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1、计算机网络毕业论文QTVR技术在物理实验网络教学中的应用 摘要：本文就QTVR（QuickTimeVirtualReality）技术在物理实验网络教学中的应用问题作了初步探讨首先就其教学优势作了分析接着以虚拟仪器为例说明在物理实验网络教学中如何应用QTVR技术关键词：QTVR技术全景对象场景虚拟世界虚拟实验室虚拟仪器ApplicationOfQTVRInPhysicsExperimentTeachingStudyingOnlineWenhuan,DouyiyangPhysicsDepartmentofNUSCAbstractThetopicofthistextistheapplicationo
2、fQTVRinPhysicsexperimentteachingstudyingonline.Atfirst,theauthorsanalyzetheadvantagesofQTVRinteachingstudyingonline.Thenwiththeexamplesofvirtualinstruments,weintroducehowtoapplyQTVRtechnologyinourteachingstudyingonline.WeemphasizeontheusesofSpinPhotoObject(ofPictureWorkspany).Inourfollowingwork,wewi
3、lluseVRWorx(ofVRToolboxpany)tomakeavirtuallabwithvirtualinstrumentsinside.Keywords:QTVRtechnology,panorama,object,scene,virtuallabandinstruments正文：QTVR是QuickTimeVirtualReality的简称是美国苹果公司QuickTime技术的拓展它是新一代的、基于静态图象处理的初级虚拟现实技术它不需要传统虚拟现实技术所要求的特殊硬件和附属设备在普通的PC机或Macintosh机上就可产生相当程度的虚拟现实的体验它不需要进行任何几何造型只需通过图
4、像采集系统采集世界的图像、QTVR系统软件处理离散的图像即可完成三维空间、三维物体的造型；操纵普通鼠标、键盘即可实现对三维造型的全方位观察QTVR有三个核心概念：全景图像（Panoramas）对象（Object）场景（Scene）全景图像：是空间中的一个视点对周围环境的360度视图用户可在全景图像的360度范围内任意切换视线也可在一个视线上改变视角来获得距离远近的视觉效果对象（物体）：是从分布在以一件物体为中心的立体360度的球面上的众多视点来看一件物体从而生成的对一件物体全方位的图像信息经QTVR系统软件的处理形成用户可观察的各个视点场景：利用热点手段将一个或多个全景图像或对象电影进行连接从
5、而生成的有序集合体在场景中用户可在很多全景图像和对象电影中漫游虽然是初级的虚拟现实技术但是QTVR以其独特的技术特色与独特的优势开创了多媒体技术与仿真技术相结合的新途径为虚拟现实技术的大众化铺平了道路尤其重要的是它的出现使得建立网络虚拟实验室有了广阔的前景身处网络时代作为物理教学论实验物理方向的学生我们所关注的问题是QTVR技术能为物理网络实验教学做些什么QTVR技术在物理教育领域中已有了广泛的应用例如虚拟固体物理中的晶格结构、虚拟核物理中的核反应堆等在这些理论教学中QTVR技术都有了极为成功的应用范例；但是在网络实验教学方面国内的QTVR技术应用基本上还处于探索阶段因此我们想就这个问题做些探
6、讨1978年在英国牛津召开了一次国际物理教学委员会讨论的主题是“实验室在物理教育中的作用”会议认为实验课的作用之一就是学会使用仪器可是传统的物理实验教学存在着不重视仪器使用的问题有的实验室因为某些实验仪器价格昂贵而无力购买因此无法开设一些实验；有些仪器不可能拆卸开让学生熟悉内部构造；有些实验因为样品存在危险性由老师演示学生观摩以上因素造成学生不能动手实验这显然是与开展实验的目的相悖的另外实验室大多数实验都是采用菜谱式教学方式也就是给出具体实验步骤学生依样画葫芦这就导致学生不重视仪器的构造、功能、和使用方法、参数指标、误差范围等再者多数实验的数据采集、数据处理已由计算机系统完成实验过程比较枯燥只
7、是机械地重复对几个按钮的操作学生的兴趣普遍不高此外目前的物理网络教学实验仅提供计算机二维仿真系统感不够强不能给人以身临其境的感觉因此综合以上几个方面的因素我们考虑在网络实验教学中引入QTVR技术以期能在一定程度上解决以上问题那么在物理网络实验教学中应用QTVR技术有些优势呢首先由于QTVR独特的技术特色使得它在立体空间的展示、立体物体的展示、展品的介绍、虚拟空间的营造与构建、虚拟场景的构造等方面有着独特的优势教育过程的很重要的一个过程就是呈现知识信息而QTVR在呈现知识信息方面有着独特的优势我们可以为某些仪器创作配以解说词和文字说明的三维旋转体图片让学生在虚拟的实验室中对虚拟仪器进行随意地旋转
8、和任何视觉角度的观察以便学生详尽了解仪器的构造、功能和使用方法同时达到预习实验、复习实验的目的更重要的是教师和学生在QTVR创造的虚拟现实环境中可以沉浸其中全身心地投入教与学既生动了课堂教学又提高了学生的学习效率与积极性QTVR制作简单制作周期较短制作的可控性也很强对于物理教师这类非计算机专业人士来说比较容易掌握其技术；要开发一些简单的实验教学软件应用于网络教学中也不至于难度太大我们初步的工作是制作虚拟仪器在网上为学生提供仪器的各种资料；第二步的工作是构建虚拟实验室使教师与学生在网上身临其境般地完成教学任务由于时间有限目前暂时没能完成第二步的工作所以在此仅介绍制作虚拟仪器的工作接下来要陈述的是
