虛擬現(xiàn)實(shí)VRML語(yǔ)言作業(yè)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)（VRML語(yǔ)言）在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)上的應(yīng)用姓名：丁海泉學(xué)號(hào)：入學(xué)批次：層次：專業(yè)：課程名稱：多媒體技術(shù)1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirualReality)也稱VR技術(shù)，是指利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)、多媒休技術(shù)、人工智能技術(shù)以及人機(jī)接口技術(shù)等高新技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過(guò)構(gòu)建一個(gè)文字(Text),圖形(Graph),圖像(Image),動(dòng)畫(Animation),聲音(Audio),視頻(Video)等不同信息為一體的人機(jī)交互系統(tǒng)，營(yíng)造由一個(gè)內(nèi)容豐富、色彩繽紛、圖文并茂、動(dòng)靜相融的虛擬情景，促使人們腦、眼、手、鼻等多種器官接受刺激，使

2、人們產(chǎn)生一種身臨其境的近乎完全真實(shí)的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過(guò)構(gòu)建一個(gè)文字(Text),圖形(Graph),圖像(Image),動(dòng)(Animation),聲音(Audio),視頻(Video)等不同信息為一體的人機(jī)交互系統(tǒng)，造由一個(gè)內(nèi)容豐富、色彩繽紛、圖文并茂、動(dòng)靜相融的虛擬情景，促使人們腦、眼、手、口等多種器官接受刺激.使人們產(chǎn)生一種身臨其境的近乎完全真實(shí)的感覺(jué)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了人與信息之間接口的能力，及人對(duì)信息處理的理解能力，人們不僅要求以打印輸由、屏幕顯示這樣的方式觀察信息處理的結(jié)果，而且希望能通過(guò)人的視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)，以及形體、手勢(shì)或口令參與到信息處理的環(huán)境中去，獲得身臨其境的體驗(yàn)

3、8這種信息處理方法不再是建立在一個(gè)單維的數(shù)字化的信息空間上，而是建立在一個(gè)多維化的信息空間中，一個(gè)定性和定量相結(jié)合、感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的綜合集成環(huán)境中，虛擬現(xiàn)實(shí)是指利用計(jì)算機(jī)和一系列傳感輔助設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)的使人能有置身于真正現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)的環(huán)境，是一個(gè)看似真實(shí)的模擬環(huán)境。通過(guò)傳感設(shè)備，用戶根據(jù)自身的感覺(jué)，使用人的自然技能考察和操作虛擬世界中的物體，獲得相應(yīng)看似真實(shí)的體驗(yàn).具體含義為：(1)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的多視點(diǎn)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維環(huán)境，這個(gè)環(huán)境可以是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)再現(xiàn)，也可以是超越現(xiàn)實(shí)的虛構(gòu)世界；(2)操作者可以通過(guò)人的視、聽、觸等多種感官，直接以人的自然技能和思維方式與所投入

4、的環(huán)境交互；(3)在操作過(guò)程中，人是以一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源的形式沉浸在虛擬環(huán)境中的行為主體，而不僅僅是窗口外部的觀察者.由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)的由現(xiàn)為人們提供了一種全新的人機(jī)交互方式虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感技術(shù)、語(yǔ)音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，是這些技更高層次的集成和滲透,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，它開始于軍事領(lǐng)域的需求，目前，遍及到商業(yè)、醫(yī)療、工程設(shè)計(jì)、娛樂(lè)、教育和通信等諸多領(lǐng)域.2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征2.1 多感知性（Mufti-Sensory）所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有

5、的視覺(jué)感知之外，還有聽覺(jué)感知、視覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。但由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等幾種。2.2 沉浸性（Immersion）沉浸性也稱臨場(chǎng)感，指體驗(yàn)者感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使體者難以分辨真假，全身心地投人到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。2.3 交互性（Interactivity）交互性指體驗(yàn)者對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。用戶可以通

