虚拟现实应用与分析
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虚拟与现实技术概述前言21世纪的人类社会是信息化社会,以信息技术为主要标志的高新技术产业在整个经济中的比重不断增加,多媒体技术及产品是计算机产业发展的活跃领域。
早期的计算机只能处理数和字,现在多媒体计算机能够综合处理声、文、图信息,使多种信息建立逻辑连接集成为一个系统,并具有交互性。
虚拟现实技术是目前在计算机领域中一项发展最快的多学科综合技术,已经被广泛地应用于许多领域。
本文综述了虚拟现实技术的概念,特征,原理和国外研究应用进展,以及对于此项课程的总结与建议。
1 虚拟现实的简介1.1虚拟现实的概念虚拟现实(Virtual Reality,简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。
关于虚拟现实的定义,可以从狭义和广义两个层面来理解。
所谓狭义的,被认为是一种先进的人机界面,在这种情况下,虚拟现实技术被称为“基于自然的人工界面”,它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境,用户通过使用各种交互设备同虚拟环境中的实体相互作用,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流,是一种先进的数字化人机接口技术。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间的事物。
VR是一项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域。
它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。
使用者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算将精确的3D世界影像传回产生临场感。
广义的,即对虚拟想象(三维可视化的)或真实三维世界的模拟。
它不仅仅是一种界面,更重要的部分是部的模拟,人机交互界面采用虚拟现实的方式界面,对某个特定环境真实再现后,用户通过自然的方式接受和相应模拟环境的各种感官刺激,与虚拟世界中的人及物体进行思想和行为等方面的交流。
虚拟现实技术的应用分析虚拟现实技术,在近几年的科技领域中,成为了备受瞩目的一种技术。
虽然它的发展还不够成熟,但是它已经走到了我们面前,引起了我们的关注。
虚拟现实技术可以将计算机生成的虚拟世界和真实世界融合在一起,给人们带来沉浸式的体验。
并且,它的应用范围十分广泛,下面我将结合实例,进行分析。
一、虚拟现实技术在娱乐方面的应用虚拟现实技术在娱乐方面的应用最为广泛,其中最常见的就是游戏领域。
当我们通过虚拟现实技术进入游戏中时,我们可以感受到游戏中的音效、画面、人物等似乎都变得真实起来,游戏中的一切仿佛就在我们身边。
比如,现在的VR游戏,可以让我们感受到那种身临其境的感觉,玩家们可以在游戏里翻山越岭,驾驶战车进攻敌方阵地,打造自己的城市等等。
虚拟现实技术不仅仅带来了娱乐,还增加了游戏体验的沉浸感和真实感。
除了游戏,虚拟现实技术还能应用于虚拟旅游。
现在,越来越多的旅游公司使用虚拟现实技术,让游客们身临其境地游览,让游客们在没有出门的情况下,就能感受到全球各地的美景和名胜古迹。
这不仅为游客省去了重复旅游、时间和费用的成本,而且可以扩大旅游行业的市场。
二、虚拟现实技术在教育方面的应用虚拟现实技术不仅应用在娱乐方面,还可以应用在教育领域。
虚拟现实技术可以提供逼真、交互式和激励性的教学体验,不同于传统的授课模式,它可以增加学习者的主动性和积极性。
教学方面,使用虚拟现实技术,我们可以通过模拟真实场景来进行教学,例如:一个学生在课堂上,他可以脱去眼罩,看到座舱异常并尝试自己修理的技能;或者是在历史课上,通过时间旅行,到往昔的某个时空进行体验,甚至可以在环保课上,虚拟的环境让学生亲手感受自己的行动对环境有着怎样的影响。
虚拟现实技术的教学方法,可以激发学生的积极性,增强学生的学习兴趣,提高学生的学习效率。
