第一章緒論虛擬現(xiàn)實(shí)79

1、VRML概述概述2010/3/3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史。nVRML的特點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)? 2004虛擬奧運(yùn)北京建虛擬奧運(yùn)博物館北京建虛擬奧運(yùn)博物館 n“虛擬奧運(yùn)博物館”將通過三維實(shí)時(shí)仿真、大場景圖像多通道實(shí)時(shí)輸出等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)比賽項(xiàng)目仿真模擬、虛擬奧運(yùn)藝術(shù)作品展示、歷屆奧運(yùn)歷史再現(xiàn)、奧運(yùn)比賽精彩回放和北京2008奧運(yùn)場館虛擬漫游等內(nèi)容的展示。 n全球網(wǎng)民足不出戶就可了解北京奧運(yùn)。n“虛擬奧運(yùn)博物館”與其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，在形式上增加了互動?！疤摂M奧運(yùn)博物館”提供的展覽和互動活動都是三維仿真，更有視覺沖擊。 3D虛擬奧運(yùn)城 n虛擬奧運(yùn)主題城以青島奧林匹克帆船基

2、地為原型及起點(diǎn)，按1：1的比例完全仿真到互聯(lián)網(wǎng)中，將傳統(tǒng)的信息化方式借助先進(jìn)的web3D技術(shù)進(jìn)行展現(xiàn)，搭建了虛擬的奧運(yùn)場館和水上基地等，展現(xiàn)奧帆基地的五大中心、人文奧運(yùn)展廳、奧運(yùn)文化長廊等內(nèi)容。n目前有奧帆中心、人文奧運(yùn)、文化長廊三個(gè)世界,具有3D專業(yè)技術(shù)的居民可以在獲得一定特權(quán)后在奧運(yùn)城中自主搭建自己的家園.n這與現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上流行的博客空間異曲同工。它搭建了一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的活動平臺，奧帆賽文化活動既可以在物理空間舉辦，也可以在虛擬空間進(jìn)行，虛擬的奧帆文化活動就可以進(jìn)入到用戶的家里。n人機(jī)交互技術(shù)的歷史與發(fā)展n基本概念n基本特性n分類n應(yīng)用領(lǐng)域n應(yīng)用前景n在教育領(lǐng)域的應(yīng)用n對傳統(tǒng)教育的影響虛擬現(xiàn)

3、實(shí)技術(shù)?人機(jī)交互技術(shù)的歷史與發(fā)展n命令行界面n圖形用戶界面n虛擬現(xiàn)實(shí)（新一代的人機(jī)交互系統(tǒng)） 基本概念 定義1nVirtual Reality（VR) 把客觀世界的某一局部用電子的方式模擬出來，并且那個(gè)讓你走進(jìn)這個(gè)局部世界，猶如身臨其境；而且這種身臨其境是動態(tài)的。 VR是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感觀的虛擬世界，是一種高級的人機(jī)交互系統(tǒng)?；靖拍?定義2nVirtual Reality（VR) 采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。 其最終的目標(biāo)：真實(shí)的體驗(yàn)和方

4、便自然的人機(jī)交互。VR的概念模型虛擬世界感知系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)介入者感官刺激信號反應(yīng)動作VR與傳統(tǒng)交互技術(shù)的區(qū)別n自然交互（計(jì)算機(jī)適應(yīng)人）n多通道（多種感覺，視聽觸味等）n非精確（智能化)n通過交互作用表示事物的現(xiàn)實(shí)性 用戶身臨其境對VR的評價(jià)nVR是20世紀(jì)90年代最重要的思想之一n21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)是VR計(jì)算機(jī)nVR是放大智慧的新工具nVR是億萬美元的產(chǎn)業(yè)VR的基本特性n沉浸感（Immersion)n交互性（Interactivity）n構(gòu)想性（Imagination）簡稱3I特性 沉浸感（Immersion)n即全身心的進(jìn)入，簡單說就是產(chǎn)生在虛擬世界中額幻覺。n理想情況下的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶

