虛擬現(xiàn)實VRML語言作業(yè)

1、虛擬現(xiàn)實（VRML語言）在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)上的應(yīng)用姓名：丁海泉學(xué)號：入學(xué)批次：層次：專業(yè)：課程名稱：多媒體技術(shù)1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VirualReality)也稱VR技術(shù)，是指利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)、多媒休技術(shù)、人工智能技術(shù)以及人機接口技術(shù)等高新技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要通過構(gòu)建一個文字(Text),圖形(Graph),圖像(Image),動畫(Animation),聲音(Audio),視頻(Video)等不同信息為一體的人機交互系統(tǒng)，營造由一個內(nèi)容豐富、色彩繽紛、圖文并茂、動靜相融的虛擬情景，促使人們腦、眼、手、鼻等多種器官接受刺激，使

2、人們產(chǎn)生一種身臨其境的近乎完全真實的感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要通過構(gòu)建一個文字(Text),圖形(Graph),圖像(Image),動(Animation),聲音(Audio),視頻(Video)等不同信息為一體的人機交互系統(tǒng)，造由一個內(nèi)容豐富、色彩繽紛、圖文并茂、動靜相融的虛擬情景，促使人們腦、眼、手、口等多種器官接受刺激.使人們產(chǎn)生一種身臨其境的近乎完全真實的感覺。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了人與信息之間接口的能力，及人對信息處理的理解能力，人們不僅要求以打印輸由、屏幕顯示這樣的方式觀察信息處理的結(jié)果，而且希望能通過人的視覺、聽覺、觸覺，以及形體、手勢或口令參與到信息處理的環(huán)境中去，獲得身臨其境的體驗

3、8這種信息處理方法不再是建立在一個單維的數(shù)字化的信息空間上，而是建立在一個多維化的信息空間中，一個定性和定量相結(jié)合、感性認(rèn)識和理性認(rèn)識相結(jié)合的綜合集成環(huán)境中，虛擬現(xiàn)實是指利用計算機和一系列傳感輔助設(shè)施來實現(xiàn)的使人能有置身于真正現(xiàn)實世界中的感覺的環(huán)境，是一個看似真實的模擬環(huán)境。通過傳感設(shè)備，用戶根據(jù)自身的感覺，使用人的自然技能考察和操作虛擬世界中的物體，獲得相應(yīng)看似真實的體驗.具體含義為：(1)虛擬現(xiàn)實是一種基于計算機圖形學(xué)的多視點、實時動態(tài)的三維環(huán)境，這個環(huán)境可以是現(xiàn)實世界的真實再現(xiàn)，也可以是超越現(xiàn)實的虛構(gòu)世界；(2)操作者可以通過人的視、聽、觸等多種感官，直接以人的自然技能和思維方式與所投入

4、的環(huán)境交互；(3)在操作過程中，人是以一種實時數(shù)據(jù)源的形式沉浸在虛擬環(huán)境中的行為主體，而不僅僅是窗口外部的觀察者.由此可見，虛擬現(xiàn)實的由現(xiàn)為人們提供了一種全新的人機交互方式虛擬現(xiàn)實是在計算機圖形學(xué)、圖像處理與模式識別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計算機系統(tǒng)等信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，是這些技更高層次的集成和滲透,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，它開始于軍事領(lǐng)域的需求，目前，遍及到商業(yè)、醫(yī)療、工程設(shè)計、娛樂、教育和通信等諸多領(lǐng)域.2、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征2.1 多感知性（Mufti-Sensory）所謂多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有

5、的視覺感知之外，還有聽覺感知、視覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。但由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。2.2 沉浸性（Immersion）沉浸性也稱臨場感，指體驗者感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使體者難以分辨真假，全身心地投人到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。2.3 交互性（Interactivity）交互性指體驗者對模擬環(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（包括實時性）。用戶可以通

