虚拟现实系统的特点
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虚拟现实系统的特点范文第1篇
关键词：虚拟现实技术；特征；虚拟现实的分类；关键技术；室内设计
虚拟现实技术是多种技术的共同运用，借助了网络技术、多媒体技术、模拟现实、多感知和自然技能；使用计算机图形学与仿真技术结合模拟真实的环境；使用传感器技术将模拟的环境与人的感知相连接，实现包括视觉感知还有触觉、听觉、力觉、味觉和嗅觉等感知的模拟。使用户能够使用自然技能包括用户自身的眼睛转动、手部动作或者其他的行为动作，通过计算机识别这些动作并实时地反馈到人的五官，完成用户与虚拟空间的互动。[1]虚拟现实技术中所需要研究的是利用计算机图形学技术来建立实时的三维视觉效果，运用虚拟现实来增强科学技术领域的研究和开发，建立对虚拟世界的观察界面。
一虚拟现实技术
1什么是虚拟现实技术
虚拟现实（VirtualReality，VR）1989年由美国的JarnLanier正式提出。最初运用在20世纪60年代的美国，主要集中在美国军方对宇航员和飞机驾驶员的模拟训练。后来美国军队费用减少，这个技术逐渐在民间传开。虚拟现实发展到现在为人熟知，受很多体验者的喜爱，很大一部分原因是由于它可以运用计算机技术创造出一个与现实环境相仿的模拟环境，并且用户可以亲身体验。比如美国开发了一个虚拟现实的游戏系统，这个游戏系统利用了人工智能技术，有效地增加了娱乐性、挑战性和真实性。VR技术运用非常广泛，其发挥的作用也不容忽视。比如虚拟现实技术在医疗方面的教学上可以建立虚拟的人体模型，这有利于学生了解学习人体的结构，从而提高今后的实践能力。虚拟现实在娱乐方面的运用也很广泛，芝加哥开放了世界上第一台大型的，可以供多人使用的VR娱乐系统。虚拟现实技术在室内设计领域的作用也很大，虚拟现实有利于提高设计和规划的效率和质量，因为利用虚拟现实技术，设计师可以把自己的设计变成看得见的虚拟物体和环境，设计师还可以任意变换自己在房间的位置来全方位观察设计的效果，这不仅为设计师节约了时间还节省了做模型的费用。
2虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术按其特点可以概括地分为多感知性、沉浸性、交互性和构想性。虚拟现实模拟了人的听觉、视觉、触觉等感官器官，用户沉浸在虚拟环境中，并且运用这些感官在虚拟的环境中进行沟通和交流。虚拟现实技术创造了一个虚拟的、真实的环境。（1）虚拟现实的首要特性是多感知性，虚拟现实技术的成长最终应到达一切人类所拥有的感知功能；这种多感知性包含了计算机自己的视觉感觉属性之外，还有人在现实生活中所具有的听觉、味觉和嗅觉等。（2）虚拟现实的主要特征是沉浸性。是指用户存在于计算机生成的虚拟环境中的真实程度，它致力于在三维的虚拟环境中创造出一种身临其境的感觉，使人难以分辨真假。这可以通过逼真的照明、变换场景中的视点以及虚拟环境中的音响效果来达到。使用户在虚拟环境中触摸到的、看到的、听到的、感觉到的与真实环境感知到的完全一样。（3）虚拟现实所具有的特征其次是交互性。是指用户能与虚拟环境中的物体相互作用，用户可以操作这些物体。比如当用户操作环境中的任何物体时，用户会直接感受到触摸感，能够感受到物体的大小、重量、体积，这种“互动”与真实世界的交户一模一样。（4）虚拟现实技术还具有构想性。构想性是指用户融入到虚拟环境并依靠自己的认知和感知能力来获取新的知识，虚拟技术具有广阔的想象空间，可以构想不存在的环境，能够提高感性和理性的思维。用户在虚拟环境中可以根据自己的认知发挥人本身的想象力和创造力，学会新的理论和知识。所以说虚拟现实具有启示和再创造的作用，是一个学习——创造——再学习——再创造的过程。
3虚拟技术的分类
