導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)案例，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

虛擬技術(shù)慨述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將現(xiàn)實(shí)世界映射到虛擬世界的技術(shù)，隨著人類對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的不斷加深和新技術(shù)的不斷產(chǎn)生，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵在不斷擴(kuò)展。目前，常用的又包括計(jì)算機(jī)圖形(cg：computergraphicj技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò) 并行處理等技術(shù)在內(nèi)的最新 發(fā)展 成果。事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的一系列新技術(shù)的集成。

雖然人們對(duì)于什么是虛擬現(xiàn)實(shí)并無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但是諸多學(xué)者卻公認(rèn)虛擬現(xiàn)實(shí)具有浸沒(méi)感(immersion)、交互性(interactivity)和構(gòu)想性(imagination)的特點(diǎn)，簡(jiǎn)稱為所謂浸沒(méi)感，又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，理想的模擬環(huán)境能夠使用戶全身心地投入到由計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)～樣：交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的 自然 程度(包括實(shí)時(shí)性)；而構(gòu)想性則強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的情境。wWW.133229.COm

由于虛擬現(xiàn)實(shí)具有的以上特點(diǎn)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中已知的客觀 規(guī)律 進(jìn)行模擬，因而在各種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，最常見(jiàn)的應(yīng)用莫過(guò)于各種場(chǎng)景逼真的游戲，玩家在虛擬的環(huán)境中可以過(guò)著現(xiàn)實(shí)生活中向往卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)的生活，身心得到一種接近現(xiàn)實(shí)又超越現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。除了用于娛樂(lè)之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和人員培訓(xùn)方面也有著突出的表現(xiàn)，在民航安全管理中也有不少應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航安全管理中的應(yīng)用

安全是民航運(yùn)輸業(yè)的生命線。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于民航行業(yè)，從航空器設(shè)計(jì)、機(jī)場(chǎng)應(yīng)急救援演練、事故模擬再現(xiàn)、事故征候調(diào)查仿真、到各類行業(yè)運(yùn)行人員(飛行人員、機(jī)務(wù)維修人員及空中 交通 管制人員)的 教育 培訓(xùn)與訓(xùn)練，不僅在很大程度上提高技術(shù)水平，而且將節(jié)約資金、大大提高運(yùn)行安全水平。從國(guó)內(nèi)外 參考 文獻(xiàn) 看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航行業(yè)的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

(一)人員培訓(xùn)

空中交通管制人員、飛行人員和機(jī)務(wù)維修人員的培訓(xùn)中廣泛應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。以我國(guó)某軟件股份有限公司開(kāi)發(fā)的cdzs機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)視景模擬機(jī)、drs航管雷達(dá)模擬機(jī)和dps程序管制模擬機(jī)為例，這些系統(tǒng)是為訓(xùn){練機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)管制員而設(shè)計(jì)的大型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，能真實(shí)再現(xiàn)塔臺(tái)管制工作環(huán)境，以360。開(kāi)闊的機(jī)場(chǎng)和近空視景，逼真的飛機(jī)滑行、起飛、降落，各種天氣如雨、雪、霧以及夜航等，通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)出的各種繁忙和危險(xiǎn)情況用以對(duì)塔臺(tái)管制員進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，并可以對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)支持多種訓(xùn)練組合方式，是培訓(xùn)空中交通管制人員的主要手段和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用更加真實(shí)地模擬機(jī)場(chǎng)復(fù)雜、大流量的運(yùn)營(yíng)環(huán)境提供高畫質(zhì)、高清晰度視景，具有很好的沉浸感，因而具有較好的訓(xùn)l練效果。

模擬機(jī)是各種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的綜合應(yīng)用，在高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器的支持下，利用二維或者三維的顯示技術(shù)創(chuàng)造逼真的虛擬環(huán)境，使用各種傳感器感受用戶操縱動(dòng)作或者身體方位作為輸入，計(jì)算出相應(yīng)的響應(yīng)并輸出反饋給用戶。使用模擬機(jī)可以將現(xiàn)實(shí)中較少發(fā)生的危險(xiǎn)狀況模擬出來(lái)，使受訓(xùn)l者短期內(nèi)反復(fù)操作以至熟練掌握卻不面臨任何實(shí)際的危險(xiǎn)，避免了訓(xùn)練事故，提高了訓(xùn)練水平，在飛行員、機(jī)務(wù)維修人員和管制員的訓(xùn)練中占有極其重要的地位。自2006年以來(lái)，隨著具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飛行訓(xùn)練器的出現(xiàn)，攻克了原來(lái)由空客、波音壟斷的盲點(diǎn)和局面。

對(duì)于機(jī)務(wù)維修人員的培訓(xùn)，亦可應(yīng)用模擬機(jī)。如飛機(jī)試車是項(xiàng)高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)的工作，用飛行模擬機(jī)替代飛機(jī)進(jìn)行試車培訓(xùn)，機(jī)務(wù)人員一方面可以熟悉試車的相關(guān)規(guī)程和工作步驟，另一方面也可以有效地降低飛機(jī)成本，更為重要的是規(guī)避了因誤操作帶來(lái)的一切風(fēng)險(xiǎn)。

(二)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

航空器設(shè)計(jì)耗資巨大而且時(shí)間漫長(zhǎng)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變成三維模型，并可與實(shí)物一樣進(jìn)行裝配，使設(shè)計(jì)人員有如身臨其境觀察航空器及其部件的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局效果，甚至可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)、風(fēng)洞等試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并可以隨時(shí)修改設(shè)計(jì)，避免了生產(chǎn)試件所需的大量時(shí)間和資金浪費(fèi)，提高了安全性。

(三)安全管理

美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局(nasa，nationalaviationspaceagency)啟動(dòng)了航空安全計(jì)劃(asp：aviationsafetyprogram)，廣泛使用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。該計(jì)劃通過(guò)對(duì)航空系統(tǒng)建模和監(jiān)控，向管理者提供實(shí)時(shí)詳盡的數(shù)據(jù)以支持決策，進(jìn)行事故預(yù)警，從而達(dá)到避免事故發(fā)生的效果，具體措施包括：通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)i練設(shè)備，加強(qiáng)訓(xùn)練，避免人為因素造成的事故：通過(guò)探測(cè)惡劣天氣，并向飛行員提供及時(shí)、準(zhǔn)確的天氣信息，增強(qiáng)低能見(jiàn)度下的情境意識(shí)從而避免事故；向飛行員提供合成的視景，顯示地面地形及目標(biāo)、空中交通管制狀態(tài)、著陸進(jìn)近模式以及跑道表面狀況等信息，提高著陸安全性。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，搭建數(shù)字化得的民航運(yùn)行系統(tǒng)

隨著我國(guó)民航行業(yè)的迅速發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)陸續(xù)被引進(jìn)，上文提到的各種訓(xùn)練設(shè)備在我國(guó)都有應(yīng)用，也有了很好的效果，但是從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看都是單項(xiàng)局部的應(yīng)用，未能體現(xiàn)民航運(yùn)行高度系統(tǒng)性的特點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)民航運(yùn)行安全管理方面的應(yīng)用還不充分，還有較大的擴(kuò)展空間。從民航運(yùn)行的系統(tǒng)性出發(fā)，本文提出利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建數(shù)字化的民航運(yùn)行系統(tǒng)的觀點(diǎn)。

物質(zhì)世界的 發(fā)展 變化 規(guī)律 是可以被認(rèn)識(shí)的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將現(xiàn)實(shí)世界的物質(zhì)及其演變規(guī)律映射到數(shù)字空間，從而更加有利于人們認(rèn)識(shí)客觀世界。虛擬的“現(xiàn)實(shí)”空間有多大內(nèi)涵有多豐富，取決于人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)程度。民航運(yùn)行系統(tǒng)是完全“人造”的系統(tǒng)，理論上說(shuō)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以制造出一個(gè)與實(shí)際完全相同的“數(shù)字化”的運(yùn)行系統(tǒng)，人們可以利用這個(gè)系統(tǒng)對(duì)民航運(yùn)行進(jìn)行更加深入的研究，解決民航運(yùn)行中存在的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題，尤其是由于種種人為原因、組織失效造成的“系統(tǒng)性”問(wèn)題。下面對(duì)當(dāng)前民航運(yùn)行安全管理中存在的幾個(gè)方面問(wèn)題進(jìn)行探討，用以說(shuō)明數(shù)字化民航運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用。

(一)機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)安全問(wèn)題

機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全在很大程度上受設(shè)計(jì)水平影響。由于目前我國(guó)在機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃和設(shè)計(jì)中主要還是靠經(jīng)驗(yàn)和 參考 同等級(jí)別機(jī)場(chǎng)的布局規(guī)劃，許多機(jī)場(chǎng)都存在由于先天缺陷而造成的對(duì)運(yùn)行的困擾，甚至造成各類不安全事件的發(fā)生。例如跑道滑行道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理可能導(dǎo)致跑道侵入事件，停機(jī)坪滑行路線和停機(jī)位設(shè)計(jì)缺陷則可能導(dǎo)致車輛與航空器搶道、車輛刮蹭甚至航空器與航空器刮蹭的事件，而候機(jī)樓通道設(shè)計(jì)缺陷則可能造成樓內(nèi)控制區(qū)邊界上的薄弱點(diǎn)，形成空防安全的隱患與威脅。另一種情況是在更改設(shè)計(jì)時(shí)，由于缺乏 科學(xué) 的評(píng)估手段，對(duì)更改設(shè)計(jì)的影響估計(jì)不足，破壞了原有設(shè)計(jì)的完整性和系統(tǒng)性，從而引發(fā)運(yùn)行中的問(wèn)題，這種情況更為常見(jiàn)。

機(jī)場(chǎng)運(yùn)行涉及眾多航空器、保障車輛和人員，要在圖紙上預(yù)見(jiàn)并避免未來(lái)運(yùn)行中的問(wèn)題的確不是一件容易的事情。因此，雖然機(jī)場(chǎng)立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收到最后投入運(yùn)行，中間經(jīng)過(guò)多次專家評(píng)審，但是仍然難以避免有考慮不周而遺留下的問(wèn)題。

如果采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在機(jī)場(chǎng)初始設(shè)計(jì)結(jié)束之后利用圖紙進(jìn)行建模，根據(jù)預(yù)期的吞吐量設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，配置相應(yīng)數(shù)量的運(yùn)行車輛和運(yùn)行人員，使機(jī)場(chǎng)在 計(jì)算 機(jī)中先行“運(yùn)行”起來(lái)，統(tǒng)計(jì)模擬運(yùn)行中的不安全事件，分析引發(fā)原因中的設(shè)計(jì)因素，修改設(shè)計(jì)以避免“木已成舟”后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)安全。

(二)航班延誤的評(píng)估與應(yīng)對(duì)

航班延誤是一個(gè)長(zhǎng)期存在而又令人無(wú)可奈何的情況。造成航班延誤的原因很多，可能是航路上的天氣原因，也可能是流量控制原因，也可能是由于航空公司飛機(jī)調(diào)配造成的，還有一種可能是航空公司為了提高飛機(jī)利用率而安排了實(shí)際上難以準(zhǔn)確執(zhí)行的航班計(jì)劃，造成航班延誤。

航班延誤具有累加效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)，一個(gè)航段的延誤極可能導(dǎo)致該飛機(jī)執(zhí)行的后續(xù)航段繼續(xù)延誤，甚至由于打亂原有的時(shí)刻表占用跑道、滑行道和停機(jī)位而使正點(diǎn)到達(dá)的其他飛機(jī)無(wú)法落地或者出發(fā)航班無(wú)法正點(diǎn)起飛，造成更多的航班延誤和機(jī)場(chǎng)保障的混亂，航班密度大的繁忙機(jī)場(chǎng)受到的影響更大。準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)航班延誤的后果，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，可以最大程度地降低航班延誤造成的影響。

采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)計(jì)算航班延誤的后果，可以對(duì)延誤的后續(xù)影響和擴(kuò)散影響得到直觀的評(píng)估結(jié)果，航空公司可以根據(jù)評(píng)估結(jié)果靈活調(diào)整飛機(jī)派遣計(jì)劃，機(jī)場(chǎng)也可及時(shí)調(diào)整跑道、滑行道以及機(jī)位和登機(jī)口的分配，而民航主管機(jī)關(guān)也可根據(jù)評(píng)估結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)航空公司虛占航線的情況。

(三)機(jī)場(chǎng)容量評(píng)估和擴(kuò)容

機(jī)場(chǎng)容量同樣是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題。影響機(jī)場(chǎng)容量的因素很多，包括空域容量、跑道滑行道容量、機(jī)位數(shù)、貨運(yùn)能力和候機(jī)樓布局乃至地面 交通 限制等。一個(gè)機(jī)場(chǎng)的容量符合“木桶效應(yīng)”規(guī)律，即取決于航空器運(yùn)行流程、行李和貨物流程及旅客流程中的“瓶頸”環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)場(chǎng)容量進(jìn)行評(píng)估，或者要采取恰當(dāng)?shù)拇胧?shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)擴(kuò)容，本質(zhì)上是要找到這個(gè)“瓶頸”。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，由于以上眾多因素相互交織，相互影響，很難準(zhǔn)確找到影響機(jī)場(chǎng)容量的根本原因。

采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將這些因素統(tǒng)統(tǒng)視為變量，調(diào)整某一個(gè)變量數(shù)值，而保持其余變量不變并觀察容量的變化，依次類推得到機(jī)場(chǎng)容量對(duì)各個(gè)變量的經(jīng)驗(yàn)公式，從而方便地找到不同運(yùn)行條件下的容量“瓶頸”，使得評(píng)估結(jié)果和擴(kuò)容措施有了科學(xué)的依據(jù)。

篇2

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；科普游戲；Unity；沉浸；動(dòng)機(jī)維持