三、虚拟现实技术在医疗方面的应用虚拟现实技术在医疗方面也起到了很大的作用。
医生可以使用虚拟现实技术来进行手术模拟,在模拟实验室中进行手术练习,从而较少在实践中的失误率,保证手术的成功率。
虚拟现实应用案例分析1. 引言虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是一种利用计算机技术以及相关设备模拟出现实世界的感官体验的技术。
近年来,随着技术的不断进步,虚拟现实得到了广泛的应用。
本文将通过分析几个虚拟现实应用案例,探讨虚拟现实在不同领域的应用价值。
2. 教育领域虚拟现实在教育领域的应用已经被广泛探索和尝试。
例如,某高中为了提升学生的地理研究效果,引入了虚拟现实技术。
学生们戴上VR头盔,可以亲身体验全球各地壮丽的风景,感受不同地区的气候和地形。
相比于传统的地图和图片,这种身临其境的研究方式能够更好地激发学生的研究兴趣,提升他们的研究效果。
此外,虚拟现实还能够在医学教育领域发挥重要作用。
通过虚拟现实的技术,医学学生可以进行更加真实的解剖研究,身临其境地观察和操作人体内部的器官。
这种亲身实践的研究方式有助于学生更好地掌握解剖学知识,并且降低了真实解剖的风险和成本。
3. 游戏娱乐领域虚拟现实在游戏娱乐领域是最为常见的应用之一。
由于虚拟现实技术能够提供沉浸式体验,使玩家能够身临其境地参与游戏故事,与游戏角色互动。
例如,VR游戏中的玩家可以在虚拟世界中射击敌人、探索未知的环境,享受极致的游戏体验。
相较于传统的游戏方式,虚拟现实游戏具有更强的沉浸感和互动性,更能满足玩家的娱乐需求。
4. 建筑设计领域虚拟现实在建筑设计领域的应用也日益增多。
在传统的建筑设计过程中,设计师通常需要通过平面图和模型来展示设计方案。
而通过虚拟现实技术,设计师可以将设计方案转化为虚拟世界中的模型,使客户可以通过VR设备亲自走进设计方案,感受空间的大小和布局。
这种展示方式不仅能够更好地展示设计效果,还能够及时发现潜在的问题和改进方案。
5. 总结虚拟现实技术在教育、游戏娱乐和建筑设计等领域的应用,为我们带来了许多新的体验和机会。
这些应用不仅提升了用户的参与感和沉浸感,还为相关行业带来了更高的效率和创新可能。
随着技术的进一步发展,虚拟现实有望在更多领域中发挥重要作用,为人们创造更多惊喜和可能性。
虚拟现实技术的应用和前景虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)近年来备受关注,并在各个领域快速发展。
它通过模拟人的感官系统,使用户沉浸在虚拟的环境中,以创造出一种身临其境的体验。
虚拟现实技术在娱乐、教育、医疗、建筑等领域都有广泛的应用,同时也带来了许多前景和挑战。
一、娱乐领域中的虚拟现实技术应用虚拟现实技术在娱乐领域有着广泛的应用。
通过佩戴VR设备,用户可以身临其境地体验游戏、电影和其他娱乐内容。
比如,虚拟现实游戏能够让玩家感受到更加真实的游戏世界,增加游戏的沉浸感和互动性。
此外,虚拟现实技术还可以应用于体育赛事的直播,使观众可以在家中以虚拟的方式观看现场比赛,提升观赛体验。
二、教育领域中的虚拟现实技术应用在教育领域,虚拟现实技术为学生提供了更加生动和互动的学习方式。
通过虚拟实境场景的呈现,学生可以模拟实际操作、观察和实验,提高学习效果。
例如,虚拟现实可以用于人类解剖学的教学,让学生可以在虚拟环境中进行身体结构的探索和学习。
此外,虚拟实境还可以用于历史事件和文化遗产的重现,使学生能够身临其境地感受历史的变迁和文化的魅力。
三、医疗领域中的虚拟现实技术应用虚拟现实技术在医疗领域也有着广泛的应用。
医生和护士可以使用虚拟现实技术进行手术模拟与训练,提高手术操作的准确性和安全性。
此外,虚拟现实还可用于治疗心理疾病,如恐惧症和创伤后应激障碍。
借助虚拟环境刺激,患者可以逐渐减少对于恐惧对象的恐惧感,达到治疗的效果。
四、建筑领域中的虚拟现实技术应用在建筑领域,虚拟现实技术可以用于建筑设计和模拟。
设计师可以通过虚拟现实技术建立三维模型,使客户能够身临其境地感受到建筑的外观和内部布局。
这样可以更加直观地展示设计效果,帮助客户做出决策。
