虚拟现实的优点

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虚拟现实的优点范文第1篇

虚拟现实采用以计算机技术为核心的现代高技术，生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，使用户如身临其境一般，可以及时而没有限制地观察三维空间内的事物。由此可见，虚拟现实的主要特征为交互性、沉浸感和构想性。具体来说可以用3个“I”来概括，即Immersion、Interactivity和Imagination。

1.交互性（Interactivity）

虚拟现实的交互性是指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度以及用户从该虚拟环境中得到反馈的自然程度。而这种交互的产生，需要借助于各种专用的三维交互设备。例如，船舶结构虚拟装配系统中借助三维鼠标，用户便可以感受在虚拟船舶内走动并可以拆装设备。

2.沉浸感（Immersion）

又称临场感，指用户感到作为主角存在于该虚拟环境中的真实程度。VR技术最主要的技术特征就是使用户具备一种在计算机虚拟环境中的沉浸感，即让使用者觉得自己是计算机系统所创建的虚拟环境的一部分，使人由观察者变为参与者，从而能投入到计算机实践并沉浸其中。在曼恒数字呈现的虚拟船舶内，用户戴上三维立体眼镜便能感觉自己抽离了现实，沉浸于大海之中的船舶上。理想的模拟环境应该使用户全身心投入到计算机创建的三维虚拟环境中，在该环境中，看起来、听起来、闻起来、摸起来甚至尝起来感觉都是真的，跟现实世界毫无分别。

3.构想性（Imagination）

构想性强调虚拟现实技术广阔的想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。在电影《阿凡达》中，卡梅隆依靠自己的想象和虚拟现实技术，创造了一个梦幻般的星球――潘多拉星球，片中的岩石沙尘、森林陡山、外星生物都是构想的，虚拟现实的构想性应用给观众带来了首当其冲的视觉震撼。

虚拟现实的分类

虚拟现实技术是一门涉及到计算机、图像处理与模式识别、语音和音响处理、人工智能技术、传感与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。从不同角度出发可以有不同的分类，这里我们从系统性能进行分类，主要分为沉浸式、分布式、增强现实型和桌面式虚拟现实。

1.沉浸式虚拟现实

沉浸式虚拟现实是一种最佳的虚拟现实模式，提供一个完全沉浸的体验。虚拟现实影院（VR theater）就是一个完全浸入式的虚拟现实系统，用几米高的6个平面组成的立方体屏幕环绕在观众周围，设置在立方体的6个投影设备共同投射在立方体的投射式平面上，观众置身于立方体中可同时观看由5个或6个平面组成的图像，完全沉浸在图像组成的空间中。沉浸式虚拟现实选用了完备的虚拟现实硬件设备和先进的虚拟现实软件技术支持，从而模拟出一套比较复杂的系统，优点是使用户全身心地体验该虚拟环境，但是在硬件和软件方面投资较大。

2.分布式虚拟现实

分布式虚拟现实（通常又称为分布式虚拟环境）是多用户基于网络进行分布式交互、信息共享和仿真计算等，如暴雪公司2004年推出公测的魔兽世界网络游戏，中视典2012年推出的“超炫VRPIE多人在线MMO”支持多人在线互动等。分布式虚拟现实需要通过互联网传递虚拟现实环境中的各类数据，对网络的实时性、稳定性、带宽都有较高的要求。

3.增强现实型虚拟现实

也称混合现实，通过计算机技术，将虚拟的信息叠加到真实世界中，用户既能感受真实世界，同时又能看到虚拟对象，以此实现对真实世界的增强。这种系统不但减少对构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体进行操作，真正达到亦真亦幻的境界。戴上谷歌最新的Project Glass增强现实眼镜，在马路上行走时，Google Maps会自动导航；到达迪特时，自动显示地铁停运信息；还能通过语音控制眼镜取景拍照等。

4.桌面式虚拟现实

也称基本虚拟现实技术模式，是基于普通PC平台的小型桌面虚拟现实系统。计算机屏幕作为虚拟场景观察窗口，位置跟踪器、鼠标、数据手套、力反馈器等作为手控输入设备，来模拟操作虚拟场景，是不完全沉浸的。它最大的特点是缺乏完全投入，但是成本相对较低。现在，各大高校都建立起虚拟校园，用户能够游览虚拟校园内的三维景观游览校园。

虚拟现实的关键技术

由于虚拟现实需要提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，因此需要依托于计算机科学、数学、力学、声学、光学、机械学、生物学乃至美学和社会科学等多种学科。归根到底，虚拟现实技术包括实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术这3个主要方面。因此，虚拟现实的关键技术可从以上3方面进行概括。

