游戏开发氛围，挑选有潜力的学生组成开发团队；传授游戏开发中的程序设计要素，特别是游戏引擎开发的基本知识。通过本课程的学习，学生能够掌握游戏开发的基本理念，熟悉游戏开发的基本技巧和流程，并具备从事游戏程序设计工作的基本技能。虚拟现实与数字娱乐。课程目标：本课程主要介绍虚拟现实的基本概念及其系统组成、相关的软件技术及虚拟现实的应用，并介绍了当前数字娱乐的现状，发展和一些关键技术。内容包括：虚拟现实的定义、特性和组成，虚拟世界的创建和管理，虚拟现实中的视觉计算，虚拟现实中的交互技术，虚拟现实中的声觉计算，增强现实，分布式虚拟现实，虚拟现实应用，与虚拟现实相关的数字娱乐技术。
2实践教学体系
培养符合时代需要的创新性人才，就要强化实验教学的开放性和多层次化。基于创新性原则和以生为本原则，结合培养目标和自身教学特点，数字媒体技术方向实践教学体系分为课程实验，专业实训、毕业实习和毕业设计三个方面，各实践环节之问相互协调、相互衔接、循序渐进。
2.1课程实验
依照实践能力培养循序渐进的原则，根据实现数字媒体技术专业基本能力培养的系列课程，并按照系列课程的复杂度和规模设计实践环节，开展了多层次课程实验教学，根据学生的需要和实践能力培养的渐进规则，将实验课安排大学四年的各个环节。多层次实验教学是指在实验大纲与目标的规范基础上，将实验项目设计成基础型、综合设计型、研究创新型不同层次的实验。同一学生从基础规范一综合设计一研究创新这样难度递增的实验项目中逐渐进行训练，实现系统培养学生综合实践能力。课程实验主要包括：手绘训练、视频特技与非线性编辑、多媒体网页设计、移动娱乐软件开发、网络娱乐软件开发、界面设计课程设计、虚拟现实开发课程设计等。
2.2专业实训
专业实训作为知识、能力、综合素质教育的结合点，成为数字媒体技术专业实践教学的重点之一。专业实训是对课堂教学具有延伸作用，是学生培训职业能力、熟悉职业环境、了解实际知识的重要渠道。通过专业实训，学生不仅可以把所学转化为所用，还能使学生在学习操作过程中通过不断调整自己的知识结构来慢慢适应相应职业岗位，锻炼职业的能力，为实习以及今后走向社会积累经验、打下基础。我校软件工程专业是校级专业综合改革试点专业，以争建微软IT学院、HP软件学院为契机，与知名IT企业开展深度合作，联合培养具有国际视野的软件开发、软件测试和服务外包人才。与中软国际、Tarena（达内）科技等十多家IT企业联合建立了实习实训基地、就业基地。
2.3毕业实习和毕业设计
毕业实习是学生将前期学习到的知识运用到生产实践中，真正了解、感受未来的工作，锻炼自己各方面的综合能力。真正实现与行业需求的专业实践能力对接。能胜任相应岗位的工作，从而积累工作经验，为就业做准备。为了增强学生和指导老师对毕业设计(论文)及毕业实习的重视，提高毕业设计(论文)的质量和提高学生在毕业设计(论文)及毕业实习实践环节获得的实践能力，也为缓解毕业设计时间(论文)不足，笔者将毕业实习与毕业设计(论文)有机结合，实行“毕业实习+毕业设计”相结合的模式，学生毕业设计的内容来自于毕业实习，并且毕业设计的内容要将毕业实习的内容进行一定的升华，除体现学生四年来所学知识综合之外，还要体现出学生的创新能力与科研能力，达到培养创新型、复合型人才的标准。
3结束语
一、网络虚拟实验室的建立
1.虚拟现实技术
虚拟现实VR(VirtualReality)是近几年来信息技术迅速发展的产物,毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境,即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。
虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性,是指观察者对虚拟世界的情感反映,这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界,这是虚拟现实的首要特征。交互性,是指虚拟现实是一个开放的环境,能对用户的输入作出响应,并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性,是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面,还是一个应用系统,它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同,可以分为三种类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景,用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互,它的特点是结构简单、成本较低,易于推广。
2.网络虚拟实验室
所谓网络虚拟实验室,是指利用区域网或互联网,由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现,也可以是虚拟构想的实验室,虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中,实验者有逼真的感觉,有身临其境的感受,好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟物的操作。
3.计算机专业虚拟实验室的创建
构建专业虚拟实验室,其实就是搭建一个网络平台系统,包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,
目前各校都建立了校园网络并接入了互联网,这些基础设施基本可以满足需求,不需要太多的投入。在软件方面,一个是实验室平台软件系统的开发,它与网站建设相联系;另一个是网站的内容(实验内容)建设,这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑,不然软件平台就是一个空架子,形同虚设。同时,该平台上还应有实验管理的支持,对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理,并对虚拟实验室进行监控,计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。
(1)实验管理模块,由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面,学生通过浏览器进行注册登录,登陆成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,预约实验项目及做实验的时间,在线发送和接受消息,进行问题讨论,进行实验登记,实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面,可对实验内容添加、修改、整理、删除,对学生提交的实验报告列表,批改实验报告,填写评语和成绩,提交批改结果,与学生进行讨论。仪器管理方面,对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理,以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况(实验次数、实验报告及完成情况)给出成绩,并进行统计分析及提供查询等。
(2)仪器展示模块,对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理,以图形的方式直观呈现出来,供学生在实验时进行选择。
(3)实验指导模块,包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。
(4)实验报告模块,主要对学生完成实验后,提供相关的实验报告模板,供学生下载,由学生填写相关内容以及实验的结果,完成后上传电子版实验报告,由教师进行批阅,并进行记载。
(5)实验答疑模块,由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答,帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度,并及时反馈、调整教学。
(6)论坛交流模块,教师和学生可以通过论坛进行充分的交流,学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上,教师可以将一些典型的问题提出来,供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解,教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便整改7)虚拟实验模块,是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验,医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件,可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设,可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单,容易实现,见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整,有一个磨合期。另一种是因地制宜,自主开发。根据本校的实际教学和实验情况,结合学生的实际水平,由任课教师或聘请部分专家组成开发小组,进行一系列的虚拟实验项目的开发研究,并将研究的成果连接到虚拟实验室中,逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活,能充分发挥教师的积极性,能有针对性地进行设计开发,适合学生的实际情况,学生容易接受,并且经费投入较少。缺点是开发周期较长,系统性不够,水平有限。也可以将上述两种方式结合起来,一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目,二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目,如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。
二、加强网络虚拟实验室的管理
1.加强用户管理,为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室,使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室,在上面提出问题、发表见解,做好实验,努力提高虚拟实验室的人气。
2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验,自己设计实验方案,动手完成实验,整理和总结实验数据,职称论文提交实验报告,培养学生的分析能力和创新能力,逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。
3.组织专业教师网上指导与答疑,参与论坛讨论交流,及时批改实验报告,为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中,教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答,并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点,提出问题让学生思考,使师生在虚拟实验室中有较强的互动性,教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。
4.对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行
评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况,给学生一个成绩和评价,反馈给学生,英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时,征求学生对虚拟实验室的意见,对学生反馈的信息进行整改。
计算机网络虚拟实验室的建立,可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题,对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系,不能一味地强调虚拟实验,要“虚实”结合,既相互补充,又各有侧重,这样才能取得很好的实验教学效果。同时,在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。
参考文献
[1]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报,2005(4).