此外,虚拟现实技术还能够在施工前进行安全培训,提醒工人避免潜在的危险和安全风险。
虚拟现实技术的前景非常广阔,但同时也面临一些挑战。
首先,VR设备的成本较高,限制了大众的普及和应用。
虚拟现实应用场景分析第一章: 虚拟现实概述虚拟现实(Virtual Reality,VR)是一种通过计算机技术和设备模拟现实环境的技术,使用户能够沉浸其中并与虚拟环境进行互动。
虚拟现实技术已经在多个领域中被广泛应用。
本文将分析虚拟现实在教育、医疗、娱乐和建筑行业等领域的具体应用场景。
第二章: 教育领域虚拟现实在教育领域具有广泛的应用前景。
首先,虚拟现实技术可以为学生提供更加逼真的学习环境。
例如,在历史课堂上,学生可以通过虚拟现实技术身临其境地参观历史事件的场景,增强学习的实践感受。
其次,虚拟现实可以为学生提供沉浸式的实验环境。
在科学实验课上,学生可以利用虚拟实验室进行各种实验操作,提高实验操作技能和安全性。
此外,虚拟现实还可以用于远程教育,在教学资源有限的地区,通过虚拟现实技术可以实现学生与远程教师进行互动学习。
第三章: 医疗领域虚拟现实在医疗领域也有广泛的应用。
一方面,虚拟现实可以用于医疗培训和手术模拟。
通过虚拟现实技术,医生可以进行各种手术的模拟和训练,提高手术的准确性和安全性。
另一方面,虚拟现实还可以用于疼痛治疗。
通过虚拟现实的视听刺激,可以分散患者的疼痛感,减少疼痛的不适。
第四章: 娱乐领域虚拟现实在娱乐领域是最为人熟知的应用场景之一。
通过虚拟现实技术,娱乐产业可以提供更加真实、沉浸式的游戏体验。
例如,虚拟现实游戏可以使玩家身临其境地感受游戏世界,提升游戏的乐趣和互动性。
此外,虚拟现实还可以用于电影院,给观众带来沉浸式的观影体验。
通过戴上虚拟现实头戴设备,观众可以与电影角色一同参与电影故事,获得更加逼真的视听效果。
第五章: 建筑领域虚拟现实在建筑领域的应用也越来越普遍。
通过虚拟现实技术,建筑师可以在设计前进行虚拟建模,模拟建筑物的外观、内部布局和光线效果等。
这可以帮助建筑师更好地理解设计方案,并及时调整和优化。
此外,虚拟现实还可以用于展示和推广建筑项目。
通过虚拟现实技术,可以将尚未建成的建筑以虚拟的形式展示给客户和投资商,让他们更好地了解和评估建筑项目。
虚拟现实技术的应用与未来发展引言虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术在近年来取得了显著的进展,并逐渐渗透到各个领域。
从娱乐到教育,从医疗到建筑设计,虚拟现实正在改变我们的生活和工作方式。
本文将探讨虚拟现实技术的主要应用领域、面临的挑战以及未来的发展趋势。
一、虚拟现实技术的主要应用领域1. 娱乐与游戏虚拟现实技术在娱乐和游戏领域的应用最为广泛。
通过头戴显示器和运动控制器,用户可以沉浸在一个完全虚拟的世界中,体验到前所未有的互动和沉浸感。
游戏开发者利用VR技术创造了许多身临其境的游戏体验,使玩家能够在虚拟环境中探索和互动。
此外,VR还被用于虚拟电影和音乐会等娱乐活动,提供更为生动的观赏体验。
2. 教育与培训在教育和培训领域,虚拟现实技术被广泛应用于模拟训练和虚拟课堂。
通过创建虚拟环境,学生可以在逼真的情境中进行学习,提升实际操作能力。
例如,医学生可以在虚拟手术室中练习手术技巧,飞行员可以在模拟飞行器中进行飞行训练。
VR技术还使得远程教育成为可能,学生可以通过虚拟课堂参与全球范围的学习。
3. 医疗与治疗虚拟现实技术在医疗领域的应用越来越广泛。
它被用于心理治疗、康复训练和手术规划等方面。
VR技术可以帮助治疗恐惧症、创伤后应激障碍等心理问题,通过模拟情境进行逐步暴露治疗。
康复训练中,虚拟现实可以提供趣味性和激励,使患者在康复过程中更有动力。
同时,VR还可以帮助医生进行手术前的规划和演练,提高手术的安全性和成功率。
4. 建筑与设计在建筑和设计领域,虚拟现实技术被用于可视化和设计验证。
建筑师和设计师可以创建虚拟模型,允许客户在建筑完成前体验和修改设计。
这种沉浸式的体验可以帮助客户更好地理解设计意图,提出意见和建议,从而优化最终的建筑方案。
此外,VR还被用于城市规划和室内设计等方面,提供更直观的设计方案和效果展示。
