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基于虚拟现实技术的三维虚拟环境研究
作者：佟冉
来源：《电脑知识与技术》2012年第33期
摘要：虚拟现实是近年来十分活跃的技术研究领域，是一系列高新技术的汇集，它能给用户更为逼真的体验。文章通过分析研究三维虚拟环境框架的体系结构，对软件模块进行分层，比较筛选多种三维图形引擎，最终选择通过OpenSceneGraph（OSG）作为虚拟场景图形引擎，实现绘制三维虚拟环境。分析研究如何操作和改造虚拟环境中的对象，实现虚拟环境中的人机交互。
关键词：虚拟现实技术；三维虚拟环境；人机交互；三维图形引擎；沉浸式
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）33-8066-03
伴随着制造企业信息化进程的不断发展，仿真建模在产品制造中的应用也由分散到集成，由局部到全局，并且更加注重可视化技术的应用和与用户之间的交互[1]。采用虚拟现实技术为相关装置构造虚拟环境可以摆脱传统仿真培训系统中所存在的一些不足，例如在软件仿真中，主要以图、图表、照片和现场录像等传统多媒体方式为表现手段，真实感和临场感都较为欠缺；而在物理仿真中，系统复杂、庞大难于实现，虚拟现实技术可以在很大程度上提高场景的沉浸感和真实感。
1 三维虚拟环境框架
虚拟环境的开发涉及了网络技术、并行处理技术、人工智能、高性能计算技术、模式识别、传感技术、计算机图形学、图像处理等技术，还涉及社会学、美学、气象、通信、物理、数学等学科，复杂程度可想而知。虚拟现实要达到实现自然实时交互和逼真的多种感觉的要求，其组成主要应包括几方面：虚拟环境生成系统，产生实时的图像；用以确定参与者位置和动作的定位跟踪系统；提供虚拟空间多用户协同交互功能的网络接口；含有CAVE、PowerWall、立体显示设备的沉浸式显示系统；提供立体声源和判定空间位置的音效系统；提供参与者感知力与压力的反馈的触觉和力反馈系统。
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虚拟现实实习报告
篇一：VR虚拟现实实验报告
《虚拟现实技术》课堂实验报告
（XX-XX学年第2学期）
班 级： 地信一班
姓 名： 冯正英
学 号： 3
实验一：Sketch Up软件认识与使用
一、实验目的与要求：
1. 目的
通过本次实验，使学生掌握Sketch Up软件的基本架构，理解利用Sketch Up进行场景制作的基本步骤，能够熟练运用Sketch Up软件的主要功能及相关工具。
2. 要求
每位学生进行Sketch Up软件的安装和配置，操作练习Sketch Up的主要功能及相关工具，理解体会各种操作的执行结果，并独立总结撰写完成实验报告。
二、Sketch up的主要功能：
1、独特而便捷的推拉工具：功能强大且操作简便的推拉工具，所有的造型几乎都可从推拉方式中完成。
2、可汇入导出AutoCAD的各式图面：可读取与写出各版本的AutoCAD DWG格式，并可自模型中汇出平、立、剖面的DWG图面，让您延用原有的设计而无须重新处理。
3、精确的尺寸输入与文字注释：所有的外型不再只是大约的视觉比例，透过数值输入框可赋予精密而正确的尺寸，也能直接在立体图面上进行尺寸标注和注释，大大地增强图面解说力。
4、随贴即用的材质彩绘功能：任何的图像档均能搭配彩绘工具贴附于模型表面，无须经过彩现计算，便能直接呈现出材质的原貌，既快速又有效率。所有材质均可立即编修大小比例、角度与扭转变形，并直接调整透明度。
5、随贴即用的材质彩绘功能：任何的图像档均能搭配彩绘工具贴附于模型表面，无须经过彩现计算，便能直接呈现出材质的原貌，既快速又有效率。所有材质均可立即编修大小比例、角度与扭转变形，并直接调整透明度。
基于ＶＲＭＬ的虚拟实验教学系统的研究与实现
陈彬彬 （雅安职业技术学院 四川雅安 ６２ ５０００） ・数字教育・
