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1、虚拟教育设计方案背景：随着信息时代的发展，数字化三维虚拟仿真技术以其画面逼真精美、运行高效便捷、功能丰富实用、查询管理信息直观方便等特点逐渐应用在各个领域，国内院校也同样期望着在校园建设成果展示、学校品牌推广、教学辅助与校园资源管理等方面全面实现三维数字化。三维虚拟校园平台系统正是顺应这种需求而产生，在国内迅速普及。 三维虚虚拟校园平台台是指利用计计算机虚拟现现实技术、网网络技术、网网络三维技术术、数据库技技术等对学校校的建筑三维维数据、建筑筑室内外结构构、建筑相关关属性信息、教教学设施相关关信息和教学学资源信息进进行处理，建建立基于互联联网浏览器展展示的可交互互的三维虚拟拟校园应用平平台，并
2、在此此基础上实现现学校教学管管理所需的各各种功能。 三维虚虚拟校园可以以实现三维虚虚拟校园展示示、学校建设设成果宣传、楼楼宇教室查询询、自主校园园漫游、人机机交互体验、网网络互动交流流、仿真课堂堂体验、院校校设施设备管管理等功能，最最重要的是其其可以直接在在互联网网页页浏览器中直直接登录使用用，使用户能能够不受时间间和空间的限限制，直接在在线浏览和使使用虚拟校园园提供的各种种应用。 目前国国内越来越多多的院校已经经逐步建设了了三维虚拟校校园平台系统统，比如北京京大学、清华华大学、浙江江大学、北京京师范大学、北北京外国语大大学、上海同同济大学等著著名高校，众众多高职、中中职、中小学学院校也正在在
3、陆续开展网网上三维虚拟拟校园建设。 随着网络时代的的来临，网络络教育迅猛发发展，尤其是是宽带技术和和校园网大规规模应用的今今天。国内一一些高校已经经开始逐步推推广、使用虚虚拟校园教学学模式。虚拟拟现实技术具具有广泛的作作用和影响,亲身去经历历、亲身去感感受比空洞抽抽象的说教更更具说服力。主主动地去交互互，与被动的的观看，有质质的差别，尤尤其在虚拟教教学、虚拟实实验、虚拟仿仿真校园、科科技研究等方方面的应用更更为广泛性。虚拟教学系统分分为原理教学学和动态教学学.原理教学学主要指的是是传统的课件件制作,把课课件中的图片片做成动态三三维的形式,改变教育模模式,不用再再通过乏味的的幻灯片技术术教学,将
4、教教学步骤完美美的融合到教教学中,让学学生不在死守守在书本上面面,却又心不不在焉的想着着自己的事情情,不同于传传统的教育模模式,所有的的教育步骤一一气呵成,使使学生学习兴兴趣浓厚,教教学质量显著著提升.动态态教学就是把把物理化学实实验中一些大大型不易操作作的实验或一一些因含有有有毒气体学生生不能进行操操作的实验,通过虚拟现现实技术,学学生可以在网网上进行操作作,丝毫没有有束缚之感,让学生有一一种身临其境境的感觉.成成功案例有虚拟现实技术划划分四类：1、桌面虚拟现现实桌面虚拟现实实利用个人计算算机和低级工工作站进行仿仿真，将计算算机的屏幕作作为用户观察察虚拟境界的的一个窗口。通通过各种输入入设备
5、实现与与虚拟现实世界界的充分交互互，这些外部部设备包括鼠鼠标，追踪球球，力矩球等。它它要求参与者者使用输入设设备，通过计计算机屏幕观观察360度度范围内的虚虚拟境界，并并操纵其中的的物体，但这这时参与者缺缺少完全的沉沉浸，因为它它仍然会受到到周围现实环环境的干扰。桌桌面虚拟现实实最大特点是是缺乏真实的的现实体验，但但是成本也相相对较低，因因而，应用比比较广泛。常常见桌面虚拟拟现实技术有有：基于静态态图像的虚拟拟现实QuiickTimme VR、虚虚拟现实造型型语言VRMML、桌面三三维虚拟现实实、MUD等等。 2、沉沉浸的虚拟现现实 高级虚拟现实实系统提供完完全沉浸的体体验，使用户户有一种置身