由于VR所倾向的特征的存在差别，虚拟现实技术又细分为桌面虚拟现实系统、沉浸的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实和分布式虚拟现实系统。(1)桌面虚拟现实系统成本相对较低，但是也有其缺点，因受到身边真实环境的影响，它的沉浸性比较差，但是在这几个系统中是普及最广的。它需要一个虚拟环境产生器，用户通过计算机的屏幕或者投影器来观察。我们常见的桌面虚拟现实有：桌面游戏、虚拟现实造型语言VRML等。(2)沉浸式虚拟现实需要用到高技术的设备，包括数据手套、跟踪器、头盔等。这些设备有利于用户完全沉浸在虚拟的世界。沉浸式虚拟现实系统所运用的软件、硬件体系结构也比桌面级虚拟现实系统更加灵活。我们常见的沉浸式虚拟现实有：远程存在系统、基于头盔显示器的系统。(3)增强现实性的虚拟现实系统还有另外一个称呼，叫作混合虚拟现实系统，用户体验的时候呈现在眼前的是现实中的物体与虚拟环境中的物体的叠加和重合，在技术上为了达到精准的重叠需要利用虚拟现实位置跟踪技术。(4)分布式虚拟现实系统提升到了一个更高的境界，它是由以上几种类型结合而成的大型网络系统，用于更复杂任务的研究。它的基础是分布交互模拟。由坦克仿真器通过网络连接而成的SIMNET系统是目前最典型的例子。
4关键技术
虚拟现实技术是由多领域多方面技术综合而成的一项高科技领域技术，其关键技术主要分为以下几个：(1)系统开发工具应用技术，技术的开发和利用需要发挥人的主观能动性；如：分布式虚拟现实技术、VR开发平台。(2)动态环境建模技术，是利用软件建立模型来建造虚拟环境，并对实际环境获取三维的数据。需要研究在真实的环境中获取三维数据的方法和虚拟的视觉建模技术等。(3)系统集成技术是由语音识别、数据转换技术与合成技术组合而成。它在虚拟现实系统里面发挥着不可替代的作用。(4)快速、高精度的三维跟踪技术，其主要是在不影响图形的质量和复杂的前提下实现实时的三维效果。(5)立体显示和传感技术，致力于提供给用户沉浸感、真实感和清晰感，如精确的跟踪技术、数据手套、头盔式三维立体显示器、力觉以及触觉传感器技术。[2]5虚拟现实技术的运用有什么作用与意义虚拟现实技术为人类的文明与发展带来了一个新的时代，VR通过一种先进的技术实现逼真的遥控现场效果，利用用户的身体感知进行实时交互，便于用户操作和感受。虚拟现实的具体意义和作用表现在教育领域、医学领域、娱乐领域、军事领域。虚拟现实在教育上为增强人的认识本领和学习能力提供了新的工具，虚拟现实可以建立一个大型的模拟图书馆，这个模拟的图书馆可以对之前消失的知识进行复原，可以提供更加丰富的教学资源。医学上的运用包括解剖教学、模拟复杂的手术，VR在手术过程中提供了预测结果和相关信息；VR在远程医疗上也很有潜力，比如在偏远山区，医生可以对患者进行远程治疗。娱乐方面虚拟现实提供了显示环境和多感知功能，是理想的视频游戏工具；军事上提供了模拟训练，模拟战场；模拟真实的作战环境对军队进行训练，有利于提高士兵的战斗能力。正如其他的新兴技术一样，虚拟现实也是许多相关领域的综合运用和相互交叉的产物。虚拟现实技术运用的对象不一，它所发挥的作用也不一样。比如将概念或者构思变得可以操作和直视，或者在各种复杂的虚拟环境中用户可以自我感受各种各样的环境和效果；所以我们可以了解到虚拟现实的运用能够为人们的生活带来便利，它的作用是不可替代的。
二虚拟现实在室内设计的运用
（1）虚拟现实技术和室内设计的关系随着近年来虚拟现实技术的快速发展，这项技术已经逐渐运用在各个领域，包括室内虚拟设计的运用。室内设计以创造功能合理、舒适优美、满足人们物质精神的室内环境为目的，能反映项目所承载的历史文脉、建筑风格、环境气氛。室内设计的过程包括前期的设计制图、设计效果图、设计模型、电脑三维设计，[3]主要是为了给委托方展现设计师的设计方案。虚拟现实技术在室内设计中的运用集中体现在其浸入感和交互性的特点，有利于将室内设计的潜能充分发挥出来。现在，很多设计师尝试将虚拟现实技术作为一种表现手法纳入室内设计，这一趋势反过来也有利于促进虚拟现实技术的发展。（2）在室内设计中运用虚拟现实技术是有其必要性的A传统的室内设计有其不足和弊端传统的室内设计中，设计师按照委托方的意愿设计出个人喜爱的风格特点，室内设计的过程中设计师通过在纸上展示自己的构思和设计风格和详细的装饰风格，再根据委托方的要求进行改进和修改设计，最终是在纸上实现的设计方案。