1.实物虚化

实物虚化就是将真实世界的物体或构想出来的物体映射到虚拟世界中，主要包括模型的构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪等关键技术，这些技术使得真实感强的虚拟世界产生、虚拟环境获得用户操作数据成为可能。其中模型构建可以利用现阶段的一些三维制作软件，比如3DMax、Maya等，对于空间、视觉和声音跟踪则需要借助于硬件设备，比如3DSpace数字化仪、SpaceBall空间球等。

2.虚物实化

通过实物虚化产生虚拟环境，而要确保用户在虚拟环境中获取视觉、听觉和触觉等感官感受则需要依托于虚物实化。

虚物实化的实现主要是各种传感器的作用，包括视觉、触觉、听觉和力学等传感器，比如数据手套、数据衣、头盔显示器、3D眼镜等。但是现有的虚拟现实还远远不能满足虚拟现实系统的要求，例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不方便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发出更先进的传感器。

3.高性能计算处理技术

虚拟现实是以计算机技术为核心的现代高新科技，高性能的计算处理技术是直接影响系统性能的关键所在。具有计算速度高，处理能力强，存储容量大和联网特性强等特征的计算处理技术。

4.应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象，即如何发挥想象力和创造性。选择适当的应用对象可大幅度提高效率，减轻劳动强度，提高产品质量。为了达到这一目的，有必要研究VR的开发工具，例如VR系统开发平台、分布式VR技术等。

虚拟现实的应用

虚拟现实的优点范文第2篇

在教学效果保障方面，作为现代远程教育的重要组成部分，虚拟实验发挥着不可替代的重要作用，并且其已经被越来越多的人所关注。随着计算机技术以及虚拟现实技术的快速发展，虚拟实验逐渐将可视化、多传感交互以及3D数字等现代化技术应用其中，从而实现了用户与逼真虚拟场景的实时交互，并对其虚拟对象进行感知和操作，最终使得虚拟实验达到更加优良的性能。

1 虚拟现实以及虚拟实验概述

1.1 虚拟现实技术简介

作为计算机研究的一个新领域，虚拟现实技术的特点是利用人的感知行为，如视觉、听觉以及触觉等为用户户提供一个虚拟的场景，并基于模拟的方式让用户沉浸于虚拟环境之中，然后与之进行相互作用，而虚拟环境也会由此发生变化。目前，该项技术已经汇聚了多种高新关键技术，如计算机图形学、传感器技术、仿真技术、多媒体技术、网络技术、图形图像实时生成技术、人工智能技术、人机接口技术以及人类行为学等。因此，虚拟现实技术可以定义为：一种对人在自然环境中的各种行为，如听、看以及运动等进行逼真模拟的人机接口技术。该项技术主要是利用高分辨显示的可视化技术以及3D数字和传感器交互技术，通过特定的设备，来生成一种逼真的虚拟环境，从而使得人能够与虚拟环境进行互动，并成为虚拟环境的一员，最终达到对虚拟对象进行感知和操控的目的。

1.2 虚拟实验

实际实验存在一个有形的实验室、实验工具和实验对象。而相对于实际实验来说，虚拟实验指的是其实验室以及实验对象都是无形的，并且主要是通过操作虚拟仪器来实现对实验过程的具体操作。与传统实验相比，作为信息化时代的产物，虚拟实验有着更为优越的性能和应用前景：首先，虚拟实验具有透明性，其具有标准的统一命令，能够对软硬件、数据库以及人员形成统一管理；其次，虚拟实验能够共享资源，同时这也是虚拟实验的构筑宗旨。在虚拟实验中，用户能够通过数据库、检索系统以及应用软件或者电子图书馆等工具，实现信息、软件以及设备等资源的共享，从而缩减了投资，提高了用户的效率；再次，虚拟实验在操作上能够实现互动。不仅用户之间能够实现相关信息的沟通和交流，而且远程用户也能够对实验环境加以操作。另外，虚拟实验还具有扩展性、用户自主性以及性能优势显著的优点。

2 虚拟实验的构建

2.1 分布式虚拟实验的构建分析

分布式虚拟实验是在物理设备分布式的基础上构建的，其指的是将网络与物理设备相连接，以计算机网络为核心，实现数据采集、远程操作以及分析的虚拟实验系统。因此可以看出，分布式虚拟实验中，用户并不拥有物理设备，其只需要利用网络进行操作就可以实现虚拟实验，并获得所需数据。

