虚拟现实技术综述精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇虚拟现实技术综述范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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">虚拟现实技术在培训系统中的应用

对虚拟现实发展及现状的探析 浅谈虚拟现实的发展与展望 虚拟现实技术的发展及其应用 常见问题解答 当前所在位置：l

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关键词：人机交互；虚拟现实技术；3D技术；摄像机

中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2014）001009603

作者简介作者简介：杨芳（1974-），女，硕士，天津职业技术师范大学信息技术工程学院高级讲师，研究方向为职业教育信息化。

0 引言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）又称灵境技术，是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，其融合了数字图形图像处理技术、实时三维计算机图形技术、多媒体技术、广角（宽视野）立体显示技术、传感器技术等多个信息技术分支。虚拟现实技术为使用者提供了一个全方位、多感官、浸入式体验虚拟世界的机会。

教育技术学专业的教学中，有些课程需要利用摄像机进行教学和学习，然而专业摄像机的价格比较昂贵，可供实验的台数较少，往往十几个学生共用一台进行练习，不能做到人手一台，同时也不能对摄像机进行必要的拆装，因此对学习效果产生了一定的影响。利用3D建模技术和虚拟现实技术制作出关于摄像机虚拟操作的软件，将为教师的教与学生的学带来极大方便，从而提高教学效率，实现教学效果最优化。

1 关键技术

虚拟现实软件开发过程中使用到的主要技术有3D建模技术、VRay渲染技术、虚拟交互控制技术。

1.1 3D建模技术

3D建模技术是利用3D建模软件及相关插件制作出效果逼真的实物模型的一种技术。本课题中所用到的3D建模软件是3D Studio Max，常简称为3D Max，它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其广泛应用于广告、影视、工业设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。

1.2 VRay渲染技术

VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高质量渲染软件，是目前业界最受欢迎的渲染引擎。Vray渲染器提供了一种特殊的材质——VrayMtl。在场景中使用该材质能够获得更加准确的物理照明、更快的渲染，且反射和折射参数调节更加方便。

1.3 虚拟现实交互控制技术

虚拟现实交互控制技术可以将现有常用的3D模型、2D图形或是音效等进行整合，构建虚拟现实场景，并可以由用户对场景中的3D对象进行交互控制。本课题使用Virtools Dev完成交互控制功能，它是一套具备丰富互动行为模组的即时3D环境虚拟实境编辑软体，可以制作出许多不同用途的3D产品，如网际网路、电脑游戏、多媒体、建筑设计、互动式电视、教育训练、模拟与产品展示等。

2 系统实现

2.1 软件功能需求设计

本课题制作的虚拟摄像机型号为SONY DSR-250P，考虑实际教学中的需要，3D虚拟摄像机应具备以下功能：①通过使用这款软件，能够了解摄像机的相关配置信息；②能对虚拟摄像机进行任意放大、缩小、旋转等操作；③可以从多个视角观察摄像机的基本构造；④以自动、手动、快速、慢速拆装摄像机零部件；⑤对摄像机上的主要按钮进行操作，同时观察各按钮的相应功能；⑥根据语音提示了解摄像机的基本使用方法并做相应的练习。

2.2 3D虚拟摄像机模型制作

2.2.1 3D建模过程

本课题中采用的3D建模软件是3D Studio Max，3D虚拟摄像机的三维模型建立主要分为摄像机机身模型的建立，包括镜头、话筒模型、屏幕模型、电池模型的建立，以及其它零部件和按钮模型的建立。

（1）摄像机模型建立。限于篇幅，本文只对机身建模过程作简要介绍：①参照摄像机的实物照片，用3D max中的样条线按比例制作出摄像机的机身轮廓，调整角点的圆滑程度，使其看上去更为美观；②使用修改器面板中的挤出命令，根据需要调整挤出数量为50mm，制作摄像机机身模型；③点击鼠标右键，将其转化成可编辑多边形，便于以后操作，如图1所示；④由于机身上有许多凹凸和按钮等细节部分，选择可编辑多边形中的多边形，利用修改器面板中的挤出和倒角命令，为所选多边形制作凸凹等细节效果，如图2所示。

图1 机身模型

图2 机身模型细节部分

（2）摄像机各部件整合与整体模型优化。摄像机各部分模型制作好后，需要将这些小模型根据实物进行组合，这一部分需要充分利用3D Max的4个界面视口切换使用以及平滑、高光和线框之间的切换。主要利用到了对齐、均匀缩放、移动等操作命令，再通过视角的转换进行细节调整，确保整个模型合为一体。

当摄像机模型整合好之后，需要对其进一步调整，使其整体效果更为真实。这部分主要运用边和面的倒角挤出命令和多边形的网格平滑命令。通过适当调整各个命令的相应参数，使摄像机整体模型的最终效果达到最优化。

（3）摄像机贴图与材质制作。3D中的贴图与材质主要用于描述对象表面的物质状态，构造真实世界中自然物质表面的视觉表象，能够给场景中的对象创建五彩缤纷的颜色和纹理表面属性。摄像机的材质制作主要针对摄像机各个部分固有色的改变，相应调整高光级别等参数就可制作出逼真的效果。