[2]蒋光明.基于互联网的开放式虚拟实验模型研究.西南师范大学学报(自然科学版),2002(3).
论文摘要：文章在介绍虚拟现实技术等相关概念的基础上，探讨虚拟技术的在产品概念设计中的应用，这项技术的使用让设计思路和设计表达更上一个全新的台阶，在产品的开发过程中，保证产品开发的一次性成功。
目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，虚拟现实技术的应用，使设计思路和设计表达如虎添翼。让人多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，大大减少了投放市场的风险性，也为 企业 决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。
一、虚拟现实与虚拟现实技术
（一）虚拟现实（virtual reality，vr）及虚拟设计（virtual design，vd）
虚拟现实（virtual reality，vr）是利用 计算 机省城一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户与该环境直接进 自然 交互的技术。这里所谓模拟环境就是计算机生成的具有色彩的立体图形，它可以是某特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔、数据手套、数据衣服等穿戴于用户身上的装置和设置现实环境中的传感装置。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的武体进行操作并得到实时立体反馈。虚拟现实是一种全新的人机交互系统，它能对介入者产生各种感官刺激，如听觉、视觉、嗅觉、触觉，给人身临其境的感觉，人能以自然的方式与计算机生成的环境进行交互操作。
虚拟设计是以“虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段”，借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器与多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量综合集成环境得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。
（二）虚拟现实技术
虚拟现实技术是人的想象力和 电子 学等相结合而产生的一项综合技术，它利用多媒体计算机仿真技术构成一种特殊环境，用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然的交互，从而体验比现实世界更加丰富的感受。
二、概念设计的定义及内涵
pahl和beitz在《engineering design》一书中提出“概念设计”这一名词以来，人们对概念设计进行了十几年的研究。他们将其定义为：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理极其组合等，确定出基本求解途径，得到求解方案，这部分设计工作叫做概念设计。
国内的学者也对概念设计进行了大量的研究，其中邓家褆在《产品概念设计》一书中将“产品概念设计”定义为“由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的，可组织的，有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。”
在几十年的时间里，人们对概念设计的研究日益增加、不断深入，使概念设计的内涵更加广泛和深刻。主要体现在:根据产品生命周期各个阶段的要求进行市场需求分析、功能分析、功能的工作原理、动作行为的构思、行为载体的选择和方案的组成的等。可见，确定方案是概念设计的最终结果，产品生命周期全过程的满足才是概念设计的关键。设计方法上更加全面融合各种方法，寻求综合最优方案，同时使设计更具创造性。
概念设计是对产品或部件的构思，目的是捕捉产品的基本形状。这个阶段，产品的形状和精确尺寸尚未确定，设计人员有一定变更自由，所以尽可能考察设计方案，以便选出生产成本最低、创意良好的方案。利用传统的计算机辅助设计，往往多是二维交互工具，缺乏三维或者多维的功能，但是产品却是三维的部件，这样必然导致人机交互效率低。现行的计算机辅助设计系统要求定义零件的尺寸，而在产品的概念设计阶段这样的尺寸可能无法精确得到或者根本没必要精确定义，这样必然影响设计效率和周期。传统的计算机辅助设计需要两类人员配合，即产品的设计人员和电脑绘图员，产品设计人员有关产品的概念信息通过草图或者口述的方法传达给电脑人员，这样导致信息的丢失或者绘图者的曲解，而如果设计者本人直接参与电脑辅助设计建模的话，由于现行的电脑辅助设计系统的操作复杂和交互能力若，大大分散了设计者的精力，限制了思路。为了克服这样的限制，充分发挥设计人员的创造性，人们开始把虚拟现实技术引入计算机辅助设计系统进行概念设计，将虚拟现实技术和概念设计有效结合，利用丰富直观的交互手段，在虚拟环境中进行概念设计，从而节省产品精确描绘和尺寸定义的时间，这就是基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计，即虚拟概念设计。
三、虚拟概念设计的研究方向和应用前景
（一）概念设计中应注意的两个问题
1. 虚拟现实环境下的概念可视化。概念可视化是指设计师透过画面或者模型，将市场的需求转换成可视化的具体形态。概念设计是否能符合目标用户的要求，“眼见为实”的图面或者模型是最具有说服力的。
2. 虚拟现实环境下的人机交互界面。想实现人机互动，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实就是一种基于可 计算 信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用计算机技术为核心的 现代 高科技省城逼真的视听触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以 自然 的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、互相影响，从而产生“沉浸”于等同真环境的感受和体验。
（二）虚拟现实技术在概念设计中的前景
在虚拟现实环境下，进行产品的概念设计是虚拟现实技术的基本内容。在电脑虚拟现实提供的良好的可视化条件下，对电脑辅助设计建立的三维模型在几何、功能、加工与装配等方面进行交互性的修改，利用虚拟现实给用户提供诸如视听触觉等各种感知交互手段，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。相关人员可以对原型的各方面包括视觉效果、部件间比率进行评价。针对不同用户的爱好要求，在不同的虚拟环境中，亲自体验修改模型；选择产品的可选部件，观察设计和修改过程。
概念设计是设计过程的初步阶段，它的目的是获得做够多的有关产品式样和形状的信息，同时它又是设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是由这个阶段决定的。面对日益加剧的产品市场竞争的挑战，可以预见，基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计必有长足 发展 ，最终将与现有计算机辅助设计系统实现无缝集成。激烈的全球市场竞争，各国投入大量的资金对虚拟现实技术及其在 工业 设计领域中的应用进行深入研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。