5、難以分辨真假的程度，甚至比真的還“真”。n虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性來源于虛擬世界的多感知性（視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等）。n理論上說虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)該具備人在現(xiàn)實(shí)可觀世界中具有的所有感知功能。交互性（Interactivity）n強(qiáng)調(diào)人與虛擬世界之間要以自然的方式進(jìn)行交互，主要體現(xiàn)在：n人的參與與反饋 n交互的有效性 以虛擬場景的真實(shí)感為前提n交互的實(shí)時(shí)性構(gòu)想性（Imagination）n虛擬環(huán)境是人想象出來的，同時(shí)這種想象體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者相應(yīng)的思想。n用戶在虛擬環(huán)境中根據(jù)所獲取的多種信息和自身在系統(tǒng)中的行為，通過聯(lián)想、推理和邏輯判斷等思維過程，隨著系統(tǒng)的變化對系統(tǒng)未來進(jìn)展進(jìn)行想象，以獲取更多的知識，認(rèn)

6、識復(fù)雜系統(tǒng)深層次運(yùn)動原理和規(guī)律性。n虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識，提高感性和理性認(rèn)識，從而產(chǎn)生新的構(gòu)思 n例：房地產(chǎn)、核實(shí)驗(yàn)、新型武器設(shè)計(jì)、醫(yī)療手術(shù)的模擬與訓(xùn)練等虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類n按交互和沉浸的程度不同劃分：n桌面式VR系統(tǒng)n沉浸式VR系統(tǒng)n疊加式VR系統(tǒng)n分布式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)n也稱窗口虛擬現(xiàn)實(shí)，n利用個(gè)人計(jì)算機(jī)或初級圖形工作站等設(shè)備，n以計(jì)算機(jī)屏幕作為用戶觀測虛擬世界的窗口，n采用立體圖形、自然交互等技術(shù)，產(chǎn)生三維立體空間的交互場景，n通過鍵盤、鼠標(biāo)和力矩球等各種輸入設(shè)備操縱虛擬世界，實(shí)現(xiàn)與虛擬世界的交互。桌面式VR系統(tǒng)桌面式VR系統(tǒng)

7、的特點(diǎn)：n用戶處于不完全沉浸的環(huán)境，缺少完全沉浸、身臨其境的感覺。n對硬件身邊要求極低n實(shí)現(xiàn)成本較低，應(yīng)用相對普遍疊加式VR系統(tǒng)n也成增強(qiáng)式VR系統(tǒng)n把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合在一起的一種系統(tǒng)。n既可減少構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的計(jì)算，又可對實(shí)際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到了亦真亦幻的境界。疊加式VR系統(tǒng) 實(shí)例n醫(yī)學(xué)可視化n軍用飛機(jī)導(dǎo)航n設(shè)備維護(hù)與修理n文物古跡的復(fù)原疊加式VR系統(tǒng)的特點(diǎn)n真實(shí)世界和虛擬世界融為一體n真實(shí)世界和虛擬世界在三維空間中整合n具有實(shí)時(shí)交互功能沉浸式VR系統(tǒng)n一種高級的，較理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)n提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種仿佛置身于真實(shí)世界之中的感覺。n常見的沉浸式VR系統(tǒng)： 基

8、于頭盔式顯示器的系統(tǒng) 投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)沉浸式VR系統(tǒng)的特點(diǎn)n高度的實(shí)時(shí)性能n高度的沉浸感n良好的系統(tǒng)集成度與整合性能n良好的開發(fā)性n支持多種輸入與輸出設(shè)備并行工作。分布式VR系統(tǒng)nDVRn虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和結(jié)合的產(chǎn)物。n在網(wǎng)絡(luò)的虛擬世界中，位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接共享的系統(tǒng)。n目標(biāo)是在“”虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將地理上分布的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個(gè)用戶同時(shí)參加到一個(gè)虛擬空間，通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)與其他用戶進(jìn)行交互，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，以達(dá)到協(xié)調(diào)工作的目的，將虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的境界。分布式VR系統(tǒng)實(shí)例n聯(lián)網(wǎng)游戲n