摘要：本文在介绍虚拟现实技术的相关知识基础上，对基于ＶＲＭＬ的虚拟实验教学系统进行了深入研究，详细阐述了一个基于ＶＲＭＬ的虚
拟实验教学系统的实现。 关键词：虚拟现实技术 ＶＲＭＬ 虚拟实验教学 中图分类号：Ｇ７１ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ７—９ ４１ ６（２ ０１ ０）０ ９—０１１ ２—０ ２
随着我国教育和科技的飞速发展，新的
教学手段不断涌现，继多媒体技术之后，教 学技术领域又出现一种新型教学媒体，它就
是虚拟现实技术（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，简称为
ＶＲ）。虚拟现实技术在教育领域的应用日益 增多，今天就让我们把计算机变成实验台，
软件变成实验设备，网络变成实验室，共同
来完成一个虚拟实验教学系统的构建工作。
１虚拟现实技术简介
虚拟现实技术这一名词是由美国ＶＰＬ
公司创建人拉尼尔（Ｊａｒｇｏｎ Ｌａｎｉｅｒ）在２０世纪
８０年代初提出的，也称灵境技术或人工环 境。所谓ＶＲ技术，是以计算机技术为主，综
合运用三维图形技术、计算机模拟与仿真、 传感技术、显示技术、人工智能等多种信息
技术基础的一门崭新的综合性信息技术。它 利用计算机、数据手套、头盔显示器等设备
来产生一个逼真的三维视觉、触觉等多种感 官体验的虚拟世界，用户通过自己的视点直
接地、多角度地对环境进行观察、发生“交
互”作用，使人和计算机很好地“融为一体”， 给人一种“身临其境”的感觉。虚拟现实技术
具有沉浸性、交互性、多感知性的特征。虚拟
现实技术根据“沉浸”程度的高低，可分为沉 浸式、桌丽式、分布式和增强现实性虚拟现
实系统四种类型。其中桌面式虚拟现实技术 能形象生动地表现各个学科的教学内容，有
效地营造随技术发展的教学环境，需要投入
的成本也不高，在教育领域的应用最广。
２虚拟现实技术在实验教学中的
一、实验背景
随着科技的飞速发展，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术逐渐走进人们的生活。作为一种全新的交互方式，VR技术可以模拟现实世界，为用户提供沉浸式的体验。近年来，人类虚拟实验作为一种新兴的研究方法，在心理学、教育学、医学等领域得到了广泛应用。本实验旨在探究人类虚拟实验在心理学研究中的应用，通过模拟特定情境，观察被试在不同情境下的心理反应和行为表现。
二、实验目的
1. 了解人类虚拟实验的基本原理和方法；
2. 探究虚拟现实技术在心理学研究中的应用；
3. 分析被试在虚拟实验中的心理反应和行为表现；
4. 为心理学研究提供新的实验方法和技术支持。
三、实验材料
1. 实验设备：VR头盔、电脑、数据采集设备；
2. 实验软件：虚拟现实平台（如Unity、Unreal Engine）；
3. 实验场景：模拟真实场景的虚拟环境；
4. 被试：自愿参与实验的20名大学生。
四、实验方法
1. 实验设计：采用2（情境类型：正常情境、刺激情境）×2（实验条件：真实条件、虚拟条件）的混合实验设计；
2. 实验步骤：
（1）实验前，对被试进行分组，每组10人；
（2）向被试介绍实验目的、流程和注意事项；
（3）被试进入虚拟环境，分别经历正常情境和刺激情境；
（4）在真实条件下，被试进行实际操作；
（5）在虚拟条件下，被试通过VR头盔体验虚拟环境； （6）记录被试在两种情境下的心理反应和行为表现；
（7）实验结束后，对被试进行访谈，了解其对实验的反馈和建议。
五、实验结果与分析
1. 实验结果显示，被试在虚拟情境下的心理反应和行为表现与真实情境存在显著差异；
2. 在刺激情境中，虚拟环境对被试的刺激程度明显高于真实环境；
3. 被试在虚拟情境下的焦虑、紧张等负面情绪反应更为明显；
4. 虚拟实验中，被试的行为表现与真实环境存在一致性。
六、实验结论
1. 人类虚拟实验是一种有效的心理学研究方法，能够模拟真实情境，观察被试在不同情境下的心理反应和行为表现；