6、身于虚拟境界界之中的感觉觉。它利用头头盔式显示器器（见图）或或其它设备，把把参与者的视视觉、听觉和和其它感觉封封闭起来，并并提供一个新新的、虚拟的的感觉空间，并并利用位置跟跟踪器、数据据手套（见图图）、其它手手控输入设备备、声音等使使得参与者产产生一种身临临其境、全心心投入和沉浸浸其中的感觉觉。常见的沉沉浸式系统有有：基于头盔盔式显示器的的系统、投影影式虚拟现实实系统、远程程存在系统。 3、增强现实实性的虚拟现现实 增强现现实性的虚拟拟现实不仅是是利用虚拟现现实技术来模模拟现实世界界、仿真现实世世界，而且要要利用它来增增强参与者对对真实环境的的感受，也就就是增强现实实中无法感知知或不方便的的感
7、受。典型型的实例是战战机飞行员的的平视显示器器，它可以将将仪表读数和和武器瞄准数数据投射到安安装在飞行员员面前的穿透透式屏幕上，它它可以使飞行行员不必低头头读座舱中仪仪表的数据，从从而可集中精精力盯着敌人人的飞机或导导航偏差。 4、分布式虚拟现现实 如果多多个用户通过过计算机网络络连接在一起起，同时参加加一个虚拟空空间，共同体体验虚拟经历历，那虚拟现现实则提升到到了一个更高高的境界，这这就是分布式式虚拟现实系系统。在分布式虚拟现现实系统中，多多个用户可通通过网络对同同一虚拟世界界进行观察和和操作，以达达到协同工作作的目的。目目前最典型的的分布式虚拟拟现实系统是是SIMNEET，SIMMNET由
8、坦坦克仿真器通过网网络连接而成成，用于部队队的联合训练练。通过SIIMNET，位位于德国的仿仿真器可以和和位于美国的的仿真器一样运运行在同一个个虚拟世界，参参与同一场作作战演习。硬件：位置跟踪器 三维空空间跟踪定位位器是作用于于空间跟踪与与定位的装置置，一般与其其他VR设备备结合使用，如如：数据头盔盔、立体眼镜镜、数据手套套等，使参与与者在空间上上能够自由移移动、旋转，不不局限于固定定的空间位置置。操作更加加灵活、自如如、随意。产产品有六个自自由度和三个个自由度之分分。 当接收收传感器在空空间移动时，能能够精确地计计算出其位置置和方位。该该设备 消除除了延迟带来来的问题，因因为它提供了了动态的
9、、实实时的六自由由度的测量位位置(X, Y, 和 Z 笛卡尔尔坐标) 和和方位（俯仰仰角、偏行角角、滚动角），无无论在虚拟现现实应用领域域，还是在控控制模拟器的的投影机运动动时，还是在在生物医学的的研究中，它它是测量运动动范围和肢体体旋转的理想想选择。它是是快速、精确确、而且容易易使用。 位置跟跟踪器有磁场场式。超声波波式、红外线线式及发光二二极管式等，但但使用较多的的是磁场式及及超声波式。 六自由由度运动跟踪踪系统，目前前运用最广泛泛的是美国PPolhemmus 公司司的 FASSTRAK位位置运动跟踪踪系统，LIIBERTYY位置运动跟跟踪系统，PPATRIOOT位置运动动跟踪系统，以以及
10、最新开发发的G4无线线位置运动跟跟踪系统。数据手套 数据手手套是一种多多模式的虚拟拟现实硬件，通通过软件编程程，可进行虚虚拟场景中物物体的抓取、移移动、旋转等等动作，也可可以利用它的的多模式性，用用作一种控制制场景漫游的的工具。数据据手套的出现现，为虚拟现现实系统提供供了一种全新新的交互手段段，目前的产产品已经能够够检测手指的的弯曲，并利利用磁定位传传感器来精确确地定位出手手在三维空间间中的位置。这这种结合手指指弯曲度测试试和空间定位位测试的数据据手套被称为为真实手套套，可以为为用户提供一一种非常真实实自然的三维维交互手段。 数据手手套使用简单单，操作舒适适，驱动范围围广，高数据据质量使得它它