摄像机的贴图制作主要针对完整平面的操作，利用这种方法可以省去繁琐的建模过程，直接赋予物体图片，使物体显现出真实的效果，这是减少建模复杂程度的有效手段之一。可以利用这种办法进行操作的部分有：屏幕盖、控制面板上的按钮、电池正面。

（4）灯光设置。虽然在进行建模和材质、贴图工作时视图窗口显示是有光的，但是渲染出来的场景却一片漆黑，这主要是因为在视图场景中没有加任何灯光。在此部分中，主要工作是给场景加灯光并使其真实化。

选择创建面板，点击灯光，在下拉菜单中选择标准，选择目标平行光。点击修改器，在修改器面板中调整灯光的参数。调整强度倍增器的数值为0.1，尺寸倍增器的数值为1.0，阴影细分数值为3，阴影偏移数值为0.2，光子发射半径数值为173.43。勾选不可见选项，使得灯光在渲染时不可见，避免对特殊效果发生器的反射产生影响，移动灯光位置，使得物体得到比较好的反射效果和高光效果。

（5）渲染。当摄像机的所有部分材质和贴图都添加设置完毕后，为了满足成图的精确需要，提高画面品质，需要进行最终的渲染。这里使用了由chaosgroup和asgvis公司出品的VRay渲染插件。

渲染时将背景颜色设置为白色，在【VRay：间接照明】控制面板中设置饱和度为1.2以提高最终图像的饱和度；在【VRay：灯光缓存】控制面板中设置灯光的细分为1 000以提高灯光细分的精度。设置完毕后对产品进行渲染，通过对渲染出的图片进行观察，再进行相应调整使得模型效果更加逼真。

2.2.2 交互控制功能实现

（1）导出3D虚拟摄像机模型。因为交互控制功能使用Virtools5.0软件制作，需要从3D Max中导出Virtools支持的模型文件“shexiangji.NMO”。

（2）对象建立与灯光创建。导入“shexiangji.NMO”文件后就完成了摄像机各个对象的建立，此外还需要在Virtools中添加灯光效果才能正常观看模型。一共需要添加3个点光源，它们的空间位置坐标为分别为“75.590 0，31.225 8，-62.708 9”、 “-8.633 2，62.722 2，-78.804 5”、“-114.037 7，120.000 0，-0.053 9”。

（3）行为模块设定。Virtools中通过行为模块的设定实现各种交互控制，在虚拟摄像机的制作中，设计了大量的行为模块，包括旋转摄影机行为模块、切换摄影机行为模块、恢复初始状态行为模块、装配演示行为模块等。

（4）界面及菜单制作。好的界面与菜单可以帮助用户使用软件，本软件中的主界面及各次界面与菜单都在Virtools5.0中制作，主界面效果如图9所示。主次界面间的切换也通过行为模块实现，如图10所示。

图9 主界面效果

图10 主次界面间切换行为模块

3 结语

虚拟现实技术是一种新媒体技术，使用这种技术开发的教学软件，可以实现虚拟操作、虚拟拆装、在线操作考核等功能，能够以较低的成本投入解决教学中以前难以解决的问题，对提高实训教学效果具有重要作用。

参考文献：

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[关键词]虚拟现实技术 教学效果 评价

中图分类号：F590-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0285-01

自20世纪90年代以来，虚拟现实技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。其实时的三维空间表现能力、人机交互的操作环境以及给人带来的“身临其境”的感觉，为人类探索和研究宏观世界与微观世界提供了极大的便利。虚拟现实技术与多媒体教学、网络教育并成为教学领域的三大创新技术。可供全国使用的虚拟现实技术教育系统随着网络通信速度的提高和带宽的扩展，信息社会对教育提出了新的需求，国内外都在加紧进行如何在教育领域使用虚拟现实的研究。虚拟现实技术涉及高等教育的各个学科，由于多维信息系统具有亲临其境的真实感和超越现实的虚拟性，使用者能够沉浸其中、超越其上、交时交互，已显示其实用性和先进性 技术潜力巨大，应用前景广阔。

虚拟现实技术已经在许多领域得到了广泛的应用，然而在普通学校教育教学中还应用的很少，由于虚拟现实技术可以弥补传统教学的不足，所以其在教学中存在很大的应用空间。新的信息技术，带给了我们新的教育思维，为传统的教育观念和教育模式的转变提供了更大的可能性，对提高教学质量有着重要意义。如何通过对虚拟现实技术教学效果评价提升虚拟现实的教学效果一直是应用者们努力的重要方面。