9、虛擬戰(zhàn)爭模擬分布式VR系統(tǒng)的特點(diǎn)n各用戶具有共享的虛擬工作空間n支持實(shí)時(shí)交互，共享時(shí)鐘n多個(gè)用戶可以各自不同的方式相互通信n資源信息共享n允許用戶自然操縱虛擬世界中的對象應(yīng)用領(lǐng)域n軍事應(yīng)用 n遙現(xiàn)與遙作n科學(xué)計(jì)算可視化n教育和培訓(xùn)n設(shè)計(jì)和規(guī)劃n商業(yè)領(lǐng)域n藝術(shù)與娛樂軍事應(yīng)用n模擬軍事演習(xí) 安全性高，節(jié)省費(fèi)用遙現(xiàn)與遙作體驗(yàn)和操作遙遠(yuǎn)的真實(shí)環(huán)境n遙控宇宙空間站n危險(xiǎn)場所n遠(yuǎn)距離醫(yī)療（診斷和手術(shù)）科學(xué)計(jì)算可視化n分子模型n地震模型n環(huán)境模型教育和培訓(xùn)n仿真教學(xué)與實(shí)驗(yàn)n特殊教育n多種專業(yè)訓(xùn)練 訓(xùn)練飛行員 用數(shù)字模型訓(xùn)練 外科手術(shù)設(shè)計(jì)和規(guī)劃n建筑設(shè)計(jì)n城市規(guī)劃商業(yè)領(lǐng)域n虛擬商店n房地產(chǎn)藝術(shù)娛樂n敦煌石窟虛

10、擬漫游與壁畫復(fù)原n虛擬游戲應(yīng)用前景n實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的初級階段n潛力很大虛擬現(xiàn)實(shí)與教育n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用（1）n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用（2）n虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對傳統(tǒng)教育的影響虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用（1）n科研方面的應(yīng)用n虛擬仿真校園 n虛擬教學(xué)n虛擬實(shí)驗(yàn) n教育娛樂 科研方面的應(yīng)用 n各高校在許多領(lǐng)域都進(jìn)行了相關(guān)的課題研究，對科學(xué)技術(shù)研究具有很大的促進(jìn)作用，n北京航天航空大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用。n浙江大學(xué)在建筑方面，進(jìn)行的虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用n哈爾濱工業(yè)大學(xué)在人機(jī)交互方面有很好的成果n清華大學(xué)在臨場感的研究頗具特色。 虛擬仿真校園 n虛擬校園是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)與教

11、育最早的具體應(yīng)用。 虛擬教學(xué)虛擬教學(xué)n在理工科的教學(xué)中有廣大作為。尤其在建筑、機(jī)械、物理、化學(xué)等學(xué)科有著質(zhì)的突破。n機(jī)車駕駛模擬裝置虛擬實(shí)驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn) n物理實(shí)驗(yàn)n化學(xué)實(shí)驗(yàn)n幾何光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺 （國內(nèi)教育界第一個(gè)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行研究的課件 ）n 教育娛樂教育娛樂 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用（2）n概念掌握 n技能訓(xùn)練 n互動合作學(xué)習(xí)n教育娛樂概念掌握nVRSemLab（西弗吉尼亞大學(xué)）解決學(xué)習(xí)半導(dǎo)體概念時(shí)遇到的困難，幫助使用者定性的理解不同參數(shù)怎樣影響設(shè)備運(yùn)行nScienceSpace（科學(xué)空間）目的是為了驗(yàn)證學(xué)生通過直接交互式的體驗(yàn)，能否更好的理解科學(xué)概念。提供三種虛擬場景：牛頓世界、麥