11、成为虚拟仿仿真用户的理理想工具。适适用于机器人人系统、操作作外科手术、虚虚拟装配训练练、手语识别别系统、教育育娱乐、机器器人技术、动动作捕捉、虚虚拟现实、创创新游戏、复复原、以及对对残障人士的的辅助等技术术领域。例如：美国宇航航局的Amees实验室将将数据手套工工程化，使其其成为可用性性较高的产品品，在约翰逊逊空间中心完完成空间站操操纵的实时仿仿真。又如美美国Boeiing公司制制造了一架虚虚拟飞机，运运用数据手套套进行控制，从从而观察设计计结果，考察察性能指标。再再如NEC公公司开发的虚虚拟现实系统统，操作者通通过使用数据据手套可以处处理三维CAAD中的形体体模型。国内内的研究也取取得了一批
12、成成果等等。高清数字头盔 头盔式式显示器是最最早的虚拟现现实显示器，利利用头盔显示示器将人的对对外界的视觉觉、听觉封闭闭，引导用户户产生一种身身在虚拟环境境中的感觉。其其显示原理是是左右眼屏幕幕分别显示左左右眼的图像像，人眼获取取这种带有差差异的信息后后在脑海中产产生立体感。头头盔显示器作作为虚拟现实实的显示设备备，具有小巧巧和封闭性强强的特点，在在军事训练，虚虚拟驾驶，虚虚拟城市等项项目中具有广广泛的应用。 头盔显显示器可单独独与主机相连连以接受来自自主机的3DDVR图形图图像信号。使使用方式为头头戴式，辅以以三个自由度度的空间跟踪踪定位器可进进行虚拟现实实输出效果观观察，同时观观察者可做空
13、空间上的自由由移动，如；自由行走、旋旋转等，沉浸浸感极强，在在虚拟现实硬硬件观察设备备中，头盔显显示器的沉浸浸感优于显示示器的虚拟现现实观察效果果，逊于虚拟拟三维投影显显示和观察效效果，在投影影式虚拟现实实系统中，头头盔显示器作作为系统功能能和设备的一一种补充和辅辅助。交互式触屏系统统 交互式式触摸屏又称称之为触摸一一体机，是最最简单、方便便、自然的一一种人机交互互方式，它赋赋予了多媒体体以崭新的面面貌，是极富富吸引力的全全新多媒体交交互设备。它它以触摸屏为为交互窗口，通通过采用先进进的计算机软软件技术，运运用文字、图图像、音乐、解解说、动画、录录像等多种形形式，直观、形形象地把各种种信息介绍
14、给给人们，给人人们带来极大大的方便，也也给人们带来来了全新的互互动体验。 面向用用户进行指挥挥预案、技术术研讨、互动动演示、教育育培训等需求求推出的交互互式触摸屏，完完全替代传统统的由投影机机、计算机、幕幕布、音响等等组成的交互互式电子白板板。和其他类类似产品不同同的是，红外外技术能够提提供超强的画画质。在简单单的安装后，显显示器可以用用手指或者任任何普通的笔笔来直接操作作屏幕。红外外触摸屏的无无漂移，防刮刮擦，防水，防防尘，防眩光光等特点使得得成为互动演演示、电脑白白板、指挥中中心、公共场场所一体机、信信息查询和所所有互动应用用的理想选择择。-交互式触摸屏一个高度集成的互动显示设备 交互式触
15、摸屏的外形极其简洁，LCD/LED屏幕内置具备全高清蓝光DVD播放器、蓝牙、Wi-Fi功能的内置电脑主机，使触摸屏成为天然的高清影院和高清电脑显示器，采用共同电源和全数字图像内部链接，因而极大地提升了产品的整体感并彻底解决了以往和外部电脑连接时图像可能出现的波纹和模糊问题；吸入式的蓝光DVD光驱和USB接口被设计在用户非常便于操作的位置，使用通用的无线遥控器可以方便地遥控LCD/LED屏幕和内置电脑主机的开关；如果用户选配2.4G的无线遥控键盘鼠标，那么交互式触摸屏几乎成为您的笔记本电脑，为您带来更加畅快和便捷的操作感受。交互式触摸屏是一个功能卓越的互动显示设备 交互式触摸屏内置的高性能电脑具备Wi-Fi和有线网络功能，随时接入INTERNET，浏览网页，影音下载，游戏互动；内置的高性能电脑配备了高清蓝光DVD，能够直接播放全高清的蓝光DVD影片，此时的交互式触摸屏就是一个标准的影院；交互式触摸屏的内置电脑采用Inter Corel引擎，轻松进行课件播放，PPT演示、图片浏览，CADCAM等等；交互式触摸屏更是一个具有全屏触摸手写功能的显示屏幕，既可以手写文字输入，也