这种方式也有其优势的，可以培养和提高设计师的思维逻辑性、手绘能力。但是也是有其局限性的，由于空间的限制，设计师并不能全面的细微的对每个地方进行创意设计，纸上表现的意图和风格也不能完全地传达给委托方，这就形成了委托方对设计师设计能力的落差，设计师不能全面直观的向委托方传达自己的想法和创新。这种修改再修改的循环也增长了设计的成本和周期时长。B虚拟现实技术在室内设计中的运用有很大的优势虚拟现实技术通过展示一个三维的、互动的、沉浸的、虚拟的室内空间，传达自己的创意设计。设计师在这个虚拟的空间里面可以和委托方全面的介绍所有的设计意图和设计构思，委托方通过设计师展现的这个虚拟室内空间，可以跟设计师交流，进行各方面的修改。这有利于提高设计师的设计本领，有利于委托方直观的了解设计师的想法和设计，能更好地与设计师进行设计上的交流和沟通。虚拟现实技术在室内设计中的运用已经成为时代的趋势，如今三维立体互动的室内虚拟空间和传统的室内设计图纸相比较，其主要优势在于虚拟室内是实际设计空间的全尺寸三维模型，它可以运用鼠标和其他交互设备进行室内的漫游，通过直观的视觉力对设计提出修改建议。这个室内虚拟空间具有人性化，有直观视觉效果，能提高设计的效率，降低成本。设计师通过虚拟现实技术能更好地展示一个直观的、逼真的、美观的室内空间。（3）虚拟现实技术在室内设计中的作用室内设计的设计要素主要包括空间要素、色彩要求、光影要求、千变万化要素、绿化要素，室内设计还需要考虑装修的风格设计、室内装饰设计、室内家具的摆放和搭配。室内装饰设计是设计师按照委托方的要求对室内的各种装饰进行前期的设计，再通过把二维的装饰设计用三维立体的模型展示出来。室内家具的摆放和搭配主要考虑人性化、空间感、色彩感。底特律的设计师Ignatius就尝试将虚拟现实技术融入到他的设计流程中。他表示，在设计前期，使用Google公司开发的产品，在虚拟现实中进行创作，除了更易于修改和尝试自己的创意以外，还能借助虚拟现实无法比拟的临场感，调动自己的创作灵感。并且，在向客户展示他创作构想以及进行沟通时，虚拟现实技术使客户能够更直观地感受到设计师的创作想法，沟通的难度大大降低了。虚拟现实技术在室内设计的运用可以很直观地向委托方反映这些要素，虚拟现实技术的作用主要有以下几点：a虚拟现实技术的运用弥补了室内设计中的不足，有利于增强设计双方的互动，能与客户全方位地进行交流有利于促进方案的实施。b打破了时间和空间的限制，能够使客户直观地贴近设计方案，相对于平面的设计方案来说有很大的优势，同时设计师身临其境，极大地提高了设计师的创新能力，能够完整的表达设计的意图。c提高了项目成本预算的精确度，避免了在设计过程中的不必要损失。由于虚拟现实系统具有真实性，和实施后的真实效果几乎没有偏差，因此几乎能保证客户的满意，从而解决传统设计中出现的不全面不准确的问题。在一个地中海风格的室内设计案例中，设计师向客户介绍了经典地中海风格的配色特点。客户通过效果图大致了解了蓝白色调的配色方案，但是还是无法想象施工后的居住感受。此时，虚拟现实技术的介入就很好的填补了这个缺口。Ignatius使用虚拟现实技术，让客户在项目尚未动工前，就在虚拟三维空间中体验了他的设计意图。最后项目施工一步到位，客户没有提出任何修改（图1－5）。
三总结
综上所述，虚拟现实技术各个方面的研究还有很大的空间。比如我们提到的室内设计上的运用，有其显著的优势。虚拟现实所具有的特征决定了它本身独特的作用，它在技术上的运用包括医学技术、房产开发项目、娱乐游戏、军事航天演习、建筑规划等。但是虚拟现实技术还是一项新兴产业，它对软件、硬件的要求比较高，需要专业的技术人员对其开发和开拓。[4]坚信虚拟现实技术在未来的很多领域上都会有技术上的重大突破。并在我们的生活和学习中能发挥重要的作用。
作者:蒋小汀 吴美玲 单位:沈阳建筑大学
参考文献:
[1]李敏.韩丰.虚拟现实技术综述[TP].软件导刊；2010.(6):142-144
[2]王芳.虚拟现实技术的运用及其发展[TP].科技信息[TP];2010.(11):795-796.