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）10-0092-05

一、引言

我國(guó)人口基數(shù)龐大，科普意識(shí)薄弱，體現(xiàn)在ξ⑿排笥訝Φ壬縝中傳播謠言的輕信，網(wǎng)絡(luò)的快速轉(zhuǎn)發(fā)率對(duì)社會(huì)造成了極大的隱患，科普教育亟待加強(qiáng)。作為信息時(shí)代的年輕用戶，更需要普及科學(xué)意識(shí)。然而，目前對(duì)于科普教育的傳播仍然停留于平面載體，如社區(qū)公告亭張貼、宣傳單分發(fā)等，缺乏立體化的現(xiàn)場(chǎng)感染力，實(shí)際效果不理想。眾所周知，游戲是一種深受全年齡段用戶喜愛(ài)的媒體，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則讓游戲沉浸體驗(yàn)再獲提升，應(yīng)用其媒體視聽(tīng)優(yōu)勢(shì)有望加強(qiáng)科普教育的教學(xué)效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）概念上世紀(jì)80年代由美國(guó)的Jaron Lanier所提出，指的是由計(jì)算機(jī)構(gòu)建的對(duì)真實(shí)世界或現(xiàn)象的模擬。隨著Oculus Rift等消費(fèi)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的推出，虛擬現(xiàn)實(shí)重新成為市場(chǎng)的關(guān)注熱點(diǎn)，F(xiàn)acebook、三星、SONY等大型科技公司大力研發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，2016年由此被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)元年”。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)被應(yīng)用于教育、培訓(xùn)、文化等領(lǐng)域，如教育平臺(tái)Unimersiv設(shè)計(jì)了羅馬競(jìng)技場(chǎng)、乘坐宇宙飛船探索太陽(yáng)系等虛擬現(xiàn)實(shí)案例，通過(guò)沉浸感教學(xué)將最枯燥的課題變得生動(dòng)，獲得良好反響[1]。根據(jù)Digi-Capital預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)軟硬件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1500億美元，未來(lái)5年將實(shí)現(xiàn)超高速增長(zhǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)呈現(xiàn)巨大發(fā)展?jié)摿2]。基于上述背景，本研究以野外求生作為科普教育內(nèi)容題材，提出采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建一款支持包括Web在內(nèi)主流平臺(tái)的科普游戲案例，闡述虛擬現(xiàn)實(shí)與教育游戲載體結(jié)合的方法，以此作為互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代科普教育宣傳新范式。

二、理論基礎(chǔ)

本研究的游戲案例基礎(chǔ)理論為Mihalyi Csikszentmihalyi的心流理論（Flow Theory，有時(shí)也稱沉浸理論），心流（Flow）是一種在活動(dòng)中因意識(shí)投入情境而進(jìn)入到忽視其它知覺(jué)的愉悅狀態(tài)。研究表明，心流的產(chǎn)生，可通過(guò)調(diào)整游戲情境中的挑戰(zhàn)與能力以影響用戶心理狀態(tài)偏離焦慮與厭倦?yún)^(qū)，靠近心流區(qū)所激發(fā)[3]。

有別于常規(guī)媒體設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中的挑戰(zhàn)與能力，主要是經(jīng)由虛擬現(xiàn)實(shí)3i特征（沉浸：Immersion，構(gòu)想：Imagination，交互： Interaction）調(diào)整實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)在于沉浸（Immersion），可幫助用戶快速構(gòu)建對(duì)虛擬環(huán)境的認(rèn)知，是獲取心流的必要前提。基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普游戲首當(dāng)需要考慮虛擬環(huán)境的真實(shí)程度，三維建模正是還原對(duì)象特征的優(yōu)先選擇，可有效連接用戶行動(dòng)與知覺(jué)，這也是目前絕大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的首選呈現(xiàn)方式。構(gòu)想（Imagination）體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造思想，交代游戲的世界觀，在科普游戲中表現(xiàn)為當(dāng)前知識(shí)內(nèi)容的性質(zhì)、意義、因果、參照等客觀事實(shí)。沉浸與構(gòu)想的設(shè)計(jì)，加速了用戶對(duì)于科普游戲案例的熟悉過(guò)程，有利于沉浸階段中的目標(biāo)設(shè)立。交互（Interaction）反映游戲的人機(jī)交互理念，是沉浸持續(xù)發(fā)生的重要階段。在科普游戲設(shè)計(jì)中，利用游戲的天然優(yōu)勢(shì)――快速反饋保持用戶注意力的集中，并通過(guò)設(shè)計(jì)趣味性的游戲任務(wù)保持用戶參與動(dòng)機(jī)的持續(xù)，同時(shí)在任務(wù)中設(shè)置與能力相平衡的挑戰(zhàn)以促進(jìn)行動(dòng)與意識(shí)的融合，引導(dǎo)用戶進(jìn)入沉浸從而激發(fā)心流[4]。

三、游戲設(shè)計(jì)流程概述

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普游戲的設(shè)計(jì)流程如圖1所示，分為設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用三個(gè)階段。設(shè)計(jì)階段包含概念創(chuàng)意、游戲背景設(shè)定、游戲劇情設(shè)計(jì)、游戲任務(wù)設(shè)計(jì)、游戲關(guān)卡設(shè)計(jì)等，這部分工作由整個(gè)游戲團(tuán)隊(duì)共同參與討論，并由游戲策劃人員將游戲設(shè)計(jì)思想編寫為游戲腳本，方便游戲團(tuán)隊(duì)了解游戲的各個(gè)組成部分與游戲的分解，并制訂開(kāi)發(fā)計(jì)劃，其重點(diǎn)關(guān)注游戲內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容融合。開(kāi)發(fā)階段包含游戲三維建模、游戲程序開(kāi)發(fā)等工作，由專門的美術(shù)人員、建模人員、音頻設(shè)計(jì)人員、編程人員等負(fù)責(zé)，致力于整個(gè)游戲程序的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用階段包含游戲測(cè)試與推廣應(yīng)用，分別由測(cè)試群體與市場(chǎng)管理人員負(fù)責(zé)，在游戲測(cè)試中通過(guò)判斷是否發(fā)生沉浸學(xué)習(xí)決定游戲修改或，目的在于保證游戲項(xiàng)目的質(zhì)量以及順利推廣。

四、游戲腳本設(shè)計(jì)

游戲腳本（也稱游戲設(shè)計(jì)文檔），主要用于指導(dǎo)游戲項(xiàng)目的持續(xù)性、游戲主題的連貫性以及游戲開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行[5]。本研究的科普游戲案例腳本設(shè)計(jì)包含下列步驟：首先，討論決定概念原型，確定游戲的背景設(shè)定，保證科普游戲時(shí)空背景與現(xiàn)實(shí)的一致。其次，設(shè)計(jì)游戲劇情，創(chuàng)設(shè)出野外求生的形象情境，增強(qiáng)用戶的代入感。再次，設(shè)計(jì)游戲任務(wù)，將遇險(xiǎn)自救的知識(shí)內(nèi)容分解到各個(gè)任務(wù)，并與劇情主線走向融合。最后，設(shè)計(jì)游戲關(guān)卡，將自救技能的虛擬現(xiàn)實(shí)操作與游戲難度系數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)并趨向平衡，利用互動(dòng)設(shè)計(jì)理念優(yōu)化關(guān)卡的人性化操作，以做到對(duì)大部分用戶的友好適應(yīng)。

1.概念原型

本游戲案例的概念原型是，利用Unity引擎開(kāi)發(fā)一款野外自救題材的科普游戲，強(qiáng)調(diào)三維場(chǎng)景的真實(shí)展示，在虛擬情境的交互練習(xí)過(guò)程中助其達(dá)到沉浸學(xué)習(xí)。鑒于目前頭盔沉浸式等虛擬現(xiàn)實(shí)類型對(duì)點(diǎn)擊、選擇等精確交互的不友好，且體感操控、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式虛擬現(xiàn)實(shí)則對(duì)設(shè)備或場(chǎng)地要求較高，較高的成本不利于推廣，與科學(xué)普及面向廣大普通用戶的原則相悖；而桌面仿真式只需要普通的個(gè)人電腦、較小的物理空間就能夠滿足運(yùn)行條件，基于上述原因，本案例在游戲模式上主要采用桌面仿真式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

2.背景設(shè)定

游戲背景設(shè)定主要用于描述游戲世界觀，本案例將其定位于現(xiàn)代時(shí)空下的戶外場(chǎng)景事件，主要交代故事的由來(lái)、用戶可以在游戲中具備何種程度的能力、世界是怎樣一種物理運(yùn)行規(guī)則等背景，以此匹配用戶對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)野外自救行為的認(rèn)知習(xí)慣。

3.劇情設(shè)計(jì)

本游戲案例的劇情設(shè)定為主角與伙伴在叢林走失，依靠自救技能在叢林內(nèi)冒險(xiǎn)尋找伙伴的故事。敘事采用影視媒體常用的三幕式結(jié)構(gòu)，易于用戶理解劇情。第一幕（Act1）講述游戲主角與伙伴走失，從而深入?yún)擦謱ふ一锇?，確定了游戲的人物關(guān)系、所處形勢(shì)以及面臨的主要問(wèn)題，所占內(nèi)容比例較少[6]。這一幕主要在于吸引用戶的注意力，盡快將其引入游戲情境。第二幕（Act2）講述主角穿越叢林的密林區(qū)、水域區(qū)以及村莊，在每個(gè)場(chǎng)景地圖內(nèi)完成自救冒險(xiǎn)的故事，確立主角所面臨的主要問(wèn)題以及與困難做斗爭(zhēng)的事件關(guān)系。這一幕作為游戲劇情的展開(kāi)，占據(jù)游戲大部分的內(nèi)容比例，給予用戶自由，允許其控制自己的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲體驗(yàn)[7]。第三幕（Act3）v述主角歷經(jīng)艱險(xiǎn)，成功找到伙伴，為游戲故事劃上結(jié)局。這一幕對(duì)用戶在游戲過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，通過(guò)游戲成就的反饋結(jié)束整個(gè)游戲。其地位相當(dāng)于電影的，雖然篇幅內(nèi)容不多，但是對(duì)于用戶的沉浸體驗(yàn)非常重要，可以有效增強(qiáng)或持續(xù)激發(fā)心流。三幕式設(shè)定由于在影視媒體中應(yīng)用較廣，用戶對(duì)其接受度較高，可較好理解游戲情節(jié)，便于教學(xué)內(nèi)容的融入。

4.任務(wù)設(shè)計(jì)

與商業(yè)游戲有所不同，科普游戲的任務(wù)設(shè)計(jì)除了創(chuàng)設(shè)游戲趣味性，還需要兼顧游戲項(xiàng)目的科學(xué)性。因此，必須考量游戲性與教育性的融合問(wèn)題，即游戲任務(wù)與科普知識(shí)如何有機(jī)結(jié)合。

在游戲性與教育性融合樣式處理上，本案例的游戲任務(wù)應(yīng)用了“1主線任務(wù)+3子任務(wù)”的直線型任務(wù)結(jié)構(gòu)，與三幕式劇情結(jié)構(gòu)呼應(yīng)，利于對(duì)游戲不熟悉的用戶理解教學(xué)內(nèi)容的闡釋流程；并采用游戲設(shè)計(jì)中的模糊策略，將科普知識(shí)與游戲任務(wù)設(shè)計(jì)為一種“互為彼此”的交融狀態(tài)，緩解教學(xué)內(nèi)容融入游戲內(nèi)容的突兀感。游戲任務(wù)在前提上仍然遵循于游戲背景與劇情設(shè)定，確保用戶順利按照任務(wù)主線進(jìn)行冒險(xiǎn)，而知識(shí)內(nèi)容則通過(guò)尋找游戲地圖的物理特征與野外自救知識(shí)的性質(zhì)特征的聯(lián)結(jié)點(diǎn)將其融入到對(duì)應(yīng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)樣式如圖2所示[8]，可以看到樹(shù)林、水域、村莊等場(chǎng)景內(nèi)的任務(wù)均與相關(guān)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)結(jié)。例如，樹(shù)林中枝葉密集的物理特性決定其易致人迷路，而如何應(yīng)對(duì)迷路的科普知識(shí)包含了指南針的使用、對(duì)陌生樹(shù)林內(nèi)毒蛇的防患知識(shí)，通過(guò)兩者的關(guān)聯(lián)點(diǎn)將指南針與防蛇知識(shí)融入到樹(shù)林地圖的迷路任務(wù)。采用模糊策劃的好處是，可助科普與游戲主線吻合，避免產(chǎn)生知識(shí)點(diǎn)游離于游戲之外的情況，既保證了良好、完整的游戲體驗(yàn)，又確?？茖W(xué)普及的正確性。

5.關(guān)卡設(shè)計(jì)

關(guān)卡作為游戲可玩性體現(xiàn)的環(huán)境，擁有分界線，入口與出口，以及一定的目標(biāo)、開(kāi)頭與結(jié)局等特征，一般包含地形、目標(biāo)（任務(wù)）、情節(jié)、對(duì)手與NPC（非玩家角色）、物品道具等要素[5]。關(guān)卡在本案例中是用以劃分知識(shí)單元的重要依據(jù)，便于用戶了解自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度。本游戲案例的關(guān)卡設(shè)計(jì)（Stage）較為明確，以區(qū)域地圖為單位，劃分為叢林、水域、村莊三個(gè)關(guān)卡。每個(gè)關(guān)卡的目標(biāo)導(dǎo)向均明確當(dāng)前任務(wù)目標(biāo)，關(guān)卡內(nèi)的每件道具都與自救技能的練習(xí)存在關(guān)聯(lián)，始終考慮游戲的科普宗旨，如叢林關(guān)卡中的指南針道具就是為了鍛煉尋路技能而設(shè)置。此外，關(guān)卡中的地形、道具、挑戰(zhàn)、難題等資源都是逐漸呈現(xiàn)給用戶，以保持進(jìn)入下一個(gè)關(guān)卡的樂(lè)趣。

五、游戲平衡設(shè)計(jì)

在本游戲案例中，游戲平衡的類型屬于玩家用戶/游戲性平衡（Player/Gameplay Balance），為了有效觸發(fā)心流，其重點(diǎn)在于調(diào)整游戲挑戰(zhàn)難度與用戶能力的相適應(yīng)，以此提升用戶在游戲過(guò)程中的愉悅感，保持用戶的學(xué)習(xí)動(dòng)力。具體的平衡技巧有以下幾種[7]：