6、過蘭維交互設(shè)備直接操縱計算機所給由的虛擬世界中的對朵，虛擬世界中的對象也能夠?qū)崟r地做生和應(yīng)的反應(yīng)。2.4 構(gòu)想性（Imagination）構(gòu)想性指體驗者從虛擬現(xiàn)實環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識，深化對概念的理解，主動獲取新的信息，并產(chǎn)生新的想法，進而解決實際應(yīng)用問題。2.5 虛擬現(xiàn)實的構(gòu)建技術(shù)與方法虛擬現(xiàn)實的構(gòu)建涉及的技術(shù)很多，如投影變換（將三維物體投影到二維屏幕上）消隱處理（刪除一個物體的不可見面片）光照模型（一個物體在一定環(huán)境和光照下呈現(xiàn)的顏色和亮度）；LOD模型（多重細(xì)節(jié)模型，即一個物體由近及遠(yuǎn)會變得逐漸模糊）；文理貼圖霧化效果等。目前有許多軟件和工具對這些算法予以包裝和實現(xiàn)，開發(fā)者可以不必

7、從底層做起。一般來說，構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)有2種方法：利用高級語言和三維圖形函數(shù)庫。常用的開發(fā)語言是VG常用的圖形函數(shù)庫是場renGL和Directx3D.此方法的特點是：靈活性強，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的功能。缺點是：需要較高的編程水平，以及對圖形函數(shù)庫的掌握。這種方法開發(fā)的難度大，且開發(fā)的系統(tǒng)很難網(wǎng)上發(fā)布。利用VRML語言（虛擬現(xiàn)實建模語言），輔以其他工具。VRML是一個國際標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式三維境界。其定義了一種把三維圖形和多媒體集成在一起的文件格式（擴展名為wrl）o構(gòu)建一個虛擬環(huán)境，就是創(chuàng)建一個個文件，通過包含關(guān)系和超鏈接連接起來，構(gòu)成一個龐大的場景。由于VRML用代碼描述一個

8、個實體和場景，給編程者帶來很大困難，因此就由現(xiàn)了一些可視化的場景編輯器，常用的有SGI公司的CosmoWorldPlatinumTechnology公司的VRCreator等。虛擬現(xiàn)實有三個最突生的特征即人們稱道的“31”特性：交互性沉浸感和構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)旨在突破系統(tǒng)和用戶環(huán)境之間的界限突破用傳統(tǒng)方法表達事物局限使人們不僅可以將任何想象的環(huán)境虛擬實現(xiàn)，并且可以在其中以自然的行為與這種虛擬現(xiàn)實進行交流。3、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用作為尖端科技虛擬現(xiàn)實集成計算機圖形技術(shù)，計算機仿真技術(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)的最新發(fā)展成果。是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的

9、特點它可以滲透到我們工作和生活的每個角落，所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)對人類社會意義是非常大的。正因如此它和其它很多信息技術(shù)一樣當(dāng)專家還未把它的理論和技術(shù)探討得十分清楚時，它已滲透到科學(xué)技術(shù)、工程、醫(yī)學(xué)、文化、娛樂的各個領(lǐng)域，并受到極大注意。目前在我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)多應(yīng)用在城市規(guī)劃、大型工程漫游、數(shù)字化酒店、展會、博物館展示系統(tǒng)等領(lǐng)域在這些領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實技術(shù)所表現(xiàn)生的效果比起其他技術(shù)要優(yōu)秀許多。首先與傳統(tǒng)沙盤比較，傳統(tǒng)沙盤最大缺點在于空間限制性太大了，不足以體現(xiàn)由整個項目設(shè)計細(xì)節(jié)，同時，將其它的媒體信息加入其中亦存在許多困難，導(dǎo)致信息量嚴(yán)重羞乏，而虛擬現(xiàn)實為我們提供了無限的虛擬空間，近乎完美解決了這個問題，同

10、時，他也可以與其它媒體手段無縫結(jié)合，輔以強大的數(shù)據(jù)庫功能，所傳遞信息量更加巨大。其次與傳統(tǒng)效果圖畫比較，靜止的效果圖只能向觀者展示項目某一個或某幾個方面，對觀者提由的其他問題與要求必須以相近的圖像或文字加以說明運作起來不直觀、不全面具有相當(dāng)大的局限性。而以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為核心的多媒體介紹程序不需要觀看者發(fā)揮任何想象力以空前直觀方式將項目展現(xiàn)給觀眾在虛擬世界我們可以任意角度任意比例觀看我們所感興趣的內(nèi)容。第三與傳統(tǒng)三維動畫比較，動畫演示在一定程度上彌補了靜止畫面的不足聲音與動畫同步播放生動細(xì)致。但是嚴(yán)格意義上，這種瀏覽演示方式用于地產(chǎn)演示項目或其它類似項目。只是為了表現(xiàn)視頻效果，對于典型的工程項目