虚拟现实系统的特点范文第2篇
[关键词]游戏引擎；机械动力仿真；虚拟现实技术
中图分类号：TP391.9；TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0225-02
一、引言
三维游戏由于引擎技术在建模技术、物理引擎技术、复杂环境的高质量实时渲染技术、动画技术、人工智能技术、对象的行为控制技术等各方面不断的完善和强大，已经极大地引起了人们的关注和重视。游戏引擎不再仅用于游戏娱乐产业的开发，更多的渗透到了教育软件开发、虚拟现实应用、动画影视（特技）制作、军事训练、实时模拟等人类生活的各个领域。极大地改变了人们的生活方式和思维方式。
游戏引擎技术尤其物理引擎技术不断的研究发展，让我们意识到仿真虚拟机械动力的可能性。利用游戏引擎虚拟机械运动，将为开发教育游戏中的虚拟物理实验、网上数字科技馆、娱乐型游戏中的机械道具和多样化游戏任务等具有重要的应用价值和研究意义。
传统的机械动力仿真技术和虚拟现实技术虽然在一定程度上也能虚拟机械的运动，但是由于那些技术不可避免的弊端对机械动力仿真技术应用在其他领域形成了瓶颈。传统的机械工业仿真技术缺乏交互性，设计复杂，表现单调。随着多媒体技术、计算机动画技术、虚拟现实技术、网络技术等技术的渗入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虚拟现实造型语言）或Cult3D为代表的技术给机械仿真领域带来了交互性，但是由于传统的虚拟现实技术固有的特性，如运动行为的硬编码、交互性差、画面不流畅、系统实现复杂等，使得基于游戏引擎技术虚拟机械动力的技术具有很大的优势和更大的发展前景。
本论文研究的技术充分利用了游戏平台的优势，它不仅具有传统虚拟现实系统所有的优点，而且具有3D游戏般的交互性和逼真的动力学模拟。从开发角度而言，游戏引擎的实时渲染能力、快速的计算能力、组件化、可重用性以及面向对象的编程方式等，都使得应用游戏引擎成为一种非常便捷和有效的仿真技术手段。本文描述了利用游戏引擎模拟简单的机械动力实例的核心技术。
二、机械动力仿真技术研究背景
概念设计是机械设计过程中的最初阶段，主要目的是获得产品的本质形状。[3]机械仿真技术的发展为机械工业概念设计注入了新的活力。计算机运算处理能力的提高为机械系统的仿真提供了更好的基础。
我国机械系统传统的计算机辅助工具多数是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D软件，此类建模软件含有大量的图形文件，容量较大，不利于网上传输和远程控制。同时这种方式建立的三维模型是静态的，动画是设计者事先设计好的一副副二维动画，用户只是被动的接受，而不能按照自己的意愿进行实时交互式仿真。
虚拟现实技术作为一种更为人性化的交互技术，近几年来逐渐渗透到各个应用领域。虚拟现实技术的沉浸特征、交互特征和构想特征，刚好弥补了上述传统方法的不足。因此，运用虚拟现实的方法实现机械设计系统成为必然。传统的机械仿真都是代码编写控制的运动效果，没有实现通过物体间力的作用而让物体产生运动，所以不免比较生硬，不能具有可复用性和柔性。
综上可知，机械工业虚拟仿真技术由于其复杂性、综合性决定了开发的困难，因此势必需要一些工具来辅助开发，游戏引擎由于其本身的特点，成为开发机械工业虚拟系统的有力工具。
三、游戏引擎技术
1.三维游戏引擎
一般而言，三维游戏引擎包括：引擎内核、三维图形引擎、物理引擎、人工智能系统、3D模型和图像库、网络引擎、输入系统。三维游戏引擎中各子系统关系可由（图1）表示。
2.游戏引擎技术的优势
（1）利用游戏引擎可以简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本。
（2）游戏引擎中强大的物理引擎为该机械动力仿真系统提供了保障，这也是不同于其他虚拟现实技术的闪光点。
（3）该游戏引擎能快速嵌入到网页中运行，因此，极大的活跃了网页式三维虚拟现实技术，因为传统的三维网页虚拟技术在WEB中运行效果不是很好，运行缓慢，效果单调，交互性差，游戏引擎技术的支持在一定程度上可弥补这些不足。
（4）游戏引擎的最大特点是可以实时渲染，这样使得开发者可以及时浏览和调整系统。Unity3D游戏引擎甚至可以支持在程序运行时改动场景中物体的属性。这样的实时性改变，使得开发者能迅速获得最佳的设置效果值。
（5）基于游戏引擎技术开发的机械动力仿真系统，具有游戏般的交互能力，活跃了机械展示的表达方式。
（6）在游戏引擎平台上的二次编程代码被称为“脚本”，大多数脚本语言都是面向对象的编程特点，具有封装、多态、可复用性等特性。简单易学，使虚拟系统设计者易于开发应用。
四、主要结论
3D游戏引擎技术最大的特点就是它把一个程序中可以重复利用的部分，以精巧的模块组织起来，将其规格化、最佳化，以利于程序重用技术。利用引擎不仅可以开发出“景物真实、动作真实、感觉真实”的三维系统，更重要的是利用它我们可以节省大量的人员和资金，简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本，并且游戏引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人称射击游戏）特性，这一特点可以巧妙的应用于交互设计中。游戏引擎的实时渲染、动态编译和可视化编辑功能有效解决了传统的虚拟现实技术中存在的渲染耗费时间和硬件成本的问题。
3D游戏引擎最吸引人的是它的强大的PhysX物理引擎和真实的图形渲染引擎。强大的功能会提升研究的成功性。从开发方面考虑，该引擎的脚本语言近似c#或javascript，使得开发轻车熟路，而且脚本是动态编译的，运行速度和汇编接近，不会因为脚本的问题而影响系统的执行效率。从方面考虑，该引擎支持跨平台，而且用该引擎开发的作品可以通过网页直接运行，是3D虚拟现实作品轻松实现网页漫游的良好解决方案。
参考文献
[1] 杨红娟，周以齐，石柏成，陈成军.机械系统虚拟现实建模方法的研究.中国图像图形学会.642～646.
[2] 刘强，刘春全.机械动力仿真软件在抽油机运动学上的应用.装备制造技术，2008年，第12期.49～51.