一、从虚拟现实技术与旅游管理专业知识的结合及应用角度确定的评价准则和评价指标

基于虚拟现实技术在实验教学中的优势，它已经被应用于许多个专业的教学过程中。由于虚拟现实技术系统设计人员具备旅游管理专业知识限制以及实际授课教师开发更新系统的能力限制，会直接影响虚拟现实技术在旅游管理专业教学中的使用效果。虚拟现实技术系统能否根据教学对象特点，明确教学任务与目的、完整体现旅游管理教学内容、提高学生的实践能力和创新能力，是影响教学效果的重要方面。上述内容均属于虚拟现实技术与专业知识结合范畴，专业度处于评价准则层次，而虚拟现实技术体现的教学目标、教学内容和实训环节、授课教师素质是其评价指标。

于年轻教师而言，较易掌握虚拟现实技术。各种虚拟现实技术软件的开放程度（指软件后续开发的能力和利用其他软件资源的能力）是不同的，有些方法可支持多种格式的输出，输出的文件可在其他操作环境中无损地打开，加上软件或插件的更新换代日益加快，故具有开放的接口、实时的更新能力也是软件所必需的评价指标之一。对一些已经停止开发的实现方法就没有研究的必要了。此外，每种虚拟现实技术拥有的制成模型的丰度和制作虚拟现实场景的快慢也有所不同。上述内容均属于使用范畴，使用度处于评价准则层次，而每种方法掌握难易程度、开放程度和制作虚拟现实场景的快慢是其评价指标。根据上述分析构建虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果评价指标体系如下：目标层为虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果A；准则层为交互度B1、真实度B2、功能度B3、专业度B4、使用度B5。另外，快速C1与准确C2是交互度B1的措施层；视觉质量C3、光学质量C4与声学质量C5为真实度B2的措施层；教学要素的类型C6、教学要素的物理表达C7与模拟人的运动属性C8为功能度B3的措施层；教学目标C9、教学内容C10、实训环节C11与授课教师素质C12为专业度B43的措施层；掌握难易程度 C13、更新换代能力C14与制作虚拟场景的快慢C15为使用度B5的措施层。

构建了虚拟现实技术教学效果评价指标体系之后，可以采用层次分析法（AHP）来确定每项评价指标的权重，即得到每项指标对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果各自的影响程度值，从而可以对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果进行综合评价。

二、虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果评价指标权重计算与比较

采用1～9标度类型，对照重要性标度含义表，采用专家评议法（Delphi），经过我们与旅游管理专业一线教师复研讨，构造判断矩阵，利用层次分析法软件yaahp Version 0.4.1计算评价指标的权重。各项指标对于虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果的权重如下：B1对于A的权重为0.2106、B2对于A的权重为0.3834、B3对于A的权重为0.1181、B4对于A的权重为0.2230、B5对于A的权重为0.0649；C层对于A的权重的总排序为： C1：0.0702、C2：0.1404、C3：0.2069、C4：0.1138、C5：0.0627、C6：0.0193、C7：0.0637、C8：0.0351、C9：0..0614、C10：0.0392、C11：0.1033、C12：0.0207、C13：0.0207、C14：0.0362、C15：0.0079。

三、总结与展望

根据上述层次排序权重的确定，可以得出在游管理专业教学中影响现实技术使用效果维度由弱到强依次是真实度、专业度、交互度、功能度、使用度。对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中效果影响最强的五项指标是分别是准确、视觉质量和光学质量、实训环节、快速。总结如下：

第一、突出对虚拟现实技术开发研究

利用虚拟现实技术进行开发的先进教学形式，现今的研究和开发水平还远远未达到根据教师和学生的实际需求进行的程度。而要充分发挥虚拟现实技术的巨大优势，就要整合多种资源，利用好该技术本身交互性、沉浸性的优势，开发可对学习者进行智能化指导的实时教学系统和评价系统，对学生的学习和实验过程形成良好的反馈，提升整个虚拟教学的智能化和系统化水平。

由于一个完全沉浸式的虚拟环境的构造需要比较昂贵的设备，所以目前大多虚拟现实技术在实验教学中的应用还停留在桌面型的虚拟现实阶段，和真正的虚拟现实还有很大距离。可以采取循序渐进的方法，先在软件环境打好基础，积累经验，随着技术的发展和硬件设备价格的降低，逐渐完善虚拟实验室环境，使学生真正走进虚拟教学环境。

第二、深入对虚拟现实技术与旅游管理专业知识结合运用的研究

虚拟现实技术从技术上化解了目前旅游管理专面临的实验设备缺乏，跟不上旅游业快速发展的现实与师生要求先进设备用于教学的矛盾。但虚拟现实技术要充分发挥它的教学职能，不仅需要高科技的支持，而且更需要相应的专业教学知识作内涵。在应用虚拟现实技术进行教学的过程中，要牢牢抓住旅游管理专业人才培养目标和课程教学的客观要求，既发挥虚拟技术在教学中的巨大技术优势，又体现先进旅游业界的最新成果；既培养学生的实践能力和创新能力，又深化学生对于理论知识的理解与应用。