1.保持設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)一致性

確保游戲的核心玩法，使之保持科普游戲的純粹性，令游戲特征得到良好控制。若因?yàn)檫^(guò)度強(qiáng)調(diào)趣味性而加入太多不相關(guān)的游戲特征，容易分散用戶的注意力，且影響到科普宣傳目的，如在游戲《植物大戰(zhàn)僵尸》中，設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)就是對(duì)抗僵尸、防衛(wèi)家園，始終貫徹如一，最終獲得市場(chǎng)肯定。在本案例中，設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)始終是以科普為導(dǎo)向，野外自救為內(nèi)容題材，追求虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)的沉浸體驗(yàn)，特征集小而精煉，游戲任務(wù)等各項(xiàng)內(nèi)容均為保持游戲設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)的一致性所服務(wù)。

2.概率統(tǒng)計(jì)

游戲中發(fā)生的不平衡現(xiàn)象存在個(gè)體性、偶然性，因此需要通過(guò)測(cè)試人員對(duì)游戲程序進(jìn)行測(cè)試分析，確定數(shù)據(jù)是否存在群體性異常，進(jìn)而使用數(shù)學(xué)工具改善原有游戲數(shù)值或公式，使之與多數(shù)用戶的能力水平匹配。例如，在本案例的渡河任務(wù)中，若100名測(cè)試人員內(nèi)有60名均長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法完成任務(wù)且表現(xiàn)出沮喪情緒，則說(shuō)明游戲難度可能偏高，需聯(lián)系游戲數(shù)值策劃、游戲程序員等討論、修改。

3.動(dòng)態(tài)難度調(diào)整

游戲動(dòng)態(tài)難度調(diào)整指的是依靠游戲系統(tǒng)對(duì)用戶的各種行為進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，如用戶的操作方式、行為方式、判斷能力等信息，以此作為用戶的度量標(biāo)準(zhǔn)判斷用戶的能力水平，進(jìn)而調(diào)整游戲的難度，如游戲《暗黑破壞神III》就根據(jù)用戶的角色等級(jí)自動(dòng)調(diào)整游戲難度。在本案例中，這一措施的關(guān)鍵是，需確定環(huán)境障礙或威脅的數(shù)量、用戶的任務(wù)持續(xù)時(shí)間、任務(wù)完成度、操作有效率等參數(shù)，以這些參數(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建游戲變量并形成度量標(biāo)準(zhǔn)，配合后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)即可作出及時(shí)的自動(dòng)難度調(diào)整。

4.改善用戶選擇

游戲中存在多種類型的選擇，越靠近上層的選擇對(duì)游戲的影響越大。用戶最想要的是在游戲中獲勝，游戲設(shè)計(jì)者必須為其定制有意義的選擇，即對(duì)勝負(fù)產(chǎn)生直接或間接影響的選擇，如在游戲《掃雷》中，用戶每一次目標(biāo)區(qū)的選擇都可能對(duì)生死結(jié)果產(chǎn)生決定性影響，其決策等級(jí)較高。在本案例中，對(duì)于科普知識(shí)傳達(dá)及游戲任務(wù)結(jié)果具有直接或間接影響的用戶選擇會(huì)得以保留，以保證游戲的趣味性、戲劇性。其它空洞的、無(wú)根據(jù)的、無(wú)關(guān)緊要的選擇都必須摒棄，避免用戶的無(wú)意義思考影響沉浸學(xué)習(xí)。

六、游戲交互機(jī)制

心流理論顯示，清晰的目標(biāo)、及時(shí)的反饋等維度都屬于影響心流產(chǎn)生的條件，而這些正是游戲交互機(jī)制中的關(guān)鍵因素。Werner Wirth等研究者認(rèn)為，沉浸的發(fā)生需要經(jīng)由用戶在頭腦中形成游戲展示給他們的世界印象，繼而以游戲世界作為自己“在”哪里的參考點(diǎn)，最終獲得空間臨場(chǎng)感（Presence）[9]。因此，良好交互機(jī)制的設(shè)定也是維持沉浸的重要條件，可減少用戶對(duì)游戲的熟悉時(shí)間，有利于快速激發(fā)心流。結(jié)合上述理論，本游戲案例設(shè)定如下游戲交互機(jī)制：

1.清晰的目標(biāo)

清晰的目標(biāo)，要求游戲明確表達(dá)用戶參與游戲任務(wù)的原因以及要完成的目標(biāo)要求。通過(guò)目標(biāo)設(shè)定，用戶可以有效定位自己在游戲中的角色使命，更好的獲取游戲中的參考點(diǎn)，有助沉浸產(chǎn)生。在本游戲案例中，所設(shè)定的目標(biāo)為主角在叢林中尋找失散伙伴，用戶以此在尋找過(guò)程中探索未知的地圖，并清晰表述于游戲的開(kāi)場(chǎng)動(dòng)畫內(nèi)，為沉浸體驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

2.及時(shí)的反饋

及時(shí)的反饋，指的是游戲必須就用戶參與的游戲行為給予實(shí)時(shí)或者幾近實(shí)時(shí)的清晰、準(zhǔn)確的反饋[10]。反饋是電子游戲區(qū)別于其它多媒體軟件的最大特點(diǎn)之一，其傳達(dá)速度極快甚至密集，內(nèi)容涵蓋環(huán)境狀態(tài)、人物狀態(tài)、能力狀態(tài)、物品狀態(tài)、NPC（非玩家角色）狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)等在內(nèi)的游戲常見(jiàn)狀態(tài)。在本游戲案例中，以渡河任務(wù)為例，用戶可以實(shí)時(shí)觀察游戲HUD（抬頭顯視設(shè)備）界面所反饋的渡河里程、人物方向、浮力狀態(tài)等信息，正確評(píng)估自己的能力，掌握任務(wù)的完成進(jìn)度，激勵(lì)用戶取得游戲的勝利。

3.信息的關(guān)聯(lián)展示

Werner Wirth等認(rèn)為空間臨場(chǎng)感的發(fā)生，是經(jīng)由各種線索形成對(duì)虛擬空間感知的定位，從而進(jìn)行判斷，進(jìn)入沉浸狀態(tài)的心理模型。這個(gè)前提是用戶在游戲世界中遇到的（線索）信息應(yīng)該是有所關(guān)聯(lián)的，如在本案例中會(huì)遇到樹(shù)叢下的毒蛇，這種遭遇并不會(huì)產(chǎn)生突兀感，用戶只會(huì)覺(jué)得毒蛇增加了森林的危險(xiǎn)性，制造了冒險(xiǎn)的沖突感，游戲環(huán)境在用戶心中會(huì)產(chǎn)生更加立體的印象；但如果樹(shù)叢下露出的是“迪斯尼米老鼠”，整個(gè)游戲的嚴(yán)肅氛圍就會(huì)被打破，導(dǎo)致用戶思維可能跳出野外自救的范疇，構(gòu)建出其它世界觀背景，從而影響到科普游戲的目標(biāo)與動(dòng)機(jī)。因此，信息的展示設(shè)置需要顧及到游戲?qū)ο箝g的關(guān)聯(lián)，對(duì)視覺(jué)、因果、行為完整性以及物品對(duì)象間的互動(dòng)作用進(jìn)行協(xié)調(diào)，促進(jìn)臨場(chǎng)的沉浸。

4.操作方法的簡(jiǎn)化

Alan Cooper等設(shè)計(jì)專家認(rèn)為，面對(duì)一個(gè)陌生的系統(tǒng)，每個(gè)人在一段時(shí)間內(nèi)都是以新手形式存在；隨后遷移到中間用戶，成為大部分用戶的代表，且最為穩(wěn)定；最后僅有少數(shù)中間用戶會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷＜襕11]。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普游戲案例，也遵循這種用戶曲線規(guī)律，鑒于科普案例的持續(xù)使用時(shí)間通常小于商業(yè)游戲，可以預(yù)計(jì)用戶層次會(huì)停留在新手與中間用戶為主。因此，在游戲進(jìn)程的初期，通過(guò)簡(jiǎn)化操作方法，讓新手快速進(jìn)入熟悉階段，并助其無(wú)痛苦的成為中間用戶，具體措施有同時(shí)支持鼠標(biāo)左鍵單擊行走與鍵盤（WASD鍵）控制四向行走，支持滾輪縮放視角、右鍵選擇視角、任務(wù)自動(dòng)尋址等為用戶普遍認(rèn)可的三維游戲操作。在游戲進(jìn)程的中后期，為穩(wěn)定的中間用戶優(yōu)化操作體驗(yàn)，具體措施有設(shè)置易被發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)航與功能交互區(qū)，提供側(cè)邊、半透明、自動(dòng)移除等形式的工具提示條，永久支持調(diào)用的操作幫助界面等。通過(guò)上述操作方法的簡(jiǎn)化，可保證大部分用戶對(duì)于游戲案例不存在使用障礙，有效增加新手成長(zhǎng)為中間用戶的信心。

七、游戲程序開(kāi)發(fā)

游戲程序的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)主要包含兩部分，首先采用3dsMax進(jìn)行三維建模，再使用Unity引擎開(kāi)發(fā)與游戲程序。期間所用到的媒體素材則由專門多媒體軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，如圖片采用Photoshop設(shè)計(jì)，音頻采用Audition設(shè)計(jì)。

1.3dsMax三維建模

本案例中的游戲角色、物品道具、植被建筑等對(duì)象均采用3dsMax進(jìn)行建模。物品道具與簡(jiǎn)單的建筑主要采用內(nèi)置模型建模，使用基本幾何形體和擴(kuò)展幾何形體快速實(shí)現(xiàn)。相對(duì)復(fù)雜的植被建筑采用復(fù)合對(duì)象建模，對(duì)基本模型對(duì)象進(jìn)行合并與修改，采用變形、連接、地形、散布等方法構(gòu)建。對(duì)于最為復(fù)雜的人物、動(dòng)物等模型，采用網(wǎng)格建模法對(duì)其設(shè)計(jì)，主要從頂點(diǎn)、邊和面進(jìn)行精細(xì)化編輯；其中部分復(fù)雜的布線（如臉部），借助Photoshop繪制二維參考圖導(dǎo)入3dsMax作為底圖，實(shí)現(xiàn)三維布線繪制。最后，使用UV貼圖方法進(jìn)行貼圖，VRay插件進(jìn)行渲染，完成模型的設(shè)計(jì)工作。

2.Unity游戲開(kāi)發(fā)

Unity引擎是Unity科技公司開(kāi)發(fā)的支持三維虛擬現(xiàn)實(shí)、三維游戲等互動(dòng)內(nèi)容的綜合性開(kāi)發(fā)工具，兼容Windows、Mac、iOS、Android、WebGL等21種主流平臺(tái)，開(kāi)發(fā)周期短，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)支持良好，極為適合作為開(kāi)發(fā)科普游戲案例的首選平臺(tái)。

本案例的Unity開(kāi)發(fā)流程如圖3所示，包含場(chǎng)景繪制、參數(shù)設(shè)置、C#編程、美化渲染等工作。

首先，導(dǎo)入模型、音頻、UI（User Interface）等素材文件，做好分類管理。其次，創(chuàng)建Terrain對(duì)象，繪制地形，設(shè)置材質(zhì)紋理，并將植被、建筑等模型插入到場(chǎng)景，通過(guò)調(diào)整⑹完善地圖外觀。接著，按照角色、NPC、物品道具等門類，插入到場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)位置，以及添加碰撞體，為角色各類動(dòng)作設(shè)置動(dòng)畫。然后，為全局事件、動(dòng)作事件等編寫C#腳本，綁定到場(chǎng)景中的指定對(duì)象，具體包含角色的視角控制、角色的移動(dòng)、角色與任務(wù)對(duì)象的碰撞交互、UI組件的數(shù)據(jù)顯示、游戲成就記錄保存等，實(shí)現(xiàn)游戲案例中的各種交互功能。其中，應(yīng)用Unity自帶的Nav Mesh Agent組件，對(duì)地圖對(duì)象進(jìn)行烘焙與設(shè)置行走區(qū)，為角色與NPC等對(duì)象在碰撞半徑范圍的自動(dòng)響應(yīng)觸發(fā)，以及實(shí)現(xiàn)標(biāo)記節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)追蹤等智能功能提供支持，提升游戲的人工智能。此外，值得一提的是對(duì)于人稱視覺(jué)的統(tǒng)一化設(shè)計(jì)以及交互操作的簡(jiǎn)化，可為引入Google VR SDK預(yù)留接口，若頭盔顯示器條件足夠成熟，只需要將主攝像機(jī)添加Google VR SDK的StereoController組件即可創(chuàng)設(shè)立體視覺(jué)。最后，為場(chǎng)景添加粒子特效、天空盒，渲染美化視覺(jué)，為支持Windows、Mac OS、Web等主流平臺(tái)的應(yīng)用程序，可直接本地運(yùn)行或依托Unity Web Player在瀏覽器中解析運(yùn)行，保證程序的強(qiáng)大兼容性。最終效果如圖4所示。

八、結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)與沉浸的交集歷來(lái)是用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，在2016年更是掀起市場(chǎng)熱潮，本研究即基于此背景，采用Unity引擎開(kāi)發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲案例，將其應(yīng)用于科普教育領(lǐng)域，豐富原有的科普教育資源，提升教學(xué)效果。優(yōu)秀的游戲設(shè)計(jì)，可以更好地發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有助用戶達(dá)到沉浸、激發(fā)心流。

展望未來(lái)，科普游戲的創(chuàng)新方向也許是與虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的混合應(yīng)用，如將本案例中的迷路任務(wù)進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，可用手機(jī)攝像頭掃描印有指南針的照片，屏幕立刻呈現(xiàn)三維指南針模型的虛擬現(xiàn)實(shí)交互操作，在身臨其境的基礎(chǔ)上更易克服眩暈這一典型問(wèn)題，突破教育游戲的技術(shù)普及型問(wèn)題，這值得教育游戲設(shè)計(jì)者去實(shí)踐研究。

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篇3

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；Quest3d；3D技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）14-0087-05