6、過(guò)蘭維交互設(shè)備直接操縱計(jì)算機(jī)所給由的虛擬世界中的對(duì)朵，虛擬世界中的對(duì)象也能夠?qū)崟r(shí)地做生和應(yīng)的反應(yīng)。2.4 構(gòu)想性（Imagination）構(gòu)想性指體驗(yàn)者從虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)，深化對(duì)概念的理解，主動(dòng)獲取新的信息，并產(chǎn)生新的想法，進(jìn)而解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)建技術(shù)與方法虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)建涉及的技術(shù)很多，如投影變換（將三維物體投影到二維屏幕上）消隱處理（刪除一個(gè)物體的不可見面片）光照模型（一個(gè)物體在一定環(huán)境和光照下呈現(xiàn)的顏色和亮度）；LOD模型（多重細(xì)節(jié)模型，即一個(gè)物體由近及遠(yuǎn)會(huì)變得逐漸模糊）；文理貼圖霧化效果等。目前有許多軟件和工具對(duì)這些算法予以包裝和實(shí)現(xiàn)，開發(fā)者可以不必

7、從底層做起。一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有2種方法：利用高級(jí)語(yǔ)言和三維圖形函數(shù)庫(kù)。常用的開發(fā)語(yǔ)言是VG常用的圖形函數(shù)庫(kù)是場(chǎng)renGL和Directx3D.此方法的特點(diǎn)是：靈活性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的功能。缺點(diǎn)是：需要較高的編程水平，以及對(duì)圖形函數(shù)庫(kù)的掌握。這種方法開發(fā)的難度大，且開發(fā)的系統(tǒng)很難網(wǎng)上發(fā)布。利用VRML語(yǔ)言（虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言），輔以其他工具。VRML是一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是建立因特網(wǎng)上的交互式三維境界。其定義了一種把三維圖形和多媒體集成在一起的文件格式（擴(kuò)展名為wrl）o構(gòu)建一個(gè)虛擬環(huán)境，就是創(chuàng)建一個(gè)個(gè)文件，通過(guò)包含關(guān)系和超鏈接連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)龐大的場(chǎng)景。由于VRML用代碼描述一個(gè)

8、個(gè)實(shí)體和場(chǎng)景，給編程者帶來(lái)很大困難，因此就由現(xiàn)了一些可視化的場(chǎng)景編輯器，常用的有SGI公司的CosmoWorldPlatinumTechnology公司的VRCreator等。虛擬現(xiàn)實(shí)有三個(gè)最突生的特征即人們稱道的“31”特性：交互性沉浸感和構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)旨在突破系統(tǒng)和用戶環(huán)境之間的界限突破用傳統(tǒng)方法表達(dá)事物局限使人們不僅可以將任何想象的環(huán)境虛擬實(shí)現(xiàn)，并且可以在其中以自然的行為與這種虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行交流。3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用作為尖端科技虛擬現(xiàn)實(shí)集成計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)人工智能傳感技術(shù)、顯示技術(shù)網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果。是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的

9、特點(diǎn)它可以滲透到我們工作和生活的每個(gè)角落，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)意義是非常大的。正因如此它和其它很多信息技術(shù)一樣當(dāng)專家還未把它的理論和技術(shù)探討得十分清楚時(shí)，它已滲透到科學(xué)技術(shù)、工程、醫(yī)學(xué)、文化、娛樂(lè)的各個(gè)領(lǐng)域，并受到極大注意。目前在我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多應(yīng)用在城市規(guī)劃、大型工程漫游、數(shù)字化酒店、展會(huì)、博物館展示系統(tǒng)等領(lǐng)域在這些領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所表現(xiàn)生的效果比起其他技術(shù)要優(yōu)秀許多。首先與傳統(tǒng)沙盤比較，傳統(tǒng)沙盤最大缺點(diǎn)在于空間限制性太大了，不足以體現(xiàn)由整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，同時(shí)，將其它的媒體信息加入其中亦存在許多困難，導(dǎo)致信息量嚴(yán)重羞乏，而虛擬現(xiàn)實(shí)為我們提供了無(wú)限的虛擬空間，近乎完美解決了這個(gè)問(wèn)題，同

10、時(shí)，他也可以與其它媒體手段無(wú)縫結(jié)合，輔以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，所傳遞信息量更加巨大。其次與傳統(tǒng)效果圖畫比較，靜止的效果圖只能向觀者展示項(xiàng)目某一個(gè)或某幾個(gè)方面，對(duì)觀者提由的其他問(wèn)題與要求必須以相近的圖像或文字加以說(shuō)明運(yùn)作起來(lái)不直觀、不全面具有相當(dāng)大的局限性。而以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心的多媒體介紹程序不需要觀看者發(fā)揮任何想象力以空前直觀方式將項(xiàng)目展現(xiàn)給觀眾在虛擬世界我們可以任意角度任意比例觀看我們所感興趣的內(nèi)容。第三與傳統(tǒng)三維動(dòng)畫比較，動(dòng)畫演示在一定程度上彌補(bǔ)了靜止畫面的不足聲音與動(dòng)畫同步播放生動(dòng)細(xì)致。但是嚴(yán)格意義上，這種瀏覽演示方式用于地產(chǎn)演示項(xiàng)目或其它類似項(xiàng)目。只是為了表現(xiàn)視頻效果，對(duì)于典型的工程項(xiàng)目