[3] 石其乐.简易型虚拟现实技术的实现.宁夏工程技术，2003 年8 月，第2 卷第3期：227～245
虚拟现实系统的特点范文第3篇
【关键词】虚拟现实技术 计算机专业教学 应用
一、前言
随着科技的快速发展，一些新型的多媒体教学方法也在不断出现，虚拟现实技术作为一种综合的信息技术，其在教学领域得到了广泛的应用。虚拟现实技术能够改变使我们的教育思想，解决我们以前不能够解决的问题，其对教育领域带来了很大的改变。特别科技的研究、虚拟校园、虚拟教学等方面，给人们带来了前所未有的体验。
二、虚拟现实技术的概述
（一）虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术是利用计算机来生成一个仿真环境，通过各种传感设备来使得用户能够“输入”到环境中，实现用户和环境之间进行自然交互的技术。这里所谓的仿真环境是由计算机生成的立体图形和表面的色彩，然后通过视觉、听觉、触觉等等给用户进行反馈，使得用户能够产生身临其境的可视化仿真感觉，它可以是一个特定的现实世界中，也可以是一个纯想象的环境中。
（二）虚拟现实系统的构成
虚拟现实系统包括计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等。
（1）计算机：计算机是整个系统的核心，其是虚拟世界的引擎，它主要负责生成虚拟世界的生成，并且需要实现人在虚拟世界中的自然交互功能。
（2）输入和输出设备。在虚拟现实系统中，实现自然交互用户和虚拟世界之间的连接，必须采用输入和输出设备，来识别用户输入的各种形式，并且需要实时生成相应的反馈，将反馈信息输入到系统中。
（3）应用软件系统：应用虚拟现实系统软件主要是用来完成虚拟世界几何模型、物理模型、运动模型的构建和生成，并且对虚拟立体模型管理技术、实时显示技术和虚拟世界的数据库进行有效的管理。
（4）数据库：数据库主要是用于存储虚拟世界中的各种信息。
（三）虚拟现实技术的特点
虚拟现实技术主要有三个突出的特点：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性主要指的是电脑操作员作为人机环境的主要操作者存在于一个虚拟环境中，并且需要通过多维的方式来建立虚拟环境和计算机进行交互，使参与者能够产生身临其境的感觉。交互性指的是运营商在各种各样的虚拟环境中遇到的对象交互的能力，这是人机中的关键因素。想象性指的是用户的感觉器官在接受到刺激后，并且结合固有的知识经验来产生一些创意，进入到一个幻想的环境中，能够在幻想的环境中充分发挥自身的想象力。
（四）虚拟现实技术的分类
虚拟现实系统有三类：桌面虚拟现实系统、沉浸虚拟显示系统和以及布式虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统也被称为是窗口中的虚拟现实系统，使用个人电脑和工作站来进行模拟，这类系统由于主要是使用立体显示技术来进行显示，其分辨率更高，价格也相对比较便宜。浸入式虚拟现实系统是用户使用头盔显示器将自身的视觉、听觉等感官进行封闭，使得自己产生的幻觉，并且置身于虚拟环境中，不会和外部现实世界进行互动和交流。处于不同位置的用户可以不用受到物理时空的限制，其就好比进入到一个现实世界当中，通过姿势、声音或文字等进行交流，讨论，甚至可以完成困难任务的设计和一些艰难任务的演练操作。
三、虚拟现实技术在计算机专业实践教学中的应用
利用虚拟现实技术来进行计算机专业的教学，需要构建一个虚拟多媒体实验室，让学生可以进入虚拟实验室当中，使得他们能够身临其境来操作虚拟仪器。虚拟实验室是由虚拟现实技术创建一个能够在其中进行试验的虚拟环境，在这种环境下，学习者可以真正的接近实验室现场操作。
我们以电子电路实验教学为例，学生要想进行电路焊接实验，学校就需要购买大量的电子元器件，学生焊接不当就会造成很大的浪费。使用虚拟实验室能够模拟电路焊接实验，学校就不需要购买任何的电子元器件，学生可以在计算机软件仿真系统中模拟各种仪器、设备、组件、实验设备和实验条件，并且能够以文字、图形或动画等方法进行显示。学生在虚拟实验室环境下，他们能够充分利用虚拟实验仪器，并且根据实验的需要来设计实验过程，并且对实验设备、实验内容、实验结果进行统计分析等等，所有的实验过程都是通过计算机来完成。学生能够免费使用各种器材，然后连接到一个虚拟的开关和电源，以及信号发生器、测试量仪器如示波器虚拟仪器测试，并且需要观察记录实验数据和结果。用软件来模拟设备做实验，这样就可以得到真实实验设备相同的实验结果。所以，利用虚拟现实技术，不仅能够保证教学效果，还能够大大节省成本。
通过在虚拟实验室进行实验操作，这样不仅可以缩短实验的时间，还能够获得更加直观和真实的试验效果，其能够获得理想的实验结果。虚拟技术还能够利用一些不可见的结构原理和不能够进行重组的精密设备进行模拟训练。此外，这种拥有先进的和共享的虚拟实验，容易进行扩充，非常容易改变教学项目，这样就能够减少实际的实验可能带来的风险，并且能够减少设备的投资基金。在进行虚拟技术实现教学的过程中，学生能够切身体验到高新技术带来的全新体验，还能够通过自身的实践，掌握操作技能，使得自身的动手能力和操作能力得到有效的提升。教学内容和教学方法能够在虚拟环境中及时进行更新，使得实验教学能够跟上技术的发展步伐。
四、结论
虚拟现实技术应用于计算机专业实践教学中，这是现代教育发展领域的一个新的焦点，虚拟现实技术在教学中的应用具有非常广泛的发展前景。虚拟实验的普及，不仅能够让学生都能够体验的实践操作，他们通过模拟动手进行实践，这样不仅可以提高他们的动手操作能力，还能够有效提高教学效率，从而达到更好的教学效果。
参考文献：
[1]郭会茹.虚拟现实技术在计算机教学实验中的应用研究[J].江西教育学院学报，2013.