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)技術(shù)，伴隨新技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新型技術(shù)引起人們的高度關(guān)注，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建出的虛擬環(huán)境，使用戶產(chǎn)生視、聽(tīng)、觸、嗅等真實(shí)的感受，其強(qiáng)大的功能已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)中小學(xué)教育信息化的發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響，其在教育應(yīng)用中亦起到了很大的作用，校園是這項(xiàng)未來(lái)技術(shù)的著陸點(diǎn)，在教育領(lǐng)域中，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支撐的3D 打印技術(shù)正逐漸步入人們的視野。特別是中小學(xué)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域。3D 打印技術(shù)在學(xué)校社團(tuán)活動(dòng)中嶄露頭角，但3D 打印在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用還是一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用過(guò)程中有許多技術(shù)問(wèn)題值得我們深究。

本文就虛擬現(xiàn)實(shí)交互實(shí)現(xiàn)平臺(tái)Quest3d進(jìn)行了研究和探討，提出了基于Quest3d虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架，對(duì)在學(xué)習(xí)中遇到的Quest3d技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了探討，并對(duì)平時(shí)實(shí)踐研究中收集到的資源進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了一些自己的想法，以期為增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的真實(shí)體驗(yàn)、主動(dòng)學(xué)習(xí)及創(chuàng)客教育在教學(xué)中的有效開(kāi)展和實(shí)施起到一定的推動(dòng)作用。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR），也稱為靈境技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。它的主要特征有沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）[2]。

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，使用者不僅能夠感受到在實(shí)體世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破地點(diǎn)、空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法經(jīng)歷的交互體驗(yàn)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，它最開(kāi)始用于軍事和航空航天領(lǐng)域，近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大步走進(jìn)教育培訓(xùn)、文化娛樂(lè)、交通模擬、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、空間展示設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃以及新媒體設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，并逐漸改變著我們的生活[4]。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)

在交互媒體中，國(guó)內(nèi)外有多種實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的平臺(tái)，國(guó)外的主要有：瑞典Cycore公司研發(fā)的Cult3D，主要支持線上瀏覽和操作交互設(shè)置的三維模型[5]；美國(guó)Multi Gen-Paradigm公司研發(fā)的Multigen VEGA，在實(shí)時(shí)視覺(jué)模擬和數(shù)據(jù)分析方面效果顯著[6]；法國(guó)研發(fā)的Virtools是虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)中應(yīng)用較多的一款引擎，Virtools 制作的沉浸感的虛擬環(huán)境非常逼真，廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)3D環(huán)境虛擬實(shí)境編輯、計(jì)算機(jī)游戲開(kāi)發(fā)、教育訓(xùn)練等各個(gè)領(lǐng)域[7]；Unity3D是由Unity Technologies開(kāi)發(fā)的一款支持三維視頻游戲、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等多種類型互動(dòng)的多平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具[8]。

另外國(guó)內(nèi)比較有代表性的是深圳希技數(shù)碼科技自主開(kāi)發(fā)的HD（House Designer）平臺(tái)，主要用于室內(nèi)三維空間展示，還有北京中視典數(shù)字科技公司開(kāi)發(fā)的VR-Platform三維互動(dòng)仿真平臺(tái)[9]。

3.Quest3d 平臺(tái)介紹

本文主要介紹荷蘭Act-3D B.V.公司開(kāi)發(fā)的Quest3d虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。筆者對(duì)Unity3d和Quest3d兩款虛擬現(xiàn)實(shí)制作平臺(tái)進(jìn)行了比較分析：Unity3d應(yīng)用領(lǐng)域和功能更加強(qiáng)大，但是需要開(kāi)發(fā)者具有深厚的編譯程序和編寫底層代碼的能力；而Quest3d使用者可以用系統(tǒng)中自帶的多種元件模塊為基礎(chǔ)，通過(guò)Channel元件組塊“搭積木”的方式，直接鼠標(biāo)拖過(guò)來(lái)就可以了，如圖1所示，不需要像Unity3d一樣要編寫上千行的復(fù)雜代碼，高效完成了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，降低了門檻，更易上手和學(xué)習(xí)使用。

二、基于 Quest3d虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)及不足

1.Quest3d軟件的優(yōu)勢(shì)

（1）易用性。在Quest3d里，所有的編輯器都是視覺(jué)化、圖形化的，真正所見(jiàn)即所得。它封裝了很多可視化的模塊，編程界面可視化程度高，用戶不需要花費(fèi)時(shí)間去編譯程序和復(fù)雜的底層代碼及運(yùn)算圖形，大部分程序操作可以采用“搭積木”的方法實(shí)現(xiàn)。

（2）高效便捷。正由于Quest3d軟件通過(guò)函數(shù)的封裝、采用元件模塊去實(shí)現(xiàn)函數(shù)功能的可視化，所以使用者只需要將所需的功能模塊通過(guò)鼠標(biāo)拖拽的方式就可以搭建虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提高了工作效率，高效地實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

（3）Quest3d價(jià)格相對(duì)低廉，適用性廣。

（4）Quest3d中內(nèi)建有許多的物體，如：具有逼真的人物、植物、光照、陰影、山林、火及煙的特效，還有真實(shí)的水波紋效果，可以輕易地加入Quest3d場(chǎng)景中。

（5）Quest3d比較適合做小的場(chǎng)景，效果和美工方面較好。

2.Quest3d軟件的不足

（1）和其它相關(guān)軟件配合不太流暢，和其它三維軟件兼容性不是太好。

（2）Quest3d支持平臺(tái)沒(méi)有Unity3d軟件廣，插件、格式限制較嚴(yán)格，且不適合做大的場(chǎng)景。

（3）Quest3d可利用的資源較少，在網(wǎng)上可查找到的Quest3d方面的籍、視頻教程、論壇相較于其它三維軟件少。

（4）Quest3d對(duì)模型的數(shù)據(jù)量有很多的限制，碰撞捕捉也不是很精確。

三、基于Quest3d虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于Quest3d虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括前期準(zhǔn)備階段、3D建模階段、交互設(shè)置階段、階段。如圖2所示。

前期準(zhǔn)備階段：先要對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，即最終要實(shí)現(xiàn)的目的和效果，教學(xué)設(shè)計(jì)包括學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析、教學(xué)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)對(duì)象分析，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行素材收集，確定各環(huán)節(jié)具體顯示效果。

3D建模階段：先要進(jìn)行三維模型的建模，如比較常用的3dsMax、Maya，在Photoshop中修正的紋理貼圖等賦予3D模型，設(shè)置正確UV，在3dsMax中布置燈光、烘焙貼圖后進(jìn)行場(chǎng)景的集成。

交互設(shè)置階段：場(chǎng)景集成后，通過(guò)PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0.插件將三維模型轉(zhuǎn)換成Quest3D所支持的.X 格式，順利導(dǎo)入Quest3D編輯器中，然后通過(guò)元件模塊即Channel開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的漫游、人機(jī)交互、特效編輯，完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

階段：平臺(tái)搭建完成后，經(jīng)過(guò)不斷的測(cè)試和優(yōu)化，生成QuestViewer能夠播放的*.Q3D文件或成可獨(dú)立執(zhí)行的 *.exe 文件。

四、基于Quest3d平臺(tái)核心技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

1.外部三維模型的導(dǎo)入

因?yàn)镼uest3d平臺(tái)本身對(duì)建模的限制，故在Quest3d平臺(tái)中的模型搭建基本上都是從外部建模軟件導(dǎo)入，而要將外部的三維模型（如3dmax、maya中所做的模型）順利導(dǎo)入到Quest3d中，在實(shí)踐操作中，首先要解決一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，即插件的問(wèn)題，從網(wǎng)上下載的插件PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0，在3dsMax的插件當(dāng)中加載一下，加載完成之后在3dsMax導(dǎo)出對(duì)話框中就會(huì)有Quest3d所支持的.X格式文件選項(xiàng)，解決了插件問(wèn)題，就能將自己在三維軟件中所做的模型保存成Quest3d所支持的格式，順利導(dǎo)入到Quest3d中。不過(guò)在實(shí)踐的過(guò)程中，所下載的插件PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0.只是針對(duì)3dMax平臺(tái)的插件，而且它僅支持3dMax2012及之前的版本，而對(duì)于2012之后的3dMax版本則不支持，故在實(shí)踐操作應(yīng)用中，對(duì)不同的平臺(tái)和建模軟件加載的插件版本要求不一。

2.“.x”和“.cgr”格式導(dǎo)入貼圖區(qū)別

在使用過(guò)程中，可以將3dmax中所做出的三維模型分別保存成.x和.cgr格式導(dǎo)入到Quest3d中。

首先，對(duì)于.x格式，如何將3dMax中經(jīng)過(guò)復(fù)雜貼圖和3d烘焙后的三維模型導(dǎo)入到Quest3d中是實(shí)踐中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)制作的過(guò)程中，筆者曾經(jīng)嘗試兩種方法導(dǎo)入物體，一種是在3dMax中導(dǎo)入一個(gè)最原始的未加任何貼圖和渲染的模型，則能順利導(dǎo)入，另一種導(dǎo)入經(jīng)過(guò)渲染的三維模型，則能將模型導(dǎo)入，但之前的渲染和貼圖則消失，解決辦法就是要將3dMax中所做的三維模型存放到同一個(gè)文件夾下，再導(dǎo)入到Quest3d中進(jìn)行勾選。所以.x格式導(dǎo)入到Quest3d中要一直指定貼圖的路徑，這時(shí)候Quest3d會(huì)自動(dòng)掃描文件夾，尋找場(chǎng)景中所用的貼圖。

其次，用同樣的兩種方法將保存成.cgr格式的三維模型導(dǎo)入到Quest3d中，則3dMax中所做的三維模型和貼圖即使沒(méi)有存放到同一個(gè)文件夾下，也能導(dǎo)入到Quest3d中，這是和.x格式導(dǎo)入Quest3d不一樣的地方。

3.貼圖烘焙?jiǎn)栴}

因?yàn)楣P者在3dsMax中學(xué)過(guò)渲染烘焙，所以在Quest3d中也想實(shí)踐下如何烘焙，于是在學(xué)習(xí)制作過(guò)程中對(duì)二者的烘焙進(jìn)行了一些嘗試和比較，一種是直接在Quest3d中運(yùn)用其自身程序?qū)ξ矬w進(jìn)行貼圖烘焙。另外一種是在3dsMax中通過(guò)“Render to tecture”命令進(jìn)行貼圖烘焙，完成后導(dǎo)入Quest3d中，實(shí)現(xiàn)貼圖烘焙。結(jié)果通過(guò)Quest3d直接進(jìn)行貼圖烘焙效果不佳，其自身燈光系統(tǒng)不完善導(dǎo)致光影關(guān)系較弱，得不到最佳效果，而通過(guò)在3dsMax中烘焙后再導(dǎo)入Quest3d中則完美地解決了這一問(wèn)題。

所以實(shí)踐操作中，針對(duì)烘焙這個(gè)難題，筆者認(rèn)為，一方面，Quest3d貼圖烘焙一定要在3dsMax中最大程度完成，減少Q(mào)uest3d中后期的修改；另外一方面，在3D中烘焙，由于計(jì)算量大，可能會(huì)因?yàn)檐浖阅艿钠款i而導(dǎo)致出錯(cuò)和死機(jī)，因此，應(yīng)該盡量減少烘焙時(shí)候的面數(shù)或者進(jìn)行分段烘焙。另外，受限于Quest3d軟件自身，單純依靠貼圖烘焙技術(shù)并不能完全模擬所有特效，需在Quest3d中加載其他模塊進(jìn)行特效的模擬。

4.光照陰影

在Quest3d中光照和陰影也是實(shí)踐操作中一大難點(diǎn)，模型上有了陰影才有更強(qiáng)的立體感，然而在Quest3d中制作實(shí)時(shí)的陰影是相當(dāng)耗費(fèi)資源的，而模型一旦很大，陰影就會(huì)計(jì)算錯(cuò)誤，這是一個(gè)困難點(diǎn)，比如在利用光照和陰影來(lái)做房子的光照映射時(shí)，如圖3所示，當(dāng)做到將“Width”和“Height”都設(shè)置為1024時(shí)，結(jié)果并不能顯示物體的陰影，所以這個(gè)設(shè)置的數(shù)據(jù)是不對(duì)的，當(dāng)設(shè)置這個(gè)“Width”為1024“Height”為512時(shí)，則物體陰影顯示出來(lái)，但物體顯示的陰影卻是不規(guī)則的，方向各不相同，如何將這些陰影都按照光線的方向規(guī)則的顯示是一個(gè)難題，所以實(shí)時(shí)陰影的顯示需要后續(xù)進(jìn)一步的研究和深入探討。

5.聲音導(dǎo)入

聲音是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中不可或缺的元素，真實(shí)的聲音可以烘托場(chǎng)景氛圍，使用戶獲得身臨其境般的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)體驗(yàn)。Quest3d軟件中有多個(gè)元件可以支持聲音的播放、調(diào)節(jié)等操作，目前Quest3d軟件中可以支持wav、MP3、MIDI格式的外部音文件。

在Quest3d中進(jìn)行聲音的導(dǎo)入主要有兩點(diǎn)：①在Quest3d4.2.2版本中小汽車聲音不能導(dǎo)入，卻在Quest3d4.3.2中導(dǎo)入了小汽車的聲音，這個(gè)不是軟件版本的問(wèn)題，應(yīng)該是小汽車的聲音文件的問(wèn)題，因?yàn)樵诰W(wǎng)上下載的MP3格式的音樂(lè)經(jīng)過(guò)格式工廠進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成.wav格式的音樂(lè)，再導(dǎo)入到Quest3d中，無(wú)論是Quest3d4.2.2版本還是Quest3d4.3.2版本的都能夠正常進(jìn)行播放。②在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中“關(guān)于音頻時(shí)間長(zhǎng)短的問(wèn)題”，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中插入聲音文件之后如何設(shè)置音頻時(shí)間，使用Sound File Channel將聲音文件導(dǎo)入到系統(tǒng)中去，根據(jù)相機(jī)和聲源的相對(duì)位置自動(dòng)調(diào)整聲音的音量、左右聲道和頻率效果，即可以實(shí)現(xiàn)修改音頻時(shí)間長(zhǎng)短的問(wèn)題。