二、虚拟现实技术面临的挑战1. 技术成本虽然虚拟现实技术的发展迅速,但高质量的VR设备仍然存在较高的成本。
虚拟现实技术的应用前景分析虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是一种将计算机生成的三维虚拟场景与用户的感知系统进行交互的技术。
通过将用户置于虚拟场景中,VR技术可以模拟出真实的环境、物体和事件,从而让用户有身临其境的感觉。
作为一项新兴技术,VR在近年来快速发展,其应用前景也越来越广泛。
一、游戏娱乐作为最早开拓VR市场的行业,游戏娱乐一直是VR技术的主要应用领域。
VR游戏的最大特点就是玩家可以身临其境地进入游戏世界,将现实与虚拟融为一体。
目前,市场上已有不少VR游戏成功落地,如《死亡空间3》、《EVE:瓦尔基里》和《空军来了》等,这些都是经过长时间的开发、测试后得以发行的精品游戏。
未来,随着VR技术的进一步普及,游戏娱乐行业的前景一定会更加广阔。
二、教育培训VR技术可以在虚拟世界中呈现各种场景,从而为教育培训提供更多的可能性。
例如,在医学教育中,通过VR技术,学生可以全方位地了解人体结构和病理情况,并进行操作训练;而在火灾等紧急情况的培训中,VR技术可以提供一个虚拟的环境,让学生可以模拟真实情况下的应对方法。
可以预见,在未来,VR技术在教育培训领域会有越来越广泛的应用。
三、旅游观光传统的旅游观光方式可能会使游客感到枯燥乏味,而VR技术可以提供一种更为身临其境的旅游方式。
利用VR技术可以让游客进入虚拟的环境中,从而感受到各个景点的真实感和历史文化的魅力。
例如,浏览远古时期的文物,穿梭于未来科技城市,这些都可以通过VR技术轻松实现。
可以预计的是,VR技术未来有望成为旅游观光行业的主要驱动力。
四、医疗康复利用VR技术可以让患者全方位地感受到治疗的效果,从而更加有效地促进康复。
例如,在脑卒中康复方面,利用VR技术可以帮助患者进行身体重建、平衡能力训练、语言和认知训练等。
此外,VR技术也可以应用于诊疗中,例如通过虚拟模拟手术室,让医生实现手术前的真实模拟练习。
五、商业广告虚拟现实可以为商业广告提供更加立体的展示平台。
虚拟现实技术的应用问题与解决方案虚拟现实(VR)技术是一种通过计算机生成的仿真环境,可以模拟现实世界或创造虚构的虚拟世界,让用户能够在其中进行互动或体验。
随着VR技术的不断发展,它正在被广泛应用于娱乐、教育、医疗、军事、工业等多个领域。
然而,虚拟现实技术的应用也面临着一些问题,例如技术成熟度、用户体验、成本等方面的挑战。
本文将探讨虚拟现实技术的应用问题,并提出解决方案。
一、技术成熟度问题1.1 VR硬件设备的性能不足目前市面上的VR设备性能和分辨率一般,存在画质不清晰、运行卡顿等问题,无法提供真实感的体验。
解决方案:首先需要不断研发、改进VR硬件设备,提升其性能和分辨率。
其次,可以利用新兴的技术,如5G网络或云计算,来提高设备的数据传输速度和处理能力,从而改善用户体验。
1.2 VR软件内容不足虚拟现实技术的应用需要大量的软件内容支持,但目前市面上的VR软件内容相对匮乏,缺乏丰富的内容和多样性。
解决方案:引导更多的软件开发者投入VR软件的开发,推动VR软件市场的发展,提供更多样、更丰富的内容。
同时,可以鼓励跨行业合作,将不同行业的专业知识和技术融合到VR软件内容中,以提供更为丰富和有深度的体验。
1.3 VR技术的标准化目前VR技术的标准并不统一,不同厂商生产的VR设备之间相互不兼容,导致用户体验的不稳定。
解决方案:有关部门可以出台统一的技术标准和规范,促进VR设备之间的互操作性,让不同品牌的VR设备能够互相兼容,从而提高用户体验,并推动整个行业的发展。
二、用户体验问题2.1运动控制不便目前市面上的VR设备多数需要通过手柄、体感设备等辅助设备进行操作,不能提供真实的手部和身体的自由运动,影响了用户的体验。
解决方案:未来可以通过更智能的传感器和控制设备来实现更为自然的手部和身体运动控制,从而提高用户的沉浸感和参与感。
此外,可以利用识别技术,将现实世界的动作和手势通过虚拟现实技术呈现出来,增加用户的互动性。
