虚拟现实技术案例范文
时间：2023-11-16 17:51:23
导语：如何才能写好一篇虚拟现实技术案例，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
虚拟技术慨述
虚拟现实技术是将现实世界映射到虚拟世界的技术，随着人类对客观世界认识的不断加深和新技术的不断产生，虚拟现实技术的内涵在不断扩展。目前，常用的又包括计算机图形(cg：computergraphicj技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、 网络 并行处理等技术在内的最新 发展 成果。事实上，虚拟现实技术是以计算机技术为核心的一系列新技术的集成。
虽然人们对于什么是虚拟现实并无统一的认识，但是诸多学者却公认虚拟现实具有浸没感(immersion)、交互性(interactivity)和构想性(imagination)的特点，简称为所谓浸没感，又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，理想的模拟环境能够使用户全身心地投入到由计算机所创建的三维虚拟环境中，如同在现实世界中的感觉～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(包括实时性)；而构想性则强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以构想客观不存在的甚至是不可能发生的情境。wWW.133229.COm
由于虚拟现实具有的以上特点，而虚拟现实技术是利用计算机技术对现实世界中已知的客观 规律 进行模拟，因而在各种领域中得到了广泛的应用，最常见的应用莫过于各种场景逼真的游戏，玩家在虚拟的环境中可以过着现实生活中向往却无法实现的生活，身心得到一种接近现实又超越现实的体验。除了用于娱乐之外，虚拟现实技术在规划、设计和人员培训方面也有着突出的表现，在民航安全管理中也有不少应用。
虚拟现实技术在民航安全管理中的应用
安全是民航运输业的生命线。虚拟现实技术应用于民航行业，从航空器设计、机场应急救援演练、事故模拟再现、事故征候调查仿真、到各类行业运行人员(飞行人员、机务维修人员及空中 交通 管制人员)的 教育 培训与训练，不仅在很大程度上提高技术水平，而且将节约资金、大大提高运行安全水平。从国内外 参考 文献 看，虚拟现实技术在民航行业的应用主要包括以下几个方面：
(一)人员培训
空中交通管制人员、飞行人员和机务维修人员的培训中广泛应用了虚拟现实技术。以我国某软件股份有限公司开发的cdzs机场塔台视景模拟机、drs航管雷达模拟机和dps程序管制模拟机为例，这些系统是为训{练机场塔台管制员而设计的大型虚拟现实系统，能真实再现塔台管制工作环境，以360。开阔的机场和近空视景，逼真的飞机滑行、起飞、降落，各种天气如雨、雪、雾以及夜航等，通过预先设计出的各种繁忙和危险情况用以对塔台管制员进行系统训练，并可以对训练结果进行评估，同时支持多种训练组合方式，是培训空中交通管制人员的主要手段和标准设备。虚拟现实技术的应用更加真实地模拟机场复杂、大流量的运营环境提供高画质、高清晰度视景，具有很好的沉浸感，因而具有较好的训l练效果。
模拟机是各种虚拟现实技术的综合应用，在高性能计算机为核心的虚拟环境处理器的支持下，利用二维或者三维的显示技术创造逼真的虚拟环境，使用各种传感器感受用户操纵动作或者身体方位作为输入，计算出相应的响应并输出反馈给用户。使用模拟机可以将现实中较少发生的危险状况模拟出来，使受训l者短期内反复操作以至熟练掌握却不面临任何实际的危险，避免了训练事故，提高了训练水平，在飞行员、机务维修人员和管制员的训练中占有极其重要的地位。自2006年以来，随着具有我国自主知识产权的飞行训练器的出现，攻克了原来由空客、波音垄断的盲点和局面。
对于机务维修人员的培训，亦可应用模拟机。如飞机试车是项高技术、高风险的工作，用飞行模拟机替代飞机进行试车培训，机务人员一方面可以熟悉试车的相关规程和工作步骤，另一方面也可以有效地降低飞机成本，更为重要的是规避了因误操作带来的一切风险。
(二)计算机辅助设计
航空器设计耗资巨大而且时间漫长。采用虚拟现实技术，将设计图纸转变成三维模型，并可与实物一样进行装配，使设计人员有如身临其境观察航空器及其部件的外形、内部结构及布局效果，甚至可以进行计算机模拟的强度、刚度、振动、风洞等试验，及时发现问题并可以随时修改设计，避免了生产试件所需的大量时间和资金浪费，提高了安全性。
(三)安全管理
美国国家航空和宇宙航行局(nasa，nationalaviationspaceagency)启动了航空安全计划(asp：aviationsafetyprogram)，广泛使用了虚拟现实技术。该计划通过对航空系统建模和监控，向管理者提供实时详尽的数据以支持决策，进行事故预警，从而达到避免事故发生的效果，具体措施包括：通过虚拟现实的训i练设备，加强训练，避免人为因素造成的事故：通过探测恶劣天气，并向飞行员提供及时、准确的天气信息，增强低能见度下的情境意识从而避免事故；向飞行员提供合成的视景，显示地面地形及目标、空中交通管制状态、着陆进近模式以及跑道表面状况等信息，提高着陆安全性。
利用虚拟现实技术，搭建数字化得的民航运行系统
随着我国民航行业的迅速发展，各种先进技术陆续被引进，上文提到的各种训练设备在我国都有应用，也有了很好的效果，但是从应用领域来看都是单项局部的应用，未能体现民航运行高度系统性的特点。虚拟现实技术在我国民航运行安全管理方面的应用还不充分，还有较大的扩展空间。从民航运行的系统性出发，本文提出利用虚拟现实技术搭建数字化的民航运行系统的观点。
物质世界的 发展 变化 规律 是可以被认识的，虚拟现实技术是将现实世界的物质及其演变规律映射到数字空间，从而更加有利于人们认识客观世界。虚拟的“现实”空间有多大内涵有多丰富，取决于人们对客观世界的认识程度。民航运行系统是完全“人造”的系统，理论上说，利用虚拟现实技术可以制造出一个与实际完全相同的“数字化”的运行系统，人们可以利用这个系统对民航运行进行更加深入的研究，解决民航运行中存在的难点和热点问题，尤其是由于种种人为原因、组织失效造成的“系统性”问题。下面对当前民航运行安全管理中存在的几个方面问题进行探讨，用以说明数字化民航运行系统的应用。
(一)机场设计安全问题
机场运行安全在很大程度上受设计水平影响。由于目前我国在机场布局规划和设计中主要还是靠经验和 参考 同等级别机场的布局规划，许多机场都存在由于先天缺陷而造成的对运行的困扰，甚至造成各类不安全事件的发生。例如跑道滑行道系统设计的不合理可能导致跑道侵入事件，停机坪滑行路线和停机位设计缺陷则可能导致车辆与航空器抢道、车辆刮蹭甚至航空器与航空器刮蹭的事件，而候机楼通道设计缺陷则可能造成楼内控制区边界上的薄弱点，形成空防安全的隐患与威胁。另一种情况是在更改设计时，由于缺乏 科学 的评估手段，对更改设计的影响估计不足，破坏了原有设计的完整性和系统性，从而引发运行中的问题，这种情况更为常见。
机场运行涉及众多航空器、保障车辆和人员，要在图纸上预见并避免未来运行中的问题的确不是一件容易的事情。因此，虽然机场立项、设计、施工、竣工验收到最后投入运行，中间经过多次专家评审，但是仍然难以避免有考虑不周而遗留下的问题。
如果采用虚拟现实技术，在机场初始设计结束之后利用图纸进行建模，根据预期的吞吐量设置相应的参数，配置相应数量的运行车辆和运行人员，使机场在 计算 机中先行“运行”起来，统计模拟运行中的不安全事件，分析引发原因中的设计因素，修改设计以避免“木已成舟”后再发现设计中的缺陷，实现机场的设计安全。
(二)航班延误的评估与应对
航班延误是一个长期存在而又令人无可奈何的情况。造成航班延误的原因很多，可能是航路上的天气原因，也可能是流量控制原因，也可能是由于航空公司飞机调配造成的，还有一种可能是航空公司为了提高飞机利用率而安排了实际上难以准确执行的航班计划，造成航班延误。
航班延误具有累加效应和扩散效应，一个航段的延误极可能导致该飞机执行的后续航段继续延误，甚至由于打乱原有的时刻表占用跑道、滑行道和停机位而使正点到达的其他飞机无法落地或者出发航班无法正点起飞，造成更多的航班延误和机场保障的混乱，航班密度大的繁忙机场受到的影响更大。准确的预测航班延误的后果，及时采取应对措施，可以最大程度地降低航班延误造成的影响。
采用虚拟现实技术计算航班延误的后果，可以对延误的后续影响和扩散影响得到直观的评估结果，航空公司可以根据评估结果灵活调整飞机派遣计划，机场也可及时调整跑道、滑行道以及机位和登机口的分配，而民航主管机关也可根据评估结果及时发现航空公司虚占航线的情况。
(三)机场容量评估和扩容
机场容量同样是一个系统性的问题。影响机场容量的因素很多，包括空域容量、跑道滑行道容量、机位数、货运能力和候机楼布局乃至地面 交通 限制等。一个机场的容量符合“木桶效应”规律，即取决于航空器运行流程、行李和货物流程及旅客流程中的“瓶颈”环节，对机场容量进行评估，或者要采取恰当的措施实现机场扩容，本质上是要找到这个“瓶颈”。实际生产运行中，由于以上众多因素相互交织，相互影响，很难准确找到影响机场容量的根本原因。
采用虚拟现实技术，可以将这些因素统统视为变量，调整某一个变量数值，而保持其余变量不变并观察容量的变化，依次类推得到机场容量对各个变量的经验公式，从而方便地找到不同运行条件下的容量“瓶颈”，使得评估结果和扩容措施有了科学的依据。
篇2
关键词：虚拟现实；科普游戏；Unity；沉浸；动机维持
中图分类号：G434 文献标志码： A 文章编号：1673-8454（2017）10-0092-05
一、引言
我国人口基数庞大，科普意识薄弱，体现在ξ⑿排笥讶Φ壬缜中传播谣言的轻信，网络的快速转发率对社会造成了极大的隐患，科普教育亟待加强。作为信息时代的年轻用户，更需要普及科学意识。然而，目前对于科普教育的传播仍然停留于平面载体，如社区公告亭张贴、宣传单分发等，缺乏立体化的现场感染力，实际效果不理想。众所周知，游戏是一种深受全年龄段用户喜爱的媒体，而虚拟现实技术则让游戏沉浸体验再获提升，应用其媒体视听优势有望加强科普教育的教学效果。
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）概念上世纪80年代由美国的Jaron Lanier所提出，指的是由计算机构建的对真实世界或现象的模拟。随着Oculus Rift等消费级虚拟现实设备的推出，虚拟现实重新成为市场的关注热点，Facebook、三星、SONY等大型科技公司大力研发虚拟现实应用，尤其是虚拟现实游戏，2016年由此被称为“虚拟现实元年”。目前，虚拟现实已经被应用于教育、培训、文化等领域，如教育平台Unimersiv设计了罗马竞技场、乘坐宇宙飞船探索太阳系等虚拟现实案例，通过沉浸感教学将最枯燥的课题变得生动，获得良好反响[1]。根据Digi-Capital预测，虚拟现实软硬件市场规模将达到1500亿美元，未来5年将实现超高速增长，虚拟现实依托移动互联网等优势呈现巨大发展潜力[2]。基于上述背景，本研究以野外求生作为科普教育内容题材，提出采用虚拟现实技术构建一款支持包括Web在内主流平台的科普游戏案例，阐述虚拟现实与教育游戏载体结合的方法，以此作为互联网+时代科普教育宣传新范式。