虚拟现实系统的特点范文第4篇
关键词：虚拟现实建筑设计思维
虚拟现实（VirtualReality，简称VR），又称为虚拟环境（VirtualEnvironments）、人造空间（Cyberspace）、人工现实（ArtificialReality）、仿真技术（SimulatorTechnology）等。它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络、并行处理等技术的最新发展成果。它以模拟方式为使用者，创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界。在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中，使设计者可以深入探索、参与者可以直接参与虚拟对象在所处环境中的作用和变化，仿佛置身于一个虚拟的世界中，产生融合性……997年，Bridges与Charitos提出建筑设计与VR之间，存在着一双向关系，建筑设计可引用VR来评估与验证设计意图，而虚拟现实的环境可引用建筑设计知识来建构。
1. 虚拟现实的建筑演示系统
在建筑和规划学科领域，使用虚拟现实演示单体建筑、居住小区乃至城市空间，可以让人以不同的俯仰角度去审视或欣赏其外部空间的动感形象及其平面布局特点。它所产生的融合性，要比模型或效果图更形象、完整和生动。
使用虚拟现实语言，可实现实时场景及单体编辑，动画、解说等多媒体信息和虚拟现实无缝连接。它让人易于交流，加强大众与专业团体对城市及开发区规划的理解与认识，勾画未来城市的形象等。
台湾交通大学建筑与文化研究院刘育东教授在台湾新竹市东门城广场规划中，第一次对。公共工程进行公开讨论，以拟定后续的发展准则。居民们希望从任意角度了解工程项目的。情况，所以将虚拟现实引入用户参与设计系统是十分必要的。虚拟现实能适应因特网上传播的需要，并能满足房地产信息的需求。对房地产开发商、建筑设计和规划行业来说，虚拟现实的展示方式是大势所趋。
（1）在商品房交易中，消费者除了关注商品房的价格、位置之外，越来越关注房屋的环境、结构、设计、装潢。用户在查询某商品房时，可以定位指定观察室内户型以及小区环境。可以亲身体验小区建成后的三维虚拟环境，了解室内空间、周边环境、固定设施的配套情况，因而仿佛身临其境。虚拟现实可以辅助户型室内装修设计及建材选择。场景中每个物体，可进行独立的移动、隐藏等编辑操作。动感十足的虚拟现实可刺激用户的购买欲，有助于销售，缩短售房周期。
（2）设计院可将自己的设计方案动态形象地展示，以充分表达自己的方案，提高中标率。
（3）中标后对甲方、乙方而言，可通过VR方式审视。双方可逼真快捷地进行设计数据的修改，使设计臻于完善，直至满意。
2 虚拟巡游系统的形成过程
以动画及虚拟系统的形成过程为例，介绍如何将虚拟现实辅助于建筑设计方案中。
2.1 数据采集
包括平、立、剖面与透视图。包括能充分反映建筑物的特点、立面效果，以及重要建筑物的空间关系的规划区域实景图像，诸如多角度、多距离观察的录像与摄影图片。还包括空间参照物，如周围建筑物，相关的图纸和文本。
2.2 用三维建模软件建模
依据方案设计图在三维图形系统中构造建筑物，常用建模软件有AutoCAD和3DSMAX.使用3DSMAX制作动画。将其以VRML（VirtualRealityModelingLanguage）文件格式输出。
2.3 优化虚拟系统
（1）使用LOD（Levelofdetail）算法替代模型的不同版本，以减轻VRML浏览器的负担。通过这种算法，对于远处的或者是不重要的物体，用较少的多边形表示。对于近处的或较重要的物体用较多的多边形来表示，从而在保证图像质量的基础上减少多边形的数目。
（2）在场景中放置足够多的摄影机，以供用户选择。
（3）使用USE，对原始节点进行重用，以减少文件长度。
（4）使用超链接节点Anchor，Inline等，链接其它虚拟空间。Anchor使场景中的对象与另一空间造型链接，或与场景中另一相机连接。InlineObject可合并另一虚拟现实文件。
（5）通过AudioClip，Sound算法提供虚拟的声音效果。
2.4 使用javascript语言扩展虚拟世界的动态行为