11、缺少應(yīng)有的嚴(yán)謹(jǐn)性和靈活性，以及客觀性。動畫在播放過程中觀者只是在被動的觀看接受一些有關(guān)于項目的信息，并不能按照自己的意愿去觀看、查閱檢索信息。而虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品則完全解決了以上兩種表現(xiàn)形式所存在的問題。我們可以虛擬空間中的任意地點、時間進行觀察。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)除了在上述領(lǐng)域得以利用外在電子商務(wù)教育、娛樂等領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實技術(shù)也正表現(xiàn)由不同一般的魅力我們來看看目前和未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用以及特點。3.1、 在教學(xué)方面。3.1.1 .電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)的構(gòu)建。電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)之構(gòu)建，由于虛擬技術(shù)與基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控技術(shù)的發(fā)展，使以虛擬實境電工電子實驗技術(shù)取代傳統(tǒng)的硬件實驗室用

12、于實驗教學(xué)成為可能，對基于校園網(wǎng)的虛擬電工電子實驗所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)進行了討論。實驗教學(xué)作為高校教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，對于深化學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力具有重要作用。但是，無論采用傳統(tǒng)的硬件實驗方式，還是把EDA軟件引入電工電子實驗教學(xué)，都有其明顯的弊端：前者主要依靠硬件設(shè)備，投資大、效率低、運行成本高，又受課時安排的制約，教學(xué)效果受限；后者雖可在一定程度上緩解硬件實驗教學(xué)模式面臨的困難，但目前著名的EDA軟件均來自國外，并非專為我國大專院校的實驗教學(xué)而設(shè)計，因而針對性不強.無法取代硬件實驗?zāi)Ｊ剑荒茏鳛閭鹘y(tǒng)實驗教學(xué)的輔助手段。因此.進行基于校園網(wǎng)的虛擬電工電

13、子實驗相關(guān)技術(shù)的研究。開發(fā)符合我國大專院校實驗教學(xué)特點并能取代傳統(tǒng)硬件實驗的網(wǎng)絡(luò)虛擬電工電子實驗教學(xué)平臺，具有重要意義。真實性。一是元件的真實性，系統(tǒng)所提供的電子元件均由實物掃描而成，市面上能買到什么元件，系統(tǒng)就“提供”什么元件；二是電路的真實性.用戶在客戶端搭建了什么電路，服務(wù)器就“指揮”硬件設(shè)備搭建什么電路，用戶搭建的每一個電路，都是有真實電路與之對應(yīng)的：三是儀器的真實性，系統(tǒng)采用NIfNationalInstruments）公司的虛擬儀器直接與服務(wù)器相連.并從服務(wù)器中獲得所需的電路參數(shù)進行分析處理，用戶在哪個位置放置了儀表，服務(wù)器就控制虛擬儀器對哪部分進行測量，客戶得到的結(jié)果，都是儀器測

14、生的實際結(jié)果（這與Edison等軟件采取公式計算的方式有本質(zhì)區(qū)別。經(jīng)濟性。系統(tǒng)僅需一套硬件設(shè)備，其余均以軟件實現(xiàn)，因而大大節(jié)省了成本。先進性。系統(tǒng)依托計算機網(wǎng)絡(luò)，以虛擬現(xiàn)實為主要技術(shù)手段，實現(xiàn)了實驗方式的重大變革，是先進教學(xué)理念與先進實驗技術(shù)的集中體現(xiàn)。實用性。系統(tǒng)專為大專院校電工電子實驗而設(shè)計，兼具硬件真實實驗與EDA軟件輔助模擬實驗的優(yōu)點.涵蓋電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、高頻電子線路課程等全部實驗內(nèi)容，夠?qū)崿F(xiàn)自動接線、自動測量實驗數(shù)據(jù)、自動實例演示、自動生成電路原理圖等多種功能，并可反復(fù)操作，元件無損壞，使用不限時。具有與實驗教學(xué)要求相適應(yīng)的輔助功能，如自主學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)功能、實驗指導(dǎo)和演示