11、缺少應(yīng)有的嚴(yán)謹(jǐn)性和靈活性，以及客觀性。動(dòng)畫在播放過(guò)程中觀者只是在被動(dòng)的觀看接受一些有關(guān)于項(xiàng)目的信息，并不能按照自己的意愿去觀看、查閱檢索信息。而虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品則完全解決了以上兩種表現(xiàn)形式所存在的問(wèn)題。我們可以虛擬空間中的任意地點(diǎn)、時(shí)間進(jìn)行觀察。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除了在上述領(lǐng)域得以利用外在電子商務(wù)教育、娛樂(lè)等領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也正表現(xiàn)由不同一般的魅力我們來(lái)看看目前和未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用以及特點(diǎn)。3.1、 在教學(xué)方面。3.1.1 .電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的構(gòu)建。電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)之構(gòu)建，由于虛擬技術(shù)與基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控技術(shù)的發(fā)展，使以虛擬實(shí)境電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)取代傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)室用

12、于實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為可能，對(duì)基于校園網(wǎng)的虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力具有重要作用。但是，無(wú)論采用傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)方式，還是把EDA軟件引入電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都有其明顯的弊端：前者主要依靠硬件設(shè)備，投資大、效率低、運(yùn)行成本高，又受課時(shí)安排的制約，教學(xué)效果受限；后者雖可在一定程度上緩解硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式面臨的困難，但目前著名的EDA軟件均來(lái)自國(guó)外，并非專為我國(guó)大專院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而設(shè)計(jì)，因而針對(duì)性不強(qiáng).無(wú)法取代硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑荒茏鳛閭鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段。因此.進(jìn)行基于校園網(wǎng)的虛擬電工電

13、子實(shí)驗(yàn)相關(guān)技術(shù)的研究。開發(fā)符合我國(guó)大專院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)并能取代傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，具有重要意義。真實(shí)性。一是元件的真實(shí)性，系統(tǒng)所提供的電子元件均由實(shí)物掃描而成，市面上能買到什么元件，系統(tǒng)就“提供”什么元件；二是電路的真實(shí)性.用戶在客戶端搭建了什么電路，服務(wù)器就“指揮”硬件設(shè)備搭建什么電路，用戶搭建的每一個(gè)電路，都是有真實(shí)電路與之對(duì)應(yīng)的：三是儀器的真實(shí)性，系統(tǒng)采用NIfNationalInstruments）公司的虛擬儀器直接與服務(wù)器相連.并從服務(wù)器中獲得所需的電路參數(shù)進(jìn)行分析處理，用戶在哪個(gè)位置放置了儀表，服務(wù)器就控制虛擬儀器對(duì)哪部分進(jìn)行測(cè)量，客戶得到的結(jié)果，都是儀器測(cè)

14、生的實(shí)際結(jié)果（這與Edison等軟件采取公式計(jì)算的方式有本質(zhì)區(qū)別。經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)僅需一套硬件設(shè)備，其余均以軟件實(shí)現(xiàn)，因而大大節(jié)省了成本。先進(jìn)性。系統(tǒng)依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以虛擬現(xiàn)實(shí)為主要技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方式的重大變革，是先進(jìn)教學(xué)理念與先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的集中體現(xiàn)。實(shí)用性。系統(tǒng)專為大專院校電工電子實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)，兼具硬件真實(shí)實(shí)驗(yàn)與EDA軟件輔助模擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn).涵蓋電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、高頻電子線路課程等全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)接線、自動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、自動(dòng)實(shí)例演示、自動(dòng)生成電路原理圖等多種功能，并可反復(fù)操作，元件無(wú)損壞，使用不限時(shí)。具有與實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求相適應(yīng)的輔助功能，如自主學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)功能、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和演示