二、理论基础
本研究的游戏案例基础理论为Mihalyi Csikszentmihalyi的心流理论（Flow Theory，有时也称沉浸理论），心流（Flow）是一种在活动中因意识投入情境而进入到忽视其它知觉的愉悦状态。研究表明，心流的产生，可通过调整游戏情境中的挑战与能力以影响用户心理状态偏离焦虑与厌倦区，靠近心流区所激发[3]。
有别于常规媒体设计，虚拟现实游戏中的挑战与能力，主要是经由虚拟现实3i特征（沉浸：Immersion，构想：Imagination，交互： Interaction）调整实现。当今虚拟现实的优势在于沉浸（Immersion），可帮助用户快速构建对虚拟环境的认知，是获取心流的必要前提。基于虚拟现实的科普游戏首当需要考虑虚拟环境的真实程度，三维建模正是还原对象特征的优先选择，可有效连接用户行动与知觉，这也是目前绝大多数虚拟现实应用的首选呈现方式。构想（Imagination）体现设计者的创造思想，交代游戏的世界观，在科普游戏中表现为当前知识内容的性质、意义、因果、参照等客观事实。沉浸与构想的设计，加速了用户对于科普游戏案例的熟悉过程，有利于沉浸阶段中的目标设立。交互（Interaction）反映游戏的人机交互理念，是沉浸持续发生的重要阶段。在科普游戏设计中，利用游戏的天然优势――快速反馈保持用户注意力的集中，并通过设计趣味性的游戏任务保持用户参与动机的持续，同时在任务中设置与能力相平衡的挑战以促进行动与意识的融合，引导用户进入沉浸从而激发心流[4]。
三、游戏设计流程概述
基于虚拟现实的科普游戏的设计流程如图1所示，分为设计、开发、应用三个阶段。设计阶段包含概念创意、游戏背景设定、游戏剧情设计、游戏任务设计、游戏关卡设计等，这部分工作由整个游戏团队共同参与讨论，并由游戏策划人员将游戏设计思想编写为游戏脚本，方便游戏团队了解游戏的各个组成部分与游戏的分解，并制订开发计划，其重点关注游戏内容与教学内容融合。开发阶段包含游戏三维建模、游戏程序开发等工作，由专门的美术人员、建模人员、音频设计人员、编程人员等负责，致力于整个游戏程序的开发实现。应用阶段包含游戏测试与推广应用，分别由测试群体与市场管理人员负责，在游戏测试中通过判断是否发生沉浸学习决定游戏修改或，目的在于保证游戏项目的质量以及顺利推广。
四、游戏脚本设计
游戏脚本（也称游戏设计文档），主要用于指导游戏项目的持续性、游戏主题的连贯性以及游戏开发的顺利进行[5]。本研究的科普游戏案例脚本设计包含下列步骤：首先，讨论决定概念原型，确定游戏的背景设定，保证科普游戏时空背景与现实的一致。其次，设计游戏剧情，创设出野外求生的形象情境，增强用户的代入感。再次，设计游戏任务，将遇险自救的知识内容分解到各个任务，并与剧情主线走向融合。最后，设计游戏关卡，将自救技能的虚拟现实操作与游戏难度系数进行关联并趋向平衡，利用互动设计理念优化关卡的人性化操作，以做到对大部分用户的友好适应。
1.概念原型
本游戏案例的概念原型是，利用Unity引擎开发一款野外自救题材的科普游戏，强调三维场景的真实展示，在虚拟情境的交互练习过程中助其达到沉浸学习。鉴于目前头盔沉浸式等虚拟现实类型对点击、选择等精确交互的不友好，且体感操控、增强现实式虚拟现实则对设备或场地要求较高，较高的成本不利于推广，与科学普及面向广大普通用户的原则相悖；而桌面仿真式只需要普通的个人电脑、较小的物理空间就能够满足运行条件，基于上述原因，本案例在游戏模式上主要采用桌面仿真式虚拟现实技术进行开发。
2.背景设定
游戏背景设定主要用于描述游戏世界观，本案例将其定位于现代时空下的户外场景事件，主要交代故事的由来、用户可以在游戏中具备何种程度的能力、世界是怎样一种物理运行规则等背景，以此匹配用户对于现代社会野外自救行为的认知习惯。
3.剧情设计
本游戏案例的剧情设定为主角与伙伴在丛林走失，依靠自救技能在丛林内冒险寻找伙伴的故事。叙事采用影视媒体常用的三幕式结构，易于用户理解剧情。第一幕（Act1）讲述游戏主角与伙伴走失，从而深入丛林寻找伙伴，确定了游戏的人物关系、所处形势以及面临的主要问题，所占内容比例较少[6]。这一幕主要在于吸引用户的注意力，尽快将其引入游戏情境。第二幕（Act2）讲述主角穿越丛林的密林区、水域区以及村庄，在每个场景地图内完成自救冒险的故事，确立主角所面临的主要问题以及与困难做斗争的事件关系。这一幕作为游戏剧情的展开，占据游戏大部分的内容比例，给予用户自由，允许其控制自己的虚拟现实游戏体验[7]。第三幕（Act3）v述主角历经艰险，成功找到伙伴，为游戏故事划上结局。这一幕对用户在游戏过程中的表现进行总结，通过游戏成就的反馈结束整个游戏。其地位相当于电影的，虽然篇幅内容不多，但是对于用户的沉浸体验非常重要，可以有效增强或持续激发心流。三幕式设定由于在影视媒体中应用较广，用户对其接受度较高，可较好理解游戏情节，便于教学内容的融入。
4.任务设计
与商业游戏有所不同，科普游戏的任务设计除了创设游戏趣味性，还需要兼顾游戏项目的科学性。因此，必须考量游戏性与教育性的融合问题，即游戏任务与科普知识如何有机结合。
在游戏性与教育性融合样式处理上，本案例的游戏任务应用了“1主线任务+3子任务”的直线型任务结构，与三幕式剧情结构呼应，利于对游戏不熟悉的用户理解教学内容的阐释流程；并采用游戏设计中的模糊策略，将科普知识与游戏任务设计为一种“互为彼此”的交融状态，缓解教学内容融入游戏内容的突兀感。游戏任务在前提上仍然遵循于游戏背景与剧情设定，确保用户顺利按照任务主线进行冒险，而知识内容则通过寻找游戏地图的物理特征与野外自救知识的性质特征的联结点将其融入到对应任务，实现样式如图2所示[8]，可以看到树林、水域、村庄等场景内的任务均与相关知识进行联结。例如，树林中枝叶密集的物理特性决定其易致人迷路，而如何应对迷路的科普知识包含了指南针的使用、对陌生树林内毒蛇的防患知识，通过两者的关联点将指南针与防蛇知识融入到树林地图的迷路任务。采用模糊策划的好处是，可助科普与游戏主线吻合，避免产生知识点游离于游戏之外的情况，既保证了良好、完整的游戏体验，又确保科学普及的正确性。
5.关卡设计
关卡作为游戏可玩性体现的环境，拥有分界线，入口与出口，以及一定的目标、开头与结局等特征，一般包含地形、目标（任务）、情节、对手与NPC（非玩家角色）、物品道具等要素[5]。关卡在本案例中是用以划分知识单元的重要依据，便于用户了解自身的学习进度。本游戏案例的关卡设计（Stage）较为明确，以区域地图为单位，划分为丛林、水域、村庄三个关卡。每个关卡的目标导向均明确当前任务目标，关卡内的每件道具都与自救技能的练习存在关联，始终考虑游戏的科普宗旨，如丛林关卡中的指南针道具就是为了锻炼寻路技能而设置。此外，关卡中的地形、道具、挑战、难题等资源都是逐渐呈现给用户，以保持进入下一个关卡的乐趣。
五、游戏平衡设计
在本游戏案例中，游戏平衡的类型属于玩家用户/游戏性平衡（Player/Gameplay Balance），为了有效触发心流，其重点在于调整游戏挑战难度与用户能力的相适应，以此提升用户在游戏过程中的愉悦感，保持用户的学习动力。具体的平衡技巧有以下几种[7]：
1.保持设计动机一致性
确保游戏的核心玩法，使之保持科普游戏的纯粹性，令游戏特征得到良好控制。若因为过度强调趣味性而加入太多不相关的游戏特征，容易分散用户的注意力，且影响到科普宣传目的，如在游戏《植物大战僵尸》中，设计动机就是对抗僵尸、防卫家园，始终贯彻如一，最终获得市场肯定。在本案例中，设计动机始终是以科普为导向，野外自救为内容题材，追求虚拟现实带来的沉浸体验，特征集小而精炼，游戏任务等各项内容均为保持游戏设计动机的一致性所服务。
2.概率统计
游戏中发生的不平衡现象存在个体性、偶然性，因此需要通过测试人员对游戏程序进行测试分析，确定数据是否存在群体性异常，进而使用数学工具改善原有游戏数值或公式，使之与多数用户的能力水平匹配。例如，在本案例的渡河任务中，若100名测试人员内有60名均长时间无法完成任务且表现出沮丧情绪，则说明游戏难度可能偏高，需联系游戏数值策划、游戏程序员等讨论、修改。
3.动态难度调整
游戏动态难度调整指的是依靠游戏系统对用户的各种行为进行监听，如用户的操作方式、行为方式、判断能力等信息，以此作为用户的度量标准判断用户的能力水平，进而调整游戏的难度，如游戏《暗黑破坏神III》就根据用户的角色等级自动调整游戏难度。在本案例中，这一措施的关键是，需确定环境障碍或威胁的数量、用户的任务持续时间、任务完成度、操作有效率等参数，以这些参数为基础构建游戏变量并形成度量标准，配合后台监控系统即可作出及时的自动难度调整。
4.改善用户选择
游戏中存在多种类型的选择，越靠近上层的选择对游戏的影响越大。用户最想要的是在游戏中获胜，游戏设计者必须为其定制有意义的选择，即对胜负产生直接或间接影响的选择，如在游戏《扫雷》中，用户每一次目标区的选择都可能对生死结果产生决定性影响，其决策等级较高。在本案例中，对于科普知识传达及游戏任务结果具有直接或间接影响的用户选择会得以保留，以保证游戏的趣味性、戏剧性。其它空洞的、无根据的、无关紧要的选择都必须摒弃，避免用户的无意义思考影响沉浸学习。
六、游戏交互机制
心流理论显示，清晰的目标、及时的反馈等维度都属于影响心流产生的条件，而这些正是游戏交互机制中的关键因素。Werner Wirth等研究者认为，沉浸的发生需要经由用户在头脑中形成游戏展示给他们的世界印象，继而以游戏世界作为自己“在”哪里的参考点，最终获得空间临场感（Presence）[9]。因此，良好交互机制的设定也是维持沉浸的重要条件，可减少用户对游戏的熟悉时间，有利于快速激发心流。结合上述理论，本游戏案例设定如下游戏交互机制：
1.清晰的目标
清晰的目标，要求游戏明确表达用户参与游戏任务的原因以及要完成的目标要求。通过目标设定，用户可以有效定位自己在游戏中的角色使命，更好的获取游戏中的参考点，有助沉浸产生。在本游戏案例中，所设定的目标为主角在丛林中寻找失散伙伴，用户以此在寻找过程中探索未知的地图，并清晰表述于游戏的开场动画内，为沉浸体验奠定基础。
2.及时的反馈