第三、增强运用虚拟现实技术进行教学的协作性研究

在运用虚拟现实技术进行教学过程中因为较大地借助了计算机网络化平台进行教学，从一定程度上让师生、生生交互受到影响和削弱。因此，在研究和开发虚拟现实技术教学平台的过程中，要注重师生、生生、人机的可交互性，保证教师与学生、学生与学生、学生与机器实现良好的人互，增强虚拟现实技术教学的协作性，发挥教师、学生和技术的综合优势，探索全方位的多交互协作化虚拟现实技术教学平台。

本研究只是对虚拟现实技术在旅游管理专业教学中的教学效果做了理论上的宏观探索和在教学实例中的简单应用，离真正的提升虚拟教学效果的总体目标要求还有一定的差距。要形成一套完整有效的评价体系需要未来利用现有研究成果，还要进一步充分与专家共同合作、共同分析，进行系统化的研究。

参考文献

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作者简介

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关键词：虚拟现实；实体会展；行业变革

1 概述

1.1 展会虚实耦合发展背景

虚拟会展是指利用三维虚拟技术、网络的虚拟空间进行的展览及贸易活动的一种多维立体展示。他可以是人机实现立体互动，强调用户体验[1]。本文研究对象为基于虚拟现实技术的虚拟会展。该类型的展会不受传统实体展会时间性、空间性的局限，同时具有易于组织与管理、性价比高、便于参展者了解展品、低碳环保等特点[3]。传统实体会展也有着创意虚拟会展所不具有的一些重要优势，目前创意虚拟会展无法完全脱离传统实体会展而独立出现，普通大众对于虚拟会展的了解和使用也刚刚起步。

“VR”①在2016年强势崛起成为继O2O后又一热词。各种关于虚拟现实技术的科技展和高峰论坛在国内外轮番上演。虚拟现实掀起对实体经济新一轮的冲击。虚拟现实在B端有广泛应用，随着2C产品的出现而进入全新发展阶段，2016年国内外产业领先者陆续推出消费级新产品，同时大量资本涌入，虚拟现实产业发展将迎来爆发点[6]。基于此，会展行业应对技术革新在传统实体展会加入虚拟技术的元素逐渐成为常态。到2030年虚拟和现实之间的界限将明显弱化[7]，我国现有虚拟展会多是将虚拟现实技术作为吸引观众的元素并未形成独立存在的虚拟展。国内虚拟会展处于发展阶段：基本属于界面包装，主要通过二维平面静态的网页展示[2]。在展会中加入虚拟现实元素能强化会展行业的纽带作用和产业联动性。我国会展业在虚拟展与实体展耦合的发展之路上与以德国为代表的展览业发达的西方国家存在一定差距但是虚拟展作为一个新的起点，抓住这个机遇可以使我国展览业也能站在国际前端。

1.2 展会虚实耦合发展的趋势

在我国新常态的经济模式下，会展的虚实耦合主要带来外部经济趋势、协同发展趋势和创新趋势三大趋势。外部经济的发展给会展业注入生机，自广交会带给中国会展业飞跃式发展后，此次高新技术对整体经济新一轮冲击的同时也给会展业带来发展的机遇。会展行业具有高度产业联动性，会展产业的发展势必在给所链接的产业带来发展的机遇同时促进会展产业再次发展，两者相辅相成、协同发展。技术红利之下的会展行业在实体展会虚拟化、会展虚实耦合等方面进入高速发展阶段。三维重建、3D打印以及虚拟现实技术都为会展业在展会的设计、运营中有所体现，在技术冲击下会展产业势必开展新一轮的创新。

2 市场调研与市场接受程度

针对会展虚实耦合采取线上问卷和现场数据收集相结合的方式。在正式开展大样本调查前进行预调研。在对沪、杭高校的25名会展专业及计算机专业学生的问卷调查后作数据分析，对问卷作进一步修改。正式调查共发放问卷494份。回收有效问卷共262份，有效问卷回收率为53%。

本次问卷调研受众群体的主体是25岁以下的年轻人：25岁以下的回答者占比91.99%。对于VR技术的了解程度基本符合正态分布，但作为最能接受变革性事物的年轻人，对于VR也止于基本了解。这导致该类人群对于VR设备的购买意愿并不强烈，66.03%的人持中立态度。同时在设备价格的接受程度上92.75%的人更倾向于3000元及以下的设备。

门票是虚拟展的盈利重点之一。本文创造性提出“买断制”：一次付费获得相应虚拟展一定时限内重复观展权限。63.36%的人认可新颖的买断制，加之与实体会展票价的对比，从中进一步窥探虚拟会展在调查群体中的可接受性。设实体会展门票基数为5，得出虚拟展会门票价格均值为4.75，略低于实体展会。观众考虑到虚拟展会在时空的机动性、布展成本的环保型，对于虚拟展会的价格预估基本是低于实体展会的。另一方面，调查群体基于虚拟展会的技术因素、设计效果、实时互动性与现场感等基本属性的理性考虑，其预估的门票价位不会过低。虚拟展会相对实体展会更加强调表现性、交互性，在表现内容丰富性的同时满足技术的即时性。这无疑扩大了虚拟展会的受众人数并优化了观展群体的范围。