15、功能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交和評(píng)閱功能、考核和評(píng)價(jià)功能、實(shí)驗(yàn)資料檢索功能。電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖l所示，它由客戶端、服務(wù)器端和控制器端三部分組成。用戶無(wú)論在何時(shí)何地只要使自己的計(jì)算機(jī)聯(lián)人Intemet.就可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器。和用戶直接打交道的是客戶端，多個(gè)客戶端可以同時(shí)登錄到服務(wù)器上，同時(shí)進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)。服務(wù)器和所有的實(shí)驗(yàn)控制端同處于實(shí)驗(yàn)室的高速局域網(wǎng)中，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)控制端在正常情況下登錄到服務(wù)器上，即可隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果控制器端需要維護(hù)、修改或更換時(shí)，可以隨時(shí)從服務(wù)器上注銷。因此，控制器端的地位對(duì)于服務(wù)器而言，也就是一種客戶端,所以，可以把網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室

16、系統(tǒng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱之為雙C/S(Client/Server,即客戶端/月艮務(wù)器)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的物理跖撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要涉及到以下方面的技術(shù)問(wèn)題：(1)數(shù)據(jù)共享。需開發(fā)與各虛擬實(shí)驗(yàn)相關(guān)的智能檢索系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，制定數(shù)據(jù)庫(kù)格式與檢索系統(tǒng)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的連接。為使學(xué)生利用遠(yuǎn)程軟件處理本地?cái)?shù)據(jù).需開多維數(shù)據(jù)處理軟件和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則，建立共享操作系統(tǒng)。(2)遠(yuǎn)程設(shè)備控制。目前，諸如示波器、頻譜儀等許多儀器設(shè)備具備GPIB接口，這些智能化儀器可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接為虛擬儀器系統(tǒng)；另一方面，DCS、FCS等計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室都具備完善的計(jì)算機(jī)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有自身的組態(tài)控制方式，并且是

17、可進(jìn)行的遠(yuǎn)程控制的。因此，需要進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備驅(qū)動(dòng)登錄控制軟件協(xié)議與接口設(shè)計(jì)以便將這些設(shè)備組建為網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，包括：用于控制與數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程圖形用戶界面GUI、由GUI驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)程客戶程序、安全接口與安全控制協(xié)議、開放的本地務(wù)程序開發(fā)等。虛擬實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)等資源的交互共享以及可交互控制平臺(tái)，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)管理平臺(tái)對(duì)所有用戶實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理，包括對(duì)用戶數(shù)據(jù)信息操作管理、虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的虛擬儀器進(jìn)行的虛擬設(shè)備層管理等.從而形成具備集成數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)器、因特網(wǎng)訪問(wèn)、報(bào)表生成工具和其它應(yīng)用的虛擬工作平臺(tái)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中容許那些能夠訪問(wèn)客戶端全部源的用戶通過(guò)LAN與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)接訪問(wèn)，并可通過(guò)下載的客戶

18、端程序?qū)?shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中的各種電工電子仿真應(yīng)用程序進(jìn)行訪問(wèn)。3.1.2 軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法與技術(shù)交互界面和應(yīng)用環(huán)境的設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取依賴于具體的情境。真實(shí)、生動(dòng)、形象、主題突生的情景環(huán)境對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是具有強(qiáng)大吸引力的.因此教學(xué)軟件的交互界面和應(yīng)用環(huán)境的設(shè)計(jì)好壞將直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對(duì)此我們根據(jù)實(shí)際情況采用了VRML技術(shù)設(shè)計(jì)VRML是一種三維場(chǎng)景的描述語(yǔ)言它的基本原理是用文本信息描述三維場(chǎng)景，在Internet網(wǎng)上傳輸，在本地機(jī)上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場(chǎng)景，解釋生成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范即是VRML規(guī)范。用VRML實(shí)現(xiàn)與Internet虛擬現(xiàn)實(shí)交互渲染了一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得學(xué)生身臨其境，如同在現(xiàn)實(shí)

19、情形之中，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。4.2實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理、目的、內(nèi)容講解以及實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的描述，均采用了多媒體技術(shù)，在開發(fā)設(shè)計(jì)中使用了包括文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻、音頻等多媒體制作技術(shù)，經(jīng)精心制作.使軟件界面清晰、美觀，更能充分地展示內(nèi)容。同時(shí)將一些典型實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程拍攝成視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)剪輯、優(yōu)化和效果處理.并采用同步流媒體技術(shù)發(fā)布，使用戶可以隨時(shí)在線學(xué)習(xí)。4.3仿真實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建對(duì)于模擬電路的仿真采用電路仿真程序SPICE的3F5版作為仿真內(nèi)核，并對(duì)SPICE進(jìn)行改造，通過(guò)ActiveX技術(shù)將電路仿真有機(jī)地融合到多媒體環(huán)境之中。通過(guò)VC編程，將逼真的元器件所構(gòu)成的實(shí)