12、克斯韋世界和Pauling世界nCyberMath（瑞典皇家理工學(xué)院）以愉快的方式表現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)概念：矩陣變換、廣義圓柱方法、柱面光學(xué)即焦曲面等n自傳和公轉(zhuǎn)概念的理解和掌握技能訓(xùn)練n模擬駕駛n模擬手術(shù)n特殊環(huán)境（如自然災(zāi)害、火災(zāi)或毒氣擴(kuò)散等）中的逃生訓(xùn)練n虛擬戰(zhàn)爭互動合作學(xué)習(xí)nQuorum Project(西佛羅里達(dá)大學(xué)和IBM聯(lián)合開發(fā))基本思想：概念圖的使用正增強(qiáng)意義學(xué)習(xí)小學(xué)生和中學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上生成渴望、構(gòu)造概念地圖，這些概念地圖呈現(xiàn)出學(xué)生對一些問題的想法和觀點(diǎn)，可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他學(xué)生共享自己的觀點(diǎn)，同時(shí)也可以對他人的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，表述不同的看法。教育娛樂n運(yùn)動影院n虛擬娛樂有限公司 X

13、-treme撞擊、虛擬拳擊和區(qū)域獵手n虛擬健身nNICEn兒童虛擬世界n3D虛擬世界第二人生海皮士樂園、創(chuàng)想王國和UWORLD NICEn麻省理工學(xué)院開發(fā)n目的：1）探索虛擬現(xiàn)實(shí)作為兒童學(xué)習(xí)工具的可行性2）在不降低學(xué)習(xí)作用的前提下，建設(shè)一個(gè)對孩子們充滿吸引力和樂趣的虛擬樂園n通過虛擬現(xiàn)實(shí)經(jīng)歷中的表達(dá)與寫作，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造性發(fā)揮和潛在的教育效果n孩子們戴著活動眼鏡沉浸在一個(gè)CAVE或ImersaDesk顯示的場景中。從各組孩子中選出一個(gè)組長，系統(tǒng)跟蹤其頭部的活動，并且通過一個(gè)受跟蹤的手杖和語音與模擬環(huán)境進(jìn)行交互。系統(tǒng)告訴組長如何播種及在哪里播種，適當(dāng)澆水、調(diào)整光照及選種，讓各組的孩子一起協(xié)同工作。n孩

14、子可以學(xué)習(xí)花園中各種植物的生長周期，觀察各種植物的根莖，陽光、水分對植物生長的影響兒童虛擬世界 n從早期的Habbo Hotel、Whyville到新興的Be-Bratz、Barbegirls、Zwinky、Webkinz、Nicktropolis，一大批兒童虛擬世界正在不斷地涌現(xiàn)，在互聯(lián)網(wǎng)上逐步清理出一個(gè)兒童的專有領(lǐng)地。 n兒童虛擬世界之所以能夠如此吸引人的主要原因是，提供了一個(gè)具有高度臨場感的多人即時(shí)互動的空間，使兒童們能夠身臨其境地參與其中，與虛擬世界里的形象和人物展開互動。這是由動畫片與兒童劇占領(lǐng)屏幕的電視和電影做不到的事情。 第二人生 n是一款具有開創(chuàng)意義的美國網(wǎng)絡(luò)角色扮演游戲，于2