作为一个系统工程，分布式虚拟实验的建设主要包括以下几个系统：虚拟仪器、数据分析、虚拟实验管理以及计算机网络等系统。

（1）利用个人主机，用户能够直接登入Internet，进而通过浏览器来实现虚拟实验站点的访问，并进入虚拟实验系统；

（2）根据用户需求选择相应的实验项目进入虚拟仪器控制台；

（3）用户根据具体实验的操作指令，来实现对实验参数的输入；

（4）虚拟仪器根据接收到的指令，来向物理仪器进行参数传输，进而实现物理仪器对参数和指令的操作，最终完成实验内容；

（5）当实验完成之后，通过虚拟仪器和网络，虚拟实验系统能够将所得数据反馈给远程用户，而用户则可以将这些数据进行自由处理。

分布式虚拟实验能够使得仪器使用率大大提升。同时，其也有一定的缺陷，如它的系统开发较为复杂，且对于物理实验设备的依赖性很高，具有较高的维护成本。另外，它无法让用户感受到实验场景和过程，也就是其没有直观性和形象性。

2.2 基于虚拟现实的虚拟实验的构建分析

基于虚拟现实的虚拟实验具有较强的交互性，并能够为用户提供高级仿真的实验场景，真实感较强。因此，据此可以将基于虚拟现实的虚拟实验分为六个子模块，并形成一个统一的工程，具体的系统模块如图1所示。

2.2.1 用户管理子系统

该模块分为三级，即管理员、教师和学生。该子系统能够实现对各类用户信息的管理，并且可以对信息和用户记录进行添加、修改和删除。

2.2.2 教务管理子系统

该模块主要是用来管理班级以及课程等这方面的基本教学信息，而且对这一模块的使用，只有系统管理员才能实现。这一子系统主要分为课程实验管理以及班级信息管理两个子模块。

2.2.3 虚拟实验子系统

作为虚拟实验的核心模块，该子系统主要包括具体实验库、教学材料管理以及添加或者删除实验功能这三个部分。

2.2.4 实验报告子系统

对于这一模块的使用，教师和学生都能够实现，且能够完成不同的任务。如学生利用该子系统能够实现预习报告的提交以及修改，而教师利用该子系统则能够实现对学生报告的检查和退回。另外，该模块还能够实现对报告提交的期限管理。

2.2.5 成绩管理子系统

该模块主要是用来评价学生实验成绩的。

2.2.6 在线讨论子系统

通过BBS方式，该模块能够实现学生和教师之间的交流和沟通，从而加强学生对知识点的理解。

3 结语

综上所述，由于虚拟实验具有透明性，能够共享资源，在操作上能够实现互动，而且还具有扩展性、用户自主性以及性能优势显著的优点。因此，今天的研究中必须加大对基于虚拟现实的虚拟实验的探索，从而为技术的不断更新提供有利条件。

参考文献

[1]黄荣怀，郑兰琴，程薇.虚拟实验及其学习者可信度认知[J].开放教育研究，2012（12）.

[2]张学军，唐久磊，魏江明.基于Flash3D的中学化学虚拟实验平台的设计与实现[J].电化教育研究，2014（01）.

虚拟现实的优点范文第3篇

【关键词】虚拟现实;虚拟教学系统;建模

一、引言

虚拟现实技术（VR）是一门快速崛起的新型技术，它的出现对教育产生了深远的影响，改变了以往的一些教学观念和教学模式，开拓了现行教学手段的发展空间，为教学的创新提供了广阔的空间[1]。使我们教学工作和科研可以遵循“低成本、高性能”的原则，从软件、硬件上展开，逐步实现教学系统的动态环境建模技术、实时三维图形生成和显示技术以及三维交互系统的研制。

二、虚拟现实技术应用于教学科研的实现方法

首先利用现有的软硬件、网络环境和教学资源，包括各种相关技术专家和开发人员。本着自主研发和合作相结合的方向，完成各类医学和生物学教学场景虚拟实现和模型建立，从而完成相应的模型数据库的建设，根据不同的教学目标、科研方向和需求，逐步完善各学科教学课件的整合工作，包括医学诊治方案和试验场景再现的制作和标准化工作[2]。以期达到最佳的教学效果和目的。医学与其它学科不同，针对的对像是复杂的人体。因此其操作回馈，除去视觉之外，目前还没有太好的解决方案。即使在国外，亦没有多少可以借鉴的案例，要摸索的东西多。针对这些问题，最好的解决的方案是立足现有条件，从实际使用的可能性出发，制作不必求全求大，针对教学中的问题，用VR系统实现作精、作透。对于能够模拟的，尽量模拟，无法模拟的，则想办法模仿。虚拟教学系统应遵循合理整合现有软硬件资源，本着实用性，高效性，前瞻性的原则进行开发和研究。