15、功能、實驗報告提交和評閱功能、考核和評價功能、實驗資料檢索功能。電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實驗室的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖l所示，它由客戶端、服務(wù)器端和控制器端三部分組成。用戶無論在何時何地只要使自己的計算機聯(lián)人Intemet.就可以通過瀏覽器訪問網(wǎng)絡(luò)實驗室服務(wù)器。和用戶直接打交道的是客戶端，多個客戶端可以同時登錄到服務(wù)器上，同時進行不同的實驗。服務(wù)器和所有的實驗控制端同處于實驗室的高速局域網(wǎng)中，每一個實驗控制端在正常情況下登錄到服務(wù)器上，即可隨時進行實驗。如果控制器端需要維護、修改或更換時，可以隨時從服務(wù)器上注銷。因此，控制器端的地位對于服務(wù)器而言，也就是一種客戶端,所以，可以把網(wǎng)絡(luò)實驗室

16、系統(tǒng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱之為雙C/S(Client/Server,即客戶端/月艮務(wù)器)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)實驗室的物理跖撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建虛擬實驗的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要涉及到以下方面的技術(shù)問題：(1)數(shù)據(jù)共享。需開發(fā)與各虛擬實驗相關(guān)的智能檢索系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫，制定數(shù)據(jù)庫格式與檢索系統(tǒng)協(xié)議來實現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的連接。為使學(xué)生利用遠(yuǎn)程軟件處理本地數(shù)據(jù).需開多維數(shù)據(jù)處理軟件和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則，建立共享操作系統(tǒng)。(2)遠(yuǎn)程設(shè)備控制。目前，諸如示波器、頻譜儀等許多儀器設(shè)備具備GPIB接口，這些智能化儀器可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接為虛擬儀器系統(tǒng)；另一方面，DCS、FCS等計算機控制實驗室都具備完善的計算機測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有自身的組態(tài)控制方式，并且是

17、可進行的遠(yuǎn)程控制的。因此，需要進行遠(yuǎn)程設(shè)備驅(qū)動登錄控制軟件協(xié)議與接口設(shè)計以便將這些設(shè)備組建為網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，包括：用于控制與數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程圖形用戶界面GUI、由GUI驅(qū)動的遠(yuǎn)程客戶程序、安全接口與安全控制協(xié)議、開放的本地務(wù)程序開發(fā)等。虛擬實驗室作為一個儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)等資源的交互共享以及可交互控制平臺，通過設(shè)計一個管理平臺對所有用戶實現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理，包括對用戶數(shù)據(jù)信息操作管理、虛擬實驗室內(nèi)的虛擬儀器進行的虛擬設(shè)備層管理等.從而形成具備集成數(shù)據(jù)、存儲器、因特網(wǎng)訪問、報表生成工具和其它應(yīng)用的虛擬工作平臺。系統(tǒng)設(shè)計中容許那些能夠訪問客戶端全部源的用戶通過LAN與整個系統(tǒng)進行聯(lián)接訪問，并可通過下載的客戶

18、端程序?qū)嶒炇蚁到y(tǒng)中的各種電工電子仿真應(yīng)用程序進行訪問。3.1.2 軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)方法與技術(shù)交互界面和應(yīng)用環(huán)境的設(shè)計知識的獲取依賴于具體的情境。真實、生動、形象、主題突生的情景環(huán)境對學(xué)生來說是具有強大吸引力的.因此教學(xué)軟件的交互界面和應(yīng)用環(huán)境的設(shè)計好壞將直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對此我們根據(jù)實際情況采用了VRML技術(shù)設(shè)計VRML是一種三維場景的描述語言它的基本原理是用文本信息描述三維場景，在Internet網(wǎng)上傳輸，在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景，解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。用VRML實現(xiàn)與Internet虛擬現(xiàn)實交互渲染了一個真實的實驗環(huán)境，使得學(xué)生身臨其境，如同在現(xiàn)實