及时的反馈，指的是游戏必须就用户参与的游戏行为给予实时或者几近实时的清晰、准确的反馈[10]。反馈是电子游戏区别于其它多媒体软件的最大特点之一，其传达速度极快甚至密集，内容涵盖环境状态、人物状态、能力状态、物品状态、NPC（非玩家角色）状态、任务状态等在内的游戏常见状态。在本游戏案例中，以渡河任务为例，用户可以实时观察游戏HUD（抬头显视设备）界面所反馈的渡河里程、人物方向、浮力状态等信息，正确评估自己的能力，掌握任务的完成进度，激励用户取得游戏的胜利。
3.信息的关联展示
Werner Wirth等认为空间临场感的发生，是经由各种线索形成对虚拟空间感知的定位，从而进行判断，进入沉浸状态的心理模型。这个前提是用户在游戏世界中遇到的（线索）信息应该是有所关联的，如在本案例中会遇到树丛下的毒蛇，这种遭遇并不会产生突兀感，用户只会觉得毒蛇增加了森林的危险性，制造了冒险的冲突感，游戏环境在用户心中会产生更加立体的印象；但如果树丛下露出的是“迪斯尼米老鼠”，整个游戏的严肃氛围就会被打破，导致用户思维可能跳出野外自救的范畴，构建出其它世界观背景，从而影响到科普游戏的目标与动机。因此，信息的展示设置需要顾及到游戏对象间的关联，对视觉、因果、行为完整性以及物品对象间的互动作用进行协调，促进临场的沉浸。
4.操作方法的简化
Alan Cooper等设计专家认为，面对一个陌生的系统，每个人在一段时间内都是以新手形式存在；随后迁移到中间用户，成为大部分用户的代表，且最为稳定；最后仅有少数中间用户会转变为专家[11]。
基于虚拟现实的科普游戏案例，也遵循这种用户曲线规律，鉴于科普案例的持续使用时间通常小于商业游戏，可以预计用户层次会停留在新手与中间用户为主。因此，在游戏进程的初期，通过简化操作方法，让新手快速进入熟悉阶段，并助其无痛苦的成为中间用户，具体措施有同时支持鼠标左键单击行走与键盘（WASD键）控制四向行走，支持滚轮缩放视角、右键选择视角、任务自动寻址等为用户普遍认可的三维游戏操作。在游戏进程的中后期，为稳定的中间用户优化操作体验，具体措施有设置易被发现的导航与功能交互区，提供侧边、半透明、自动移除等形式的工具提示条，永久支持调用的操作帮助界面等。通过上述操作方法的简化，可保证大部分用户对于游戏案例不存在使用障碍，有效增加新手成长为中间用户的信心。
七、游戏程序开发
游戏程序的开发实现主要包含两部分，首先采用3dsMax进行三维建模，再使用Unity引擎开发与游戏程序。期间所用到的媒体素材则由专门多媒体软件设计实现，如图片采用Photoshop设计，音频采用Audition设计。
1.3dsMax三维建模
本案例中的游戏角色、物品道具、植被建筑等对象均采用3dsMax进行建模。物品道具与简单的建筑主要采用内置模型建模，使用基本几何形体和扩展几何形体快速实现。相对复杂的植被建筑采用复合对象建模，对基本模型对象进行合并与修改，采用变形、连接、地形、散布等方法构建。对于最为复杂的人物、动物等模型，采用网格建模法对其设计，主要从顶点、边和面进行精细化编辑；其中部分复杂的布线（如脸部），借助Photoshop绘制二维参考图导入3dsMax作为底图，实现三维布线绘制。最后，使用UV贴图方法进行贴图，VRay插件进行渲染，完成模型的设计工作。
2.Unity游戏开发
Unity引擎是Unity科技公司开发的支持三维虚拟现实、三维游戏等互动内容的综合性开发工具，兼容Windows、Mac、iOS、Android、WebGL等21种主流平台，开发周期短，对虚拟现实支持良好，极为适合作为开发科普游戏案例的首选平台。
本案例的Unity开发流程如图3所示，包含场景绘制、参数设置、C#编程、美化渲染等工作。
首先，导入模型、音频、UI（User Interface）等素材文件，做好分类管理。其次，创建Terrain对象，绘制地形，设置材质纹理，并将植被、建筑等模型插入到场景，通过调整⑹完善地图外观。接着，按照角色、NPC、物品道具等门类，插入到场景中对应位置，以及添加碰撞体，为角色各类动作设置动画。然后，为全局事件、动作事件等编写C#脚本，绑定到场景中的指定对象，具体包含角色的视角控制、角色的移动、角色与任务对象的碰撞交互、UI组件的数据显示、游戏成就记录保存等，实现游戏案例中的各种交互功能。其中，应用Unity自带的Nav Mesh Agent组件，对地图对象进行烘焙与设置行走区，为角色与NPC等对象在碰撞半径范围的自动响应触发，以及实现标记节点的自动追踪等智能功能提供支持，提升游戏的人工智能。此外，值得一提的是对于人称视觉的统一化设计以及交互操作的简化，可为引入Google VR SDK预留接口，若头盔显示器条件足够成熟，只需要将主摄像机添加Google VR SDK的StereoController组件即可创设立体视觉。最后，为场景添加粒子特效、天空盒，渲染美化视觉，为支持Windows、Mac OS、Web等主流平台的应用程序，可直接本地运行或依托Unity Web Player在浏览器中解析运行，保证程序的强大兼容性。最终效果如图4所示。
八、结束语
虚拟现实与沉浸的交集历来是用户关注的焦点，在2016年更是掀起市场热潮，本研究即基于此背景，采用Unity引擎开发基于虚拟现实的游戏案例，将其应用于科普教育领域，丰富原有的科普教育资源，提升教学效果。优秀的游戏设计，可以更好地发挥虚拟现实技术的优势，有助用户达到沉浸、激发心流。
展望未来，科普游戏的创新方向也许是与虚拟现实、增强现实的混合应用，如将本案例中的迷路任务进行增强现实设计，可用手机摄像头扫描印有指南针的照片，屏幕立刻呈现三维指南针模型的虚拟现实交互操作，在身临其境的基础上更易克服眩晕这一典型问题，突破教育游戏的技术普及型问题，这值得教育游戏设计者去实践研究。
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篇3
关键词：虚拟现实；Quest3d；3D技术
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）14-0087-05
虚拟现实技术是创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统技术，伴随新技术的迅猛发展，虚拟现实技术作为新型技术引起人们的高度关注，虚拟现实技术创建出的虚拟环境，使用户产生视、听、触、嗅等真实的感受，其强大的功能已经被广泛应用于各个领域，对中小学教育信息化的发展产生了一定的影响，其在教育应用中亦起到了很大的作用，校园是这项未来技术的着陆点，在教育领域中，以虚拟现实技术为支撑的3D 打印技术正逐渐步入人们的视野。特别是中小学基础教育领域。3D 打印技术在学校社团活动中崭露头角，但3D 打印在虚拟现实中的应用还是一个崭新的领域，虚拟现实应用过程中有许多技术问题值得我们深究。
本文就虚拟现实交互实现平台Quest3d进行了研究和探讨，提出了基于Quest3d虚拟现实教学系统的设计框架，对在学习中遇到的Quest3d技术难点进行了探讨，并对平时实践研究中收集到的资源进行了分析和总结，提出了一些自己的想法，以期为增强学习者的真实体验、主动学习及创客教育在教学中的有效开展和实施起到一定的推动作用。
一、虚拟现实技术概述
1.虚拟现实技术
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），也称为灵境技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统[1]。它的主要特征有沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）[2]。
在虚拟现实中，使用者不仅能够感受到在实体世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破地点、空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法经历的交互体验[3]。虚拟现实技术的应用非常广泛，它最开始用于军事和航空航天领域，近年来，虚拟现实技术大步走进教育培训、文化娱乐、交通模拟、工业设计、建筑设计、空间展示设计、城市规划以及新媒体设计等领域，并逐渐改变着我们的生活[4]。
2.虚拟现实互动开发平台
在交互媒体中，国内外有多种实现虚拟现实开发系统的平台，国外的主要有：瑞典Cycore公司研发的Cult3D，主要支持线上浏览和操作交互设置的三维模型[5]；美国Multi Gen-Paradigm公司研发的Multigen VEGA，在实时视觉模拟和数据分析方面效果显著[6]；法国研发的Virtools是虚拟现实平台中应用较多的一款引擎，Virtools 制作的沉浸感的虚拟环境非常逼真，广泛应用于实时3D环境虚拟实境编辑、计算机游戏开发、教育训练等各个领域[7]；Unity3D是由Unity Technologies开发的一款支持三维视频游戏、实时三维动画等多种类型互动的多平台虚拟现实开发工具[8]。
另外国内比较有代表性的是深圳希技数码科技自主开发的HD（House Designer）平台，主要用于室内三维空间展示，还有北京中视典数字科技公司开发的VR-Platform三维互动仿真平台[9]。
3.Quest3d 平台介绍
本文主要介绍荷兰Act-3D B.V.公司开发的Quest3d虚拟现实开发平台。笔者对Unity3d和Quest3d两款虚拟现实制作平台进行了比较分析：Unity3d应用领域和功能更加强大，但是需要开发者具有深厚的编译程序和编写底层代码的能力；而Quest3d使用者可以用系统中自带的多种元件模块为基础，通过Channel元件组块“搭积木”的方式，直接鼠标拖过来就可以了，如图1所示，不需要像Unity3d一样要编写上千行的复杂代码，高效完成了虚拟现实系统的开发，降低了门槛，更易上手和学习使用。
二、基于 Quest3d虚拟现实系统平台构建的优势及不足
1.Quest3d软件的优势
（1）易用性。在Quest3d里，所有的编辑器都是视觉化、图形化的，真正所见即所得。它封装了很多可视化的模块，编程界面可视化程度高，用户不需要花费时间去编译程序和复杂的底层代码及运算图形，大部分程序操作可以采用“搭积木”的方法实现。
（2）高效便捷。正由于Quest3d软件通过函数的封装、采用元件模块去实现函数功能的可视化，所以使用者只需要将所需的功能模块通过鼠标拖拽的方式就可以搭建虚拟现实系统，提高了工作效率，高效地实现虚拟系统的开发。
（3）Quest3d价格相对低廉，适用性广。
（4）Quest3d中内建有许多的物体，如：具有逼真的人物、植物、光照、阴影、山林、火及烟的特效，还有真实的水波纹效果，可以轻易地加入Quest3d场景中。
（5）Quest3d比较适合做小的场景，效果和美工方面较好。
2.Quest3d软件的不足
（1）和其它相关软件配合不太流畅，和其它三维软件兼容性不是太好。