1.利用虚拟现实技术，对学生进行技能训练。

虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，并全身心地投入到该学习环境中去，以达到动作技能类教学目标要求。利用虚拟现实技术，可以做各种各样的技能训练，如手术仿真，影像系统仿真，电子病历模拟等各种职业技能的训练[3]。学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。如学生利用虚拟教学系统做实验，先阅读实验指导书的实验说明和操作步骤，然后观察虚拟教学系统中的演示实验，再与模拟实验的多媒体课件进行交互“操作”，控制实验条件，采集实验数据，论证实验原理和规律，写出实验报告，分析实验结果。学生在实验过程中或实验结束后，随时可以由网上老师或计算机智能系统进行跟踪与纠错。

2.借助网络的虚拟化实现辅助教学。

随着虚拟现实技术以及网络技术的日益发展，借助于网络的虚拟化进行辅助教学，将是未来教育占据主导地位的一种全新教学方法、方式。建构主义主张学习情境和实际情境相结合，因为实际情境具有丰富性和生动性等特点，这对于学生高级认知能力的发展有促进作用。然而计算机教学的内容，特别是实践教学因场所等限制不是每时每刻都可以进行，它有空间和时间等因素的限制。而虚拟现实技术可以打破时空的限制，为学生提供一种可在课堂和实验室中就能找到的虚拟实现，还可以再现特定的环境。

3.构建虚拟现实的教学平台。

本研究结合虚拟现实和互联网技术，利用计算机教研室现有600台微机和6台服务器、创建.NET平台，在B/S架构上逐步开发出适合进行智能型的、交互式、分布式、图文并茂的教学软件，并通过互联网传输逼真的教学和学习环境。

4.虚拟现实技术在远程教学中的应用

在远程教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行[4]。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

图1 模块框架

三、虚拟教学系统实现的重点和难点

虚拟现实应用于教学中具有“减少实验经费开销”、“突破时空限制”等优点。在此基础上比较当前实现虚拟现实的几种解决方案，本项目并最终选择基于Flex的虚拟现实技术这一解决方案：利用3DS MAX进行建模、通过MXML+Action Script语言实现旋转、放缩等，并对该解决方案中的技术特性、方案可行性及应用于教学中的优势进行剖析;最后，借助软件工程的开发思想（准备阶段、分析阶段、设计阶段、开发阶段和实施阶段），设计出一个虚拟教学系统，并结合结构学的应用案例对该系统的部分功能进行开发，为虚拟教学系统建设提供一个新的开发途径和模式[5]。如对研究实体，通过3D MAX完成场景建模，再由VRML创建的三维虚拟现实场景，使学生通过网络就可以直接浏览并交互。模块框架如图1所示。

具体技术路线为：

1.在.NET环境和B/S架构上建立教学虚拟现实系统平台。

2.从计算机虚拟教学课件着手，到逐步实现不同学科的虚拟实现的过度。其中包括国家精品课程教学课件的声、图和影像的多维虚拟实现（其中包括医学影像，电子病历，LIS，HIS，RIS等。

3.逐步实现临床诊疗（虚拟手术，仿真影响神经元信号传导的因素等）的网络虚拟教学和远程仿真实现。

4.整合人工智能、仿真技术、图形技术、显示技术、传感技术、网络等多种技术于一体[6]。通过硬件设备，计算机和网络技术的运用，实现听觉、视觉、嗅觉等多维信息通道获取信息的高级用户界面，从而为数字化教学的构想提供保证，填补一些国内在虚拟教学领域的空白，培养教研室科研队伍。

四、小结

虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，并发挥神奇的作用，二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。而借助于虚拟现实技术，创建一个与现实社会逼真的虚拟学习环境，在这个学习环境中，知识以可视化的方式呈现，学习者可以进行自主学习，以自然的方式与学习内容交互，就是本研究的目的。

参考文献

[1]汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用[M].北京：科学出版社，2007：13-15.

[2]任建.从教学媒体的演变看教学设计的发展历史[J].电化教育研究，2012（8）：12.

[3]林利，李春梅，刘畅.基于计算机虚拟技术构建临床诊疗实践教学辅助手段探析[J].中国社会医学杂志，2011，28（3）：169-170.

[4]胡万祥.多媒体辅助教学中的虚拟现实技术[J].才智，2013（14）：38.

[5]曾祥翊.从国际学者对话透视教育技术发展[J].电化教育研究，2011（8）：9-15.

[6]那一沙.教学设计研究综述[J].西南交通大学学报，2013（3）：24.