参考 文献
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【关键词】虚拟现实技术；增强显示技术；科技馆教育活动；运用
0引言
进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，科学文化事业也迎来了前所未有的发展机遇。现代技术的突飞猛进为科学文化事业提供了发展方向，就目前来看，我国的科学文化事业正朝着现代化、智能化、自动化的方向迈进。科技馆是对国民进行科学文化教育的重要场所，为了推动科技馆教育活动的发展，必须发挥虚拟现实技术和增强现实技术的实用价值。
1虚拟现实技术概述
1.1内涵
虚拟现实技术是我国现代技术的代表。虚拟现实技术以计算机技术为基础，可以对真实环境进行模拟，给受众带来如临其境的感受。在虚拟现实技术的作用下，人们不自觉地进入到了虚拟的现实世界之中，实现了虚拟世界与现实世界的水融。近几年来，虚拟现实技术在我国的应用范围越来越广泛，国内一些科技馆将虚拟现实技术应用到了教育活动当中，收获了良好的应用效果[1]。
1.2特征
首先，虚拟现实技术具有实物虚拟化的特征。在应用虚拟现实技术的过程中，可以模拟现实世界的生成，带给受众真实的感受。但总的来说，虚拟现实技术需要利用3D模型建构现实世界，所呈现的现实世界只保留了基本的物理属性。其次，虚拟现实世界具有虚拟环境真实化的特征。在应用虚拟现实技术的过程中，人们的感官体验是真实的，仿佛处在现实环境当中。再次，虚拟现实技术具有技术集成性的特征。在应用虚拟现实技术时，需要兼顾图像生成技术、数据压缩技术、计算机技术等等。
2增强现实技术概述
2.1内涵
增强现实技术以虚拟现实技术为基础，也是现代科技发展到一定阶段的产物。增强现实技术可以对实体进行三维立体建模，实现虚拟环境和现实环境的交互。在应用增强现实技术的过程中，首先要使用传感技术识别对象，然后要把对象放置在现实当中。用户观看图像，可以发现对象成为了现实空间的一部分[2]。
2.2类型
以不同要素作为依据对增强现实技术进行区分，具体包括以下几种分类方法：第一种是按照移动性进行划分，可以把增强现实技术分为固定和非固定两个类型。第二种是按照跟踪方法进行划分，可以把增强现实技术分为标识物和非标识物两个类型。
3虚拟现实技术在科技馆中的应用
近几年来，依靠虚拟现实技术构建而成的展品类型非常多，我国的科技馆引进了大量的虚拟现实产品，在一定程度上满足了观众的猎奇心理。值得注意的是，当前一些虚拟现实产品的娱乐性过分突出，实用价值并不高，致使现代技术和现实生活相互脱离，阻碍了虚拟现实技术的健康发展。
在上述问题的指引下，我国科技馆开始探索虚拟现实技术的应用路径。科技馆是我国科学文化事业的重要组成部分，承担着提升国民科学文化素质的重要教育职能，如何把虚拟现实技术的理念传递给受众，如何让受众参与但现代技术的成果之中，成为各个科技馆关注的重点问题[3]。就当前来，虚拟现实技术在科技馆中的应用体现在以下几个方面。
第一，虚拟现实技术可以创造虚拟的现实环境，使受众获得耳目一新的感受。在我国的科技馆中，经常有海底观测动画、外太空探测图示等等，事实上这些图景都是由虚拟现实技术构建起来的。除了上述的自然环境外，虚拟现实技术还为受众展示了古代环境，在虚拟的古代环境之中，受众仿佛能看到古代历史长河的漫漫画卷。
第二，虚拟现实技术增强了受众的体验感。在很多科技馆中，都建立了专门的虚拟物理实验室、虚拟化学实验室、虚拟生物实验室等等。在上述的实验室中，受众可以应用虚拟手套，和虚拟现实系统形成关联，通过控制手的力度和方向，人们可以自主完成物理实验、化学实验等等。学生进入到科技馆的虚拟实验室中，能将理论知识和具体实践相联系，提升自身的科学文化素养。
第三，虚拟现实技术缩短了展品更新的时间。在未应用虚拟现实技术之前，科技馆更新展品的速度相对较慢，仅限于为受众介绍科学知识等。在用虚拟现实技术之后，各大虚拟产品应运而生，展示了现代技术的功能，满足了受众的知识更新需求。
4增强现实技术在科技馆中的应用
增强现实技术以虚拟现实技术作为基础，在科学馆中的应用非常普遍。科技馆承担着重要的文化科普职能，而增强现实技术可以让古代文化重新展示在受众的面前[4]。就当前来看，增强现实技术在科技馆中的应用主要体现在以下的几个方面。
第一，增强现实技术可以还原古代的历史文化著作。历史文化著述记录着我国五千年的华夏文明，科技馆想要对人们进行科学文化教育，必须介绍我国的优秀历史文化，展示我国的科学文化体系。增强现实技术可以还原我国古代著作，以中国科学技术馆的《天工开物》为例，《天工开物》是我国古代最著名的科普著作之一，增强现实技术再现了书中的内容，受众只需要翻阅桌面上的纸质书篇，就能看到《天工开物》中记载的各种器具。
第二，增强现实技术可以再现自然景观和人文景观。我国地域辽阔，每个区域都有着不同的自然图景和文化图景，对自然人文知识进行把握，可以提升国民的地理文化素质。增强现实技术可以重现某一区域的自然人文景观，受众想要获取某一区域的自然人文信息，只需在大屏幕上轻轻一点，就能看到该区域的自然风景图片、民族文化讲解等等。
5结论
综上所述，我国的经济社会不断发展，科学文化事业也进入了快速发展阶段。现代技术的突飞猛进为科学文化事业提供了发展方向，我国的科技馆正朝着现代化的方向迈进。为了推动科技馆教育活动的发展，必须发挥虚拟现实技术和增强现实技术的实用价值。
参考文献：
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[9]杨晓光.谈增强现实和虚拟现实技术在课堂教学中的应用.
论文摘要：在旅游信息网站中，利用虚拟现实技术进行景点展示取得的效果比使用文字和图片更生动。目前利用虚拟现实技术进行场景展示的3种主要方式为单机仿真软件、Web3D和全景图。该文提出一种利用 Google Earth技术进行在线场景展示的方法，综合上述方式的优点，实现对大场景的加载、Internet对接以及与全景图的组合。该方法利用 Servlet返回动态 KML，激发 Google Earth启动并显示场景。利用KML控制地标显示、地标说明图文和 3D模型加载。通过说明图文中的超链接，让地标链接到全景图网页或Servlet，以返回3D模型数据。
1 概述
随着信息化工程的推进，网络信息技术被广泛用于旅游业。在很多现有旅游网站的旅游地介绍中，通常包括行车路线、景区展示等内容。在景区展示中，多数旅行网都使用传统形式，即文字和图片。随着 IT技术的发展和进步，已出现比图片更直观且生动的展示方式，即虚拟现实。虚拟实现把场景做成三维计算机模型，通过交互方式实现场景漫游和浏览。与图片相比，虚拟现实具有以下优点：(1)能全方位观察场景，整体感强；(2)具有交互性和沉浸性，使用户能产生 “虚拟游历”的感觉。对于访问旅游站点、查找旅游信息的人，虚拟现实可以给予他们更有趣的体验，使其积累更强烈的参与旅游的愿望。因此，虚拟现实景区展示在国内外已成为研究热点。
原有 “虚拟游历”方案可以归纳为以下 3类：(1)用基于单机或图形工作站的三维仿真软件构建场景，实现漫游，该方法能运行大场景 ，但其仿真软件没有与互联网挂接，构建的仿真场景只能单机使用，无法到网络；(2)利用一些传统Web3D技术，如VRML，构建一个三维场景实现浏览该方法适合较小的场景，它对大场景的处理很粗糙；(3)全景图技术 J，它对单点的效果较好，但交互时不能走动，整体感不佳。
2 虚拟景区实现方案
2．1 Google Earth简介
GoogleEarth是Goolge公司于2005年推出的一款集卫星影像、GIS、虚拟现实于一体的数字地球软件。在 Google数字地球中，可以看到世界各国的卫星影像图，其精度较高。Google Earth具有丰富的 GIS功能，包括地形、路网、区域边界、餐馆旅店、机场、学校等位置的矢量信息。Google Ear可以通过 KML语言进行地标管理，通过地标管理功能，可以加载自己制作的3D模型并漫游 。
