文档介绍：本科生毕业论文
论文题目基于VRML的实验室演示功能实现
学生姓名
学号
专业名称物理学
论文提交日期 2010年 4 月7 日
申请学位级别理学学士学位
论文评审等级
指导教师姓名
职称教授
工作单位
学位授予单位
物理系
二○一○年四月
基于VRML的实验室演示功能的实现
摘要: 本论文利用VRMLPad创建虚拟物理实验室进而实现了物理演示功能实现。
关键词:虚拟现实; VRML;演示实验
. 虚拟现实的概念
虚拟现实(VR-virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界(Virtual word)的计算机系统。它通常是指用立体眼镜和传感手套等一系列传感辅助设备来实现的一种三维现实,人们可以通过这些设施以自然的技能向计算机送入各种动作信息,并且通过视觉、听觉以及触觉设施使人们感受到三维的视觉、听觉及触觉等感官刺激。它创建一个既酷似客观环境又超越客观时空,既能沉浸在其中又能驾驭其上的和谐的人机环境,也就是一个由多维信息所构成的可操纵的空间。它的目标就是真实的体验和方便自然的人机交互,能够达到或部分达到这样目标的系统就统称为虚拟现实系统[2]。虚拟现实技术是一门直接来自于应用的、涉及众多学科的、新的实用技术,是集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体的综合集成技术。
VRML ( virtual reality modeling language)虚拟现实建模语言是一种三维造型和渲染的图形描述语言,通过创建一个虚拟场景以达到现实中的效果。它是第二代Web程序设计语言,可以在网页上实现三维动画效果及基于三维对象用户的交互,特别是可以改变当前网络与用户交互的局限性,使得人机交互更加方便、灵活,使虚拟世界的真实性、交互性和动态性得到充分的体现。
(1)沉浸感是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度(例如可视场景应随着视点的变化而变化),甚至超越真实,如实现比现实更逼真的照明和音响效果等。
(2)交互性是指用户对虚拟环境内的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)。例如,用户可以用手直接抓取虚拟环境中的物体,这时手有触摸感,并可以感觉物体的重量,场景中被抓的物体也立刻随着手的移动而移动。
(3)想象力是指用户沉浸在多维信息空间中,依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识,发挥主观能动性,寻求解答,形成新的概念。
(1) 弥补教学条件的不足。在教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。
(2)避免真实实验或操作所带来的各种危险。以往对于危险的或对人体健康有危害的实验,一般采用电视录像的方式来取代实验,学生无法直接参与实验,获得感性认识。学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验。
(3)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。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察。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。
(4)可以虚拟人物形象。虚拟现实系统可以虚拟历史人物、伟人、名人、教师、学生、医生等各种人物形象,创设一个人性化的学习环境,使学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。
. 虚拟现实在教学中的应用
虚拟现实在教学中的应用主要有以下二个方面。
(1)知识学习。知识学习是指学生利用虚拟现实系统学习各种知识。它的应用有两个方面:一是再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,为学生提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学生解决学习中的知识难点。虚拟现实在知识学习中的另一个应用是,使抽象的概念、理论直观化、形象化,方便学生对抽象概念的理解。
(2)探索学习。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,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,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。
通过资料查阅可知,国外的虚拟现实技术发展已经较为成熟,在很多领域有着广泛的应用,带来了可观的经济价值和社会价值。国内的虚拟现实技术的研究与开发尚处于初级阶段,有很多的领域及技术有待我们去开发和研究。通过相关的资料可知,VRML技术在