虚拟现实技术的应用分析随着科技的不断发展,虚拟现实技术也越来越普及。
虚拟现实技术是一种将现实场景模拟到计算机中并通过特殊设备让人感受到身临其境的体验,是一种全新的交互式体验技术。
虚拟现实技术应用广泛,在游戏、医学、教育、旅游等领域都有广泛的应用。
一、游戏领域虚拟现实技术最早应用于游戏领域,凭借其强大的沉浸式体验,为玩家带来了全新的游戏体验。
虚拟现实游戏可以使玩家获得身临其境的感觉,进一步提升游戏的趣味性和挑战性。
例如,使用虚拟现实眼镜作为游戏控制器可以进行头部移动和眼球追踪控制,让玩家更好地感受到游戏场景中的物体移动和元素变化。
值得一提的是,虚拟现实技术对于游戏制作的要求很高,投入的成本和时间也非常的大。
然而,在虚拟现实游戏中,冒险、恐怖、动作等游戏类型的体验效果更加出色,可以惊险刺激,同时让玩家又有一种探险兴奋感。
二、医学领域虚拟现实技术还在医学领域得到广泛应用。
虚拟现实技术可以为医学领域提供一种安全、无风险的仿真操作环境。
通过虚拟现实技术,医生可以进行一些模拟性操作,其更好的操作精确度可以减少医疗事故的发生。
虚拟现实技术还可以进行医学培训,医学教育。
如,医学实验室可以使用虚拟实现技术提供虚拟模型,为学生提供更为丰富和真实的教学体验。
此外,虚拟现实技术在康复领域也有很好的应用,比如可以给残疾人提供一种更贴近自然的恢复方式。
三、教育领域虚拟现实技术在教育领域也应用越来越广泛,它可以为学生提供一种真实的场景体验,增强学生的学习积极性和兴趣。
例如,在历史课上,学生可以通过虚拟现实技术来探究有关历史事件和地点,进一步加深对历史的了解。
在地理学科中,虚拟现实技术也应用广泛,使用虚拟现实技术可以让学生穿越不同的地域,进一步了解不同国家的文化和自然景观。
四、旅游领域虚拟现实技术还被广泛用于旅游行业。
旅游业需要现场体验,因此虚拟现实技术为旅游行业提供了全新的选择。
旅游公司可以创建虚拟旅游路线,使游客获得在家就能感受到旅游的乐趣。
工程施工中的虚拟现实技术应用与案例分析虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)作为一种新兴的技术工具,正在逐渐渗透到各个领域,包括工程施工行业。
通过虚拟现实技术的应用,施工方可以在项目开始之前预测潜在问题,提前解决施工难题,提高施工效率,降低项目风险。
本文将介绍工程施工中虚拟现实技术的应用及相关案例。
首先,虚拟现实技术可以用于项目规划和设计阶段。
在传统的施工项目中,规划和设计的纸质图纸往往难以准确呈现项目的真实效果,容易导致设计偏差或者施工不合理。
而通过虚拟现实技术,可以将纸质图纸转换为三维模型,使设计人员和施工人员能够更准确地了解项目的构造和布局。
例如,在大型建筑项目中,建筑师和工程师可以使用虚拟现实技术来模拟建筑物的外观、结构、装修等方面,以便更好地把握项目的整体效果和细节。
其次,虚拟现实技术也可以用于施工现场的培训和教育。
在传统的施工过程中,新员工或者临时工人往往需要相当长的时间来适应施工环境和掌握相关技能。
而通过虚拟现实技术,则可以提供一个模拟的施工环境,让施工人员在虚拟环境中进行培训和实践。
例如,在建筑施工现场,施工人员可以通过虚拟现实技术来模拟搭建脚手架、安装管道和线缆等操作,以提前熟悉实际工作中的要求和工序。
这样可以减少培训时间,降低人力成本,同时提高施工操作的安全性和可靠性。
另外,虚拟现实技术还可以用于施工过程中的可视化监控和协作。
在传统的施工管理中,项目负责人需要经常亲自到现场检查和协调工作进展,这不仅费时费力,而且不能及时获取全面的信息。
而通过虚拟现实技术,可以将施工现场实时传输到办公室或者指挥中心,并与三维建模相结合,实现对施工进度、质量和安全等方面的全面监控。
同时,不同部门的相关人员可以通过虚拟现实技术进行远程协作,解决实际施工中的问题,提高工作效率和协同能力。
现在,让我们来看几个已经成功应用虚拟现实技术的工程施工案例。
首先是英国伦敦西敏市政厅的翻新项目。