2．2 数据制作与KML
可以用 Google Earth的一个外部模块一一sketchup制作Google Earth 3D模型。SketchUp支持普通几何体建模、CA导入、纹理处理等功能，且简单易用。
模型加载后，Google Earth把模型、插入的坐标、视点坐标等数据看作一个地理标志，称为 “地标”，能保存为一个KML格式文件。KML是一种基于 XML语法和文件格式的标签语言，专门用于描述和保存地理信息，如点、线、图片、折线，并控制 Google Earth显示效果。Google Earth客户端是一个 KML文件浏览器。
2．3 基于Servlet和Google Earth的虚拟景区实现方案
一般情况下，Google Earth和网页浏览器(如 IE)是互不相关的 2个程序。用户浏览网页时，Google Earth不会启动。在一个需要用虚拟现实方式展示场景的旅游网站，可以利用KML作为中介实现场景启动，如图 1所示。
用 JSP编写网页，获取景点地名后，交由一个专门实时生成 KML的Servlet处理。在 Servlet中，可以利用 PrintWriter根据需要实时回写数据。例如，若需要返回的 KML文本为
对于一个完整的 3D场景，返回的 KML代码比上述例子稍复杂，例如以下 KML代码：
上述 KML代码的含义是使 Google Earth加载一个地标，连接模型文件为网络上的mode1．dae，加载的地标放在经度为11 3．27、纬度为 23．19的地方。相同视点的位置也在该处。 KML详细语法说明可以参考文献。
2．4 Google Earth与全景图的组合
在仿真应用中，不是所有场合都适合做成 3D场景。很多人倾向于把景点拍摄制作成全景图。全景图不能全方位漫游，但其逼真度高、制作过程较简单。
可以利用 KML使 Google Earth与全景图相结合。方法是插入一个没有三维模型的地标。每个地标都可以配有说明图文。说明图文支持网页格式，可以在网页中加入超链接，如图 2所示。点击超链接可以激发网页浏览器(如 IE)打开链接网页。该网页可以嵌有全景图虚拟现实场景。通过 GoogleEarth地标就可以打开全景图场景，如图3所示。
3 实例
图 2～图4描述了一个基于 Google Earth的旅游景点景观展示的应用实例。用户先访问旅游网站的介绍页面(图 2中的IE界面)，点击网页中的一个 “景观漫游”按钮后，IE新开一个会话访问后台的Servlet。Servlet向客户端返回包含地标的KML。客户端 IE接收到 KML后，将提示下载还是打开，选择 “打开”，Google Earth就会被激发启动，并根据该 KML加载地标、定位视点。在 Google Earth中，点击每个地标都会弹出简要的图文说明，如图2中的Google Earth界面。不同地标链接不同景点的虚拟场景，且实现方法不同。例如， 点击 “天河体育中心”的说明图片，可以打开如图 3所示的网页，即天河体育中心的全景图虚拟场景页面，在该页面中，可以通过鼠标或键盘改变观察角度，从各个方向观看场景。 地标 “新电视塔”的处理方法有所不同，点击其说明图文中的超链接后，将转向网站后台的 Servlet，此时Servlet返回一个加载 3D场景的KML。客户端 IE收到 KML后，根据 KML下载 3D模型并加载，并移动视点到 3D场景的位置，如图4所示。在该场景中，用户可以进行任意 3D 漫游，观看仿真的 3D场景。
4 结束语
使用 Google Earth技术进行旅游景点场景展示，可以把网页、卫星影像图片、全景图虚拟场景、3D虚拟场景等各种数据整合在一起，是一种有效且灵活的场景展示方法。
参考文献
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关键词：虚拟现实；数据采集；档案数字化
中图分类号：TP311.1文献标识码：A 文章编号：
the Application and Research ofWorkflow Model in the Construction of Digital Estate Management
System
SUN De-chao, SHEN Xu-dong
(Ningbo real estate property section, Ningbo315100, China)
Abstract: This article takes the paper file digitization as a starting point, through the establishment based on digital image's three dimensional file virtual system model, utilizes the technology of imagery processing, WEB application and virtual reality and so on, realizes the function of the digital image gathering input, processing, the memory and the three dimensional virtual call, and this function supports the B/S pattern .
Key Words: Virtual reality; Data acquisition; File digitization
1 引言
信息技术的快速发展与广泛应用给档案工作带来新的契机和新的研究课题。档案作为一种原生的信息资源，其重要性正日益凸显出来，采用先进的信息技术对档案进行管理，开展档案数字化系统建设势在必行。目前国外的档案数字化建设在档案管理信息系统的建设方面比较成熟，关于网络环境下的数据库、搜索引擎、检索服务、信息资源共享、三维虚拟等方面技术在档案管理中的应用研究比较活跃，已经达到新的。相比较，国内的档案数字化建设相对滞后，在档案管理信息系统的建设方面尚处在起步的阶段， WEB技术与虚拟现实技术方面在档案管理中的应用非常局限，虽有虚拟档案馆一词，但仅仅停留在展示方面，还未真正达到有效虚拟管理作用的目的，有关档案管理的三维虚拟现实方面的课题研究刚处在起步阶段。因此，建立档案管理的三维虚拟现实系统有重要的现实应用，将对档案管理模式产生深远的影响与变革。
目前中国许多档案部门着手进行挡案的数字化工作，档案整理工作量庞大，设计一套有效的档案数字化模型是非常必要及时的，对档案数字化工程的推进有着非常重要的意义，通过数字图象三维虚拟系统模型的建立，可保护实物档案形成电子档案，有助于电子查阅和网上浏览，降低办公成本，提高档案管理效率，而且使用直观方便，接近现实世界。
2 系统实现
2.1 主要内容介绍
系统深入研究档案数字化进程中的档案三维虚拟现实管理问题，包括纸质档案的拍摄或扫描采集录入系统与档案电子库房的三维虚拟管理如虚拟档案袋与档案架的创建、上架下架位置排列与虚拟档案袋的调阅等问题，充分利用理论、硬件、软件与技术应用相结合，对档案的三维虚拟现实管理方面进行独特而全面的研究。
系统主要运用Visual Studio 2005和.Net框架建立一套基于B/S模式的数字图象三维虚拟现实系统模型，主要分成两大块：电子档案数字图象的采集录入系统与三维档案虚拟现实系统。系统实现工作流程如图1所示。
图1 系统工作流程