五、基于Quest3d軟件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的資源建設(shè)及思考

1.Quest3d平臺(tái)資源庫(kù)

（1）期刊文獻(xiàn)資源

在中國(guó)知網(wǎng)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)查閱眾多文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)方向研究所用到的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)方法最多的是Multigen Vega和VRML，專門研究這兩個(gè)方法的期刊論文和博士碩士論文也最多。而對(duì)于“Quest3d”方面的文，大多是如何用Quest3d來(lái)做一個(gè)虛擬漫游場(chǎng)景，或者是“基于Quest3d的某方面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”。

（2）書籍

通過(guò)閱讀一些“虛擬現(xiàn)實(shí)”方面的書籍，從圖書館和網(wǎng)上進(jìn)行搜集，主要閱讀了《虛擬現(xiàn)實(shí)案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools項(xiàng)目》（隨書有光盤），以及《中國(guó)高校動(dòng)畫專業(yè)系列教材――Quest3D虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)》和復(fù)印的講義《Quest3D教程指南》。同時(shí)，在當(dāng)當(dāng)網(wǎng)、亞馬遜中查找，發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)現(xiàn)在出版的“Quest3d”方面的書籍還是較少的，主要是這三本：《虛擬現(xiàn)實(shí)案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools項(xiàng)目》（隨書有光盤）、《Quest3D從入門到精通》（隨書有光盤），以及《中國(guó)高校動(dòng)畫專業(yè)系列教材――Quest3D虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)》。關(guān)于“虛擬現(xiàn)實(shí)”方面的書籍雖然很多，但關(guān)于Quest3d在虛擬現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的書籍較少，有的書籍中或多或少提及Quest3d，但關(guān)于Quest3d的介紹，很多書籍只是把它作為虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的一個(gè)引擎，或一筆帶過(guò)，或只是重點(diǎn)介紹了一下軟件的概況，并沒(méi)有全面介紹，而有針對(duì)性的通過(guò)一些案例的示范來(lái)對(duì)Quest3d進(jìn)行講解的更是少之又少。

（3）網(wǎng)絡(luò)視頻、論壇資源

搜集到的網(wǎng)上的視頻，免費(fèi)的有“Quest3d官方八集視頻教程”、“Quest3d手把手教學(xué)”“Quest3d基礎(chǔ)教程”，這些免費(fèi)教程在百度和一些論壇里面都可以下載，但都只是簡(jiǎn)單的小案例的實(shí)現(xiàn)，而且視頻中的素材貼圖都無(wú)法獲取，只是一些基礎(chǔ)。

而收費(fèi)的教程比較有權(quán)威和全面的是parrot錄制的視頻教程，有：parrot主講 《Quest3d系列教程》10小時(shí)視頻教程、《Quest3d系列》10小時(shí)教程（不是書籍）、parrot主講《玄武招商》7.5小時(shí)教程（不是書籍）、 parrot主講《Quest3d大揭秘系列教程之boat Visualization》。這些收費(fèi)的視頻教程一方面內(nèi)容很全，比如在parrot主講 《Quest3d系列教程》10小時(shí)視頻教程中，它的內(nèi)容就包括基礎(chǔ)界面、模型貼圖、漫游控制、邏輯程序、邏輯強(qiáng)化練習(xí)、界面定制、燈光陰影、動(dòng)畫控制、動(dòng)畫技巧練習(xí)、粒子系統(tǒng)、角色動(dòng)畫、For 循環(huán)與數(shù)組、內(nèi)置 Shader、種植系統(tǒng)、有限狀態(tài)機(jī)、尋徑、實(shí)時(shí)反射、全局特效、聲音控制、動(dòng)態(tài)加載等很多方面的知識(shí)，包括“Quest3d軟件中撤銷（undo）的問(wèn)題”都有解決答案。但是另一方面這樣的視頻課程又是很昂貴的。所以現(xiàn)在整體而言，Quest3d方面的視頻資源還是很匱乏的。

Quest3d的論壇資源在網(wǎng)上則比較多樣化，論壇比較活躍和資源較多的網(wǎng)站有很多，比如Quest3d論壇-建筑可視化虛擬現(xiàn)實(shí)、Quest3d資訊作品教程-SketchUp中國(guó)論壇、Quest3d官方論壇等等。

2.基于Quest3d軟件資源建設(shè)的思考

（1）學(xué)習(xí)形式多樣化

僅僅學(xué)習(xí)Quest3d軟件是不夠的，Quest3d作為后期的組裝加工固然重要，但是素材的收集、二維貼圖制作、三維建模這些前期的準(zhǔn)備是極其重要的，特別是3dsMax尤其重要，由于Quest3d自身不具備三維建模的能力，在Quest3d中復(fù)雜的三維模型都需要從外部導(dǎo)入，因此3dsMax這樣的三維軟件在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程中就發(fā)揮著很重要的作用，如果這些不會(huì)，就沒(méi)有可以組裝的原料，所以，如果要完成一個(gè)漫游類虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作，則要學(xué)懂Photoshop和3dmax，沒(méi)有這樣的基礎(chǔ)，Quest3d場(chǎng)景制作是不可能的。

（2）外部資源優(yōu)化

首先，Quest3d現(xiàn)有資源應(yīng)加強(qiáng)和外部一些軟件的契合，比如在講到3dmax或Maya中三維模型導(dǎo)入到Quest3d中，有些書籍中并沒(méi)有講清楚“插件從哪可以下載到”、“插件對(duì)于各種版本的要求是怎樣的”，“.x和.cgr不同的保存格式導(dǎo)入到Quest3d中效果實(shí)現(xiàn)哪個(gè)更好”，只是很籠統(tǒng)的讓讀者自己可以在“F1幫助”中下載（這只是針對(duì)正版軟件），但是具體操作過(guò)程卻并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，需要自己好好琢磨。

其次，現(xiàn)有參考書籍中如果能夠講到貫穿于整本書中到底用的是什么版本的MAX和Quest3d，使用者用起來(lái)更加高效，因?yàn)椴煌陌姹究赡軐?duì)插件和一些參數(shù)的設(shè)置會(huì)有不同的要求，有時(shí)即使按照這些書上的案例照著做，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)最終的效果，有沒(méi)有是版本的問(wèn)題？而對(duì)于很新版本的比如Quest3d5.0有什么功能和進(jìn)步之處，書籍中也鮮有提及，如果在講解的同時(shí)能夠結(jié)合最新的軟件版本和功能進(jìn)行比對(duì)，應(yīng)該會(huì)更方便學(xué)習(xí)和使用。

（3）分享交流

在資源建設(shè)中所推薦的論壇中與學(xué)習(xí)者進(jìn)行交流和分享，還是很受益的。論壇中的資源很多都是最新的，通過(guò)回答別人的疑問(wèn)，或者提出問(wèn)題，大家可以共同進(jìn)步。所以筆者認(rèn)為要想學(xué)到更多的Quest3d知識(shí)，就應(yīng)該多多上論壇，和大家一起分享交流。

六、總結(jié)和展望

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是教育信息化發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)教學(xué)場(chǎng)景在虛擬現(xiàn)實(shí)中的三維構(gòu)建，營(yíng)造逼真的學(xué)習(xí)情境，可以更好地發(fā)揮教育信息化的作用，目前在中小學(xué)社團(tuán)活動(dòng)中，3D打印很受學(xué)生歡迎，3D 打印技術(shù)本質(zhì)上就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的延伸，它將學(xué)生奇特的想法變成現(xiàn)實(shí)，3D打印技術(shù)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為依托，在教學(xué)中的應(yīng)用提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)了學(xué)生思維能力的進(jìn)一步發(fā)展，相信在未來(lái)的幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將大面積走進(jìn)中小學(xué)課堂，必將對(duì)現(xiàn)有教學(xué)產(chǎn)生深刻的影響和變革。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉向群，吳彬.虛擬現(xiàn)實(shí)案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools項(xiàng)目[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.

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篇4

最近，我爬了珠穆朗瑪峰，在顫顫巍巍地過(guò)一條晃晃悠悠的危橋時(shí)，我盡量克制自己，不去看腳下冰凍的大峽谷。

然后，我又觀看了18歲的海倫娜接受系列治療的過(guò)程，心理學(xué)家嘗試了采用其中一個(gè)系列治療她的電梯恐懼癥。

最后，我看到一群孩子參觀了達(dá)利奇美術(shù)館，而整個(gè)過(guò)程他們都沒(méi)有離開(kāi)過(guò)國(guó)王學(xué)院醫(yī)院，因?yàn)樗麄兪悄抢锏拈L(zhǎng)期患者。

說(shuō)到這里你應(yīng)該已經(jīng)猜到了，這些都是使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的案例，很可能成為2016年的一大技術(shù)潮流。

鑒于像臉譜網(wǎng)、索尼和HTC這類公司的巨額投資，如果虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最終沒(méi)有在今年走向百姓家中，人們未免會(huì)很失望。

比如說(shuō)，我能有登上珠峰的體驗(yàn)，就得益于HTC？Vive？虛擬現(xiàn)實(shí)的頭戴式視圖器以及一家冰島公司Solfar？工作室開(kāi)發(fā)的一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。？

在大多數(shù)看來(lái)，HTC？Vive提供的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)是很好的。像珠峰這類游戲?yàn)橥婕姨峁┝松砼R其境的絕佳體驗(yàn)。

現(xiàn)在，HTC？在接下來(lái)的幾個(gè)月中可能會(huì)與索尼的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲機(jī)和臉譜網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴頭戴式視圖器合作，一同走向市場(chǎng)。

剛接觸虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人可能會(huì)有“哇，好棒啊”的驚嘆，但是想要將這種一時(shí)的新奇游戲變?yōu)殚L(zhǎng)年累月的娛樂(lè)項(xiàng)目并非易事。

但是就像大家發(fā)現(xiàn)Kinect技術(shù)在游戲以外的應(yīng)用價(jià)值一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可能為生活的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)突破性進(jìn)展。

顯然，兩位來(lái)自倫敦的心理學(xué)家――阿什利?康威醫(yī)生和凡妮莎?魯斯帕麗醫(yī)生也這樣認(rèn)為。他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)，通過(guò)Oculus的Rift頭戴式視圖器來(lái)治療患有各種恐懼癥的人。

他們公司的虛擬暴露療法旨在通過(guò)讓患者在虛擬世界中與恐懼的東西直接接觸來(lái)進(jìn)行治療。

我們拍攝了海倫娜，由于她一直都很害怕坐電梯，我們就將她指引到越來(lái)越小的空間里。

每當(dāng)她進(jìn)入電梯，魯斯帕麗醫(yī)生就會(huì)觀察她的焦慮程度，過(guò)了一段時(shí)間之后，焦慮程度就下降了。

“盡管這不是真實(shí)的世界，但是身體的體驗(yàn)卻是身臨其境的。”康韋醫(yī)生解釋道。

“你也會(huì)有正常的生理反應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)真的非常有利于將人們從不能在現(xiàn)實(shí)世界做某件事過(guò)渡到可以在現(xiàn)實(shí)世界做某件事?！?/p>

心理學(xué)家們希望使用這一系統(tǒng)來(lái)治療從飛行恐懼癥到陌生環(huán)境恐懼癥等各種恐懼癥，因?yàn)檫@種有一半接觸恐懼環(huán)境的方法很可能奏效。

海倫娜接受治療之后，我們又勸她乘坐吵鬧的老式電梯。

她告訴我虛擬現(xiàn)實(shí)真的對(duì)她產(chǎn)生了很大影響，僅僅幾周之前，她還會(huì)在電梯和樓梯之間選擇爬樓梯。

許多公司和公共機(jī)構(gòu)也許很快就會(huì)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)與消費(fèi)者互動(dòng)。

房地產(chǎn)經(jīng)銷商將可以讓顧客在虛擬世界中體驗(yàn)中意的房屋、廚房，設(shè)計(jì)者可以讓消費(fèi)者更好地體驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念。

對(duì)于谷歌Cardboard虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式視圖器，你只需要連接在手機(jī)上就可以使用，這種價(jià)格更低廉、操作更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)也許為大多數(shù)人第一次虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)提供機(jī)會(huì)。

已有眾多機(jī)構(gòu)正在嘗試用谷歌的頭戴式視圖器來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)，達(dá)利奇美術(shù)館就是其中的一員。

它可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的美術(shù)館虛擬之旅，并且讓附近的國(guó)王學(xué)院醫(yī)院的一些年輕病人進(jìn)行了嘗試。他們的反應(yīng)非常讓人高興。

“你會(huì)感覺(jué)就在那里，可以看到里面的畫作，真的很棒，”露西說(shuō)。

“當(dāng)然，你可以判斷出周圍的一切不是真實(shí)的，”瑪雅補(bǔ)充道，“但是對(duì)于小孩子來(lái)說(shuō)，他們可能認(rèn)為這是世界上最令人吃驚的事情了。”

但是愛(ài)德華指出：“虛擬世界并不像真實(shí)世界一樣好，它不像一個(gè)真實(shí)的博物館?！?/p>

篇5

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)程研究?jī)?nèi)容

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtual reality，簡(jiǎn)稱VR）是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)始人加隆.拉尼爾在二十世紀(jì)八十年代提出的，它指的是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種顯示和控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)，其中計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境被稱為虛擬環(huán)境（Virtual Environment，簡(jiǎn)稱VE）。虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)基本特征是沉浸（Immersion）、交互（Interaction）和構(gòu)想（Imagination）。與其它的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能提供實(shí)時(shí)交互性操作、三維視覺(jué)空間和多通道的人機(jī)界面；目前虛擬現(xiàn)實(shí)主要限于視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，但觸覺(jué)和嗅覺(jué)方面的研究也取得了很大的進(jìn)展。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體形式之——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按照系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式的不同，又可以分成以下四種具體類型：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)、桌面虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR）技術(shù)，是在二十世紀(jì)九十年代由波音公司的考德?tīng)柤捌渫略谠O(shè)計(jì)一個(gè)輔助布線系統(tǒng)時(shí)提出的，它是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。隨著隨身移動(dòng)電子設(shè)備運(yùn)算能力的不斷提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的用途將會(huì)越來(lái)越廣。