（2）Quest3d支持平台没有Unity3d软件广，插件、格式限制较严格，且不适合做大的场景。
（3）Quest3d可利用的资源较少，在网上可查找到的Quest3d方面的籍、视频教程、论坛相较于其它三维软件少。
（4）Quest3d对模型的数据量有很多的限制，碰撞捕捉也不是很精确。
三、基于Quest3d虚拟现实教学系统的设计
基于Quest3d虚拟现实教学系统的设计主要包括前期准备阶段、3D建模阶段、交互设置阶段、阶段。如图2所示。
前期准备阶段：先要对虚拟现实教学系统进行需求分析，即最终要实现的目的和效果，教学设计包括学习内容选择、学习内容分析、教学目标分析、学习对象分析，根据教学设计内容进行素材收集，确定各环节具体显示效果。
3D建模阶段：先要进行三维模型的建模，如比较常用的3dsMax、Maya，在Photoshop中修正的纹理贴图等赋予3D模型，设置正确UV，在3dsMax中布置灯光、烘焙贴图后进行场景的集成。
交互设置阶段：场景集成后，通过PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0.插件将三维模型转换成Quest3D所支持的.X 格式，顺利导入Quest3D编辑器中，然后通过元件模块即Channel开发实现场景的漫游、人机交互、特效编辑，完成系统的各项功能。
阶段：平台搭建完成后，经过不断的测试和优化，生成QuestViewer能够播放的*.Q3D文件或成可独立执行的 *.exe 文件。
四、基于Quest3d平台核心技术的实践应用
1.外部三维模型的导入
因为Quest3d平台本身对建模的限制，故在Quest3d平台中的模型搭建基本上都是从外部建模软件导入，而要将外部的三维模型（如3dmax、maya中所做的模型）顺利导入到Quest3d中，在实践操作中，首先要解决一个技术问题，即插件的问题，从网上下载的插件PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0，在3dsMax的插件当中加载一下，加载完成之后在3dsMax导出对话框中就会有Quest3d所支持的.X格式文件选项，解决了插件问题，就能将自己在三维软件中所做的模型保存成Quest3d所支持的格式，顺利导入到Quest3d中。不过在实践的过程中，所下载的插件PandaDirectXMaxExporter_x86_6.2012.72.0.只是针对3dMax平台的插件，而且它仅支持3dMax2012及之前的版本，而对于2012之后的3dMax版本则不支持，故在实践操作应用中，对不同的平台和建模软件加载的插件版本要求不一。
2.“.x”和“.cgr”格式导入贴图区别
在使用过程中，可以将3dmax中所做出的三维模型分别保存成.x和.cgr格式导入到Quest3d中。
首先，对于.x格式，如何将3dMax中经过复杂贴图和3d烘焙后的三维模型导入到Quest3d中是实践中的一个技术难点，在虚拟现实平台制作的过程中，笔者曾经尝试两种方法导入物体，一种是在3dMax中导入一个最原始的未加任何贴图和渲染的模型，则能顺利导入，另一种导入经过渲染的三维模型，则能将模型导入，但之前的渲染和贴图则消失，解决办法就是要将3dMax中所做的三维模型存放到同一个文件夹下，再导入到Quest3d中进行勾选。所以.x格式导入到Quest3d中要一直指定贴图的路径，这时候Quest3d会自动扫描文件夹，寻找场景中所用的贴图。
其次，用同样的两种方法将保存成.cgr格式的三维模型导入到Quest3d中，则3dMax中所做的三维模型和贴图即使没有存放到同一个文件夹下，也能导入到Quest3d中，这是和.x格式导入Quest3d不一样的地方。
3.贴图烘焙问题
因为笔者在3dsMax中学过渲染烘焙，所以在Quest3d中也想实践下如何烘焙，于是在学习制作过程中对二者的烘焙进行了一些尝试和比较，一种是直接在Quest3d中运用其自身程序对物体进行贴图烘焙。另外一种是在3dsMax中通过“Render to tecture”命令进行贴图烘焙，完成后导入Quest3d中，实现贴图烘焙。结果通过Quest3d直接进行贴图烘焙效果不佳，其自身灯光系统不完善导致光影关系较弱，得不到最佳效果，而通过在3dsMax中烘焙后再导入Quest3d中则完美地解决了这一问题。
所以实践操作中，针对烘焙这个难题，笔者认为，一方面，Quest3d贴图烘焙一定要在3dsMax中最大程度完成，减少Quest3d中后期的修改；另外一方面，在3D中烘焙，由于计算量大，可能会因为软件性能的瓶颈而导致出错和死机，因此，应该尽量减少烘焙时候的面数或者进行分段烘焙。另外，受限于Quest3d软件自身，单纯依靠贴图烘焙技术并不能完全模拟所有特效，需在Quest3d中加载其他模块进行特效的模拟。
4.光照阴影
在Quest3d中光照和阴影也是实践操作中一大难点，模型上有了阴影才有更强的立体感，然而在Quest3d中制作实时的阴影是相当耗费资源的，而模型一旦很大，阴影就会计算错误，这是一个困难点，比如在利用光照和阴影来做房子的光照映射时，如图3所示，当做到将“Width”和“Height”都设置为1024时，结果并不能显示物体的阴影，所以这个设置的数据是不对的，当设置这个“Width”为1024“Height”为512时，则物体阴影显示出来，但物体显示的阴影却是不规则的，方向各不相同，如何将这些阴影都按照光线的方向规则的显示是一个难题，所以实时阴影的显示需要后续进一步的研究和深入探讨。
5.声音导入
声音是一个虚拟现实场景中不可或缺的元素，真实的声音可以烘托场景氛围，使用户获得身临其境般的听觉、视觉体验。Quest3d软件中有多个元件可以支持声音的播放、调节等操作，目前Quest3d软件中可以支持wav、MP3、MIDI格式的外部音文件。
在Quest3d中进行声音的导入主要有两点：①在Quest3d4.2.2版本中小汽车声音不能导入，却在Quest3d4.3.2中导入了小汽车的声音，这个不是软件版本的问题，应该是小汽车的声音文件的问题，因为在网上下载的MP3格式的音乐经过格式工厂进行转换，转换成.wav格式的音乐，再导入到Quest3d中，无论是Quest3d4.2.2版本还是Quest3d4.3.2版本的都能够正常进行播放。②在虚拟现实场景中“关于音频时间长短的问题”，虚拟现实场景中插入声音文件之后如何设置音频时间，使用Sound File Channel将声音文件导入到系统中去，根据相机和声源的相对位置自动调整声音的音量、左右声道和频率效果，即可以实现修改音频时间长短的问题。
五、基于Quest3d软件虚拟现实技术的资源建设及思考
1.Quest3d平台资源库
（1）期刊文献资源
在中国知网CNKI数据库中，通过查阅众多文献，发现虚拟现实方向研究所用到的虚拟现实实现方法最多的是Multigen Vega和VRML，专门研究这两个方法的期刊论文和博士硕士论文也最多。而对于“Quest3d”方面的文，大多是如何用Quest3d来做一个虚拟漫游场景，或者是“基于Quest3d的某方面的设计和实现”。
（2）书籍
通过阅读一些“虚拟现实”方面的书籍，从图书馆和网上进行搜集，主要阅读了《虚拟现实案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools项目》（随书有光盘），以及《中国高校动画专业系列教材――Quest3D虚拟现实设计》和复印的讲义《Quest3D教程指南》。同时，在当当网、亚马逊中查找，发现目前我国现在出版的“Quest3d”方面的书籍还是较少的，主要是这三本：《虚拟现实案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools项目》（随书有光盘）、《Quest3D从入门到精通》（随书有光盘），以及《中国高校动画专业系列教材――Quest3D虚拟现实设计》。关于“虚拟现实”方面的书籍虽然很多，但关于Quest3d在虚拟现实中应用的书籍较少，有的书籍中或多或少提及Quest3d，但关于Quest3d的介绍，很多书籍只是把它作为虚拟现实实现平台的一个引擎，或一笔带过，或只是重点介绍了一下软件的概况，并没有全面介绍，而有针对性的通过一些案例的示范来对Quest3d进行讲解的更是少之又少。
（3）网络视频、论坛资源
搜集到的网上的视频，免费的有“Quest3d官方八集视频教程”、“Quest3d手把手教学”“Quest3d基础教程”，这些免费教程在百度和一些论坛里面都可以下载，但都只是简单的小案例的实现，而且视频中的素材贴图都无法获取，只是一些基础。
而收费的教程比较有权威和全面的是parrot录制的视频教程，有：parrot主讲 《Quest3d系列教程》10小时视频教程、《Quest3d系列》10小时教程（不是书籍）、parrot主讲《玄武招商》7.5小时教程（不是书籍）、 parrot主讲《Quest3d大揭秘系列教程之boat Visualization》。这些收费的视频教程一方面内容很全，比如在parrot主讲 《Quest3d系列教程》10小时视频教程中，它的内容就包括基础界面、模型贴图、漫游控制、逻辑程序、逻辑强化练习、界面定制、灯光阴影、动画控制、动画技巧练习、粒子系统、角色动画、For 循环与数组、内置 Shader、种植系统、有限状态机、寻径、实时反射、全局特效、声音控制、动态加载等很多方面的知识，包括“Quest3d软件中撤销（undo）的问题”都有解决答案。但是另一方面这样的视频课程又是很昂贵的。所以现在整体而言，Quest3d方面的视频资源还是很匮乏的。
Quest3d的论坛资源在网上则比较多样化，论坛比较活跃和资源较多的网站有很多，比如Quest3d论坛-建筑可视化虚拟现实、Quest3d资讯作品教程-SketchUp中国论坛、Quest3d官方论坛等等。
2.基于Quest3d软件资源建设的思考
（1）学习形式多样化
仅仅学习Quest3d软件是不够的，Quest3d作为后期的组装加工固然重要，但是素材的收集、二维贴图制作、三维建模这些前期的准备是极其重要的，特别是3dsMax尤其重要，由于Quest3d自身不具备三维建模的能力，在Quest3d中复杂的三维模型都需要从外部导入，因此3dsMax这样的三维软件在虚拟现实设计过程中就发挥着很重要的作用，如果这些不会，就没有可以组装的原料，所以，如果要完成一个漫游类虚拟现实项目的设计与制作，则要学懂Photoshop和3dmax，没有这样的基础，Quest3d场景制作是不可能的。
（2）外部资源优化