电子档案数字图象的采集录入系统主要是通过录入系统程序客户端运用USB接口控制技术控制数码相机或高速扫描仪进行档案纸质材料的拍摄或扫描录入，以TIFF/JPEG等主要图象格式进行数字图象的分布式存储并上传到文件目录服务器与数据库服务器，为三维虚拟现实管理系统提供数据来源；三维虚拟现实系统主要建立三维虚拟档案袋与虚拟档案库，根据档案的空间位置信息与上架信息，通过虚拟档案袋载入数字图象信息，自动形成三维图形展示的档案库房密集架直观图，通过该图可以直接定位档案的具置，可以直接对该卷电子档案进行操作，如调阅、迁出、销毁、借阅登记等，实现三维电子档案的模拟实物查询与操作，以简化档案管理的业务工作环节。
2.2 关键技术
(1)USB接口控制数码相机技术：支持JPEG、GIF、PDF、BMP、DWG、DXF、TIFF等多种图象格式，支持黑白二值、灰度和彩色拍摄或扫描录入，支持多种数码相机或高速扫描仪的录入接口，支持远程服务应用，能进行拍摄或扫描模板及参数的设置。
（2）数字图象处理、图象存储安全与图象压缩技术：能对图象进行缩小放大、去噪去污等处理，以保证图象质量；鉴于档案种类繁多，数据量庞大，考虑到虚拟现实管理的实时性与快速性，本系统具有高效图象处理的功能，并采用LZW无损压缩算法对彩色数字图象进行高比例无损压缩存储，以满足数字图象访问速度的需要，具有良好的实时性、扩展性和伸缩性。
（3）虚拟电子档案袋建立技术：将文本数据与图象数据关联，存取在虚拟电子档案袋中，形成完整的电子档案；
（4）三维虚拟现实技术：能形象逼真地模拟档案的查询与调阅；三维虚拟现实提供电子库房虚拟管理和虚拟档案的调档查阅，具有生动逼真和模拟实物档案管理的效果。同时，具有虚拟档案位置信息大变动调整速度比实物档案位置信息大变动快的得多。。
（5）数据库存取与数字多媒体技术：能实现图象文件的分布式存储 ，能快速读取图象数据；支持声音，实现多媒体漫游；
3 结论
该系统针对数字化档案工程，提出了用三维虚拟现实技术、USB接口技术、图象处理技术和WEB技术相结合来解决电子档案数字图象采集、存储、三维虚拟调阅等问题的方案，给档案数字化管理提供了有力的应用工具，有利于信息共享，大大提高了数字化效率,图2为系统在宁波数字化档案管理使用过程中虚拟现实的图片。该作品具有较好的前瞻性和实用性，不仅局限于档案领域，可以扩展到多种行业多种领域，具有很好的使用价值、社会效益和市场前景。
图2 虚拟现实系统
参考文献
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关键词：虚拟现实技术；游戏领域；交互性；虚拟时空；3D游戏
一、虚拟现实技术
VR虚拟现实技术具有3I特性，交互性、沉浸性和构想性。使用者可以通过虚拟现实技术，增强现实中的各种体验，在某些特定情况下，还能突破各种局限性，让使用者得到超越现实的更加真实的体验。VR虚拟现实技术，包含了很多的计算机基础应用技术，如计算机图像显示技术、计算机仿真技术、计算机流程处理技术等。通过这些技术，可以达到模仿使用者嗅觉、听觉、视觉和触觉等效果，让使用者在虚拟环境中，能够得到真实世界当中的体验，而且规避到其中的一些伤害，并且能够通过自身行动与周围环境之间形成交互与互动，创建一种多维信息空间。除此之外，虚拟现实技术还具有超越现实的虚拟性，作为一种新型技术，它所能达到的虚拟效果绝对是最为逼真，交互性最强的，这也是他被称为虚拟现实的原因，将虚拟照进现实。虚拟现实作为新型计算机技术，其核心当然离不开计算机，它主要也是靠计算机来生成一个可交互的虚拟环境，虚拟环境能够产生立体效果的关键在于外设，与传统鼠标键盘的交互方式不同，虚拟设备包括多种多样的交互设备，里面配置有陀螺仪、速度感应计等，可以提供全方位的运动监测，用于三维空间的运动感应。其中，虚拟现实头盔、数据衣和三维投影仪等都比较成熟，而像数据手套、三维鼠标跟运动跟踪器等装置主要用于虚拟现实交互。与现实中的感官体验相比，虚拟现实技术一样做到了视觉系统与运动感知系统的分离，不仅如此，还大大提高了分辨率、大场景的虚拟效果，并且带有立体声效，可以使人产生强烈的浸没感。虚拟现实技术的应用前景十分广阔，在文物保护、室内设计、交通模拟、虚拟现实3D游戏等领域，都有着不错的发展，虚拟现实技术正在一步步改变我们的生活。本文就主要讲一下虚拟现实在游戏中的应用。
二、虚拟现实技术在游戏中的应用
3D游戏，所追求的是一种虚拟现实的实现，一直致力于为玩家带来最贱的感官体验。游戏的发展从最初的简单文字游戏，一步步到后来的大型网络3D游戏，都是为了能给用户带来更好的真实性与交互性，希望能达到如客观世界一般存在一个游戏的虚拟世界。3D游戏，即是三维游戏，3D游戏通过三维空间的原理，在游戏中运用了长、宽、高等三种度量，来达到游戏世界对客观世界的真实还原，相对于2D平面游戏，也更加的吸引人。场景就是游戏世界各种活动所发生的场所，在游戏中起着很重要的作用，对于3D游戏开发来说，目前适合虚拟现实技术的有：冒险类、动作类、赛车类和角色扮演类。传统的网络游戏技术，目的是仅仅是为了满足玩家的精神追求，更加注重游戏世界的设定，而忽视了玩家体验，将玩家拒之于显示器之外，玩家只能通过操作角色来体验游戏中的各种设定，游戏体验仅仅停留于键盘跟鼠标的操作，并不能真正达到一种真切的感官体验。随着网络游戏时代、技术的发展，人们更加倾向于去进行带有实际体验的虚拟现实3D游戏，虚拟现实类游戏，占据着更多的市场，这种大大提高了玩家体验，与传统的3D游戏完全是不一样的游戏，能让玩家在其中得到感官上满足。虚拟现实技术游戏模拟方面展现出它的优势，玩家通过一系列的可穿戴设备，与游戏中的角色合二为一，它可以模拟任何世界上客观存在的物质，也可以模拟人脑中抽象出来的精神物质，更加真实的体验到游戏中的角色就是自己，自己就是游戏中的角色。虚拟现实技术在3D游戏中的应用完全的将人类智慧的结晶，科技的成果展现出来，它将虚拟现实技术的逼真性、互动性、沉浸性和构想性表现得淋漓尽致。计算机可以阻止一个虚假的图像在墙壁前停止，但它却很难阻止真人的行动，操作者在虚拟空间中的运动是不受限制的，可以自由出入于这个空间，这也是传统模拟游戏与虚拟现实游戏之间存在的最大的差别，也是虚拟现实技术赋予游戏的独特魅力。
三、虚拟现实技术前景和未来发展
虚拟现实技术现在的发展能够将一些简单的3D游戏进行完全的操作，但在一些大型3D网络游戏中，仍然很难以让玩家得到一个足够良好的游戏体验，所以还有很大的发展空间，让玩家能够真切的去体验游戏世界当中的各种体验，让游戏带给玩家更多的快乐。
VR虚拟现实技术作为一个新型技术，近年来一直备受关注，仅在2015年间就有200多家风投企业对VR行业总计投入了35亿美元。这其中，很多明星、影视导演也热衷于网络新技术，像大家都很熟悉的林志颖，便有自己的科技公司，像黄晓明、张艺谋等艺人，也准备进入VR行业。国内一些大型企业，如联想、小米、华为也都积极致力于VR硬件设备的开发。尽管现在VR行业看上去一片大号，但由于3D游戏主机在国内市场刚刚解禁，市场占有份额不打，限制了国内VR技术的发展，目前国内的VR技术水平与国际顶尖技术仍然存在较大的差距，仍然需要我们继续的努力来发展VR技术。（作者单位：西华大学）
参考文献：
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[论文摘要] 配送中心是企业生产和流通领域以及整个供应链的一个重要组成部分，物流合理化是提高供应链生产率最重要的方法之一。对配送中心的设计和仿真的研究，也日益受到人们的重视。本文主要介绍了以AutoMod为代表的虚拟现实技术在配送中心设计中的应用。
1．引言