目前人們對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有兩種通用的定義。一是北卡羅來(lái)納大學(xué)的Ronald Azuma于1997年提出的，他認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)包括三個(gè)方面的內(nèi)容：Combines real and virtual（將虛擬物與現(xiàn)實(shí)結(jié)合）；Interactive in real time（即時(shí)互動(dòng)）；Registered in 3-D（三維）。

另一種定義是1994年保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的現(xiàn)實(shí)-虛擬連續(xù)統(tǒng)（Milgram's Reality-Virtuality Continuum）。他們將真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境分別作為連續(xù)統(tǒng)的兩端，位于它們中間的被稱為“混合實(shí)境（Mixed Reality）”。其中靠近真實(shí)環(huán)境的是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality），靠近虛擬環(huán)境的則是擴(kuò)增虛境（Augmented Virtuality）。

3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

雖然增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不需要顯示完整的場(chǎng)景，但由于需要通過(guò)分析大量的定位數(shù)據(jù)和場(chǎng)景信息來(lái)保證由計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體可以精確地定位在真實(shí)場(chǎng)景中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中一般都包含以下幾個(gè)基本步驟：獲得真實(shí)場(chǎng)景的信息；對(duì)真實(shí)場(chǎng)景和攝影機(jī)的位置信息進(jìn)行分析；生成虛擬的景物；合并視頻或直接顯示，即圖形系統(tǒng)首先根據(jù)攝影機(jī)的位置信息和真實(shí)場(chǎng)景中的定位標(biāo)記來(lái)計(jì)算虛擬物體坐標(biāo)到攝影機(jī)視平面的仿射變換，然后按照仿射變換矩陣在視平面上繪制虛擬物體，最后通過(guò)頭戴式可視設(shè)備（Head Mount Display）直接顯示或與真實(shí)場(chǎng)景的視頻合并后，一起顯示在顯示器上。成像設(shè)備、跟蹤與定位技術(shù)和交互技術(shù)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的支撐技術(shù)。

4增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體研究?jī)?nèi)容

由于人們對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的需求不斷增長(zhǎng)，研究人員對(duì)基于視覺(jué)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了很多研究，這些研究?jī)?nèi)容包括——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景融合技術(shù)的研究包括：3D虛擬物體注冊(cè)技術(shù)、攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)、攝像機(jī)的跟蹤技術(shù)和基于視頻的實(shí)景空間的建模技術(shù)，融合技術(shù)的研究主要包括：虛擬對(duì)象和真實(shí)場(chǎng)景的配準(zhǔn)以及虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景之間的動(dòng)態(tài)一致性、虛實(shí)物體之間的幾何一致性和光照一致性——使得增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。

5增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被逐步應(yīng)用到了很多行業(yè)當(dāng)中，逐漸進(jìn)入到我們的生活當(dāng)中，典型的案例包括：

醫(yī)療方面——北卡羅萊納大學(xué)的AR輔助B超檢查和胸部活組織切片；倫敦Guy’s醫(yī)院MAGI項(xiàng)目協(xié)助醫(yī)生從耳道中取出神經(jīng)瘤；卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的“魔眼”工程；布朗大學(xué)的外科手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)。

教育方面——?dú)W洲計(jì)算機(jī)工業(yè)研究中心的機(jī)械模型注解。

工業(yè)方面——SONY公司TransVision增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)樣機(jī)系統(tǒng)。

商業(yè)方面——微軟推增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)——新應(yīng)用-記事帖；日本新宿高島屋百貨公司內(nèi)的數(shù)字化妝鏡。

文化方面——希臘、土耳其的歷史古跡數(shù)字重建；“數(shù)字敦煌”工程。

6總結(jié)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，它是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體或其它信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的“增強(qiáng)”，它是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）的一個(gè)重要分支。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)綜合了計(jì)算機(jī)圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等多門學(xué)科。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；工學(xué)結(jié)合教學(xué)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2012）07-0174-02

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多感知的三維虛擬環(huán)境。用戶通過(guò)使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，可身臨其境地與之進(jìn)行交互、仿真和信息交流。它是通過(guò)多媒體計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)同儀器設(shè)備性能相結(jié)合在電腦屏幕上創(chuàng)造出模擬的儀器性能、實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而達(dá)到真實(shí)或接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果，有時(shí)所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工學(xué)結(jié)合教學(xué)特點(diǎn)

真實(shí)性 工學(xué)結(jié)合教學(xué)的主要目的是在真實(shí)環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的“零距離”對(duì)接。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能提供一種虛擬的沉浸式交互環(huán)境，主要通過(guò)立體聽(tīng)覺(jué)、三維觸覺(jué)或力感以及具有高度沉浸感的視覺(jué)環(huán)境實(shí)現(xiàn)。其中，立體聽(tīng)覺(jué)一般通過(guò)三維環(huán)繞立體聲系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，三維觸覺(jué)和力感可以通過(guò)高精度的計(jì)算機(jī)觸覺(jué)或力反饋設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，而高度沉浸的視覺(jué)環(huán)境通常會(huì)通過(guò)大屏幕立體投影顯示系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)沉浸感，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中有一種身臨其境的真實(shí)感，從而使學(xué)生在虛擬環(huán)境訓(xùn)練如同在真實(shí)環(huán)境訓(xùn)練一樣。

實(shí)時(shí)性 借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，不受原料、廠房、工作環(huán)境等資源的限制，可以隨時(shí)使用，同時(shí)借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)生在寢室或家里也能進(jìn)入虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí)，在訓(xùn)練過(guò)程中能實(shí)時(shí)反映訓(xùn)練效果。這樣，學(xué)生可充分發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)新精神。學(xué)生有多種機(jī)會(huì)在不同的情境下應(yīng)用他們所學(xué)的知識(shí)，能夠根據(jù)自身行動(dòng)的反饋信息來(lái)形成對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的方案。

安全性 與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相輔相成，完成現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)不能完成的任務(wù)。對(duì)于一些高危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)、涉及高精密儀器的實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)材料缺乏等情況下，學(xué)生很難在真實(shí)實(shí)驗(yàn)室里自由執(zhí)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)可完成這類任務(wù)并達(dá)到預(yù)期目的。在計(jì)算機(jī)上對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)達(dá)到熟練后再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)操作就會(huì)輕車熟路，大大增加現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作熟練度和速度。因此，虛擬和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合會(huì)起到事半功倍的作用。而且可以讓學(xué)生接觸和掌握更多、更新、更好的儀器?？梢?jiàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的不足，發(fā)揮現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的作用。

在教學(xué)過(guò)程中構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境

結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的工學(xué)結(jié)合教學(xué)主要分三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

創(chuàng)建虛擬環(huán)境 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要有桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。其中，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是最能模擬真實(shí)環(huán)境的系統(tǒng)，其主要構(gòu)成如圖1所示。在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配以專門開(kāi)發(fā)的虛擬軟件就能生成逼真的三維工作環(huán)境。

工作情景項(xiàng)目設(shè)計(jì) 在工學(xué)結(jié)合中，工作情景項(xiàng)目的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，關(guān)系著學(xué)生能力的提升。要將項(xiàng)目與虛擬工作環(huán)境結(jié)合起來(lái)。另外，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候要考慮好成績(jī)的評(píng)定方法。

教學(xué)實(shí)施 基于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的教學(xué)對(duì)教師的要求較高，需要教師能較好地理解教學(xué)內(nèi)容，把握教學(xué)過(guò)程。教師應(yīng)能啟發(fā)、引導(dǎo)并組織學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中學(xué)習(xí)和自我探索。教學(xué)基本流程如圖2所示。

在工學(xué)結(jié)合教學(xué)中應(yīng)用虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要注意的問(wèn)題

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的虛擬實(shí)訓(xùn)基地需與實(shí)體實(shí)訓(xùn)基地結(jié)合起來(lái) 虛擬實(shí)訓(xùn)基地雖然能給學(xué)生創(chuàng)建身臨其境的工作環(huán)境，但是不能從根本上完全代替實(shí)體實(shí)訓(xùn)基地達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)踐能力的功能。因此，教學(xué)必須與實(shí)體實(shí)訓(xùn)基地結(jié)合起來(lái)，相互促進(jìn)、共同作用，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

將虛擬實(shí)訓(xùn)基地應(yīng)用于工學(xué)結(jié)合教學(xué)中必須先提高教師的能力 （1）要求教師具有豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，掌握較多科普和生活常識(shí)，在空間、時(shí)間和材料安排方面有判斷力，能創(chuàng)造良好的物質(zhì)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍。（2）尊重學(xué)生，不將個(gè)人觀點(diǎn)強(qiáng)加給學(xué)生，耐心且具有良好的傾聽(tīng)技能，具有提升學(xué)生自信心的能力。（3）能靈活變換活動(dòng)程序或方法，善于采納合理化建議，能隨時(shí)、及時(shí)地幫助學(xué)生從問(wèn)題或“沖突”的具體情境中解脫出來(lái)，不墨守成規(guī)。

實(shí)施案例

我校原《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行工學(xué)結(jié)合課程改革后調(diào)整為《典型機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)》。該課程是服裝機(jī)械及其自動(dòng)化等機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，處于至關(guān)重要的地位。課程在實(shí)施過(guò)程中需要大量機(jī)構(gòu)模型和產(chǎn)品模型，需要投入大量資金來(lái)支撐。而應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能減少投入，又能增加對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練。

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)候，首先針對(duì)課程需要構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室——機(jī)構(gòu)創(chuàng)新平臺(tái)。該平臺(tái)在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)里面實(shí)施，使學(xué)生在逼真的三維模擬環(huán)境中進(jìn)行機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練。平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

根據(jù)所創(chuàng)建的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新平臺(tái)，《典型機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程設(shè)置了三個(gè)學(xué)習(xí)情境，分別為縫紉機(jī)典型機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)和塔式起重機(jī)力學(xué)模型分析與設(shè)計(jì)。在這三個(gè)學(xué)習(xí)情境的實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生都需借助機(jī)構(gòu)創(chuàng)新平臺(tái)，在創(chuàng)新平臺(tái)里面進(jìn)行機(jī)構(gòu)的搭建。

工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式更利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，然而該模式所需的大量實(shí)訓(xùn)資源是其“瓶頸”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有耗資少、配置靈活、交互能力強(qiáng)、仿真程度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式改革具有重要作用。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛躍發(fā)展，虛擬實(shí)訓(xùn)基地將成為高職院校專業(yè)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的主要形式。

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篇7

關(guān)鍵詞:石油勘探技術(shù)；虛擬技術(shù)；勘探

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钜约肮I(yè)生產(chǎn)已經(jīng)離不開(kāi)石油這一傳統(tǒng)能源。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加快了對(duì)能源

的需求，必須通過(guò)對(duì)新的石油儲(chǔ)備油田進(jìn)行勘探來(lái)解決能源的短缺。我國(guó)地大物博石油能源儲(chǔ)備較為豐富，但是由于傳統(tǒng)勘探技術(shù)限制了石油的勘探與開(kāi)發(fā)，使得我國(guó)一直處在能源短缺的邊緣。新的勘探技術(shù)的出現(xiàn)徹底解決了一現(xiàn)狀。虛擬勘探技術(shù)的應(yīng)用為我國(guó)石油勘探帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)，其將是解決我國(guó)能源短缺的又一重要方法。

1.虛擬勘探技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用主要是通過(guò)虛擬顯示技術(shù)將理想的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)石油儲(chǔ)層進(jìn)行建模分析、對(duì)鉆井軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì)等。其主要是通過(guò)可視化軟件、以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將石油勘探形成數(shù)字化、一體化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、協(xié)同化的石油開(kāi)發(fā)平臺(tái)。減少傳統(tǒng)石油勘探的弊端、加快對(duì)隱藏性石油儲(chǔ)備資源的勘探與開(kāi)發(fā)，解決世界能源短缺的局面。其是計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域應(yīng)用的最佳案例。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化實(shí)現(xiàn)

在地震解釋、建造三維油藏模型與模擬循環(huán)和復(fù)雜井眼設(shè)計(jì)等常規(guī)工作中，虛擬現(xiàn)實(shí)（vr）技術(shù)的使用不僅能夠提高工作效率，同時(shí)也加強(qiáng)了工作質(zhì)量。大型可視化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用大屏幕可視化環(huán)境和計(jì)算機(jī)輔助可視化環(huán)境等兩種vr可視化系統(tǒng)，將石油勘探中理論數(shù)據(jù)通過(guò)圖形與建模、三維動(dòng)態(tài)模擬圖形等形式表現(xiàn)出來(lái)。其圖像采用三個(gè)投影儀和一個(gè)平面、柱面或球面大屏幕顯示，屏幕的形狀和大小決定著浸入的程度，屏幕越大覆蓋用戶的視野越大，浸入的程度越高；用戶接口采用標(biāo)準(zhǔn)工作站系統(tǒng)，用戶可以用常規(guī)手段運(yùn)行程序；些簡(jiǎn)單系統(tǒng)可以運(yùn)行不做修改的原工作站程序，另一些復(fù)雜的系統(tǒng)需要運(yùn)行特殊的運(yùn)行軟件。并且采用全封閉的顯示方式實(shí)現(xiàn)了全浸入的效果，并使用體視顯示方法，加深了現(xiàn)實(shí)效果的模擬性；采用頭盔指示方式和手持傳感器使用戶與虛擬目標(biāo)密切接觸；可以更好地觀察和了解三維數(shù)據(jù)體和模型，且具有多人共享虛擬可視化目標(biāo)的能力，因而能夠提高多學(xué)科工作組的工作效率，有利于快速、準(zhǔn)確地制定勘探?jīng)Q策。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域應(yīng)用所具有的特點(diǎn)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為服務(wù)于油氣勘探開(kāi)發(fā)的有效技術(shù)手段正廣泛應(yīng)用于國(guó)際石油工業(yè)界。其突出優(yōu)勢(shì)在于是一種全沉浸式大場(chǎng)景、多數(shù)據(jù)類型一體化的顯示環(huán)境,是一個(gè)多學(xué)科協(xié)同式的、全新的工作方式和工作流程。其發(fā)展趨勢(shì)為:系統(tǒng)平臺(tái)規(guī)模正向“小型化”和“大型化”兩個(gè)方向發(fā)展,分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(dvr)系統(tǒng)正伴隨網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展逐漸被采納,通過(guò)對(duì)地表露頭的地質(zhì)信息采集而形成與真實(shí)地層相同顯示效果的立體地質(zhì)圖像,其觸覺(jué)、味覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等多維感知信號(hào)正逐步被加入。