首先，Quest3d现有资源应加强和外部一些软件的契合，比如在讲到3dmax或Maya中三维模型导入到Quest3d中，有些书籍中并没有讲清楚“插件从哪可以下载到”、“插件对于各种版本的要求是怎样的”，“.x和.cgr不同的保存格式导入到Quest3d中效果实现哪个更好”，只是很笼统的让读者自己可以在“F1帮助”中下载（这只是针对正版软件），但是具体操作过程却并没有那么简单，需要自己好好琢磨。
其次，现有参考书籍中如果能够讲到贯穿于整本书中到底用的是什么版本的MAX和Quest3d，使用者用起来更加高效，因为不同的版本可能对插件和一些参数的设置会有不同的要求，有时即使按照这些书上的案例照着做，也没有实现最终的效果，有没有是版本的问题？而对于很新版本的比如Quest3d5.0有什么功能和进步之处，书籍中也鲜有提及，如果在讲解的同时能够结合最新的软件版本和功能进行比对，应该会更方便学习和使用。
（3）分享交流
在资源建设中所推荐的论坛中与学习者进行交流和分享，还是很受益的。论坛中的资源很多都是最新的，通过回答别人的疑问，或者提出问题，大家可以共同进步。所以笔者认为要想学到更多的Quest3d知识，就应该多多上论坛，和大家一起分享交流。
六、总结和展望
虚拟现实技术是教育信息化发展的一个趋势，通过对教学场景在虚拟现实中的三维构建，营造逼真的学习情境，可以更好地发挥教育信息化的作用，目前在中小学社团活动中，3D打印很受学生欢迎，3D 打印技术本质上就是虚拟现实技术的延伸，它将学生奇特的想法变成现实，3D打印技术以虚拟现实技术为依托，在教学中的应用提高了学生的动手能力，促进了学生思维能力的进一步发展，相信在未来的几年，虚拟现实技术必将大面积走进中小学课堂，必将对现有教学产生深刻的影响和变革。
参考文献：
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[3]柳纯. Quest3D 虚拟现实设计[M].上海：东方出版中心，2010.
[4]刘向群，吴彬.虚拟现实案例教程：基于Quest3D/VR-Platform/Virtools项目[M].北京：中国铁道出版社，2012.
[5]赵蔚，段红.虚拟现实软件研究[J].计算机技术与发展，2012（2）：228-231.
[6]赵建民，何林知.基于Quest 3D 虚拟漫游的探索与实践[J].浙江大学学报（自然科学版），2013（8）：24-28.
[7]王济军，魏雪峰.虚拟实验的“热”现状与“冷”思考[J].中国电化教育，2011（13）：12-15.
篇4
最近，我爬了珠穆朗玛峰，在颤颤巍巍地过一条晃晃悠悠的危桥时，我尽量克制自己，不去看脚下冰冻的大峡谷。
然后，我又观看了18岁的海伦娜接受系列治疗的过程，心理学家尝试了采用其中一个系列治疗她的电梯恐惧症。
最后，我看到一群孩子参观了达利奇美术馆，而整个过程他们都没有离开过国王学院医院，因为他们是那里的长期患者。
说到这里你应该已经猜到了，这些都是使用虚拟现实技术的案例，很可能成为2016年的一大技术潮流。
鉴于像脸谱网、索尼和HTC这类公司的巨额投资，如果虚拟现实技术最终没有在今年走向百姓家中，人们未免会很失望。
比如说，我能有登上珠峰的体验，就得益于HTC？Vive？虚拟现实的头戴式视图器以及一家冰岛公司Solfar？工作室开发的一个虚拟现实游戏。？
在大多数看来，HTC？Vive提供的虚拟现实体验是很好的。像珠峰这类游戏为玩家提供了身临其境的绝佳体验。
现在，HTC？在接下来的几个月中可能会与索尼的虚拟现实游戏机和脸谱网的虚拟现实头戴头戴式视图器合作，一同走向市场。
刚接触虚拟现实技术的人可能会有“哇，好棒啊”的惊叹，但是想要将这种一时的新奇游戏变为长年累月的娱乐项目并非易事。
但是就像大家发现Kinect技术在游戏以外的应用价值一样，虚拟现实技术也可能为生活的各个领域带来突破性进展。
显然，两位来自伦敦的心理学家――阿什利・康威医生和凡妮莎・鲁斯帕丽医生也这样认为。他们已经开发了一套系统，通过Oculus的Rift头戴式视图器来治疗患有各种恐惧症的人。
他们公司的虚拟暴露疗法旨在通过让患者在虚拟世界中与恐惧的东西直接接触来进行治疗。
我们拍摄了海伦娜，由于她一直都很害怕坐电梯，我们就将她指引到越来越小的空间里。
每当她进入电梯，鲁斯帕丽医生就会观察她的焦虑程度，过了一段时间之后，焦虑程度就下降了。
“尽管这不是真实的世界，但是身体的体验却是身临其境的。”康韦医生解释道。
“你也会有正常的生理反应。这项技术真的非常有利于将人们从不能在现实世界做某件事过渡到可以在现实世界做某件事。”
心理学家们希望使用这一系统来治疗从飞行恐惧症到陌生环境恐惧症等各种恐惧症，因为这种有一半接触恐惧环境的方法很可能奏效。
海伦娜接受治疗之后，我们又劝她乘坐吵闹的老式电梯。
她告诉我虚拟现实真的对她产生了很大影响，仅仅几周之前，她还会在电梯和楼梯之间选择爬楼梯。
许多公司和公共机构也许很快就会采用虚拟现实技术来与消费者互动。
房地产经销商将可以让顾客在虚拟世界中体验中意的房屋、厨房，设计者可以让消费者更好地体验产品的设计理念。
对于谷歌Cardboard虚拟现实头戴式视图器，你只需要连接在手机上就可以使用，这种价格更低廉、操作更简单的系统也许为大多数人第一次虚拟现实体验提供机会。
已有众多机构正在尝试用谷歌的头戴式视图器来实现虚拟现实，达利奇美术馆就是其中的一员。
它可以实现简单的美术馆虚拟之旅，并且让附近的国王学院医院的一些年轻病人进行了尝试。他们的反应非常让人高兴。
“你会感觉就在那里，可以看到里面的画作，真的很棒，”露西说。
“当然，你可以判断出周围的一切不是真实的，”玛雅补充道，“但是对于小孩子来说，他们可能认为这是世界上最令人吃惊的事情了。”
但是爱德华指出：“虚拟世界并不像真实世界一样好，它不像一个真实的博物馆。”
篇5
增强现实虚拟现实实现过程研究内容
1虚拟现实技术
虚拟现实技术（virtual reality，简称VR）是由美国VPL公司创始人加隆.拉尼尔在二十世纪八十年代提出的，它指的是综合利用计算机图形系统和各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术，其中计算机生成的、可交互的三维环境被称为虚拟环境（Virtual Environment，简称VE）。虚拟现实的三个基本特征是沉浸（Immersion）、交互（Interaction）和构想（Imagination）。与其它的计算机系统相比，虚拟现实系统能提供实时交互性操作、三维视觉空间和多通道的人机界面；目前虚拟现实主要限于视觉和听觉，但触觉和嗅觉方面的研究也取得了很大的进展。
2虚拟现实技术的具体形式之——增强现实技术
虚拟现实技术按照系统功能和实现方式的不同，又可以分成以下四种具体类型：沉浸式虚拟现实、桌面虚拟现实、分布式虚拟现实和增强现实。
增强现实（Augmented Reality，简称 AR）技术，是在二十世纪九十年代由波音公司的考德尔及其同事在设计一个辅助布线系统时提出的，它是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。随着随身移动电子设备运算能力的不断提升，增强现实技术的用途将会越来越广。
目前人们对于增强现实有两种通用的定义。一是北卡罗来纳大学的Ronald Azuma于1997年提出的，他认为增强现实包括三个方面的内容：Combines real and virtual（将虚拟物与现实结合）；Interactive in real time（即时互动）；Registered in 3-D（三维）。
另一种定义是1994年保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实-虚拟连续统（Milgram's Reality-Virtuality Continuum）。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端，位于它们中间的被称为“混合实境（Mixed Reality）”。其中靠近真实环境的是增强现实（Augmented Reality），靠近虚拟环境的则是扩增虚境（Augmented Virtuality）。
3增强现实系统的实现过程
虽然增强现实系统不需要显示完整的场景，但由于需要通过分析大量的定位数据和场景信息来保证由计算机生成的虚拟物体可以精确地定位在真实场景中，增强现实系统中一般都包含以下几个基本步骤：获得真实场景的信息；对真实场景和摄影机的位置信息进行分析；生成虚拟的景物；合并视频或直接显示，即图形系统首先根据摄影机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到摄影机视平面的仿射变换，然后按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体，最后通过头戴式可视设备（Head Mount Display）直接显示或与真实场景的视频合并后，一起显示在显示器上。成像设备、跟踪与定位技术和交互技术是实现一个基本的增强现实系统的支撑技术。
4增强现实技术的具体研究内容
由于人们对增强现实技术的需求不断增长，研究人员对基于视觉的增强现实技术进行了很多研究，这些研究内容包括——增强现实系统中虚拟物体与真实场景融合技术的研究包括：3D虚拟物体注册技术、摄像机标定技术、摄像机的跟踪技术和基于视频的实景空间的建模技术，融合技术的研究主要包括：虚拟对象和真实场景的配准以及虚拟物体与真实场景之间的动态一致性、虚实物体之间的几何一致性和光照一致性——使得增强现实技术获得了飞速的发展。
5增强现实的应用
增强现实技术已经被逐步应用到了很多行业当中，逐渐进入到我们的生活当中，典型的案例包括：
医疗方面——北卡罗莱纳大学的AR辅助B超检查和胸部活组织切片；伦敦Guy’s医院MAGI项目协助医生从耳道中取出神经瘤；卡内基梅隆大学的“魔眼”工程；布朗大学的外科手术培训系统。
教育方面——欧洲计算机工业研究中心的机械模型注解。
工业方面——SONY公司TransVision增强现实样机系统。
商业方面——微软推增强现实技术——新应用-记事帖；日本新宿高岛屋百货公司内的数字化妆镜。
文化方面——希腊、土耳其的历史古迹数字重建；“数字敦煌”工程。
6总结
增强现实（Augmented Reality，AR）技术是近年来的研究热点，它是将计算机生成的虚拟物体或其它信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”，它是虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）的一个重要分支。增强现实综合了计算机图形、光电成像、融合显示、多传感器、图像处理、计算机视觉等多门学科。
参考文献：
[1]郭天太，王引童.虚拟现实技术与增强现实技术.机械制造，2003，41（6）：7-9.