配送中心是对货物进行储存、保管的重要场所，是构成整条供应链和物流网络的重要环节，在现代城市和企业物流体系中发挥着非常重要的作用。配送中心设计不合理，不仅会影响企业的物流效率，增加企业的运营成本，而且会加重社会的运行成本，导致资源利用效率的下降。因此，对配送中心进行科学、合理的设计是增强企业竞争力的关键环节。配送中心设计具体指通过对货物种类、存储量、周转率以及相关数据的分析，确定配送中心的类型和面积、所需的作业区面积和相对位置、所需的人员人数和设备型号与数量。配送中心设计的最终目标是有效利用空间、设备、人员和能源，最大限度地减少物料搬运和缩短作业流程，实现进货、储存、拣货、出货四个主要功能协调配合，以提高运营效率，降低物流成本。
配送中心物流系统的设备及人员的配置、场地布局评价、工程计划以及物流系统工艺的设计论证是一个空间、时间与随机变量交错的复杂课题，难以用方程式或简单的表达式来解决。并且随着物流行业生产 自动化水平的不断提高，物流系统越来越复杂，生产节奏越来越快，管理者对生产改进的每一决策，都需谨慎考虑。决策不当，往往需要付出高昂的代价。传统的配送中心设计方法主要是基于二维的设计模式，设计者通常以绘制建筑的平、立、剖面图作为设计过程中的主要手段，对于方案的思考、推敲也更多的是在二维平面内进行草图的修改。直到以3DMAX为代表的三维建模软件在建筑设计中的应用，标志着建筑设计进入了三维的时代。但是无论是二维建筑效果图还是三维建筑效果图，只能提供静态局部的视觉体验，不具备实时的交互性，不能有效预知设计的不合理性。正是由于物流系统的复杂性、快节奏和柔性，要想预测每一个决策给系统带来的后果，已经是人的火脑无法胜任的了。虚拟现实技术正是弥补了这一不足，不仪成为物流系统管理者的有用工具，而且成为配送中心设计人员的得力助手。
2．虚拟现实技术概况
虚拟现实 (Virtual Reality，简称 VR)一词是 80年代初美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier提出来的，当时主要应用于美国宇航局和国防部。虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它是借助计算机技术及传感装置所创建的一种崭新的模拟环境。虚拟环境是由计算机生成的，通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真。一个好的虚拟现实环境是由计算机图形学、图像处理、模式识别、多传感器、语音处理、网络等技术所构成的大型综合集成系统环境。
虚拟现实技术具有以下特征：
(1)多感知性 (Multi．Sensory)——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
(2)浸没感 (Immersion)——又称I临场感，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使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样，典型的系统为虚拟现实大屏幕立体投影系统。
(3)交互性 (Interactivity)——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)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
(4)构想性 (Imagination)——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，而且可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
根据用户参与虚拟现实系统的形式及沉浸的不同程度，虚拟现实系统可以分为四类：桌面虚拟现实系统、沉浸虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统、增强现实系统或混合现实系统。
在虚拟现实技术应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境，用动态交互的方式对未来的建筑物进行身临其境的全方位审视，可以从任意角度和距离观察场景，可以选择切换多种运动模式，如行走、驾驶、飞行等，并可以自由控制浏览路线，并且在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较，这是传统的建筑效果图与三维动画所无法达到的。
3．虚拟现实技术在配送中心设计上的实现方法
虚拟现实技术在配送中心设计上的实现就是利用三维建模技术，构建现实世界中配送中心的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。虚拟现实技术的关键技术主要有动态环境建模技术、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、系统集成技术等。该技术的实现可分为硬件系统和软件系统。
3．1 虚拟现实硬件系统
简单的虚拟现实系统不需要太多复杂的设备，只要具有输入、输出功能的设备即可，简单的计算机桌面互动系统就可以构成一个简单的桌面虚拟现实系统。如果要充分实现虚拟现实系统带来的多感知性、浸没感、交互性和构想性，就需要专业的信息输入、输出设备，信息输入设备包括键盘、鼠标、数据手套、力反馈方向盘、手柄等，信息输出设备包括高性能显示器适配器、单通道或多通道投影仪、立体眼镜、头盔显示器等。
3．2 虚拟现实软件系统
建立可视化三维模型从技术实现上可以分为三个步骤：第一步为几何建模，主要建立所需三维场景的几何构型；第二步为形象建模 (也称物理建模)，主要对几何建模的结果进行材质、颜色、光照等处理；第三部为行为建模，主要处理物体的运动和行为描述。目前，用于建立可视化三维模型的物流系统仿真软件主要有 AutoMod、Flexsim等仿真软件，现主要介绍 AutoMod仿真软件。
AutoMod是由美国Brook Automation公司开发的产品，它是 目前市面上比较成熟的三维离散性事件仿真软件，广泛应用于制造系统、仓储系统、物流处理、企业内部物流、港口、车站、配送中心，以及控制系统等的仿真分析、评价和优化设计等。AutoMod主要包括了四大模块：AutoMod模块、AutoStat模块 、AutoView 模块 以及一些辅助模块 。
AutoMod模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流 自动化系统，该模块主要包括输送机模块(辊道、链式)，自动化存取系统 (立体仓库、堆垛机)，基于路径的移动设备 (AGV等)，起重机模块等，用户可以选择适当的模块组建 自己的相应模型。AutoStat模块为仿真项 目提供增强的统计分析工具，由用户定义测量和实验的标准，自动在 AutoMod的模型上执行统计分析。主要特点是：基于发展策略运算法则的最优化分析，多 CPU并行计算等。其仿真结果输出形式有多种，如表格、饼图、曲线和数据文件等。AutoView模块可以允许用户通过 AutoMod模型定义场景和摄像机的移动，产生高质量的 AVI格式的动画。用户可以缩放或者平移视图，或使摄像机跟踪一个物体的移动，如叉车或托盘的运动。该模块可以提供动态的场景描述和灵活的显示方式。AutoMod辅助模块包括模型间通讯模块、三维图形生成模块等等，通过这些模块运用可以实现一些特殊功能。例如，通过 MCM模块，AutoMod可以实现半实物仿真。
应用 AutoMod进行建模，首先从系统层定义模型所包含的子模型，然后在每个子系统内部定义或者声明实体，再编辑实体的属性，包括图形等等，并对物理单元进行布局设置，最后编写资源文件，控制整个仿真模型的运行逻辑。应用 AutoMod进行仿真分析，一般说来主要有以下几个步骤
(1)建立模型文件夹，定义模型的名称；
(2)建立模型的子系统，绘制子系统模型，例如对配送中心的仿真，要建立自动化立体仓库 、输送系统(Conveyor)系统等等；