15、003年投入運(yùn)營。n該游戲鼓勵玩家開發(fā)和交易虛擬財(cái)產(chǎn)，并在互聯(lián)網(wǎng)上以現(xiàn)代生活方式生活。這與傳統(tǒng)魔幻大型多人在線角色扮演游戲不同，大多數(shù)傳統(tǒng)MMORPG游戲都以殺怪、升級和積累虛擬財(cái)富為中心。n玩家可以在系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)造自己的“第二生命”，不同的是在“第二人生”里沒有設(shè)定好的情節(jié)，比如打怪、練級，也沒有等級、攻擊力、生命力等的設(shè)定。 n讓“第二人生”名聲大噪的則是其與現(xiàn)實(shí)生活高度的對應(yīng)性。 n“第二人生”也不是一個(gè)免費(fèi)的“游戲”，向玩家出賣土地、VIP會員費(fèi)、上傳圖片等服務(wù)的費(fèi)用是林登實(shí)驗(yàn)室的收入來源。比如，買一個(gè)島嶼需要1000多美元，還有每月100多美元的租金。n2008年，中國版的“第二人生”也

16、將上線，北京海皮士公司制作的 HiPiHi、優(yōu)萬科技制作的uWorld、和創(chuàng)想無限公司制作的Novoking三個(gè)產(chǎn)品將在年內(nèi)上線?！艾F(xiàn)在國際上統(tǒng)一的說法叫做虛擬世界，一個(gè)3D 的交流平臺?！比~蓬對記者說，他是“第二人生”資深玩家，也是優(yōu)萬科技的總裁。n家居、服裝等和生活聯(lián)系密切的快速消費(fèi)品更容易在虛擬世界中施展手腳，但是這些企業(yè)在IT領(lǐng)域推進(jìn)又都比較慢，“比如耐克，新產(chǎn)品可以在第二人生中試穿、宜家的桌子、床也可以擺進(jìn)家庭里?！彼硎緦⒃?uWorld中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。 海皮士樂園nHiPiHi世界是一個(gè)完全由用戶擁有并實(shí)時(shí)創(chuàng)造的3D虛擬世界。n一群神形各異、充滿創(chuàng)意的居民正在這片神奇的新大陸居

17、住、創(chuàng)造、交流你可以塑造另一個(gè)獨(dú)一無二的“你”，探索世界，結(jié)識朋友，互動娛樂，創(chuàng)造一切想象中的東西；n可以擁有一塊自己的土地，實(shí)踐和展現(xiàn)自己的創(chuàng)意，構(gòu)建家園和商業(yè)，踏上你嶄新的夢想之旅。nHiPiHi世界的精彩、進(jìn)步與繁榮來自居民們源源不斷的創(chuàng)造。居民擁有對其數(shù)字創(chuàng)造物的完全產(chǎn)權(quán)。n產(chǎn)權(quán)保護(hù)將促進(jìn)創(chuàng)造和交易，居民因此獲得真實(shí)的經(jīng)濟(jì)收益，最終促進(jìn)市場的形成和HiPiHi世界的繁榮。在一個(gè)公平競爭和日新月異的市場里，創(chuàng)新思想、商業(yè)模式以及矚目的社區(qū)明星將層出不窮。也許其中一位正是你！創(chuàng)想王國完全由用戶擁有并實(shí)時(shí)創(chuàng)造的3D虛擬世界，其主要功能有：n選擇自己的虛擬形象和社會角色n能擁有自己的土地并在此

18、創(chuàng)建家園n在咖啡廳、海灘和不同膚色、不同地區(qū)的居民交流n甚至嘗試現(xiàn)實(shí)世界中都難以實(shí)現(xiàn)的商業(yè)模式。所有情節(jié)都不預(yù)設(shè)，由用戶自由創(chuàng)造。nNOVOKing創(chuàng)想王國是一款中國自主研發(fā)的虛擬社區(qū)，從打破了傳統(tǒng)2D畫面的虛擬社區(qū)n目前NOVOKing開放了物品創(chuàng)造上傳功能，更加豐富了NOVOKing的生活和方便了投機(jī)人群。NOVOKing避免了Secondlife里只能在線創(chuàng)造的局限，方便了更多都市人群。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對傳統(tǒng)教學(xué)的影響 n傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響 n對教學(xué)手段的影響 n與課程的整合n對實(shí)驗(yàn)的影響 傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響 n改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，n建構(gòu)一種既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)