虚拟现实应用与分析院别:软件学院专业方向:软件工程年级: 1101班学号: 11125834 学生姓名:贾鹏指导教师:李志远完成时间: 2011年10月27日摘要:介绍了虚拟现实技术的概念、基本特征与类型,并从虚拟现实技术的特点和应用出发,论述虚拟现实技术在教育领域,尤其是在数控技术教学中的应用,从而丰富了数控技术教学与培训的方法和手段,提高了数控技术教学的效果和质量。
关键词:虚拟现实技术;数控技术;教育教学;目录1.虚拟现实技术简述 (5)2 虚拟现实系统的基本类型 (5)2.1 桌面式虚拟现实系统 (5)2.2 沉浸式虚拟现实系统 (5)2.3 增强式虚拟现实系统 (6)2.4 分布式虚拟现实系统 (6)3. 虚拟现实技术的基本特征 (6)4 虚拟现实技术在教育教学中的实现意义 (7)4.1 虚拟现实技术开创了全新的学习场景 (7)4.2 虚拟现实技术提供了崭新的教学手段 (7)4.3 虚拟现实技术变革了传统学习方法 (8)4.4 虚拟现实技术丰富了课堂教学内容 (8)4.5 虚拟现实技术节约了有限的教育成本 (8)5 技术虚拟现实技术在数控技术教学中的应用 (8)6 虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望 (10)6.1 虚拟环境与真实生产的差异 (10)6.2 虚拟现实的效果还有待加强 (11)6.3 硬件环境还有待提高 (11)6.4 实现成本问题还有待降低 (11)前言随着科学技术的迅猛发展,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。
虚拟现实技术是近几年来国内外科技界关注的一个热点,它的兴起,为人机交互界面的发展开创了新的研究领域,为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。
目前,虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、军事训练、建筑设计、教育培训等众多领域。
以计算机仿真和数控加工技术为基础,利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境,形成了虚拟数控技术,如将其应用于数控技术教学上,必将对整个教学产生深远的影响。
1.虚拟现实技术简述虚拟现实技术,简单地说,就是借助于计算机技术及硬件设备,实现一种人们可以通过视、听、触、嗅等手段所感受到的虚拟幻境。
虚拟现实作为一项尖端科技,它集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,由计算机图形构成三维数字模型,并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境,提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。
虚拟现实的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作,改变了过去人类除了亲身经历,就只能间接了解环境的模式,从而有效地扩展了人们的认知手段和领域。
2 虚拟现实系统的基本类型根据用户参与虚拟现实的不同形式,可把虚拟现实系统划分成四类:2.1 桌面式虚拟现实系统桌面式虚拟现实系统也称为简易型虚拟现实系统,它是利用个人计算机和低级工作站进行仿真,将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口,使用者通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。
这种系统的特点是结构简单、价格低廉,因此应用比较广泛,是一套经济实用的系统。
但桌面式虚拟现实系统会受到周围现实环境的干扰,参与者缺少完全的沉浸,缺乏真实的现实体验。
2.2 沉浸式虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统是一种高级的虚拟现实系统,它提供一个完全沉浸的体验,使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。