(3)创建 process系统中的资源 (resources)、载体(1oads)、队列 (queues)等单元，导入相应的3D模型；
(4)定义 prates：主系统和其他子系统的实体单元和逻辑单元以及属性；
(5)编写资源文件，即编写系统控制程序；
(6)定义模型控制、输出等事项；
(7)运行模型，确认校正模型；
(8)分析、优化模型。
4．结语
在配送中心设计中应用虚拟现实技术，不仅可以形成直观立体的三维仿真动画，避免了建立物理试验模拟系统的投资，减少了设计成本，而且可以通过计算机技术进行精确计算和验证分析物流系统的生产量，确定瓶颈位置，报告资源利用率，从而校验物流系统设计的合理性，提高系统方案的可行性和科学性。虚拟现实技术必将在今后配送中心的设计中发挥着越来越重要的作用。
[参考文献]
关键词：虚拟现实技术 虚拟环境 计算机发展 新型计算机
计算机技术的不断发展与应用方面的不断提高使得虚拟现实技术也相应同步地快速发展。尤其是计算机的发展将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化，量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力，使计算机进入人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，更加带动虚拟现实技术的快速发展，对人类社会的发展产生深远的影响。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。该技术集成了计算机图形（CG）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，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
虚拟现实技术的发展与应用离不开计算机技术的发展，两者是相辅相成的关系，如果要正确认识和剖析并把握虚拟现实技术的应用与发展，就必须深入研究计算机技术的变化与发展趋势，这样才能有利于我们未来更好的掌握与应用虚拟现实技术。
2 计算机技术在虚拟现实技术的应用
自从1944年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，传统计算机的性能受到挑战，开始从基本原理上寻找计算机发展的突破口，新型计算机的研发应运而生，计算机技术的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。专家预计虚拟现实技术也会因此得到迅速发展。尤其是三维计算机图形学技术、采用多种功能传感器的交互式接口技术和高清晰度显示技术在虚拟现实的应用中起着重要作用。此外，智能化的超级计算机和新型高性能计算机不断发展。这会更有利于虚拟现实技术方面的快速发展。虚拟现实技术通过计算机对复杂数据进行可视化操作以及实时交互的环境。与传统的计算机人-机界面（如键盘、鼠标器、图形用户界面以及流行的Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上还是思想上都有质的飞跃。
3 虚拟现实系统的技术特点
3.1 虚拟现实有效地建立虚拟环境主要集中在两个方面，一是虚拟环境能够精确表示物体的状态模型，二是环境的可视化及渲染。
3.2 虚拟现实仅是计算机系统设置的一个近似客观存在的环境，它是硬件、软件和设备的有机组合。
3.3 用户可通过自身的技能以6个自由度在这个仿真环境里进行交互操作。
3.4 虚拟现实的关键是传感技术。
3.5 虚拟现实离不开视觉和听觉的新型可感知动态数据库技术，并需结合高速的动态数据库检索技术。
3.6 虚拟现实不仅是计算机图形学或计算机成像生成的一幅画面，更重要的是人们可以通过计算机和各种人机界面与机交互，并在精神感觉上进入环境。它需要结合人工智能，模糊逻辑和神经元技术。
4 虚拟现实硬件设备与软件技术和计算机技术的融合
在虚拟现实系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要虚拟现实的相关技术。
4.1 虚拟现实的输入设备。有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入；另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入虚拟现实系统中。虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。
4.2 虚拟现实的输出设备。人置身于虚拟世界中，要体会到沉浸的感觉，必须让虚拟世界能模拟人在现实世界中的多种感受，如视觉、听觉、触觉、力觉、痛感、味觉、嗅觉等。基于目前的技术水平，成熟和相对成熟的感知信息的产生和检测技术仅有视觉、听觉和触觉（力觉）3种。感知设备的作用是将虚拟世界中各种感知信号转变为人所能接受的多通道刺激信号，现在主要应用的有基于视觉、听觉和力觉感知的设备，基于味觉、嗅觉等的设备有待开发研究。
4.3 虚拟现实的生成设备。在虚拟现实系统中，计算机是虚拟世界的主要生成设备，所以有人称之为“虚拟现实引擎”，它首先创建出虚拟世界的场景，同时还必须实时响应用户各种方式的输入。
通常虚拟世界生成设备主要分为基于高性能个人计算机、基于高性能图形工作站、高度并行的计算机系统和基于分布式计算机的虚拟现实系统四大类。
4.4 虚拟现实的相关技术。虚拟现实系统的目标是由计算机生成虚拟世界，用户可以与之进行视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等全方位的交互，并且虚拟现实系统能进行实时响应。要实现这种目标，除了需要有一些专业的硬件设备外，还必须有较多的相关技术及软件加以保证，特别是在现阶段计算机的运行速度还达不到虚拟现实系统所需要求的情况下，相关技术就显得更加重要。虚拟现实的相关技术主要有立体视觉显示技术、环境建模技术、真实感实时绘制技术、三维虚拟声音的实现技术、自然交互与传感技术等等。
4.4.1 立体视觉显示技术。人类从客观世界获得的信息的80%以上来自视觉，视觉信息的获取是人类感知外部世界、获取信息的最主要的传感通道，视觉通道成为多感知的虚拟现实系统中最重要的环节。
在视觉显示技术中，实现立体显示技术是较为复杂与关键的，立体视觉显示技术是虚拟现实的重要支撑技术。
4.4.2 环境建模技术。在虚拟现实系统中，营造的虚拟环境是它的核心内容，要建立虚拟环境，首先要建模，然后在其基础上再进行实时绘制、立体显示，形成一个虚拟的世界。虚拟环境建模的目的在于获取实际三维环境的三维数据，并根据其应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，虚拟现实系统才有可信度。在虚拟现实系统中，环境建模应该包括有基于视觉、听觉、触觉、力觉、味觉等多种感觉通道的建模。但基于目前的技术水平，常见的是三维视觉建模和三维听觉建模。而在当前应用中，环境建模一般主要是三维视觉建模，这方面的理论也较为成熟。
4.4.3 真实感实时绘制技术。要实现虚拟现实系统中的虚拟世界，仅有立体显示技术是远远不够的，虚拟现实中还有真实感与实时性的要求，也就是说虚拟世界的产生不仅需要真实的立体感，而且虚拟世界还必须实时生成，这就必须要采用真实感实时绘制技术。所谓真实感绘制是指在计算机中重现真实世界场景的过程。真实感绘制的主要任务是要模拟真实物体的物理属性，即物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。