19、情形之中，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。4.2實驗背景知識的實現(xiàn)實驗原理、目的、內(nèi)容講解以及實驗器材和實驗過程的描述，均采用了多媒體技術(shù)，在開發(fā)設(shè)計中使用了包括文本、圖形、圖像、動畫、視頻、音頻等多媒體制作技術(shù)，經(jīng)精心制作.使軟件界面清晰、美觀，更能充分地展示內(nèi)容。同時將一些典型實驗的操作過程拍攝成視頻信號，經(jīng)過剪輯、優(yōu)化和效果處理.并采用同步流媒體技術(shù)發(fā)布，使用戶可以隨時在線學(xué)習(xí)。4.3仿真實驗的構(gòu)建對于模擬電路的仿真采用電路仿真程序SPICE的3F5版作為仿真內(nèi)核，并對SPICE進行改造，通過ActiveX技術(shù)將電路仿真有機地融合到多媒體環(huán)境之中。通過VC編程，將逼真的元器件所構(gòu)成的實

20、際電路，轉(zhuǎn)換成SPICE修改后的輸入模塊能識別的信息，送人SPICE進行分析計算，仿真后的結(jié)果再送人虛擬的電子儀器進行顯示，可以使SPICE識別在多媒體環(huán)境中搭接的立體電路，達到與真實實驗相近的效果。對于數(shù)字電路仿真.則一方面對常用數(shù)字邏輯芯片建立相應(yīng)的邏輯運算模型軟件包.用于對其邏輯功能的仿真；另一方面是對實驗平臺和操作進行仿真，通過選調(diào)提供的各型號芯片和任意搭接連線，實現(xiàn)各類數(shù)字電路的搭接。系統(tǒng)將根據(jù)面包板上元件之間的連接關(guān)系，通過運算程序模塊實現(xiàn)數(shù)字電路的邏輯運算.并通過發(fā)光二極管、數(shù)碼管等給由逼真的顯示。3.1.3 、高校電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的實踐實行“虛實并存與優(yōu)化整合”的原則虛

21、擬實驗盡管有諸多優(yōu)點，但畢竟是“虛擬”的，學(xué)生實驗時接觸的僅僅是大小有限的計算機屏幕.在真實實驗中通過對故障的產(chǎn)生、分析及排除等培養(yǎng)學(xué)生能力的情景在虛擬實驗中是不可能完全做到的。因此虛擬實驗只能是實物實驗的一種補充、完善和擴展，而不能完全替代實物實驗.兩者只能相輔相成。我們在運用中采用了“虛實并存，優(yōu)化整合”的原則，具體包含兩方面內(nèi)容：一是適量進行虛實項目上的交替.對理論性較強的驗證性實驗以觀察實驗現(xiàn)象為主，采集數(shù)據(jù)較困難的實驗、受實驗設(shè)備和生均實驗資源限制的實驗、學(xué)生容易由錯、對儀器損壞嚴(yán)重的實驗等采用網(wǎng)上虛擬實驗，而對實用性較強、設(shè)計性實驗一定要最終采用實物實驗；二是適時進行實驗內(nèi)容上的虛

22、實交替，即在一個實驗項目內(nèi)，根據(jù)實際內(nèi)容進行虛實交替，優(yōu)勢互補。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬電工電子實驗的基本要求（1）認(rèn)真規(guī)劃教學(xué)過程。課件使用的操作步驟，是多媒體課堂教學(xué)的重要組成部分。教師要根據(jù)本節(jié)課的實際教學(xué)需要.合理分配課件的使用時間，理清思路，使課件真正起到化難為易、化繁為簡、寓教為樂的作用，一切以服務(wù)教學(xué)為由發(fā)點。（2）充分利用各種媒體手段，使教學(xué)過程豐富多彩。多媒體教室除了有多媒體計算機、投影儀外，還有實物展示臺以及各種視頻、音頻設(shè)備等。綜合應(yīng)用這些設(shè)備.能使課堂教學(xué)手段豐富多彩。3.1.4 ,基于X3D的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在集成電路教學(xué)中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于集成電路教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢目前大多數(shù)院

23、校都建立了校園網(wǎng)，基于Web的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在集成電路課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面，相戶便可以做各種各樣的實驗，獲得模擬真實實驗的體驗，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。避免了真實操作帶來的各種危險集成電路實驗涉及毒性、安全問題，部分實驗學(xué)生無法直接參與以獲得感性認(rèn)識。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，則可以放心地去做各種危險I生大的實驗，避免了由于學(xué)生的誤操作而造成的安全事故。打破了時間與空間的限制利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以打破空間的限制。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生還可以觀察到部分因為反應(yīng)速度過慢而造成時間浪費的實驗現(xiàn)象。對于傳統(tǒng)的教學(xué)手段，有著不可替代的優(yōu)勢。能彌補教學(xué)條件的不足利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以彌補傳統(tǒng)教學(xué)中因為