虚拟现实的优点范文第4篇

关键词：虚拟现实;环境设计;空间;交互性

1、对虚拟现实技术的基本认识

（1）虚拟现实的概念

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，）也称灵境技术或人工环境。①虚拟现实是能够建立和体验一定范围的虚拟真实世界的计算机技术，利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟环境，借助传感头盔、数据手套等专业交互设备，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，让使用者犹如身临其境一般，可以实时感知到虚拟世界中的各种对象并能够与之互动。

（2）虚拟现实的基本特征

虚拟现实是依靠现代高科技信息技术设备的多维交互空间，使用者在其中能像在真实自然环境下一样，感知到环境中的多种特征，其中最主要的特征是“浸入感”（Immersion），也称之为沉浸感、存在感等。

在虚拟现实技术中，设备的使用者对设备所传达的信息做出接收、认知、反应和反馈等动作，且设备能根据使用者的动作、语言等命令做出图像或声音的调整，这体现的是虚拟现实的“交互性”（Interaction），这一特征让使用者占据了积极主动的地位，可以自然地与身边的事物交流互动，而不是被动地适应设备。

“构想性”（Imagination）是虚拟现实中的第三大特征，或称之为“自主性”，它是环境设计人员最为青睐的特征，无论是多么不可思议的建筑、街道、城市乃至世界，都可以在虚拟现实技术下一一实现，当然也可以将未来的真实环境先行建构起来，其可支配的优点和开阔的想象空间，有利于人类打破传统的思想局限，提升认知境界。

除以上三大特征外，虚拟现实中另有“多感知性”（Multi-Sensory），它是使用者在通过虚拟现实环境中感知到视、听、触、嗅、动等信息，以此获得真实环境一般的体验和感受。

2、虚拟现实技术与环境设计结合运用的必要性

（1）弥补了环境设计中的不足

在对环境设计的过程中，可能常常出现由于物资短缺、经费拮据等方面的问题没有解决而使设计工作无法顺利进行，造成设计方案无法达到预期的效果。虚拟现实技术则恰好弥补了这一漏缺，设计人员可以仅仅依靠计算机设备来完成具体场景的展现，获得真实场景一样的体会，从而不仅减少了成本开支，同时还丰富了感性知识，提升了对设计场景内容的理解和掌握。

（2）避免了实际操作带来的潜在威胁

在对环境设计的过程中，有些设计工作执行起来可能会成为对设计人员的潜在危险，常规的方式是通过电视录像来代替实际操作，虽然避免了对人体造成的伤害，但是将设计人员获得感性知识的机会也同样“避免”了。如果通过对虚拟现实技术的运用，可以使设计人员在虚拟环境中自由地进行各项操作和试验，既可以避免人身受到伤害，同时也通过虚拟现实的设备获得了感性知识，进而可以提高现实环境中的安全性。

（3）打破了时间和空间的限制

虚拟现实技术可以不受时间和空间的限制，设计人员可以从内部到外部进行全面细致的观察和研究，分析各个区域的情况和各个区域之间的联系，从而了解整个设计功能的使用效果，方便发现问题并采取合适有效的措施加以改进和解决。设计人员还可以根据季节或一天中时间的变化切换相应的场景，显示夏天或秋天、白天或黑夜的效果。点击某个建筑或室内，可以观察它的整个建造过程，以及建造后几年甚至几十年才能观察到的变化，从而可以促进环境设计质量上的革新。

（4）提高了项目成本预算的精确度

利用虚拟现实技术可以提高项目成本预算的精确度，它能够将大型城市规划、室内外装修以及复杂的房屋建筑做成虚拟环境，设计人员能在虚拟环境中对项目成本进行估算，可以避免一些不必要的经济损失。

3、虚拟现实技术在环境设计中的运用

（1）虚拟现实技术在室内设计中的运用

虚拟现实作为一种新的室内设计表现方式，它不仅仅是一种呈现效果图的演示媒体，而且还是一个设计工具。设计师在与客户沟通并确定方案之前，就可以通过虚拟现实技术建立一个三维环境，设计师也可以将其设计思想完美的以视觉形式呈现在客户面前，客户也可以进入其中，在设计师建立的设计材料资源库里根据自身的想法和需求调整设计方案，实现人与空间的全方位交互体验，并且可以根据自身的需求与设计师探讨交流设计方案的调整事宜，例如：家具的风格摆放、墙纸的纹理花色、空间结构的划分、色彩搭配甚至室内软装等诸多细节都可以借助虚拟现实来呈现客户最满意的效果。