[2]维基百科.
[3]R. Azuma， A Survey of Augmented Reality.Presence： Teleoperators and Virtual Environments， pp. 355–385， August 1997.
[4]P. Milgram and A. F. Kishino， Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays.IEICE Transactions on Information and Systems， E77-D（12）， pp. 1321-1329， 1994.
篇6
关键词：虚拟现实技术；工学结合教学；应用
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）07-0174-02
虚拟现实技术是虚拟与现实的结合，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它利用计算机技术生成一个逼真的具有视觉、听觉、触觉等多感知的三维虚拟环境。用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境进行互动，可身临其境地与之进行交互、仿真和信息交流。它是通过多媒体计算机模拟仿真技术同仪器设备性能相结合在电脑屏幕上创造出模拟的仪器性能、实验条件和实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，从而达到真实或接近真实实验的效果，有时所取得的学习或训练效果甚至优于在真实环境中所取得的效果。
基于虚拟现实技术的工学结合教学特点
真实性 工学结合教学的主要目的是在真实环境中培养学生的职业能力，实现与企业的“零距离”对接。而虚拟现实技术能提供一种虚拟的沉浸式交互环境，主要通过立体听觉、三维触觉或力感以及具有高度沉浸感的视觉环境实现。其中，立体听觉一般通过三维环绕立体声系统来实现，三维触觉和力感可以通过高精度的计算机触觉或力反馈设备来实现，而高度沉浸的视觉环境通常会通过大屏幕立体投影显示系统来实现。通过沉浸感，使学生在虚拟环境中有一种身临其境的真实感，从而使学生在虚拟环境训练如同在真实环境训练一样。
实时性 借助于虚拟现实技术创建的虚拟实训环境，不受原料、厂房、工作环境等资源的限制，可以随时使用，同时借助于网络技术，学生在寝室或家里也能进入虚拟实训场所进行训练。同时，在训练过程中能实时反映训练效果。这样，学生可充分发挥主动性和创新精神。学生有多种机会在不同的情境下应用他们所学的知识，能够根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。
安全性 与现实实验相辅相成，完成现实实验不能完成的任务。对于一些高危险性实验、涉及高精密仪器的实验或实验场地和实验材料缺乏等情况下，学生很难在真实实验室里自由执行开放性实验计划。应用虚拟实验室进行虚拟实验可完成这类任务并达到预期目的。在计算机上对虚拟实验达到熟练后再进入实验室进行真实操作就会轻车熟路，大大增加现实实验的操作熟练度和速度。因此，虚拟和现实实验相结合会起到事半功倍的作用。而且可以让学生接触和掌握更多、更新、更好的仪器。可见，虚拟实验室能够弥补现实实验室的不足，发挥现实实验室的作用。
在教学过程中构建虚拟实训环境
结合虚拟现实的工学结合教学主要分三个环节来实现。
创建虚拟环境 虚拟现实系统主要有桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中，沉浸式虚拟现实系统是最能模拟真实环境的系统，其主要构成如图1所示。在沉浸式虚拟现实硬件系统的基础上，配以专门开发的虚拟软件就能生成逼真的三维工作环境。
工作情景项目设计 在工学结合中，工作情景项目的设计至关重要，关系着学生能力的提升。要将项目与虚拟工作环境结合起来。另外，在设计项目的时候要考虑好成绩的评定方法。
教学实施 基于虚拟现实环境的教学对教师的要求较高，需要教师能较好地理解教学内容，把握教学过程。教师应能启发、引导并组织学生在虚拟现实环境中学习和自我探索。教学基本流程如图2所示。
在工学结合教学中应用虚拟
现实技术需要注意的问题
利用虚拟现实技术建立的虚拟实训基地需与实体实训基地结合起来 虚拟实训基地虽然能给学生创建身临其境的工作环境，但是不能从根本上完全代替实体实训基地达到培养和提高学生实践能力的功能。因此，教学必须与实体实训基地结合起来，相互促进、共同作用，以增强学生的实践能力。
将虚拟实训基地应用于工学结合教学中必须先提高教师的能力 （1）要求教师具有丰富的生活经验，掌握较多科普和生活常识，在空间、时间和材料安排方面有判断力，能创造良好的物质环境和学习氛围。（2）尊重学生，不将个人观点强加给学生，耐心且具有良好的倾听技能，具有提升学生自信心的能力。（3）能灵活变换活动程序或方法，善于采纳合理化建议，能随时、及时地帮助学生从问题或“冲突”的具体情境中解脱出来，不墨守成规。
实施案例
我校原《机械设计基础》课程进行工学结合课程改革后调整为《典型机构及产品设计》。该课程是服装机械及其自动化等机电类专业的专业基础课程，处于至关重要的地位。课程在实施过程中需要大量机构模型和产品模型，需要投入大量资金来支撑。而应用虚拟现实技术能减少投入，又能增加对学生的训练。
在应用虚拟现实技术的时候，首先针对课程需要构建虚拟实验室——机构创新平台。该平台在沉浸式虚拟现实系统里面实施，使学生在逼真的三维模拟环境中进行机构及产品的创新设计训练。平台结构如图3所示。
根据所创建的机构创新平台，《典型机构及产品设计》课程设置了三个学习情境，分别为缝纫机典型机构分析与设计、圆柱齿轮减速器设计和塔式起重机力学模型分析与设计。在这三个学习情境的实施过程中，学生都需借助机构创新平台，在创新平台里面进行机构的搭建。
工学结合教学模式更利于培养学生的实践能力，然而该模式所需的大量实训资源是其“瓶颈”。虚拟现实技术具有耗资少、配置灵活、交互能力强、仿真程度高等优点，对促进工学结合教学模式改革具有重要作用。随着虚拟现实技术的飞跃发展，虚拟实训基地将成为高职院校专业实训场所的主要形式。
参考文献：
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篇7
关键词:石油勘探技术；虚拟技术；勘探
随着经济的快速发展，人们日常生活以及工业生产已经离不开石油这一传统能源。但是经济的发展加快了对能源
的需求，必须通过对新的石油储备油田进行勘探来解决能源的短缺。我国地大物博石油能源储备较为丰富，但是由于传统勘探技术限制了石油的勘探与开发，使得我国一直处在能源短缺的边缘。新的勘探技术的出现彻底解决了一现状。虚拟勘探技术的应用为我国石油勘探带来新的发展契机，其将是解决我国能源短缺的又一重要方法。
1.虚拟勘探技术简述
虚拟技术在石油勘探中的应用主要是通过虚拟显示技术将理想的数据进行分析、对石油储层进行建模分析、对钻井轨迹进行设计等。其主要是通过可视化软件、以及虚拟现实技术将石油勘探形成数字化、一体化、网络化、虚拟化、协同化的石油开发平台。减少传统石油勘探的弊端、加快对隐藏性石油储备资源的勘探与开发，解决世界能源短缺的局面。其是计算机信息化技术在石油勘探领域应用的最佳案例。
2.虚拟现实技术在石油勘探领域的应用
2.1虚拟现实技术的可视化实现
在地震解释、建造三维油藏模型与模拟循环和复杂井眼设计等常规工作中，虚拟现实（vr）技术的使用不仅能够提高工作效率，同时也加强了工作质量。大型可视化虚拟现实技术采用大屏幕可视化环境和计算机辅助可视化环境等两种vr可视化系统，将石油勘探中理论数据通过图形与建模、三维动态模拟图形等形式表现出来。其图像采用三个投影仪和一个平面、柱面或球面大屏幕显示，屏幕的形状和大小决定着浸入的程度，屏幕越大覆盖用户的视野越大，浸入的程度越高；用户接口采用标准工作站系统，用户可以用常规手段运行程序；些简单系统可以运行不做修改的原工作站程序，另一些复杂的系统需要运行特殊的运行软件。并且采用全封闭的显示方式实现了全浸入的效果，并使用体视显示方法，加深了现实效果的模拟性；采用头盔指示方式和手持传感器使用户与虚拟目标密切接触；可以更好地观察和了解三维数据体和模型，且具有多人共享虚拟可视化目标的能力，因而能够提高多学科工作组的工作效率，有利于快速、准确地制定勘探决策。
2.2虚拟现实技术在石油勘探领域应用所具有的特点分析