2.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在隱蔽性石油儲(chǔ)層勘探的應(yīng)用分析

巖土物理研究作為隱蔽性石油儲(chǔ)備勘探的主要研究方向，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)其研究有著重要的推動(dòng)作用。隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)面臨的地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的地震采集、處理、解釋技術(shù)已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，特別是對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析已經(jīng)從單純的構(gòu)造解釋發(fā)展到預(yù)測(cè)巖性、孔隙度、飽和度等儲(chǔ)層參數(shù)，并要求為開(kāi)采監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。針對(duì)此種情況，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)綜合應(yīng)用高精度三維地震、多分量地震、井中地震以及時(shí)延地震等技術(shù)的綜合，從構(gòu)造、巖性、物性以及流體性質(zhì)等方面，對(duì)油藏進(jìn)行全方位預(yù)測(cè)和解釋，得到一個(gè)三維立體的油藏模型，并對(duì)油氣的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而使制定的開(kāi)發(fā)方案更為合理，開(kāi)采效率也相應(yīng)提高。通過(guò)結(jié)合巖石物性測(cè)試分析成果，針對(duì)地震資料解釋和反演中從已知井資料的認(rèn)識(shí)向未知區(qū)域橫向預(yù)測(cè)具有一定盲目性的不足，提出一種與常規(guī)地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)不同的方法技術(shù)。該方法技術(shù)綜合巖心物性參數(shù)和巖石物理模擬，以正演結(jié)果指導(dǎo)油氣層地震響應(yīng)特征研究，進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，即以實(shí)際測(cè)井和巖心物性參數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行虛擬井分析，通過(guò)合成地震記錄，分析巖石物性變化引起的地震響應(yīng)變化，建立更符合實(shí)際地質(zhì)特征的儲(chǔ)層地質(zhì)模型，優(yōu)選地震屬性，用自組織映射對(duì)地震屬性進(jìn)行分類，最后用實(shí)際地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)來(lái)驗(yàn)證其確定性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)巖土物理研究的作用將地址勘探基礎(chǔ)理論與模型試驗(yàn)技術(shù)等綜合，加快了我國(guó)石化探區(qū)油氣地質(zhì)勘探，同時(shí)也對(duì)我國(guó)由于油氣開(kāi)采后的地質(zhì)恢復(fù)起到了一定的參考作用。

3.我國(guó)石油勘探的發(fā)展——全國(guó)性石油地質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立

我國(guó)已經(jīng)在2003年12月建立我國(guó)首個(gè)石油勘探多學(xué)科協(xié)同決策—虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高性能計(jì)算技術(shù)、人體工程學(xué)、系統(tǒng)論、信息論等眾多前沿學(xué)科的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)中心的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜程度極高的系統(tǒng)工程，它把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、交互系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等有機(jī)地融合在一起，為解決勘探開(kāi)發(fā)難題、提高決策效率和決策的科學(xué)性創(chuàng)造了一個(gè)和諧的、高精度的多學(xué)科協(xié)同工作環(huán)境。

虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立需要投入較多的資金，因此對(duì)于建立后的實(shí)驗(yàn)室的利用是投入的回報(bào)的最終體現(xiàn)。因此加開(kāi)投入后的實(shí)驗(yàn)室利用是目前我國(guó)虛擬技術(shù)應(yīng)用的管關(guān)鍵。要圍繞這個(gè)系統(tǒng)開(kāi)展一系列的深入的研究工作，同時(shí)也要對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行不斷的開(kāi)發(fā)和完善。加快我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)投入與應(yīng)用，是我國(guó)目前石油勘探領(lǐng)域工作的重點(diǎn)。其中應(yīng)用是重中之重，只有將已經(jīng)投入使用的設(shè)備充分發(fā)揮才能充分體現(xiàn)新技術(shù)投入的回報(bào)，才能加快各企業(yè)對(duì)于新技術(shù)應(yīng)用的積極性。

結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，為我國(guó)的石油勘探帶來(lái)的新的機(jī)會(huì)。但是，石油勘探企業(yè)也必須認(rèn)識(shí)到，技術(shù)的應(yīng)用需要人才的應(yīng)用才能將新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。因此，在我國(guó)已經(jīng)建立的虛擬實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上加快人才引進(jìn)與培養(yǎng)，加快投入系統(tǒng)的利用，為我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)能源供應(yīng)提供更多穩(wěn)定的油田是目前我國(guó)石油勘探企業(yè)的重要任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：數(shù)字校園 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0033-01

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜場(chǎng)景的虛擬漫游已成為可能。數(shù)字校園是基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等高新技術(shù)，將校園地理空間信息和其屬性信息相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)逼真、具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的虛擬校園景觀，用戶可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)這個(gè)全新的校園景觀，通過(guò)終端計(jì)算機(jī)在虛擬校園中漫游，而且可以進(jìn)行查詢、分析、評(píng)價(jià)等操作，使用戶足不出戶也可以有身臨其境的感覺(jué)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和特性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一種由計(jì)算機(jī)全部或部分生成多種感覺(jué)環(huán)境，給參與者提供各種感官信息，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，以便更好地體驗(yàn)、接受和認(rèn)識(shí)客觀事物的技術(shù)，它可分為沉浸式和非沉浸式兩種。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的場(chǎng)景建模的研究

采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“虛擬場(chǎng)景” 中，三維場(chǎng)景建模是一項(xiàng)很重要的工作，場(chǎng)景建模實(shí)際上就是對(duì)實(shí)體對(duì)象按“虛擬場(chǎng)景”的呈現(xiàn)、可視化、漫游等要求，對(duì)其對(duì)等實(shí)體大量相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、組織和存儲(chǔ)供其使用的過(guò)程。主要通過(guò)場(chǎng)景總平面圖、 地形圖、樓建筑圖紙及功能區(qū)域的航拍圖、衛(wèi)星遙感圖來(lái)獲得數(shù)字化地圖數(shù)據(jù)。場(chǎng)景總平面圖通常以AutoCAD格式存儲(chǔ)，在處理中盡量簡(jiǎn)化多余的層面只保留對(duì)建模有用的層、面、體處理過(guò)的數(shù)據(jù)；紋理對(duì)于增加虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感有至關(guān)重要的作用， 紋理數(shù)據(jù)是指來(lái)自實(shí)地拍攝的數(shù)碼照片和用于地表物體的紋理及簡(jiǎn)單映射幾何模型的紋理數(shù)據(jù)庫(kù)等。

基于實(shí)景的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的生成過(guò)程具體包括實(shí)景獲取，用第三方軟件建模，場(chǎng)景材質(zhì)設(shè)置和真實(shí)感貼圖，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)初始化，模型對(duì)象化導(dǎo)入與實(shí)時(shí)呈現(xiàn)等5個(gè)方面。

首先要對(duì)室外實(shí)景進(jìn)行建模，對(duì)于室外模型，要反映現(xiàn)實(shí)中的上海工程技術(shù)大學(xué)，所以對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。首先精確地采集了上海工程技術(shù)大學(xué)的建筑數(shù)據(jù)，從學(xué)校相關(guān)部門找其相關(guān)的平面結(jié)構(gòu)圖。然后對(duì)實(shí)景進(jìn)行數(shù)碼拍照，拍照要從不同的角度，力求反映物體的各個(gè)細(xì)節(jié)。

為了提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，可以采用多層次細(xì)節(jié)模型（Level Of Detail LOD） 機(jī)制。通過(guò)采用這種機(jī)制，為每個(gè)物體手工建立繁、簡(jiǎn)不同的模型，在遠(yuǎn)距離觀察時(shí)就用相對(duì)簡(jiǎn)單的模型，而當(dāng)近距離觀察時(shí)則使用相對(duì)復(fù)雜的模型，這樣做可以有效地達(dá)到系統(tǒng)的逼真性和速度之間的均衡。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)建模中的圖像貼圖

程序貼圖雖然具有能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)生成人工化的痕跡的缺點(diǎn)，但同時(shí)這類貼圖卻又具有占用內(nèi)存較少的優(yōu)點(diǎn)，因而它在Maya的內(nèi)部被大量使用，并通過(guò)一種數(shù)學(xué)機(jī)制進(jìn)行運(yùn)算。程序貼圖可分二維程序紋理和三維程序紋理兩大類，但使用二維程序紋理，就必須要?jiǎng)?chuàng)建UV坐標(biāo)，或者也可進(jìn)行投影貼圖，而使用三維程序紋理的話，則因?yàn)橘N圖過(guò)程是根據(jù)貼圖在三維空間的位置自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算的，所以不需要?jiǎng)?chuàng)建UV坐標(biāo)。

圖像貼圖分為顏色貼圖和凹凸貼圖，具有外觀逼真，但占用內(nèi)存較多的特點(diǎn)，特別是當(dāng)涉及圖片數(shù)量過(guò)多時(shí)，整個(gè)過(guò)程則變得極為繁瑣、麻煩，而且特別容易出錯(cuò)，在筆者做的校園中，就涉及到數(shù)量相當(dāng)多的路燈、數(shù)木、草坪等等。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是如何“實(shí)時(shí)生成”，在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究?jī)?nèi)容。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開(kāi)發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)人能夠自由地與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互，猶如身臨其境，結(jié)合各種感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行全新感官的體驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)是虛擬現(xiàn)實(shí)未來(lái)研究的重要方向。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)虛擬環(huán)境下場(chǎng)景制作技法的研究，詳細(xì)說(shuō)明了虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬漫游。

通過(guò)上海工程技術(shù)大學(xué)實(shí)景制作來(lái)闡述虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的生成過(guò)程及其相關(guān)注意事項(xiàng)，例如通過(guò)合理建模減小復(fù)雜度，通過(guò)真實(shí)感貼圖來(lái)增強(qiáng)逼真度，通過(guò)模型導(dǎo)入的對(duì)象化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬物體的控制，最終在逼真性、實(shí)時(shí)性和可控性方面都達(dá)到了較好的效果。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 旅游 虛擬旅游

虛擬現(xiàn)實(shí)( Virtual Reality, VR) 是一種由計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)創(chuàng)造的新世界, 是一個(gè)看似真實(shí)的模擬環(huán)境, 通過(guò)多種傳感設(shè)備, 用戶可根據(jù)自身的感覺(jué), 使用人的自然技能對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行考察或操作,參與其中的事件; 同時(shí)提供視、聽(tīng)、摸等直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知, 并使參與者“ 沉浸”于模擬環(huán)境中。模擬環(huán)境, 可以是某一特定現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)實(shí)現(xiàn), 也可以是完全虛擬構(gòu)想的世界。

一、問(wèn)題的提出

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在近年來(lái)在各行業(yè)運(yùn)用廣泛，如在城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、文物保護(hù)、交通、房地產(chǎn)、游戲、軍事、家電、地理、教育、工業(yè)、視頻等方面都得到了很好的應(yīng)用，依托于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展起來(lái)的虛擬旅游，是旅游業(yè)的一次科技革命，目前主要應(yīng)用于旅游景區(qū)、飯店及會(huì)展的營(yíng)銷。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與高度發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)最大限度的接近旅游者與旅游目的地之間的距離，進(jìn)而推動(dòng)旅游業(yè)的快速發(fā)展。

二、結(jié)合國(guó)內(nèi)虛擬旅游現(xiàn)狀進(jìn)行分析

當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與旅游業(yè)的結(jié)合主要在于其旅游目的地的宣傳營(yíng)銷，形式上目前則有兩種：一是利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，對(duì)真實(shí)環(huán)境進(jìn)行抽象從而建立三維立體交互世界的虛擬旅游，實(shí)時(shí)漫游過(guò)程中可以根據(jù)觀者的位置、光照等信息由計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制相應(yīng)的視景。二是采用基于實(shí)景圖像的虛擬信息空間，利用照相機(jī)采集的離散圖像或攝像機(jī)采集的連續(xù)視頻作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)圖像處理生成全景圖像，并對(duì)其進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)，建立起具有空間操縱能力的虛擬環(huán)境。例如，北京故宮利用采集到的文物和古建筑的圖像以及視頻等作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成全景圖像，建立的數(shù)字故宮的虛擬漫游系統(tǒng)。

1.全景圖虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)案例分析

本文通過(guò)google、baidu兩個(gè)比較權(quán)威的搜索引擎進(jìn)行搜索，選取國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的虛擬旅游網(wǎng)站360度虛擬實(shí)景旅游網(wǎng)(臺(tái)灣繁體)、中國(guó)全景、風(fēng)暴全景對(duì)當(dāng)前我國(guó)旅游對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)虛擬技術(shù)在旅游方面的應(yīng)用進(jìn)行分析。

表1 在旅游中利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)站對(duì)比分析

通過(guò)表1，我們可以看到以下幾點(diǎn)：

（1）以360度虛擬旅游網(wǎng)為代表的臺(tái)灣網(wǎng)站更注重全方位旅游信息的提供，而大陸虛擬旅游網(wǎng)則多停留在嘩眾取寵的形式上面，網(wǎng)站服務(wù)不夠細(xì)化。臺(tái)灣虛擬旅游網(wǎng)站比較注重旅游信息的提供，除了提供景點(diǎn)360度全景圖之外，其提供的信息還涉及到旅游地概況、各級(jí)行政地圖及GPS坐標(biāo)、旅游地交通、景點(diǎn)的住宿、餐飲。而大陸虛擬旅游網(wǎng)站所提供的旅游信息則相對(duì)較少，其在功能上卻呈多樣化，如中國(guó)全景網(wǎng)站除了總的行政地圖及景點(diǎn)全景圖之外，還提供有俯瞰式三維虛擬瀏覽地圖，這在一定程度上與google earth的功能相似。而風(fēng)暴全景網(wǎng)則提供除景點(diǎn)全景圖、俯瞰式三維虛擬瀏覽地圖之外的遙感技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，讓游客在千里之外就可以看到景點(diǎn)實(shí)時(shí)圖像，過(guò)了一把魔鏡癮。但大陸網(wǎng)站所提供的信息則明顯不如360度虛擬旅游網(wǎng)，關(guān)于目的地詳細(xì)的出行信息都不全面，風(fēng)暴全景甚至沒(méi)有對(duì)網(wǎng)站內(nèi)全景景點(diǎn)進(jìn)行分類，這給網(wǎng)站用戶的信息檢索帶了很大的不便。

