基于虚拟现实的虚拟实验研究 -pg电子娱乐平台

重庆大学硕士学位论文基于虚拟现实的虚拟实验研究姓名：****学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：**20050501中文摘要虚拟实验作为现代远程教育的重要组成部分在保障教学效果方面起着不可替代的作用，已经获得了越来越多人的青睐。但是由于它的发展起步较晚，技术上还很不成熟。目前的虚拟实验多为简单的二维实验演示实验，在实验真实感、交互性和教学效果等方面与真实实验相差甚远。近年来，虚拟现实技术的出现为虚拟实验的发展带来了新的生机。由于它采用了3d数字化技术、多传感交互技术以及高分辨显示的科学可视化技术，能够生成三维逼真的虚拟场景，并能使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟对象，因而能够提供比现有虚拟实验更佳的性能和更好的教学效果。论文对虚拟实验和虚拟现实技术进行了分析，深入研究了如何利用虚拟现实技术及web技术来架构新型的网络虚拟实验系统。在系统设计与实现过程中，针对当前远程教学系统的特点采用桌面型虚拟现实系统，使用户只需通过鼠标和键盘就能够与虚拟场景进行交互。论文主要研究的工作包括：对现存虚拟实验系统的不足及虚拟现实技术的特点进行了分析，阐述了虚拟现实技术用于虚拟实验开发的优势。对基于虚拟现实的虚拟实验的建模技术进行了研究。结合远程教育和虚拟实验的特点确立采用虚拟现实建模语言vrml(virtualrealitymodelinglanguage)构造三维虚拟实验场景，实现虚拟仪器的三维建模和访问。对基于虚拟现实的虚拟实验交互功能的实现技术进行了研究，确立采用java/javascript与vrml技术相结合的sai方式实现对象交互功能，弥补vrml本身的交互性差的缺点。提出了一个基于虚拟现实的虚拟实验系统基础架构，并对各个模块及其功能分别做了详细设计。实现了一个基于虚拟现实的计算机网络虚拟实验系统，在实际开发过程中实践和检验了基于虚拟现实的虚拟实验系统的开发方法和实现技术。并重点对开发过程中的关键问题进行了分析总结。本论文研究了应用虚拟现实技术开发虚拟实验的方法，设计实现了一个基于虚拟现实的计算机网络虚拟实验系统，系统开发过程中采用的构建方法和实现技术能够应用于一般虚拟实验系统的开发，为应用虚拟现实技术提高虚拟实验的真实感和改善教学效果提供了可行的途径。关键词：虚拟现实，虚拟实验，vrml，sai重庆大学硕士学位论文iiabstractvirtualexperimentimportantcomponentmoderndistanceeducationplaysirreplaceableroleteachingresults,hasalreadyobtainedmoremorepeople'sfavor.however,developsrelativelylate,stillveryimmaturetechnically.mostpresentvirtualexperimentsystemssimpletwo-dimensionalexperimentsystemsjustdemonstration,whichdiffergreatlyfromtrueexperimentscan'tmeetexperimentteaching.recentyears,virtualrealitytechnologyhasbroughtnewlifevirtualexperiment.becausehaving3ddigitizationtechnology,multi-sensinginteractivetechnologyscientificvisualizationtechnologyhigh-resolutiondisplay,canproducerealisticthree-dimensionalvirtualscene,canenableoneoperatevariouskindsvirtualtargets,scenereal-timlymutually.thereforecanofferbetterperformancebetterteachingresultsthanexistingvirtualexperiments.virtualexperimentvirtualrealitytechnologyanalysed,furtherresearchedhowusevirtualrealitytechnologywebtechnologynew-typevirtualexperimentsystemonrealizatingcourse,becausepresentdistanceteachingsystem,desktop-typevirtualrealitysystemusersonlyneedvirtualscene.mainresearchworkpaperincludes:analysingdeficienciesvirtualexperimentsystemsvirtualrealitytechnology,usingvirtualrealitytechnologydevelopvirtualexperimentsystems.modelingtechnologyvirtualexperimentbasedvirtualreality.combiningdistanceeducationvirtualexperiment,virtualrealitymodellanguagevrml(virtualrealitymodelinglanguage)three-dimensionvirtualexperimentscene,realizevisitthree-dimensionalvirtualinstrumentmodelsrealizationtechniquesinteractivefunctions,saimethodwhichusesjava/javascriptcombinedvrmltechnology英文摘要iiirealizeobjectsinteractivefunctions,whichmakesuplimitedinteractiveabilityvirtualexperimentsystemarchitecturebasedvirtualrealitytechnology,designingeachmoduledetailseparately.havingrealizedcomputernetworkvirtualexperimentsystembasedvirtualreality.developingcourse,developingapproach realizingtechnology virtualexperiment system based virtualreality tested.especially, keyproblems developingcourse virtualreality technology virtualexperiment alsodesigned computernetwork virtual experiment system based virtualreality. constructingmethods realizationtechniques adopted systemdeveloping course can apply developgeneral virtual experiment systems. so feasibleway usevirtual reality technology virtualexperiments teachingresults. keywords: virtual reality, virtual experiment, vrml, sai 1.1论文选题及研究背景 随着社会的不断发展，知识更新的速度不断加快，不学则穷，所以终身学 习为人们所倡导。然而由于时间，空间，资金等等的限制，让所有人走入教室 无疑是不现实的。科技改变世界，计算机技术，尤其是网络技术的发展和普及 丰富了我们的学习方式和手段。基于网络技术的现代远程教育使人们不受时间 空间的限制，并极大的节约了教育成本。 实验在教育中扮演很重要的角色，书本的知识只有通过实践才能深入理 解，也只有通过实践才能得到验证。实验则是学生在学校对所学知识进行实践 的最直接有效的手段之一。长期以来我国教育注重学生基础理论知识的培养， 而忽视对学生的实践动手能力的培养。造成这种现象的原因一方面是注重应试 的教育体制，一方面与我国的国情导致的教育资金投入有限，实验设备和器材 缺乏有关。所以许多学校，特别是边远地区学校的实验课程难以开展。 虚拟实验是现代远程教育的一个分支领域，通过采用各种计算机多媒体和 网络通讯技术模拟各种实验仪器的功能，弥补远程教学条件的不足，使学生足 不出户便可以通过计算机软件模拟硬件来做各种各样的实验，获得与真实实验