（2）虚拟现实技术在城市规划设计中的运用

对于全新的可视化交互技术而言，城市规划一直是最为迫切需求的领域之一，借助现代信息技术的支持，城市规划方案的设计人员可以凭借计算机设备使用虚拟现实技术来构建整体规划的方案，包括对建筑单体、建筑专项（道路、桥梁、地形、工程设施等方面）最大可能地真实化表现出来，规划方案的展现带来了感官冲击，使用户得到强烈、逼真的亲身体验，同时，通过数据接口可以在实时的虚拟环境下及时查询并更新项目的数据资料，能为大型复杂工程项目的规划、设计、管理等流程提供便利。经过严格标准设计的三维虚拟环境犹如真实的存在呈现在眼前时，用户在其中随心所欲地观赏、活动，完成人机交互，促使许多细小的设计漏洞也能够轻易地被发现，从而减少实际操作中可能带来的潜在危害和损失。

虚拟现实技术是达成设计师与设计方案的负责部门以及公众之间的有效合作的理想桥梁，通过虚拟现实界面的动态视频合成环境和人机交互等综合技术，设计师不仅能了解到城市规划这一门复杂学科的许多感性知识，还能进一步充分考虑社会、经济、环境等方面的客观要求，切实为城市规划方案和施工设计的最终方向提供了从理性到感性的可视化数据。

（3）虚拟现实技术在展示空间中的运用

展示空间的设立目的在于通过优秀的展示设计来吸引用户的注意力，传统的展示模式是将展示产品的效果图或模型，至多利用三维计算机软件制作的三维效果图或三维动画视频展现在用户眼前，借助展板、展柜、橱窗等静止的载体，最大限度地使用户了解产品。虚拟现实在展示空间上的运用，很大程度上满足了现代信息社会的人类对多媒体信息展示和传播的要求，例如，一款概念车型的展示，用户不仅可以突破空间的局限性，坐在驾驶座亲身体验，而且在虚拟环境中自由地操控产品，可以达到对产品使用的深度了解。

结语：虚拟现实技术在环境设计中的应用，极大地深化人类对设计世界，特别是虚拟现实中将会获得的对未来现实环境的感觉和认识，将环境设计的潜能充分发挥出来，集中体现其浸入感和交互性的特点。虽然现在的虚拟现实技术由于硬件设备比较昂贵，还无法普及到市场当中去，但是随着时间的前进，信息技术的不断完善，市场物价的逐渐平衡，尤其虚拟现实技术越来越强烈地吸引着人们的眼球，其自身强大的设计优势和潜力，最终将会使虚拟现实在设计领域中得到广泛运用并扮演其不可或缺的重要角色。（作者单位：湖南工业大学）

注解：

①凌珀.虚拟现实――建筑设计的新思维[J].建筑学报，1998（12）：24.

参考文献：

[1]陈浩磊.邹湘军，陈燕（1），陈燕（2），刘天湖.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011（6）：2-4.

[2]刘丹.虚拟现实技术在环境设计中的应用[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2008（34）：458-461.

虚拟现实的优点范文第5篇

【关键词】　虚拟现实，教学，应用。

虚拟现实（Virtual Reality）是把客观上存在的或并不存在的东西，通过运用计算机技术，在用户眼前生成一个虚拟的环境，使人感到象真实存在的一种技术。虚拟现实技术是在综合计算机图形学、计算机动模拟与仿真、传感技术、显示技术等许多计算机学科的基础上发展起来的一种计算机应用新领域。

一、虚拟现实及其发展历史

有人认为，80年代是个人计算机时代，90年代是多媒体时代，21世纪初则是虚拟现实技术时代。而虚拟现实技术的诞生可以追溯到上个世纪的六十年代。

1965年，Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》（终极的显示）的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。

1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器HMD的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。

1984年，Willia Gibson写了一本名为 Neuro－mancer的书，书中幻想计算机用户可以把自己的脑神经网络接入计算机，这样用户便可以神游于由计算机模拟成的虚拟世界中。他把这个世界称为“控制空间”（CyberSPace）。在这以后，人们又提出了“虚拟现实”。“人工现实”、”远程现场控制”等设想，统称为虚拟现实技术。

基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的VPL公司的创建者 Jaron Lamer在80年代初最后确定以虚拟现实（Virtual Reality）一词作为这一领域的专用术语。

80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果。 1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy 和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。

1990年在美国Dallas召开的Siggraph的会议上，对VR技术进行了讨论，明确提出了VR技术的主要内容是：实时三维图形生成技木、多传感器交互技术，以及高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。

近年来，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。同时，VR技术也逐渐从飞行仿真、战争应用到教育、科研、娱乐、建筑、医疗、工业等各个方面。

二、虚拟现实的种类及特征

1．虚拟现实的种类：

实际应用的虚拟现实系统大体可分为四类：1）桌面虚拟现实系统，也称窗口中的VR，它成本低，主要用于CAD／CAM、建筑设计、教育教学等领域；本文中所提及的虚拟现实主要指这种类型。2）沉浸虚拟现实系统，使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉；3）分布式虚拟现实系统，它建立在沉浸虚拟现实系统和分布式交互仿真（distributed interaction simulation）的基础上；4）增强现实。