虚拟展要能够在市场中占得一定份额，对展会自身也有所要求。观展人群与展会之间的连接并非单向，观展人群更注重与展会间的双向联系。参展观众对于展会的场景设计（44.66%）、互动性（48.47%）、专业性（51.91%）有较高要求，能与观众产生共鸣的展会才能吸引人群并扩大其影响力。

3 分析结果与讨论

在对沪、杭两地多个展会、展馆的实地调研之后发现展会中对于高新技术的运用处于发展阶段。展会更倾向于将VR作为吸引观众的辅助手段而非利用VR将体展会虚拟化使之成为在时空上独立实体展会而存在的虚拟展。

现代创意虚拟会展构建在VR技术之上而市场上的VR设备良莠不齐。想要获得良好的用户体验对设备有较高要求，在价格上受众的心理价位和市场实际价格有所出入，这将成为虚拟会展发展的制约因素之一。同时这对制造商有导向作用，抢占中低价位市场将对企业发展有重要作用。虚拟展会门票的定价可与实体展会相持平。展会应关注其主题的新颖性，同时在展台设计、展会专业性上有更多考量。满足展会的基本属性之后提高展会的艺术性、互动性将使展会在同类型展会中脱颖而出。

虚拟会展会带给传统实体会展重大影响和一定冲击，但同时也促进会展行业在深度和广度上的发展，在综合已有基础上考虑创意虚拟会展和传统实体会展的信息耦合，包括现阶段的实体会展+网络会展+电子商务模式和未来的实体会展+网络会展模式[2]。我国会展业对于虚拟展的拓展可以分三步循序渐进以达到对两者耦合之平衡点的获得：设立VR展区、建立附属于实体展会的虚拟展、建立独立存在的虚拟展会。无论是传统实体展会还是新兴虚拟展会，两者都不会完全取代对方地位。对于会展行业来说，实体展和虚拟展合则两利分则两伤，只有两者相辅相成才能使会展行业在深度和广度上有长足的发展。

注释

① VR：virtual reality 虚拟现实技术.

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>> 虚拟手术中实时碰撞检测技术研究 增强现实中的虚实交互碰撞检测技术研究 ActionScript3.0碰撞检测技术分析 碰撞检测技术在颗粒混合中的应用 布料虚拟商品碰撞检测研究概述 基于Vega的碰撞检测算法研究 游戏引擎中碰撞检测算法研究 基于包围盒的碰撞检测算法研究 虚拟吊装碰撞检测算法 入侵检测技术研究综述 《核电站虚拟建造系统》中碰撞检测\响应处理的技术实现 Flash游戏中碰撞检测方法的研究与实现 基于优化的蚁群算法在碰撞检测中的应用研究 虚拟手术中基于边界元模型的碰撞检测研究 基于Unity 3D的虚拟楼盘漫游和碰撞检测研究 碰撞检测在益智类教学游戏中的应用研究 Boids群集动画中Mesh碰撞检测的研究与实现 虚拟装配中快速碰撞检测算法的研究与实现 混合包围盒碰撞检测算法的优化研究 虚拟景区中层次碰撞检测方法的研究 常见问题解答 当前所在位置：l，1999.8（4）：11-17

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【关键词】虚拟现实电子商务网络

1引言

虚拟现实(VirtualReality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的，要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因，二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善，这些以Web3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标，在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。

由于网络虚拟现实技术的出现，不仅促进了虚拟现实技术的普及应用，而且也给电子商务带来了新的应用空间，有效地提高了电子商务的质量。因此，充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律，从而进一步促进电子商务的发展，已成为当前电子商务中的一个重要课题。

2虚拟现实在电子商务中的作用

2.1虚拟现实技术的特点。

临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。

多感知性:用户能以视觉、听觉等多种形式感知信息。

交互性:用户能以接近自然的习惯，用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。

真实性:虚拟环境中的物体运动接近符合物理定律。

高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染，所需传输的数据量小且可流式传输。

2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点，它在电子商务中正起着独特的作用:

真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别，是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。

激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品，而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟，呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。

拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受，网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。

3网络虚拟现实技术

目前网络虚拟现实技术大多是基于Web3D[1][2][3]技术的，而Web3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型，一种是基于几何模型，另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点，前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间，但计算量大，因而对硬件要求较高，对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模，开发成本低，计算量小且效果逼真，但数据量较大。

各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展，都不仅具有鲜明的技术特点，而且也都尽量扬长避短，形成了各自的技术风格，这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此，研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。

3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言，它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型，也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览，即沿三轴方向移动场景和旋转场景，同时还可以建立与其他3D空间的超链接。

VRML文件是文本文件，它可以用文本编辑器编写生成，其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格，靠人工编写VRML文件工作量极大，因此一些三维建模工具(如3DSMAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件，提高了开发效率，但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。