Javascript语言是用于VRML各个节点的一种描述语言。它使*.WRL文件所模拟的世界，具有较强的真实度。
拙政园名冠江南，是中国的四大名园之一，亦是世界文化遗产之一。其空间蜿蜒曲折，藏露掩映，欲放先收，达到小中见大的效果。我们为拙政园最精彩部分（中部水院的小飞虹、小沧浪、得真亭、松风亭等），建立了虚拟巡游系统。
3 对建筑设计思维的影响
传统建筑设计以纸和笔进行草图设计。据此，建筑师按自己对实际尺寸的把握进行设计。因此，设计者无法融入所设计的空间中，其观察与想象均受到限制。
虚拟现实，提供了其它传统表现方式所无法比拟的、崭新的信息交流界面。建筑师可从任意角度，观看虚拟物体的三维效果（空间的形状、大小，物体的色彩、材质等）.可通过实时三维场景调整、信息查询以及多媒体信息集成等技术，为方案的比较推敲，为设计风格、造型特点，以及相关信息的展示，提供了强有力的支持。在虚拟现实环境中，虚拟环境开拓建筑师的想象力，提高创造力，有助于建筑师产生多样化设计方案，提高设计质量。美国Iowa大学开发出新型设计工具VRDet〔2〕。设计者可直接在该系统中设计，整个设计过程可被录制并回放。设计者还可观察他的思维过程，对于了解建筑师的设计方法具有重要意义。
VADet采用23D语言系统提供固定声音，有4个C2环绕屏幕显示系统，可使用LCD立体眼镜。C2输入设备基于CAVE系统（Cruz2Neira，Sandin&DeFanti，.993），能直接处理对象，对用户反应有快速的立体的显示。VADet系统也可应用于配备有C2的跟踪及输入设施的头盔浸入装置。
VADet使用一个面向对象的方法设计。它强调交互性能，可扩充性及独立的显示界面。系统的核心是一组C++类。3个主要的类为环境类、控制类与形类。VADet使得设计者在任一设计阶段可探索整体尺寸的虚拟物体。系统有精确的风格，可修改尺寸。虚拟设计尺寸比C2系统的物理尺寸大。物体能在实际尺寸内产生、复制、删除、移动、缩放或再生。该系统可被视为一个三维草图工具。
虚拟现实发展前景十分诱人。从某种意义上说，它改变了人们的思维方式，改变人们对世界、对自己、对空间和时间的看法。
4 结束语
虚拟现实系统的特点范文第5篇
关键词：石油勘探 虚拟现实技术 内涵 优势 意义
虚拟现实技术的英文全称是Virtual Reality，简称VR，最早应用在美国的军事和航空领域，还有进行各种武器系统的模拟训练。虚拟现实技术水平不断提高，这也促使其广泛应用到各种领域中来，包括建筑规划与设计行业、工业产品的设计与制造、汽车模拟碰撞技术、政府文化部门宣传工作、气象与环境的检测预报工作、医疗与生命科学的研究与应用、数字媒体和网络技术、石油天然气资源的开发与利用技术等等，为各种项目的研究奠定了技术基础。
一、虚拟现实技术的内涵
虚拟现实技术是指通过运用信息技术、显示技术等的最新科技成果，把一些运用传统方法在计算机屏幕上显示的各种图像信息，立体化、虚拟化地呈现在一定的空间环境中来，创造出和客观现实接近的虚拟化的人机环境系统。在这样的虚拟环境中，用户可以充分调动各种感官来体会虚拟现实技术的魅力。
具体来说，虚拟现实技术的系统构成主要包括三个部分，一是高性能图像服务器，它又可以称作虚拟现实引擎，具体功能是存储和管理相关数据，同时处理一定的图像图形信息等，另外还处理一些音频视频等的信号，所以该系统服务器具有高性能的图像图形处理能力，通常情况下，支持多通道的图形输出。在虚拟现实系统中，往往要求所生成和显示的立体图像具有场景幅面大的特点，故而必须通过使用多图像图形加速器经过渲染之后再通过多通道输出合成大幅面场景的显示。二是虚拟现实投影显示系统，该系统又具体包括投影系统、显示系统、音频视频切换器、可视化设备、交互控制设备等，其中投影系统、显示系统占据主体地位。三是虚拟现实软件，又分为操作系统软件、多种虚拟现实的三维图像研究开发编程接口软件、专业应用软件等。这三部分构成了有机统一的虚拟现实技术的整体结构，形成了其所独具的特点，包括实时性、沉浸性、交互性。所谓实时性的特点意在强调虚拟现实系统可以根据用户当前的观察点位置和观察方向，对显现在用户眼前的虚拟环境画面进行实时地改动，以满足用户的视觉要求，并可以在用户的耳边和手上实时地创造出适宜当前虚拟画面的听觉和视觉的反应，这就充分利用了人的各种感觉来体验虚拟现实技术的逼真性。沉浸性的特点意在强调用户所可以感知到的虚拟环境画面是一种三维、立体的虚拟场景，而且感知到的信息也是通过很多种渠道得来的，这才能够给用户带来身临其境的感觉和逼真的效果，使得用户真有一种现实存在感。交互性的特点意在强调所有用户都可以选择在日常生活中比较熟悉和习惯的方式来对虚拟现实环境中的对象实施必要的操控，同时也可以根据需要改变这些操纵对象的位置、属性和当前的运动状态。