24、實驗儀器、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等原因而造成應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實驗無法進行等方面的不足。應(yīng)用X3D創(chuàng)建集成電路反應(yīng)機理虛擬仿真環(huán)境的方法與步驟3.1X3D標(biāo)準(zhǔn)可擴展3D（extensible3D,X3D）是由Web3D聯(lián)盟于1998年底提由的。X3D是互聯(lián)網(wǎng)3D圖形國際通用軟件標(biāo)準(zhǔn)，定義了如何在網(wǎng)絡(luò)多媒體中整合基于網(wǎng)絡(luò)傳播的交互三維內(nèi)容_4J,它是VRML的繼承。VRML是原來的網(wǎng)絡(luò)3D圖形的ISO示準(zhǔn)(ISO/IEC14772)joX3D規(guī)范使用可擴展標(biāo)記語言(extensiblemarkuplanguage,XML),體現(xiàn)了對VRML幾何造型和實體行為的描述能力，縮寫成X3D就是為了突生新規(guī)范中V

25、RML與XML集成。X3D文件結(jié)構(gòu)包含文件頭、主程序概貌；在主程序概貌中包括頭文檔、場景等。在場景中利用基本幾何造型節(jié)點、復(fù)雜節(jié)點、組節(jié)點、文理節(jié)點、效果節(jié)點及動態(tài)感知節(jié)點等創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實三維立體場X3D定義了一系列用來生成和修飾三維形體的對象，這些對象成為節(jié)點，節(jié)點是X3D的基本元素和核心。因此，在分布式多人協(xié)作的虛擬仿真實驗方面的應(yīng)用是下一步研究的重點。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅應(yīng)用于各學(xué)科的仿真實驗等領(lǐng)域，而且也廣泛應(yīng)用于虛擬教學(xué)環(huán)境(平臺)、虛擬手術(shù)環(huán)境、虛擬戰(zhàn)場環(huán)境的構(gòu)建等領(lǐng)域，極大地提高了工作效率。相信隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推陳由新以及計算機硬件技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，必將推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的

26、不斷前進。正如其它新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物它的研究內(nèi)容涉及到人工智能、計算機科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計算機圖形學(xué)、智能控制、心理學(xué)等。我們必須清醒地認(rèn)識到，雖然這個領(lǐng)域的技術(shù)潛力是巨大的，應(yīng)用前景也是很廣闊的，但仍存在著許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術(shù)障礙。客觀而論，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴展了計算機的接口能力，僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計算機的結(jié)合作用問題，還根本未涉及“人在實踐中得到的感覺信息是怎樣在人的大腦中存儲和加工處理成為人對客觀世界的認(rèn)識”這一重要過程。只有當(dāng)真正開始涉及并找到對這些問題的技術(shù)

27、實現(xiàn)途徑時，人和信息處理系統(tǒng)間的隔閡才有可能被徹底的克服了。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)成為一種對多維信息處理的強大系統(tǒng)，成為人進行思維和創(chuàng)造的助手和對人們已有的概念進行深化和獲取新概念的有力工具。3.2. 在科技開發(fā)上虛擬現(xiàn)實可縮短開發(fā)周期，減少費用。例如intel公司1998年初便利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在設(shè)計某兩種新型車上取得突破，首次使設(shè)計的芯片直接從計算機屏幕投入生產(chǎn)線，也就是說完全省略了中間的試生產(chǎn)。由于利用了卓越的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使intel避免了1500項設(shè)計差錯，節(jié)約了8個月的開發(fā)時間和8000萬美元費用。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以進行cpu性能試驗，不必使用真的cpu便可顯示由不同條件下的測試后果。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實驗一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。用它來設(shè)計新材料，可以預(yù)先了解改變成分對材料性能的影響。在材料還沒有制造由來之前便知道用這種材料制造由來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。虛擬現(xiàn)實常被用于推銷電子產(chǎn)品。例如電子設(shè)計項目投標(biāo)時，把設(shè)計的方案用虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)由來，便可把業(yè)主帶入未來的電子產(chǎn)品里參觀，如電子產(chǎn)品外觀，產(chǎn)