19、學(xué)生認(rèn)知主體作用的新型教學(xué)模式 對教學(xué)手段的影響 n1.互動啟發(fā)式教學(xué)n2.發(fā)現(xiàn)式教學(xué)n3.協(xié)同工作式教學(xué)n4.情境式教學(xué) 1.互動啟發(fā)式教學(xué) n虛擬現(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開展，在演示教學(xué)內(nèi)容方面能以一種直接的信息傳遞方式，通過親臨其境的、自主控制的人機(jī)交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應(yīng)，提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現(xiàn)學(xué)生不能直接觀察到的事物等，形成知識點(diǎn)。n學(xué)生則從思維、情感和行為三個(gè)方面參與教學(xué)活動。 2.發(fā)現(xiàn)式教學(xué) n虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)入問題存在的環(huán)境，有針對性地建構(gòu)虛擬情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。n虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供良好的人機(jī)交互，還允許學(xué)生出錯時(shí)，自行了解錯誤的

20、根由及后果，發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。 3.協(xié)同工作式教學(xué) n虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不受空間位置和相互距離的限制n可讓遠(yuǎn)距離的師生或位置分散的學(xué)生“共處于”一個(gè)虛擬空間中，通過共同參與，且必須具備協(xié)同操作能力才能完成某些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或訓(xùn)練。 4.情境式教學(xué) n把教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等形象生動地表現(xiàn)出來，n給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生獲得示范性的知識，把握概念原理的實(shí)質(zhì)。 對實(shí)驗(yàn)的影響 n1.彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足n2.避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)n3.徹底打破空間、時(shí)間的限制 1.彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足n在遠(yuǎn)程教學(xué)中，往往會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開設(shè)

21、的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。n利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。 2.避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn) n學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的或危害人體的實(shí)驗(yàn)。n虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可避免化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的燃燒、爆炸所帶來的危險(xiǎn)；n虛擬的外科手術(shù)，可避免由于學(xué)生操作失誤，而造成“病人”死亡的醫(yī)療事故；n虛擬的飛機(jī)駕駛教學(xué)系統(tǒng)，可免除學(xué)員操作失誤而造成飛機(jī)墜毀的嚴(yán)重事故。 3.徹底打破空間、時(shí)間的限制 n利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這

22、些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。n虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實(shí)驗(yàn)往往要幾個(gè)月的時(shí)間，而虛擬技術(shù)在一堂課內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。 典型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)nVRML /X3DnQTVRnEON StudionJAVA 3DnWorldToolKitn3D Studio MAXnOpenGL nVegan其中VRML 、QTVR和EON Studio等在教育中應(yīng)用較廣二、VRML發(fā)展歷史nVRML始于20世紀(jì)90年代，在第一屆互聯(lián)網(wǎng)國際會議上，有關(guān)專家發(fā)表的在Web上運(yùn)行三維立體世界的研

23、究引起了廣泛的討論。n在1994年10月，在第二次互聯(lián)網(wǎng)會議上公布了VRML1.0規(guī)范草案。n1996年初，VRML委員會審閱并討論多個(gè)VRML版本。n1996年3月，VGA、VRML設(shè)計(jì)小組將SGI、SONY等公司的方案改進(jìn)成為VRML2.0版本，在1996年8月正式公布。n在此之后，VRML得到了迅速的發(fā)展。VRML的國際標(biāo)準(zhǔn)草案是以VRML2.0為基礎(chǔ)制訂的，于1997年4月提交到國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO JYCI/SC24委員會審議，定名為VRML97。二、VRML發(fā)展歷史n在世界計(jì)算機(jī)圖形大會SIGGRAPH 2004會議上，通過X3D國際規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式發(fā)布并可以下載。nX3D標(biāo)準(zhǔn)是XML標(biāo)準(zhǔn)與3D標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)整合。X3D 繼承了 V