二、虚拟现实技术在石油勘探中的应用优势
在石油勘探中，虚拟现实技术的应用优势主要有两个方面：
一方面，在显示环境上具有突出的优势。虚拟现实技术的“体渲染”技术手段非常高超，这就使得石油勘探中的各个学科和专业的数据分析和相应结果可以同时显示在一个虚拟环境下，数据中当然也包括相应的地震数据，那么也就形成了多种地震属性数据体与多种学科数据的综合显示效果，这些数据能够起到相互印证的作用，在一定程度上弥补了传统勘探手段和技术造成的对具有隐蔽性油气田勘探和研究的不足之处。
另一方面，在工作环境上存在很大的优势。以虚拟现实技术为依托的石油勘探工程可以有效提高整个团队的工作效率。这是因为该技术是综合多种学科知识成果的一体化显示，它不但在高层次上实现了知识共享，而且给相关的工作人员提供了进行协同式工作的必要条件。该系统可以同时为不同学科的工作人员服务，诸如地震勘测、岩石物理性质研究、石油钻井等的学科，这就形成了和谐的协同式工作模式，彻底改变了以往的学科孤立研究的状态，并加强了人员间的交流，有助于资源共享和相互学习。
三、虚拟现实技术在石油勘探中的应用意义
石油勘探中应用虚拟现实技术已经得到的了广泛的推广，包括运用在比较复杂的探区内来对地质地震状况进行三维空间可视化的解释，也运用到石油井眼和井位的研究和设计方面，还运用到对比较成熟探区的进一步综合开发利用方面等等，实践证明，虚拟现实技术对推动石油勘探领域的继续发展和创新意义重大，作用不可低估。
虚拟现实技术在对三维地震数据的显示与研究上与传统的地震解释手段与技术相比，实现了巨大的突破，主要体现在以下几点：一是虚拟现实技术实现了三维地质模型的建构，并可以让多种勘探数据进行立体化的动态效果展示，有助于解释人员更清楚地认识地质模型和各类数值之间的相关关系，加深对地震的理解和分析，并能够通过体渲染，在进行地震解释之前就可以对地下构造的轮廓有一个大致的了解。二是通过三维空间的展示，对地震相关数据可以直接进行体解释，这就最大限度地运用了三维地震数据体本身的地质构造闭合的有效信息，不需要再使用二维的剖面解释之后的断层闭合与组合等步骤，非常高效精准。同时基于体元的自动化追踪模式还能够实现三维层的自动解释，可以极大地提高地震解释的效率。三是利用透明体渲染和薄层雕刻等的先进技术能够比较迅速并非常直观地发现地层异常体和岩性异常体，还可以通过对属性体的子体追踪工作，快速圈定异常体，准确定出其空间形态和体积，并研究它的内部变化。
虚拟现实技术在钻井轨迹设计优化和钻探跟踪决策上也具有重要的作用，它能够将油井的轨迹以及各种井的相关数据一起显示在同一个虚拟的三维立体空间中，作为一种具有实效性的工具来对井眼轨迹的设计和钻探实行跟踪和必要的决策，具体操作包括以下几个方面：其一是利用该技术顺着井眼的轨迹所在的剖面显示有关的地震数据剖面，这就可以将钻井的成果同新解释的地质模型作为对比信息加以验证。其二是基于对精确三维可视化解释以及储层检测之上来优选钻探靶点，同时还可以根据所钻探地质的情况对三维井眼的轨迹加以科学的论证和分析，必要的时候做出及时修改。其三是利用虚拟现实技术可以实现地质人员与钻井人员的协同合作，这就使得在进行地质设计的时候，同时也完成了对定向井工程的优化设计，为石油勘探工程提供了更加牢靠的工程施工设计保障。其四是虚拟现实技术还结合了网络和井场实时监控分析设备和软件，能够把钻井数据及时地传输到虚拟的现实系统中去，从而达到对石油勘探项目的施工人员和施工过程的实时监控，便于及时了解最新的状况。
四、总结
综上所述，虚拟现实技术在石油勘探领域中的应用意义不可小觑，它在很大程度上加快了石油勘探技术的创新与发展的步伐，随着虚拟现实技术的应用成本的不断降低，以及其系统平台的不断完善，该技术在未来的石油勘探中的应用范围会越来越广阔，优势也越来越突出。
参考文献
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