4.4.4 三维虚拟声音的实现技术。在虚拟现实系统中加入与视觉并行的三维虚拟声音，一方面可以在很大程度上增强用户在虚拟世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以减弱大脑对于视觉的依赖性，降低沉浸感对视觉信息的要求，使用户能从既有视觉感受又有听觉感受的环境中获得更多的信息。
5 总结
能看到虚拟现实技术对计算机技术的联系性非常紧密，并且虚拟现实技术对计算机设备的应用分类也越来越具体，越来越广泛。相应的计算机设备也应用到虚拟现实技术的对应环节上。虚拟现实技术是一个极具潜力的前沿研究方向，是面向21世纪的重要技术之一。它在理论，软硬件环境的研究方面依赖于多种技术的综合，其中有很多技术有待完善。可以预见，随着技术的发展，虚拟现实技术及其应用会越来越广泛。
参考文献：
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论文摘要：虚拟实验的出现引起了实验领域的一场新的革命．本文借助于虚拟现实技术。分析虚拟实验室的实现模式及体系结构，并根据虚拟实验过程研究了主要功能的实现．本文为虚拟实验方面的研究提供 了一定的参考借鉴．
虚拟实验技术是基于一定技术进行的实验，是信息时展的产物，是人类的实验技术和研究能力进入一个新发展阶段的标志．学生通过虚拟实验 ，可以对实验的思想和方法、仪器的结构及原理的理解取得较好的效果，达到培养能力、学习技能、深化知识的目的．
1 虚拟实验的设计
1．1 虚拟实验室的实现模式
虚拟实验室的建立，使得处于不同位置的学习者可以同时对一个实验项 目进行实验工作．Web为虚拟实验室的实现提供了一种基础平台，基于 WEB的 B／S构建模式是实现虚拟实验室的一种基本模式．
完善的虚拟实验室包含下面几个重要的组成部分 ：第一，能处理大量模拟操作数据的服务器(女口超级计算机中心高性能的计算机系统)；第二，用于存储模拟数据初始条件和边界条件以及实验结果数据的数据库系统；第三，连接于网络的科学实验仪器及合作工具等；第四，实验处理软件 ，每一个虚拟实验系统都是基于专业的仿真软件系统的，它们用于数据处理、分析 、存储并使这几个过程可视化．这几个部分的紧密结合就组成了一个虚拟实验室．
1．2 虚拟实验的体系结构
虚拟实验根据参与感知交互方式的不同，主要分为三类：桌面虚拟现实系统、座舱式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统后 两类虚拟实验系统需要昂贵的设备 ，创建一个虚拟现实系统的花费是相当巨大的，无论是从软件还是从硬件 ，普通的用户都无法承担．因此在 目前阶段还不可能大规模应用，其仅仅运用在军事和航空航天等方面囝I本文研究的虚拟实验系统属于第一类，即桌面虚拟现实系统．和用软件编程方法在输出设备(如显示器)上输出逼真的具有虚拟现实系统特征的三维场景．网络虚拟实验平 台采用的是VRML-Java同步协调技术．总体的设计思想如下：
(1)系统结构为 3层 B／S结构，由客户端、网络服务器和数据库服务器组成．B／S结构简化了客户端软件，只须安装Web 浏览器作为客户端的运行平台，采用该结构实现的共享虚拟环境比较稳定和健壮 ，可扩展性较好．系统版本的升级及维护均在web服务器端进行的，用户需要访问时才动态下载，这就保证了用户每次使用的都是最新版本．
(2)客户端与服务器端的通信采用基于TCP//P 协议的．1ava Socket通信技术 ，Java对网络通信提供了强有力的支待，其中 Java．net包中的 InetAddress 、URL、Socket 等类对TCP／IP 协议提供了良好的支持．
独立运行的服务器应用程序主线程负责监听客户端的连接请求 ，连接上后生成另外一个线程与客户端通过‘IEP／IP进行通信．在服务器上建立一个共享对象的数据库上面有所有变动对象的当前信息．当一个新用户连接进来的时候，他的信息将写入该共享对象数据库中，同时通过该数据库读取共享对象的信息，并将这些信息在本地机器上的VRML世界中表现出来．
(3)服务器与数据库的通信技术是基于JDBC．
(4)VRML与Java间的通信是基于 SAI．
综上所述，系统采用 Web、VRML、SAI、Java、JDBC、SQL等主要开发技术．虚拟单元作为实验的主体，提供不同的设定参数，以Java Applet形式运行 ，并通过 VRML脚本编程接口SAI与 Java进行通信翻．
1．3 虚拟实验的功能层次结构
虚拟实验系统遵循模块化设计的原则，采取类 ISO协议的分层技术，无论是什么课程的虚拟实验系统，最终的程序遵循以下的层次结构：上层是实验接 口层；中间是 Web服务接口、仿真服务接 口以及中间件等．下层是后台服务程序．
(1)用户实验接口的主要功能：作为虚拟实验室客户端模块的一部分，主要完成“所见即所得”功能，给用户提供一个良好的界面(实验环境)．同时引导用户 了解 、熟悉、掌握虚拟实验软件的基本使用方法；收集用户设置的实验参数和数据；检查用户的实验环境是否配置正确．提供与web服务接 口的相关函数．另外 ，还要完成实验结果的采集、处理、优化和显示 ，可以包括各种数据的图形化、图表、动画显示及打印输出．具备简单的智能分析功能，给用户提供方便的处理接口．
(2)WEB服务接口的主要功能：负责管理虚拟实验系统的一般 Web服务请求，负责接受虚拟实验原始数据 ，向客户端发送虚拟实验结果．负责通知消息的 ，统计网络状态信息，调整用户权限等．
(3)服务接 口的主要功能：负责调度后台虚拟服务程序，接收上层接口传递的实验数据 ，记录用户的实验过程．
(4)a0间件模块的主要功能：为仿真后台程序和仿真服务接口模块提供通用的接口，向下负责发送调度指令和接收结果，向上负责接收调度指令和发送结果．
(5)服务程序的主要功能：第三方服务程序，提供相应的服务． [
2 虚拟实验的实现
2．1 虚拟实验的运行环境
本系统的服务器试验运行环境为：WindowsNT、MS IIS、JDK1．2．2、Corona SAI包 ，客户端的试验环境为：WindowsNT、IE6．0、Corona VRML Client．在服务器端用 IIS建立 wWw站点，设置套接字端 口号和 VRML文件中一致，并运行服务器程序．客户端浏览器装载 VRML插件，登陆服务器 Html文件，连接成功后可进行相应的操作．
2．2 虚拟实验的模块实现
系统在服务器端和 IIS建立 irW站点，服务器端与客户端设置套接字端口号，并在 VRML文件中也设置一致的端口号，运行服务器程序．客户机端浏览器装载 VRML插件，登录服务器 Html文件 ，经过身份验证后进行在线虚拟实验系统．用户可以使用鼠标或者键盘在场景中漫游，进行交互 ．
主要模块描述如下：
（1)用户的验证登录
实验者首先通过输入相应的用户名及密码，经过身份识别后才能进入相应的页面进行下一步的操作．如验证通过。用户就可以根据虚拟实验环境提供的一些准备资料进行实验准备 ，比如熟悉实验设备器材 、了解实验目的、学习实验原理等，然后实验者就可以进行实验了．
当用户登录系统时，首先在客户端 ，根据服务器名和端口连接服务器，并启动一个客户端线程：
thread=new ClientThread(this，hotname，port，UselTh~lrle，avatarURL)；thread．star@
同时服务器端会根据客户端的连接请求创建一个线程Vuser来负责交互 ，并把该线程加入到服务器端的线程列表中，同时通过 user．sendALLFields ((VU~r)user)把用户添加到所有用户的场景中去．如下 ：
sCene．setViewpointPosition( (VSFVec3Ovalue)；
scene．setViewpointOrientation( (VSFRotation)value)；