虚拟现实技术作为服务于油气勘探开发的有效技术手段正广泛应用于国际石油工业界。其突出优势在于是一种全沉浸式大场景、多数据类型一体化的显示环境,是一个多学科协同式的、全新的工作方式和工作流程。其发展趋势为:系统平台规模正向“小型化”和“大型化”两个方向发展,分布式虚拟现实(dvr)系统正伴随网络通讯技术的发展逐渐被采纳,通过对地表露头的地质信息采集而形成与真实地层相同显示效果的立体地质图像,其触觉、味觉和听觉等多维感知信号正逐步被加入。
2.3虚拟现实技术在隐蔽性石油储层勘探的应用分析
岩土物理研究作为隐蔽性石油储备勘探的主要研究方向，虚拟现实技术对其研究有着重要的推动作用。随着油气勘探开发面临的地质条件日趋复杂，传统的地震采集、处理、解释技术已经不能满足实际应用的需要，特别是对地震数据的分析已经从单纯的构造解释发展到预测岩性、孔隙度、饱和度等储层参数，并要求为开采监测提供基础数据。针对此种情况，虚拟现实技术通过综合应用高精度三维地震、多分量地震、井中地震以及时延地震等技术的综合，从构造、岩性、物性以及流体性质等方面，对油藏进行全方位预测和解释，得到一个三维立体的油藏模型，并对油气的生产过程进行监测，从而使制定的开发方案更为合理，开采效率也相应提高。通过结合岩石物性测试分析成果，针对地震资料解释和反演中从已知井资料的认识向未知区域横向预测具有一定盲目性的不足，提出一种与常规地震储层预测不同的方法技术。该方法技术综合岩心物性参数和岩石物理模拟，以正演结果指导油气层地震响应特征研究，进行储层预测，即以实际测井和岩心物性参数为基础进行虚拟井分析，通过合成地震记录，分析岩石物性变化引起的地震响应变化，建立更符合实际地质特征的储层地质模型，优选地震属性，用自组织映射对地震属性进行分类，最后用实际地震资料进行储层预测来验证其确定性。虚拟现实技术对岩土物理研究的作用将地址勘探基础理论与模型试验技术等综合，加快了我国石化探区油气地质勘探，同时也对我国由于油气开采后的地质恢复起到了一定的参考作用。
3.我国石油勘探的发展——全国性石油地质虚拟实验室的建立
我国已经在2003年12月建立我国首个石油勘探多学科协同决策—虚拟现实系统实验室，虚拟现实技术是集成了计算机图形学、高性能计算技术、人体工程学、系统论、信息论等众多前沿学科的技术。虚拟现实中心的建设是一项复杂程度极高的系统工程，它把计算机系统、视频系统、音频系统、交互系统、投影系统、控制系统等有机地融合在一起，为解决勘探开发难题、提高决策效率和决策的科学性创造了一个和谐的、高精度的多学科协同工作环境。
虚拟实验室的建立需要投入较多的资金，因此对于建立后的实验室的利用是投入的回报的最终体现。因此加开投入后的实验室利用是目前我国虚拟技术应用的管关键。要围绕这个系统开展一系列的深入的研究工作，同时也要对这一系统进行不断的开发和完善。加快我国虚拟现实技术投入与应用，是我国目前石油勘探领域工作的重点。其中应用是重中之重，只有将已经投入使用的设备充分发挥才能充分体现新技术投入的回报，才能加快各企业对于新技术应用的积极性。
结论
虚拟现实技术的应用，为我国的石油勘探带来的新的机会。但是，石油勘探企业也必须认识到，技术的应用需要人才的应用才能将新技术的优势发挥出来。因此，在我国已经建立的虚拟实验室基础上加快人才引进与培养，加快投入系统的利用，为我国现代化经济建设能源供应提供更多稳定的油田是目前我国石油勘探企业的重要任务。
参考文献
[1]关雷.虚拟现实技术概述[j].多媒体科技,2008,6.
[2]王宏伟.石油勘探新技术技术——虚拟现实技术的应用[j].勘探资讯,2007,12.
[3]刘佳.我国石油勘探新技术应用[j].石油学报,2004,1.
篇8
关键词：数字校园 虚拟现实技术
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0033-01
随着计算机软硬件技术的发展，利用虚拟现实技术进行复杂场景的虚拟漫游已成为可能。数字校园是基于地理信息系统技术、虚拟现实技术、宽带网络技术、多媒体技术、计算机图形学等高新技术，将校园地理空间信息和其属性信息相结合，构建一个逼真、具有视觉、听觉、触觉的虚拟校园景观，用户可以利用计算机网络远程访问这个全新的校园景观，通过终端计算机在虚拟校园中漫游，而且可以进行查询、分析、评价等操作，使用户足不出户也可以有身临其境的感觉。
1 虚拟现实技术的概念和特性
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种由计算机全部或部分生成多种感觉环境，给参与者提供各种感官信息，使之产生身临其境的感觉，以便更好地体验、接受和认识客观事物的技术，它可分为沉浸式和非沉浸式两种。
2 虚拟现实技术的场景建模的研究
采用虚拟现实技术实现“虚拟场景” 中，三维场景建模是一项很重要的工作，场景建模实际上就是对实体对象按“虚拟场景”的呈现、可视化、漫游等要求，对其对等实体大量相关数据的收集、组织和存储供其使用的过程。主要通过场景总平面图、 地形图、楼建筑图纸及功能区域的航拍图、卫星遥感图来获得数字化地图数据。场景总平面图通常以AutoCAD格式存储，在处理中尽量简化多余的层面只保留对建模有用的层、面、体处理过的数据；纹理对于增加虚拟场景的真实感有至关重要的作用， 纹理数据是指来自实地拍摄的数码照片和用于地表物体的纹理及简单映射几何模型的纹理数据库等。
基于实景的虚拟现实场景的生成过程具体包括实景获取，用第三方软件建模，场景材质设置和真实感贴图，虚拟现实系统初始化，模型对象化导入与实时呈现等5个方面。
首先要对室外实景进行建模，对于室外模型，要反映现实中的上海工程技术大学，所以对其进行数据收集。首先精确地采集了上海工程技术大学的建筑数据，从学校相关部门找其相关的平面结构图。然后对实景进行数码拍照，拍照要从不同的角度，力求反映物体的各个细节。
为了提高整个系统的运行效率，可以采用多层次细节模型（Level Of Detail LOD） 机制。通过采用这种机制，为每个物体手工建立繁、简不同的模型，在远距离观察时就用相对简单的模型，而当近距离观察时则使用相对复杂的模型，这样做可以有效地达到系统的逼真性和速度之间的均衡。
3 虚拟现实建模中的图像贴图
程序贴图虽然具有能导致计算机生成人工化的痕迹的缺点，但同时这类贴图却又具有占用内存较少的优点，因而它在Maya的内部被大量使用，并通过一种数学机制进行运算。程序贴图可分二维程序纹理和三维程序纹理两大类，但使用二维程序纹理，就必须要创建UV坐标，或者也可进行投影贴图，而使用三维程序纹理的话，则因为贴图过程是根据贴图在三维空间的位置自动进行计算的，所以不需要创建UV坐标。
图像贴图分为颜色贴图和凹凸贴图，具有外观逼真，但占用内存较多的特点，特别是当涉及图片数量过多时，整个过程则变得极为繁琐、麻烦，而且特别容易出错，在笔者做的校园中，就涉及到数量相当多的路灯、数木、草坪等等。
4 虚拟现实技术发展趋势
虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是如何“实时生成”，在不降低图形的质量和复杂程度的前提下，如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外，VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能满足系统的需要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。
虚拟现实实现人能够自由地与虚拟世界中的对象进行交互，犹如身临其境，结合各种感应设备进行全新感官的体验设计应是虚拟现实未来研究的重要方向。
5 结语
本文通过对虚拟环境下场景制作技法的研究，详细说明了虚拟场景的构造过程，实现了现实场景的虚拟漫游。
通过上海工程技术大学实景制作来阐述虚拟现实场景的生成过程及其相关注意事项，例如通过合理建模减小复杂度，通过真实感贴图来增强逼真度，通过模型导入的对象化来实现对虚拟物体的控制，最终在逼真性、实时性和可控性方面都达到了较好的效果。
参考文献
[1] 王柯.基于虚拟现实技术的三维漫游系统研究与实现[D].四川：西南交通大学，2006：2.
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[3] 姜庆.虚拟现实技术在数字化校园中的应用[J].信息技术，2006：150-151.
[4] Isabelle V，Olivier W.，Angeline S.，et a1.High sensitivity to multisensory conflicts inagoraphobia exhibited by virtual reality[J].European Psychiatry，2006：501-508.