9、我们制作虚拟仪器的工作首先选择实验仪器我们选择密立根油滴仪、能谱仪等仪器（我们以密立根油滴仪为例说明制作过程）其次用数字相机获取密立根油滴仪图像我们使用的是EpsonPhotoPC850Z相机选择800*600的分辨率拍下仪器360度自转的照片总共拍摄二十四张在拍摄相片的过程中可为相片配解说词EpsonPhotoPC850Z相机有在拍摄过程中为相片配录音的功能上传图像用USB电缆（Epson相机自带）连接相机和计算机使用EpsonPhoto3Ver.1上传图像并保存编辑图象我们使用PictureWorks公司的SpinPhotoObject软件来编辑图像SpinPhotoObject的工作界面
10、如下所示：图一具体步骤如下：Browse将所有图片按顺序编号（一般需三位以上数字）后放在同一目录下在Browse中选中该目录此时会将目录中所有文件列出Insert如果需要目录中所有图片选InsertAll否则选定所需文件后选InsertSelectionAlign观察每一张图片的位置使之尽量重合关键是每一张图片的尺寸大小(长和宽)必须一致如原图片太大需要切割則每一张图片切割的位置必须完全一致Crop调整八个句柄围成的范围大小其中包含的內容是最后显示的內容Create建立输出文档注意选择播放的尺寸输出文档可以是QTVRObjectMovie(mov)格式、Quicktime(mov)格式、Mov
11、ieAVI格式、AnimatedGIF格式等等其中最常用是mov格式文件可用QuicktimePlayer播放器观看(含交互性)若插入页中则需要QuicktimePlayer的插件(PlugIn)支持我们把它插入页中用MicrosoftFrontPage制作网页包含虚拟仪器的HTML文件的地址A:VRinstruments.filesVirtualInstruments.htm打开它可以浏览我们所制作的虚拟仪器下图是用QuicktimePlayer播放器观看的密立根油滴仪图二密立根油滴仪PictureWorks公司的SpinPhotoObject软件制作三维旋转物体过程简单、快捷很容易就可在网
12、上实现360度观看仪器的目的以上陈述的是我们在网络实验教学中应用QTVR技术的一部分工作写出来希望得到同行们的好建议和批评指正我们下一步的工作是利用VRWorx（VRToolbox公司的软件)制作摆放虚拟仪器的虚拟实验室以期能在网上教学中使师生充分体验虚拟现实的身临其境感作者：文欢窦轶洋 摘要：本文就QTVR（QuickTimeVirtualReality）技术在物理实验网络教学中的应用问题作了初步探讨首先就其教学优势作了分析接着以虚拟仪器为例说明在物理实验网络教学中如何应用QTVR技术关键词：QTVR技术全景对象场景虚拟世界虚拟实验室虚拟仪器ApplicationOfQTVRInPhysic
13、sExperimentTeachingStudyingOnlineWenhuan,DouyiyangPhysicsDepartmentofNUSCAbstractThetopicofthistextistheapplicationofQTVRinPhysicsexperimentteachingstudyingonline.Atfirst,theauthorsanalyzetheadvantagesofQTVRinteachingstudyingonline.Thenwiththeexamplesofvirtualinstruments,weintroducehowtoapplyQTVRtec
14、hnologyinourteachingstudyingonline.WeemphasizeontheusesofSpinPhotoObject(ofPictureWorkspany).Inourfollowingwork,wewilluseVRWorx(ofVRToolboxpany)tomakeavirtuallabwithvirtualinstrumentsinside.Keywords:QTVRtechnology,panorama,object,scene,virtuallabandinstruments正文：QTVR是QuickTimeVirtualReality的简称是美国苹果公
15、司QuickTime技术的拓展它是新一代的、基于静态图象处理的初级虚拟现实技术它不需要传统虚拟现实技术所要求的特殊硬件和附属设备在普通的PC机或Macintosh机上就可产生相当程度的虚拟现实的体验它不需要进行任何几何造型只需通过图像采集系统采集世界的图像、QTVR系统软件处理离散的图像即可完成三维空间、三维物体的造型；操纵普通鼠标、键盘即可实现对三维造型的全方位观察QTVR有三个核心概念：全景图像（Panoramas）对象（Object）场景（Scene）全景图像：是空间中的一个视点对周围环境的360度视图用户可在全景图像的360度范围内任意切换视线也可在一个视线上改变视角来获得距离远近的视
16、觉效果对象（物体）：是从分布在以一件物体为中心的立体360度的球面上的众多视点来看一件物体从而生成的对一件物体全方位的图像信息经QTVR系统软件的处理形成用户可观察的各个视点场景：利用热点手段将一个或多个全景图像或对象电影进行连接从而生成的有序集合体在场景中用户可在很多全景图像和对象电影中漫游虽然是初级的虚拟现实技术但是QTVR以其独特的技术特色与独特的优势开创了多媒体技术与仿真技术相结合的新途径为虚拟现实技术的大众化铺平了道路尤其重要的是它的出现使得建立网络虚拟实验室有了广阔的前景身处网络时代作为物理教学论实验物理方向的学生我们所关注的问题是QTVR技术能为物理网络实验教学做些什么QTVR技术在物理教育领域中已有了广泛的应用例如虚拟固体物理中的晶格结构、虚拟核物理中的核反应堆等在这些理论教学中QTVR技术都有了极为成功的应用范例；但是在网络实验教学方面国内的QTVR技术应用基本上还处于探索阶段因此我们想就这个问题做些探讨1978年在英国牛津召开了一次国际物理教学委员会讨论的主题是“实验室在物理教育中的作用”会议认为实验课的作用之一就是学会使用仪器