VRML适用于构造虚拟三维环境，而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。

3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范，它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTimeVR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(ObjectMovie)、全景影视(PanoramicMovie)和多节点影像(Multi-NodeScene)等几种形式，其文件扩展名是.mov。

由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范，因而制作QuickTimeVR的开发工具大多在Mac机上运行，缺少PC机Windows上的开发工具，而现在已出现了许多Windows上的QuickTimeVR的专业开发工具，如VRToolBox等，使得开发用于电子商务的QuickTimeVR影视更为便捷和高效。

3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术，它具有独特的渲染方式，可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件，所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图，并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音，特别适合于在网络上表达3D对象。

Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力，它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型，并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3DDesigner中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。

Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术，其正式名称是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图，因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率，因此它对网络带宽适应能力较强。

通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DSMAX中导出ASE文件，在Viewpoint的核心应用程序ViewpointSceneBuilder中导入ASE文件，并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计，最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。

3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flas采用网上流式播放技术，在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flas。在Flash中制作动画时，不仅可在开发环境中绘制矢量对象，而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画，然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。

用Flash开发虚拟现实数据文件，主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互，进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大，因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性，同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的，所以开发时的步骤较为复杂些。

4虚拟现实在电子商务应用的实例分析

4.1电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别，它首先强调的是模型的简单化，这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时，应牺牲一定的真实性，只要能在视觉上达到基本真实即可。因此，常用一些简单的框架来代替复杂模型，但为了保证一定的真实性，可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照，然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内，其压缩的比例较大，贴图文件较小，生成的场景文件也较小，适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好，但文件的压缩比例较小，贴图文件较大，生成的场景大，在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸，为了便于下载和渲染，在质量和大小允许的情况下，一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi，用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。

根据以上所述的贴图制作方法，虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身，在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。

4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能，利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入[5]。后一种方法比较适合普通的用户。

Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序，可以输出场景，包括几何、材质、动画制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。

通过VRML嵌入程序，可设置以下辅助工具:

Anchor:可将某一实体作为热点，当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件，则该场景被下载显示。若为其他类型文件，由浏览器决定如何处理;

TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件，这些事件表示用户是否指向特定几何体，同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;

ProxSensor:接近感知器，指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;

TimeSensor:在时间变化是发出事件，可用来控制动画，也可用于某一时刻进行某项活动，或于某一时间间隔中产生事件;

NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;

Background:设定场景的背景;

Fog:设置雾化的效果;

Sound:设定声音片段的有效范围，以产生随距离改变的音响效果;

Billboard:是某一对象随用户一起旋转，以使之始终面向用户;

LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;

Inline:可在文件中引入外部文件的场景，避免重复制作。

通过以上辅助工具，就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。

4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后，通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示，最理想的方式是渐进式传输[7][8]，这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互，而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式，这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。

本文将3D场景数据组织成一个统一的数据结构，实现递进的传输不同类型的模型表示。本文利用分布式虚拟环境中通用的递推算法(DR)来预测视点的运动算法[6]来预测用户的位置，该方法简单而通用，并且能有效的减少网络上的数据流量，结合Benefit累积和方法，实现了有限的网络带宽下的优化3D场景传输的一个有效的策略。考虑到网络的不稳定性和网络的传输质量，作者采用了自适应流控技术，以保证不同质量的网络连接下不同场景绘制质量的仿真的顺利进行。另外本文考虑了传输动态物体和不同表示形态的静态物体到多个用户的问题。本文的内容集中在3D数据组织管理和优先传输排序策略以及3D图形传输协议上，目的在于实现服务器和客户端之间高效的3D场景传输。

4总结

本文介绍了虚拟现实技术在电子商务领域的应用。相关技术包括虚拟场景的构造、系统结构、网格数据的传输以及客户端的交互查询方式。与传统的电子商务系统相比，本系统具有更好的沉浸感和交互性，虽然目前离理想的虚拟现实境界仍有较大差距，但交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接URL或其他3D空间、适宜网上应用、虚拟现实数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征，现已成为网络虚拟现实技术发展的趋势。随着网络虚拟现实技术的不断发展，将为系统的开发提供更大的空间和更完善的功能。

参考文献

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InmageandGraphics2001.9:879~884

2ErnestH.PageandJeffreyM.Opper.InvestigatingtheApplication

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Next~GenerationComputerGeneratedForcesModel，Future

GenerationComputerSystems，v.17n.2，Oct.2000，pp.159~169

3YLi.KWBrodlieandNPhillips.Web-basedVRTraining

SimulatorforPercutaneousRhizotomy.InJDWestwood，HM

Hoffman，GTMogel，RARobbandDStredney(eds)，Medicine

MeetsVirtualReality2000，IOSPress，pp.175~181.2000

4TheVirtualRealityModelingLanguage.ISO/IEC14772～1:1997.