它利用头盔式显示器或其它设备,把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来,并提供一个新的、虚拟的感觉空间,并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。
沉浸式虚拟系统是一套比较复杂的系统,它的优点是用户全身心地沉浸到虚拟世界中去,缺点是系统设备价格昂贵,难以普及推广。
2.3 增强式虚拟现实系统增强式虚拟现实系统是把真实环境和虚拟环境组合在一起的一种系统,它既允许用户看到真实世界,同时也可以看到叠加在真实世界的虚拟对象,这种系统既可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。
2.4 分布式虚拟现实系统分布式虚拟现实系统是利用远程网络,将异地的不同用户联结起来,多个用户通过网络同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历,对同一虚拟世界进行观察和操作,达到协同工作的目的,从而将虚拟现实的应用提升到了一个更高的境界。
3. 虚拟现实技术的基本特征虚拟现实技术具有以下四个基本特征: 沉浸性——指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
虚拟现实技术是根据人类的视觉,听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。
交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互,使用者不仅可以利用电脑键盘,鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔,数据手套等传感设备进行交互。
多感知性——是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉等多种感知,从而达到身临其境的感。
构想性——是指虚拟现实技术具有广阔的可想像空间,可拓宽人类的认知范围,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,它不仅可实现实物虚化,还可实现虚物实化等处理。
4 虚拟现实技术在教育教学中的实现意义随着计算机、信息、网络等相关技术的发展,计算机作为一种高效能的信息传播工具,在教育教学过程中得到越来越广泛的应用,如果将虚拟现实技术作为一种新兴的教学媒体应用到教育教学中,这种崭新的技术会带给我们崭新的教育思维,解决我们以前无法解决的问题。
4.1 虚拟现实技术开创了全新的学习场景彻底打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术,可以彻底打破空间的限制,学生可以进入物体的内部进行观察,如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部,考察物体内部的工作情况。
虚拟技术还可以突破时间的限制,一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现给学生观察。
虚拟制造技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境,使学生能如同在制造现场一样,与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。
基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景,构造出开放性的教学环境。
4.2 虚拟现实技术提供了崭新的教学手段构建实物虚化、虚物实化的方法通过虚拟现实、多媒体、网络等技术的综合应用,可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。
虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。