（2）以360度虛擬旅游網(wǎng)為代表的臺(tái)灣網(wǎng)站提供中英雙語(yǔ)的信息服務(wù)，而大陸兩個(gè)虛擬旅游網(wǎng)站都僅提供漢語(yǔ)一種語(yǔ)言的提供，這說(shuō)明了網(wǎng)站創(chuàng)建的理念上的差異，即360度虛擬旅游網(wǎng)面向全世界的旅游者，有更為廣泛的宣傳效果，而大陸兩網(wǎng)站則顯得有些視野狹窄，僅僅注意到了國(guó)內(nèi)的旅游者。其實(shí)這種情況的發(fā)生也是與我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展及旅游業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀所決定的。

（3）以360度虛擬旅游網(wǎng)為代表的臺(tái)灣虛擬旅游網(wǎng)站由于提供信息及景點(diǎn)按地區(qū)分類的全面性，使得旅游者通過(guò)這一個(gè)網(wǎng)站就可以獲知足夠的出游信息，并且通過(guò)全面詳細(xì)的全景圖提供，更能使網(wǎng)站用戶產(chǎn)生一種“沉浸”感，更加具有一種神游大地的感覺(jué)。而大陸網(wǎng)站則由于某些細(xì)節(jié)信息的缺失，讓人不能很好的沉浸其中，從而影響到用戶的使用體驗(yàn)。

（4）通過(guò)以上對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)，不論是大陸還是臺(tái)灣虛擬旅游網(wǎng)站，廣告在頁(yè)面中都占據(jù)大量的面積，這就說(shuō)明了網(wǎng)站經(jīng)營(yíng)來(lái)源的單一性，網(wǎng)站中存在廣告無(wú)可厚非，但過(guò)量的廣告則會(huì)提供過(guò)量的信息，讓網(wǎng)站用戶無(wú)可適從，最終影響到用戶獲取有用信息。同時(shí)，大量的雜亂無(wú)章的廣告對(duì)頁(yè)面的美觀也產(chǎn)生了很大的影響，影響用戶的使用網(wǎng)站的心情，進(jìn)而影響到點(diǎn)擊率，最終仍將會(huì)導(dǎo)致廣告收入的減少，因此控制一定量的頁(yè)面廣告變得十分的重要。

2.三維立體虛擬現(xiàn)實(shí)世界

雖然目的國(guó)內(nèi)外網(wǎng)站應(yīng)用較多的是全景圖的形式，但這種形式的虛擬旅游仍處于較為初級(jí)的階段，并不能達(dá)到很好的互動(dòng)效果，更不論通過(guò)多種傳感設(shè)備, 用戶可根據(jù)自身的感覺(jué), 使用人的自然技能對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行考察或操作,參與其中的事件; 同時(shí)提供視、聽(tīng)、摸等直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知。在現(xiàn)階段，要想廣泛的實(shí)現(xiàn)這種實(shí)時(shí)感知的虛擬旅游還有很長(zhǎng)的路要走，這取決于未來(lái)服務(wù)器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度及信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

目前三維建模及三維動(dòng)畫技術(shù)制作的虛擬旅游由于開(kāi)發(fā)成本的高昂，利潤(rùn)回收的不明顯，開(kāi)發(fā)的難度較大，且具有明顯的外部性，一般由政府出資，企業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因此這種形式的虛擬旅游未能在虛擬旅游中形成一種趨勢(shì)。

三、結(jié)論與對(duì)策

通過(guò)以上分析，我們可以發(fā)現(xiàn)真正意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游中的廣泛應(yīng)用在近期內(nèi)還是不可能的，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，虛擬旅游還將會(huì)信賴比較傳統(tǒng)的低層次的技術(shù)手段，比如全景圖，不甚清晰的衛(wèi)星俯瞰圖等。但是不論是在內(nèi)容上，還是在形式上，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬旅游都正在發(fā)生著飛速的變化。而未來(lái)網(wǎng)絡(luò)共享的虛擬旅游發(fā)展的趨勢(shì)也將會(huì)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：在內(nèi)容上，將會(huì)提供更為豐富的信息，以便旅游者出游提供全方位參考；在信息分類上，更加的有條理，利于信息的查找與檢索；在表現(xiàn)形式上，虛擬旅游會(huì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展從形式上采取更先進(jìn)的技術(shù)；在普及程度上，虛擬旅游會(huì)從少數(shù)人的關(guān)注中走出來(lái)，進(jìn)而成為人們旅游決策的最佳工具或者成為不便出行的人們的一種替代產(chǎn)品；在網(wǎng)站制作方面，應(yīng)更加的人性化，廣告的設(shè)計(jì)應(yīng)在不影響用戶獲取有用信息的基礎(chǔ)之上，應(yīng)更好的融入頁(yè)面的整體設(shè)計(jì)中去，體現(xiàn)出一種整體的美感；在普及范圍上，應(yīng)盡早的改變觀念，面向國(guó)際化，提供雙語(yǔ)甚至多語(yǔ)的信息服務(wù)，才能最大限度的做到最佳的宣傳效果。

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篇10

在國(guó)內(nèi)，AR技術(shù)大多以項(xiàng)目方式運(yùn)用的，目前還沒(méi)有屬于國(guó)人的軟件平臺(tái)。2013年上半年，中視典數(shù)字科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱中視典）將推出首款自主AR軟件平臺(tái)，其強(qiáng)大的功能以及普通老百姓都能用得起的價(jià)格，這能將成為中國(guó)AR行業(yè)的下一個(gè)引爆點(diǎn)嗎？期待一款開(kāi)放的中國(guó)AR軟件

記者：多年來(lái)，AR行業(yè)都是應(yīng)用國(guó)外的技術(shù)，因?yàn)閴艛嗪洼^高的研發(fā)成本，使得AR的制作和使用價(jià)位很高。中國(guó)的AR行業(yè)如果不想被牽著鼻子走，該如何操作和努力？

囊元：目前，雖然在國(guó)外AR比較流行，然而國(guó)內(nèi)熟悉AR的人并不多，在國(guó)內(nèi)要普及這個(gè)概念還要一段時(shí)間。在中國(guó)AR市場(chǎng)上，目前以國(guó)外技術(shù)為主，存在成本比較高、使用受到限制、技術(shù)支持不及時(shí)、語(yǔ)言障礙等問(wèn)題。

中國(guó)AR行業(yè)的崛起需要中國(guó)人自己的努力，中視典作為中國(guó)圖形圖像技術(shù)的專家，有責(zé)任帶領(lǐng)中國(guó)企業(yè)走出尷尬境地，走向世界的大舞臺(tái)。2013年上半年，中視典將推出首款自主研發(fā)的AR軟件，這款軟件既符合中國(guó)人的思維習(xí)慣，使用價(jià)格也能為人們所接受，同時(shí)將會(huì)填補(bǔ)中國(guó)AR軟件平臺(tái)的空白，而且是根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的需求量身定制了很多功能，技術(shù)上完全可以和國(guó)外公司媲美，這款軟件的出現(xiàn)，將會(huì)大大提升中國(guó)AR的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)中國(guó)人的使用習(xí)慣進(jìn)行開(kāi)發(fā)，全部以圖形化的界面，友好的操作模式，無(wú)需編程適合美工。比如，對(duì)于一家廣告?zhèn)髅焦荆绻鲆粓?chǎng)AR活動(dòng)，有了這款軟件，做好策劃和美工就可以了，完全不需要程序員的參與。

記者：這是中國(guó)AR行業(yè)研發(fā)的第一款A(yù)R軟件嗎？

袁元：是的，這是中國(guó)第一款A(yù)R軟件。說(shuō)起這款A(yù)R軟件，就不得不提中視典的下一代開(kāi)放虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)OpenVRP。眾所周知，中視典自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)VRP是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占領(lǐng)率最高的國(guó)產(chǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，到2011年，中視典的正版VRP用戶已經(jīng)突破10萬(wàn)。使用VRP做出的成功案例也非常多，例如，早在2002年，就推出了國(guó)內(nèi)第一個(gè)數(shù)字地球原型系統(tǒng)；2006年，VRP被列入高中實(shí)驗(yàn)教材；2008年，第29屆奧運(yùn)會(huì)全景數(shù)字仿真、安防、交通流量模擬；2010年，上海世博會(huì)虛擬展館；工業(yè)上重型機(jī)械的仿真案例更是數(shù)不勝數(shù)：……這些都說(shuō)明了VRP是—款非常成功的國(guó)產(chǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。作為中國(guó)VR行業(yè)的領(lǐng)航者，中視典將會(huì)把自己的軟件技術(shù)分享給社會(huì)，將會(huì)把VRP的接口開(kāi)放出來(lái)，甚至部分源代碼也會(huì)逐漸開(kāi)放，大家可以免費(fèi)試用，我們稱之為OpenVRP，開(kāi)放的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)。中視典的AR軟件平臺(tái)，將以O(shè)penVRP作為基礎(chǔ)，大大降低成本，中視典AR軟件平臺(tái)的用戶也是受益者。

記者：OpenVRP是一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，大家如果免費(fèi)使用，你們?cè)趺促嶅X呢？

袁元：OpenVRP就類似于著名的圖形渲染引擎OpenGL，中視典并沒(méi)有打算通過(guò)OpenVRP掙錢，與之相反，中視典將會(huì)為這個(gè)開(kāi)放的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)投入大量資金?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)企業(yè)大家各自為戰(zhàn)，甚至很多企業(yè)還需要花很大成本去采購(gòu)國(guó)外的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，大家需要一個(gè)開(kāi)放的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上大家可以形成合力提升中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)在世界舞臺(tái)中的競(jìng)爭(zhēng)力，這是一個(gè)對(duì)整個(gè)社會(huì)有益的事情，值得去做。我們希望更多的軟件工程師、圖形圖像專家、學(xué)校師生、公司等能夠加入到這個(gè)平臺(tái)，大家可以一起來(lái)開(kāi)發(fā)，可以提出改進(jìn)意見(jiàn)，提出新的功能需求等等。建立好了這個(gè)平臺(tái)，就構(gòu)建了一個(gè)和諧的生態(tài)系統(tǒng)，規(guī)范了行業(yè)，發(fā)展就會(huì)更好。

突破瓶頸需要時(shí)間和努力

記者：目前，了解^R的人并不多，中國(guó)媒體關(guān)注AR也不多，那你認(rèn)為AR在國(guó)內(nèi)的發(fā)展遇到了怎樣的困難和瓶頸呢？

袁元：AR在中國(guó)剛剛起步，它是一個(gè)新鮮玩意，其前途被廣泛看好，說(shuō)到瓶頸，首先面臨的困難是對(duì)AR概念的普及，就是讓大家了解什么是AR。目前國(guó)內(nèi)很多人都不知道AR的概念，我們要花很長(zhǎng)的時(shí)間去給客戶解釋，相對(duì)來(lái)說(shuō)，北上廣深的人可能更容易接受這個(gè)新事物，而且使用AR技術(shù)的成本也很高，所以要真正普及還需要一段時(shí)間，推廣AR需要政府、企業(yè)、學(xué)校以及整個(gè)社會(huì)的—起努力。

第二個(gè)困難，就是AR人才的匱乏。AR企業(yè)需要三種人才——?jiǎng)?chuàng)意策劃人員、圖形圖像開(kāi)發(fā)專家和美工創(chuàng)作人員，因?yàn)锳R是一個(gè)綜合性表現(xiàn)，缺少任何一種人才，或者人才素質(zhì)不達(dá)標(biāo)，最后呈現(xiàn)給用戶的AR案例都是不完美的。特別是圖形圖像開(kāi)發(fā)的軟件工程師要趕上國(guó)外水平，需要一段時(shí)間。中視典作為中國(guó)的圖形圖像專家，有很多世界級(jí)頂尖的圖形圖像專家，比如中視典首席科學(xué)家陳彥云博士就有多篇論文被全世界的圖形圖像頂級(jí)會(huì)議SlGGRAPH接受發(fā)表并在大會(huì)上做報(bào)告，中視典一直在和高校以及研究所合作，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，努力培養(yǎng)國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的圖形圖像開(kāi)發(fā)工程師。

記者：要突破瓶頸，作為中國(guó)國(guó)內(nèi)起步較早、研發(fā)實(shí)力強(qiáng)的AR公司，你們會(huì)有什么樣的對(duì)策呢？

袁元：突破這些瓶頸需要時(shí)間，更需要AR行業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期的努力。面臨這些困難，中視典積極應(yīng)對(duì)。首先，我們會(huì)加大對(duì)AR的宣傳力度，利用各個(gè)平臺(tái)宣傳AR；同時(shí)，我們會(huì)組織一些高水品的會(huì)議、沙龍，創(chuàng)造交流和展示的平臺(tái)，讓更多的人有渠道了解中國(guó)的AR。進(jìn)入校園也是推廣和宣傳的計(jì)劃之一，中視典將會(huì)在高校里面做免費(fèi)的講座，以此來(lái)普及AR的認(rèn)知和技術(shù)，將來(lái)大學(xué)生走出社會(huì)就有可能會(huì)用到這個(gè)技術(shù)。中視典也一直在努力尋找和培養(yǎng)中國(guó)的AR人才，給他們提供優(yōu)厚的待遇和廣闊的發(fā)展舞臺(tái)。