5徐明娟等.基于VRML虚拟场景交互方式的研究，CCVRV2004，

p717~721

6谢翠等.基于Web的仿真综述，CCVRV2004，p544~548

puterGraphics

(SIGGRAPH''''96)，pages99～108，August1996

篇(7)

[关键词]PE管焊接；技能培训；虚拟仿真；PE管焊接技能培训虚拟仿真

中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0231-02

PE管是目前国际上应用最为成熟的塑料压力管道之一。PE管的应用发展在欧美能够保持长期稳定的高速发展，而据分析，我国PE管应用有十分广阔的前景，在塑料管应用的各个领域，PE管材管件都将得到广泛应用。并且随着一系列相关技术性能的国家标准陆续颁布， 其生产规模更是不断扩大。原料国产化的发展，使得PE管材价格将逐渐降低，其经济性也大大提高。对于焊接技术，许多公司机构都设有专门的设备场地进行培训训练，不仅国家有关部门专门为此设立焊接工技术考试，设置专门的技术证明，而且在一些高校更是让同学在实习期间接触学习焊接技术，进而培养具备多种高素质技能人才。

一、虚拟仿真技术与PE管焊接技能培训结合的必要性

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》内容提及教育信息化改革的具体措施及发展规划，着重强调了关于增强开发虚拟仿真实训教学软件、虚拟仿真实训实验系统以及建立虚拟仿真实训基地的力度。虚拟现实，是近年来兴起的技术，通过对现实环境的虚拟数字化，给人一种身临其境的感觉。虚拟现实是多种技术的融合，包括计算机图形学技术、视觉反馈技术、广角立体显示技术等。虚拟仿真是基于虚拟现实发展起来的，在传统的计算机图形技术中，主要是通过对真实环境的三维建模，操作鼠标和键盘来实现与虚拟场景的交互，从而给使用者一种完全的沉浸式体验。

将这种体验与技能培训相结合，可以解决现在实际技能培训的多种问题，具体问题如下：（1）实际焊接培训成本较高，虚拟仿真软件则不需原材料和机器进行操作训练；（2）实际焊接技能学习效率较低，学生完成一次焊接操作花费时间较长，用虚拟仿真软件则可以短时间多次重复操作，提高焊接学习效率；（3）实际焊接具有一定的安全问题，使用虚拟软件则学习人员无需承担任何安全风险。

二、虚拟仿真技术的应用

1.虚拟仿真技术

虚拟现实技术能逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉的感受，并做出对应的交互行为。虚拟现实技术有以下三个特征：沉浸性：通过虚拟设备进入到虚拟环境之后，原有的视觉和听觉感受被虚拟环境中的感受所替代，所做出的反应也能被检测装置检测到，虚拟环境给人一种完全真实的感觉。交互性：虚拟环境并不是一个封闭静止的世界，用户进入虚拟环境后，不仅可以通过传感器得到周围的信息，还能对虚拟的物体做出操作，在操作的过程中获得“真实”的体验。比如搬动虚拟环境中的一个虚拟椅子，甚至还可以在搬动过程中感受到椅子的重量。构想性。虚拟环境的沉浸性和可交互性，使用户产生丰富的联想。构想性是虚拟现实的高级表现形式，是基于沉浸性和交互性而得到的抽象性思维。虚拟现实的实现形式多种多样，只要符合上述三个特征，都可以称之为虚拟现实。虚拟现实技术在视觉感受和操作体验上提供了新思路，因而在不同行业领域都有广泛的应用。主要表现在以下几个方面：（1）娱乐方面；（2）军事航天领域；（3）室内设计领域；（4）工业仿真领域。

2.PE管焊接仿真系统的技能培训

（1）软件介绍

PE管焊接仿真培训软件主要采用3DSMax软件进行建模，Microsoft Visual Studio 2010开发平台下的C++开发语言进行脚本编辑，Unity3D平台进行开发。3DSMax功能强大，在建筑设计和游戏模型制作方面应用广泛。本文选择，主要考虑该软件成熟，软件有中文版和英文版，操作简单，是国内使用最广的三维建模平台。Unity3D具有高度优化的图形渲染管道，展示形式无论是2D还是3D，都可达到美轮美奂的画面效果。它操作简单，移植性好，插件丰富，实现的功能强大。它内建NVIDIA Physx物理引擎，能够轻松的实现现实中生动的互动效果。

通过虚拟仿真系统，可以创建一个与施工现场相似的虚拟场景，通过鼠标、键盘等能查看或操作各种设备。软件分别几个模块，主要设备、操作流程等，通过这些模块的学习，可以让学习人员有充分的理论知识基础，以及对操作流程较好的掌握。虚拟仿真系统中，通过点击鼠标实现设备的开启、夹取、信息的录入情况等。可设置不同的工艺流程参数，准确地模拟出现场不同的管材设备，可能出现的不同施工环境，清晰地显示出实地操作中会出现的各种状况。因此，学习人员不仅会轻松掌握一般PE管焊接的相关操作步骤，更会全面的让学习人员处理各种不同条件状况下的实际情况。