虚拟现实系统可以进行实物虚化,虚拟各种人物,创建虚拟课堂,在虚拟的课堂气氛中,学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论,开展启发式教学。
运用虚拟现实技术,还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互,由视、听、触、觉获取外界的反应,通过学生自我组织,制定并执行学习计划,进行自我评价,开展适应式学习。
还可通过小组或团队的形式,组织学生进行学习,成员间共享成果,开展协作式教学。
4.3 虚拟现实技术变革了传统学习方法营造开放性的网上探索学习运用虚拟现实技术,突破传统教科书的限制,使每一位学习者都可以根据自己的学习特点,在自己方便的时间从互联网上自由地选择适合的学习资源,按照适合于自己的方式和速度进行学习,这种探索性的学习,有利于激发学生的创造性思维,使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识,从而提高学习者的动力。
4.4 虚拟现实技术丰富了课堂教学内容展示全方位、多角度的教学内容利用虚拟现实技术,可丰富教学内容,将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行,由于这些虚拟的训练系统无任何危险,学生可以反复练习,直至掌握操作技能为止。
应用虚拟现实技术,还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象,全方位、多角度地展示教学内容。
利用计算机多媒体技术,制作各种仿真课件,创设所需要的某种虚拟情景,让学生进行模拟实验,从而极大丰富课堂的教学内容。
4.5 虚拟现实技术节约了有限的教育成本开展虚拟实验、进行虚拟生产虚拟各种实验设备、实训环境和操作过程,使大多数课程可以在虚拟实验室中进行,大多数的技能可以在虚拟实训车间中进行训练,从而不必购置昂贵的实验实训设备。
可以在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下,解决在教学中,因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验,虚拟训练又可避免实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题,从而有效节约教育成本。
5 技术虚拟现实技术在数控技术教学中的应用随着我国经济建设的飞速发展,社会各行业对制造业提出了更高的要求,数控技术是现代机械制造业的核心技术,其技术的应用水平将直接影响产品的加工水平。
在现今数控技术人才极度缺乏的情况下,如何将最新、最实用的数控技术高效地传授给数控技术学习者,是数控技术教学要着重考虑的问题。
由于数控技术教学和培训都离不开数控机床,而数控机床本身价格比较昂贵,限制了学校的购买能力,若采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境,同样可以让学生尽快熟悉数控机床的加工环境与真实的加工过程,从而提高数控技术的教学效果和教学质量。
虚拟现实技术可从以下几方面应用在数控技术教学上。
利用虚拟现实技术实现数控教学仪器、设备、加工产品的立体展示在传统教学中,学生只有通过在书本上察看各种教学仪器设备的平面图形,或在现场观察实际的教学设备外形来获得各种感性认识。
平面的图形限制了学生的空间想象能力,实际现场教学又增加了学校的投入。
采用使用虚拟现实,我们可以构建一个与实物同样的三维物体,如采用Pro/E 建模,将各种教学仪器、设备和产品进行实物虚化,将这些物体以立体形式存放在虚拟教室中,我们只要进入这个虚拟空间,就可随时随地地认识这些仪器设备,而且可观察到设备内部的结构,可辅助数控技术教学的学习过程,增强理解能力,提高学习效果。
利用虚拟现实技术进行模拟实验和仿真教学在教学中,许多昂贵的实验、培训器材,由于受价格的限制而无法普及或有许多实验是根本不可能做的,如果利用虚拟现实技术,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,如进行各种虚拟的数控系统的连接与组装。