2．虚拟现实技术的特怔

虚拟现实的特征可以表示为3I特征（Immersion、Interaction、Imagination）

（l）投入（Immersion）：这是VR系统的核心，指使用户投入到由计算机生成的虚拟场景中的能力。用户在虚拟场景中有“身临其境”之感。

（2）交互性（Interaction）：指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。

（3）构想（Imagination）：虚拟现实不仅仅是一个用户与终端的接口，而且可使用户沉浸于此环境中获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。

三、虚拟现实在教学中的应用

虚拟现实应用于中学教学主要表现在以下两个方面：课堂教学中，实验教学。

1．课堂教学

课堂教学是教学的主要方式，也是虚拟现实运用于教学的主要战场。根据不同的学科，虚拟现实发挥着不同的作用，主要有以下方面的应用：立体物体的展示，立体空间的展示，展品的介绍，虚拟空间的营造与构建，虚拟场景的构造

（1）立体物体的展示：

在教学中经常要使用一些实物展示，在以往的教学环境中，为了更形象地使学生感受三维物体的信息。主要采用这样一些方法：1）利用图片，通过投影仪展示。但这种展示只能提供立体物体的某一个视角或者某几个视角，学生无法见到提供的图片以外的视角。且学生被剥夺自主选择视角的权利。2）实物展示：这是一个很古老而且是很实用的方法，但它存在的一个比较严重的缺点是由于各个学生所处的位置不同，虽然教师拿的是同一个实物，但在不同位置学生的眼中，视角都不尽相同。而且实物不可能做得很大，后面的学生可能就无法观测清楚。3）通过计算机三维造型及动画软件，如3dsMAX等，建立一个与实物基本相同的模型，然后通过旋转展示各个视角，可以说这是一种比较理想的方法，但它也存在一个严重的不足。因为动画是一个预先设定的过程，学生在使用时只能让它停止或播放，而不能任意按照自己的意愿随意选择视角。

通过虚拟现实，我们可以构建一个与实物同样的三维物体，如采用3dsMAX建模，存储为VRML格式，然后在VRML播放器中使用。或者利用QUICKTIME VR等都可以得到很好的效果。如在高中立体几何的三垂线定理是立体几何教学中的一个重点同时也是一个难点。这时我们如果利用VRML语言画出题目中的这几条线，然后让学生在各个视觉去观察，一则省却了实物的制作，二则让学生按照自己的意愿去观察。还有一些关于空间直线之间的位置、平面之间的位置关系及二面角等方面的教学，教师都可以比较容易地制作出较精致的桌面虚拟现实来辅助数学教学。

（2）立体空间的展示

立体空间是指在现实世界中存在的或者根据历史资料在历史中曾经真实存在的空间。在教学中，我们可能需要向学生展示这些空间，但由于条件的限制，不可能让学生进入这些空间，在以往教学中，可能只能够通过教师的描绘来激发学生的想象，在学生的头脑中创建出这个虚拟的空间来。使用虚拟现实，我们不仅能在学生头脑中建立这些空间，而且可以让学生看得见、听得见，甚至可以摸得着。如：在中学历史教学中，古罗马在人类文明发展史上占有重要的地位。如何将象古罗马这样的失落的远古外国文明介绍给学生，使他们进行建筑学、艺术史、古代史和古文学史的学习呢？美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的教育家们基于这一目的，利用最先进的计算机技术用非常准确和现实主义的手法重新构造了如今的数字化的奥古斯都时代的古罗马（公元前50年～公元14年）。

进入这个完全虚拟的世界，学生会感到置身于陌生的异域环境中，古罗马的各种人文景观历历在目，你可以跟随讲着拉丁语或英语的向导在虚拟的世界里漫游，同扮演着各种角色的虚拟演员谈话。可以想象到这种再造古罗马对学生的吸引力，学生可以身临其境地观察各种艺术奇观、雕塑、绘画艺术品，体会当时的人文环境，观察古罗马的各种建筑特点，比较对此后的文化复兴的影响，观察住宅的建造格局，日光照射下的列柱的排列及迷人的光影效果。学生还可以参加列席奥古斯都的参议院，聆听诗人的讲演。无疑这种虚拟情景的教育是独一无二的，是对传统的书本教育和授课教育的一种革新和挑战。

又如Intel公司建立的虚拟故宫（intel.com/apac/gb/virtualcity），利用桌面虚拟现实展示故宫的全貌，我们只要利用鼠标和键盘就能够畅游美丽的紫禁城。当我们介绍关于故宫的历史、文物时，我们就可以直接进入这个网站，在虚拟的故宫里畅游一番，既可以获得知识，又可以免费游览一趟紫禁城。省却了旅途之劳累和费用之昂贵。