（2）焊接操作培训

对学习人员进行操作培训时，首先是根据焊接方法的不同，设置了电熔焊接和热熔焊接不同的工艺流程。在应用之前，先让学习人员首先大致了解不同焊接方法的步骤。例如电源电压的范围，机架管材的放置，铣刀夹具的开启取下等。其后就是针对各个小步骤的工艺，如拖动压力等进行更为详细的讲解。

工艺流程基本熟悉之后，学习人员需要对各种工具设备进行熟悉。进入PE管仿真实训系统，点击主要设备菜单，学习人员可以看到各种焊接设备的简介、内部结构详解以及工作原理模拟。通过全方位无死角浏览各个单体设备结构以及详细学习设备工作原理，提高了学习人员对设备构造、工作原理的认知度，为学习人员将来实际操作工艺设备奠定了扎实的理论基础。

培训方可以利用PE管虚拟仿真实训系统中的各工艺单元操作流程进行具体的操作培训。例如，PE管热熔焊接的焊接单元操作流程，可以分为以下几个部分介绍：检查管材并清理管端操作流程、紧固管材、铣刀铣削管端操作流程、检查管端错位和间隙、加热管材并观察卷边操作流程、管材熔接和冷却操作流程、取出管材操作流程。学习人员进入模拟操作流程后，系统会依据操作规范给出详细的操作步骤，学习人员再根据当前提示（设备编号、操作类型等）进行反复的模拟操作练习。

在PE管焊接虚拟仿真软件中有题库和成绩评判模块，以便培训方对学习人员的学习效果进行检验或者学习人员的自我检测。当进入考试模式时，电脑被锁定，只能在考试系统里进行操作，没有任何操作提示，同时会计时，随机生成施工环境。考试人员需要根据具体情况具体操作，不能生搬硬套。当考试人员操作有误时，系统根据相应标准自动扣分。同时还配有错题库，方便学习人员纠正错误。

（3）结合施工环境因素进行软件焊接操作

在风雨和寒冷天气进行焊接时，防护措施不到位，施工工艺没有作相应的调整，造成焊接质量不稳定；PE管材和管件存放场地环境温度和现场环境温度不一致，而不注意把管材和管件在施工现场放置一段时间，待其温度接近施工现场温度，而直接进行施焊连接，这样也会影响焊接质量。

本系统内建了影响PE管焊接质量的外部环境因素，可以最大程度模拟实际施工中的环境，使学员在不同的温度，湿度的环境因素中练习调整不同的焊接参数，达到最佳的练习效果。

（4）焊接操作规范

热熔焊接时的温度、时间、压力三个重要因素要严格控制，认真做好焊口端面的铣削、端口的清洁、最终焊口的冷却等方面细节工作；严格执行PE管焊接质量检查制度，通过对PE管的焊接外观成型检查，可以及时发现问题，有助操作人员及时调整焊接工艺；对焊缝的缝隙、错边、翻边宽度和单边宽度的检查，可及时发现管材轴线是否与机架轴线保持在同一条直接上，发现焊接设备运行是否正常，工人操作是否熟练，焊接设备开闭时间是否超标；在热熔焊接之后，冷却期间要注意切忌移动焊接件或对焊接件施加外力。因为焊接压力稍高于规定值时，会造成熔融区高温材质被挤出，形成低温结合，接头强度明显下降。

三、虚拟仿真技能培训系统的意义

虚拟仿真焊接训练系统是提高PE管焊工技能水平的有效途径，能够促进PE焊工培训质量的不断提高，以更好的适应我国逐渐大规模使用PE管材的新形式。利用虚拟仿真教学系统，可以改变传统的教育格局。现在的传统教学只是把知识从教师的头脑中落实到学生的笔记本中，如果充分利用虚拟现实技术，就可以利用建构主义来构建情境化教学，所谓的建构主义内容很丰富，但其核心用一句话概述就是：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的主动建构。基于Unity3D的液压传动虚拟仿真教学系统就是该思想的完美体现，是真正实现集“教”、“学”、“练”、“考”于一身的教学系统。虚拟仿真教学系统具有开发灵活、可无限复制、摆脱时间与空间的各种限制及价格低、易开发等优点。利用基于Unity3D的液压传动虚拟仿真教学系统，不仅可以实现学生自主搭建实验环境，还可自主控制学习进度。在实验过程中不仅可以直观地观察液压油真实的流动效果及方向，还可实现真实实验中无法实现的观察内部元件的工作原理的功能，将被动的课堂教学转变为主动的自主学习、探索学习。虚拟仿真教学系统能够全面提高学生的创新能力、探索精神和实践动手能力，能够做到共享优质实验教学资源，建立信息化实验教学资源，推进实验教学信息化建设和实验教学资源的开放共享，进而推动高等学校实验教学改革与创新，形成在虚拟仿真教学领域可持续发展的现代服务业支撑体系，解决我国教育面临的规模与质量之间的矛盾，克服实验资源不均衡、创新能力不足的问题，有效的提高人才培养的质量。

参考文献

[1] 吴晓南.虚拟仿真在城市燃气教学中的应用与实践[J].石油教育， 2013，（5）：44-48.

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