篇9
关键词：虚拟现实 旅游 虚拟旅游
虚拟现实( Virtual Reality, VR) 是一种由计算机和电子技术创造的新世界, 是一个看似真实的模拟环境, 通过多种传感设备, 用户可根据自身的感觉, 使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察或操作,参与其中的事件; 同时提供视、听、摸等直观而又自然的实时感知, 并使参与者“ 沉浸”于模拟环境中。模拟环境, 可以是某一特定现实世界的真实实现, 也可以是完全虚拟构想的世界。
一、问题的提出
虚拟现实技术在近年来在各行业运用广泛，如在城市规划、室内设计、文物保护、交通、房地产、游戏、军事、家电、地理、教育、工业、视频等方面都得到了很好的应用，依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。
虚拟现实技术与高度发展的互联网信息技术相结合，将会最大限度的接近旅游者与旅游目的地之间的距离，进而推动旅游业的快速发展。
二、结合国内虚拟旅游现状进行分析
当前虚拟现实技术与旅游业的结合主要在于其旅游目的地的宣传营销，形式上目前则有两种：一是利用计算机图形技术，对真实环境进行抽象从而建立三维立体交互世界的虚拟旅游，实时漫游过程中可以根据观者的位置、光照等信息由计算机自动绘制相应的视景。二是采用基于实景图像的虚拟信息空间，利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成全景图像，并对其进行空间关联，建立起具有空间操纵能力的虚拟环境。例如，北京故宫利用采集到的文物和古建筑的图像以及视频等作为基础数据生成全景图像，建立的数字故宫的虚拟漫游系统。
1.全景图虚拟现实技术案例分析
本文通过google、baidu两个比较权威的搜索引擎进行搜索，选取国内比较常见的虚拟旅游网站360度虚拟实景旅游网(台湾繁体)、中国全景、风暴全景对当前我国旅游对虚拟现实技术的应用。对虚拟技术在旅游方面的应用进行分析。
表1 在旅游中利用虚拟现实技术的网站对比分析
通过表1，我们可以看到以下几点：
（1）以360度虚拟旅游网为代表的台湾网站更注重全方位旅游信息的提供，而大陆虚拟旅游网则多停留在哗众取宠的形式上面，网站服务不够细化。台湾虚拟旅游网站比较注重旅游信息的提供，除了提供景点360度全景图之外，其提供的信息还涉及到旅游地概况、各级行政地图及GPS坐标、旅游地交通、景点的住宿、餐饮。而大陆虚拟旅游网站所提供的旅游信息则相对较少，其在功能上却呈多样化，如中国全景网站除了总的行政地图及景点全景图之外，还提供有俯瞰式三维虚拟浏览地图，这在一定程度上与google earth的功能相似。而风暴全景网则提供除景点全景图、俯瞰式三维虚拟浏览地图之外的遥感技术、实时监控视频，让游客在千里之外就可以看到景点实时图像，过了一把魔镜瘾。但大陆网站所提供的信息则明显不如360度虚拟旅游网，关于目的地详细的出行信息都不全面，风暴全景甚至没有对网站内全景景点进行分类，这给网站用户的信息检索带了很大的不便。
（2）以360度虚拟旅游网为代表的台湾网站提供中英双语的信息服务，而大陆两个虚拟旅游网站都仅提供汉语一种语言的提供，这说明了网站创建的理念上的差异，即360度虚拟旅游网面向全世界的旅游者，有更为广泛的宣传效果，而大陆两网站则显得有些视野狭窄，仅仅注意到了国内的旅游者。其实这种情况的发生也是与我国现阶段经济发展及旅游业发展的现状所决定的。
（3）以360度虚拟旅游网为代表的台湾虚拟旅游网站由于提供信息及景点按地区分类的全面性，使得旅游者通过这一个网站就可以获知足够的出游信息，并且通过全面详细的全景图提供，更能使网站用户产生一种“沉浸”感，更加具有一种神游大地的感觉。而大陆网站则由于某些细节信息的缺失，让人不能很好的沉浸其中，从而影响到用户的使用体验。
（4）通过以上对比，我们可以发现，不论是大陆还是台湾虚拟旅游网站，广告在页面中都占据大量的面积，这就说明了网站经营来源的单一性，网站中存在广告无可厚非，但过量的广告则会提供过量的信息，让网站用户无可适从，最终影响到用户获取有用信息。同时，大量的杂乱无章的广告对页面的美观也产生了很大的影响，影响用户的使用网站的心情，进而影响到点击率，最终仍将会导致广告收入的减少，因此控制一定量的页面广告变得十分的重要。
2.三维立体虚拟现实世界
虽然目的国内外网站应用较多的是全景图的形式，但这种形式的虚拟旅游仍处于较为初级的阶段，并不能达到很好的互动效果，更不论通过多种传感设备, 用户可根据自身的感觉, 使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察或操作,参与其中的事件; 同时提供视、听、摸等直观而又自然的实时感知。在现阶段，要想广泛的实现这种实时感知的虚拟旅游还有很长的路要走，这取决于未来服务器技术、网络传输速度及信息技术的进一步发展。
目前三维建模及三维动画技术制作的虚拟旅游由于开发成本的高昂，利润回收的不明显，开发的难度较大，且具有明显的外部性，一般由政府出资，企业进行开发，因此这种形式的虚拟旅游未能在虚拟旅游中形成一种趋势。
三、结论与对策
通过以上分析，我们可以发现真正意义上的虚拟现实技术在旅游中的广泛应用在近期内还是不可能的，在很长的一段时间内，虚拟旅游还将会信赖比较传统的低层次的技术手段，比如全景图，不甚清晰的卫星俯瞰图等。但是不论是在内容上，还是在形式上，基于网络的虚拟旅游都正在发生着飞速的变化。而未来网络共享的虚拟旅游发展的趋势也将会体现在如下几个方面：在内容上，将会提供更为丰富的信息，以便旅游者出游提供全方位参考；在信息分类上，更加的有条理，利于信息的查找与检索；在表现形式上，虚拟旅游会随着计算机技术的发展从形式上采取更先进的技术；在普及程度上，虚拟旅游会从少数人的关注中走出来，进而成为人们旅游决策的最佳工具或者成为不便出行的人们的一种替代产品；在网站制作方面，应更加的人性化，广告的设计应在不影响用户获取有用信息的基础之上，应更好的融入页面的整体设计中去，体现出一种整体的美感；在普及范围上，应尽早的改变观念，面向国际化，提供双语甚至多语的信息服务，才能最大限度的做到最佳的宣传效果。
参考文献：
[1] 裘伟廷. 虚拟旅游的喜与忧[J]. 旅游科学, 1999,(03).
[2] 徐素宁,韦中亚,杨景. 虚拟现实技术在虚拟旅游中的应用[J].地理学与国土研究, 2001,(03).
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在国内，AR技术大多以项目方式运用的，目前还没有属于国人的软件平台。2013年上半年，中视典数字科技有限公司（以下简称中视典）将推出首款自主AR软件平台，其强大的功能以及普通老百姓都能用得起的价格，这能将成为中国AR行业的下一个引爆点吗？期待一款开放的中国AR软件
记者：多年来，AR行业都是应用国外的技术，因为垄断和较高的研发成本，使得AR的制作和使用价位很高。中国的AR行业如果不想被牵着鼻子走，该如何操作和努力？
囊元：目前，虽然在国外AR比较流行，然而国内熟悉AR的人并不多，在国内要普及这个概念还要一段时间。在中国AR市场上，目前以国外技术为主，存在成本比较高、使用受到限制、技术支持不及时、语言障碍等问题。
中国AR行业的崛起需要中国人自己的努力，中视典作为中国图形图像技术的专家，有责任带领中国企业走出尴尬境地，走向世界的大舞台。2013年上半年，中视典将推出首款自主研发的AR软件，这款软件既符合中国人的思维习惯，使用价格也能为人们所接受，同时将会填补中国AR软件平台的空白，而且是根据中国市场的需求量身定制了很多功能，技术上完全可以和国外公司媲美，这款软件的出现，将会大大提升中国AR的国际竞争力。针对中国人的使用习惯进行开发，全部以图形化的界面，友好的操作模式，无需编程适合美工。比如，对于一家广告传媒公司，如果要做一场AR活动，有了这款软件，做好策划和美工就可以了，完全不需要程序员的参与。
记者：这是中国AR行业研发的第一款AR软件吗？
袁元：是的，这是中国第一款AR软件。说起这款AR软件，就不得不提中视典的下一代开放虚拟现实平台OpenVRP。众所周知，中视典自主知识产权的虚拟现实平台VRP是国内市场占领率最高的国产虚拟现实软件，到2011年，中视典的正版VRP用户已经突破10万。使用VRP做出的成功案例也非常多，例如，早在2002年，就推出了国内第一个数字地球原型系统；2006年，VRP被列入高中实验教材；2008年，第29届奥运会全景数字仿真、安防、交通流量模拟；2010年，上海世博会虚拟展馆；工业上重型机械的仿真案例更是数不胜数：……这些都说明了VRP是—款非常成功的国产虚拟现实软件。作为中国VR行业的领航者，中视典将会把自己的软件技术分享给社会，将会把VRP的接口开放出来，甚至部分源代码也会逐渐开放，大家可以免费试用，我们称之为OpenVRP，开放的虚拟现实平台。中视典的AR软件平台，将以OpenVRP作为基础，大大降低成本，中视典AR软件平台的用户也是受益者。
记者：OpenVRP是一个开放的平台，大家如果免费使用，你们怎么赚钱呢？
袁元：OpenVRP就类似于著名的图形渲染引擎OpenGL，中视典并没有打算通过OpenVRP挣钱，与之相反，中视典将会为这个开放的虚拟现实平台投入大量资金。现在国内的虚拟现实行业企业大家各自为战，甚至很多企业还需要花很大成本去采购国外的虚拟现实软件，大家需要一个开放的平台，在这个平台上大家可以形成合力提升中国虚拟现实产业在世界舞台中的竞争力，这是一个对整个社会有益的事情，值得去做。我们希望更多的软件工程师、图形图像专家、学校师生、公司等能够加入到这个平台，大家可以一起来开发，可以提出改进意见，提出新的功能需求等等。建立好了这个平台，就构建了一个和谐的生态系统，规范了行业，发展就会更好。
突破瓶颈需要时间和努力
记者：目前，了解^R的人并不多，中国媒体关注AR也不多，那你认为AR在国内的发展遇到了怎样的困难和瓶颈呢？
袁元：AR在中国刚刚起步，它是一个新鲜玩意，其前途被广泛看好，说到瓶颈，首先面临的困难是对AR概念的普及，就是让大家了解什么是AR。目前国内很多人都不知道AR的概念，我们要花很长的时间去给客户解释，相对来说，北上广深的人可能更容易接受这个新事物，而且使用AR技术的成本也很高，所以要真正普及还需要一段时间，推广AR需要政府、企业、学校以及整个社会的—起努力。
第二个困难，就是AR人才的匮乏。AR企业需要三种人才——创意策划人员、图形图像开发专家和美工创作人员，因为AR是一个综合性表现，缺少任何一种人才，或者人才素质不达标，最后呈现给用户的AR案例都是不完美的。特别是图形图像开发的软件工程师要赶上国外水平，需要一段时间。中视典作为中国的图形图像专家，有很多世界级顶尖的图形图像专家，比如中视典首席科学家陈彦云博士就有多篇论文被全世界的图形图像顶级会议SlGGRAPH接受发表并在大会上做报告，中视典一直在和高校以及研究所合作，建立联合实验室，努力培养国内优秀的图形图像开发工程师。
记者：要突破瓶颈，作为中国国内起步较早、研发实力强的AR公司，你们会有什么样的对策呢？
袁元：突破这些瓶颈需要时间，更需要AR行业进行长期的努力。面临这些困难，中视典积极应对。首先，我们会加大对AR的宣传力度，利用各个平台宣传AR；同时，我们会组织一些高水品的会议、沙龙，创造交流和展示的平台，让更多的人有渠道了解中国的AR。进入校园也是推广和宣传的计划之一，中视典将会在高校里面做免费的讲座，以此来普及AR的认知和技术，将来大学生走出社会就有可能会用到这个技术。中视典也一直在努力寻找和培养中国的AR人才，给他们提供优厚的待遇和广阔的发展舞台。