（3）展品的介绍

在人类发展的历史长河中有许多的文化艺术瑰宝，这些人类文明的结晶不仅具有很强的欣赏价值，也是生动的教材。但人类的文化结晶不可能人手一份细细研究的，尤其是一些物无价之宝，更是保护严格。在世界上的博物馆中都收藏着很多的艺术品，我们可能有机会一睹其光彩，但大多数的人只能通过一些图片来了解。对于一些名画来说，可能利用图片就可以很好地体会其艺术魅力，但对于一些雕塑艺术品，如维纳斯雕像我们熟悉的可能只是正面部分，但真正的维纳斯不但从正面，而且从各个方位去看都是那么的美丽、匀称。但我们不可能都有机会去法国卢浮宫去欣赏这件珍品。利用虚拟现实，我们不用走出家门就可以在各个方向去欣赏这件珍贵的艺术品。登陆louvre.fr网站，整个网站提供了英语、西班牙、法语、日语四种语言。选择合适的语言种类进入，点击相应的内容，可以浏览该网站提供的各种资料，包括文字、图片。其中更吸引我们的是Virtual Tour链接，进入卢浮宫的虚拟现实世界。在Greek Etruscan and Roman Antiquities Galleries展厅，我们如果点击进入Greece: Venus de Milo Room，我们可以看到盛放维纳斯雕像的展厅的全貌。

太空给我们呈现的是一个神秘而陌生的世界，如何感受身体在太空中的感觉是很多人梦寐以求的事情。通过虚拟现实制作的虚拟空间，我们可以进入这个虚拟的空间去感受宇宙里的奥妙，可以体会人体在失重状态下的感受，也可以在月球上做石头和羽毛同时着地的实验来验证伽俐略的结论：在真空的条件下，重物的下降速度相等。也可以观察太阳系中各个行星的面貌和运动情况。

（4）虚拟场景的构造

虚拟场景是指在现实生活中可能出现的一些场景，通过虚拟现实在不同的时间或地点表示出来。这在中学语言教学中应用非常广泛。作为语言学科的语文或英语在教学过程中经常采用情境教学法。在以往，学习情境的创设只能通过教师的言语，图片的展示，或者一些录像。学生大多只能被动地接受，对于一些情境，老师描绘的和学生理解的可能相去甚远。如在介绍《回声》一课时，虽然教师对“四声谷”、回音壁、三音石和圆丘等介绍了许多，或者也提供了图片或录象，但学生的理解还是有一定的困难。如果采用虚拟现实，让学生进入虚拟故宫（intel.com/apac/gb/virtualcity），让学生自己动手，去游览一番回音壁、三音石，然后再对照课文，我想效果一定会很好的。如果有条件，采用沉浸的虚拟现实，让学生戴上头盔，面对虚拟的“四声谷”、回音壁、三音石和圆丘，进行声音反射试验，从而加深对这种奇妙的声学现象的理解。

在英语语言学习的环境创设上，科学技术先后为语言教学提供了音像视听、计算机辅助教学、多媒体、网络远程教学等多种方法、手段和设备。随着科学技术的飞速发展，可以预言，在本世纪具有梦幻般魅力的虚拟现实技术将成为英语语言教学的重要手段[3]。通过虚拟现实，学生可以和国外友人亲切交谈，也可以感受美国总统竞选时演讲的现场气氛。在由学生进行角色扮演时，虚拟现实也可以起到创设特定情境的作用。以往学生的角色扮演只能在教室里进行，所进行的表演带有很强的为表演而表演的成分，采用虚拟现实，可以使学生完全沉浸到教学所需要的环境中去，这对提高学生的外语综合能力无疑是一个很大的突破。如在指导学生进行shopping扮演时，可以利用虚拟现实创设特定的情境，如零售店或大型商场，这些场景都是课堂上所无法给予的。

2．科学实验

一般学校现有的条件下，有许多实验是根本不可能做的，如核反应实验，还有些实验是不能让学生做的，如涉及到放射性物质或有毒物质的部分。利用VR技术，可以有效地解决实验条件与实验效果之间的矛盾。在教学中，许多昂贵的实验、培训器材，由于受价格的限制而无法普及。如果利用VR技术，在多媒体计算机上建立虚拟实验室，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器，操作结果可以通过仪表显示身体的感受反馈给学生，来判断操作是否正确。这种实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果。VR实验室的一大优点还在于其绝对的安全性，不会因操作失误而造成人身事故。