20、際電路，轉(zhuǎn)換成SPICE修改后的輸入模塊能識(shí)別的信息，送人SPICE進(jìn)行分析計(jì)算，仿真后的結(jié)果再送人虛擬的電子儀器進(jìn)行顯示，可以使SPICE識(shí)別在多媒體環(huán)境中搭接的立體電路，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相近的效果。對(duì)于數(shù)字電路仿真.則一方面對(duì)常用數(shù)字邏輯芯片建立相應(yīng)的邏輯運(yùn)算模型軟件包.用于對(duì)其邏輯功能的仿真；另一方面是對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和操作進(jìn)行仿真，通過(guò)選調(diào)提供的各型號(hào)芯片和任意搭接連線，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)字電路的搭接。系統(tǒng)將根據(jù)面包板上元件之間的連接關(guān)系，通過(guò)運(yùn)算程序模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的邏輯運(yùn)算.并通過(guò)發(fā)光二極管、數(shù)碼管等給由逼真的顯示。3.1.3 、高校電工電子網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐實(shí)行“虛實(shí)并存與優(yōu)化整合”的原則虛

21、擬實(shí)驗(yàn)盡管有諸多優(yōu)點(diǎn)，但畢竟是“虛擬”的，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)接觸的僅僅是大小有限的計(jì)算機(jī)屏幕.在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)故障的產(chǎn)生、分析及排除等培養(yǎng)學(xué)生能力的情景在虛擬實(shí)驗(yàn)中是不可能完全做到的。因此虛擬實(shí)驗(yàn)只能是實(shí)物實(shí)驗(yàn)的一種補(bǔ)充、完善和擴(kuò)展，而不能完全替代實(shí)物實(shí)驗(yàn).兩者只能相輔相成。我們?cè)谶\(yùn)用中采用了“虛實(shí)并存，優(yōu)化整合”的原則，具體包含兩方面內(nèi)容：一是適量進(jìn)行虛實(shí)項(xiàng)目上的交替.對(duì)理論性較強(qiáng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為主，采集數(shù)據(jù)較困難的實(shí)驗(yàn)、受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和生均實(shí)驗(yàn)資源限制的實(shí)驗(yàn)、學(xué)生容易由錯(cuò)、對(duì)儀器損壞嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)等采用網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)，而對(duì)實(shí)用性較強(qiáng)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一定要最終采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)；二是適時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的虛

22、實(shí)交替，即在一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)，根據(jù)實(shí)際內(nèi)容進(jìn)行虛實(shí)交替，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)的基本要求（1）認(rèn)真規(guī)劃教學(xué)過(guò)程。課件使用的操作步驟，是多媒體課堂教學(xué)的重要組成部分。教師要根據(jù)本節(jié)課的實(shí)際教學(xué)需要.合理分配課件的使用時(shí)間，理清思路，使課件真正起到化難為易、化繁為簡(jiǎn)、寓教為樂(lè)的作用，一切以服務(wù)教學(xué)為由發(fā)點(diǎn)。（2）充分利用各種媒體手段，使教學(xué)過(guò)程豐富多彩。多媒體教室除了有多媒體計(jì)算機(jī)、投影儀外，還有實(shí)物展示臺(tái)以及各種視頻、音頻設(shè)備等。綜合應(yīng)用這些設(shè)備.能使課堂教學(xué)手段豐富多彩。3.1.4 ,基于X3D的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在集成電路教學(xué)中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于集成電路教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)目前大多數(shù)院

23、校都建立了校園網(wǎng)，基于Web的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在集成電路課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面，相戶便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。避免了真實(shí)操作帶來(lái)的各種危險(xiǎn)集成電路實(shí)驗(yàn)涉及毒性、安全問(wèn)題，部分實(shí)驗(yàn)學(xué)生無(wú)法直接參與以獲得感性認(rèn)識(shí)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則可以放心地去做各種危險(xiǎn)I生大的實(shí)驗(yàn)，避免了由于學(xué)生的誤操作而造成的安全事故。打破了時(shí)間與空間的限制利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以打破空間的限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生還可以觀察到部分因?yàn)榉磻?yīng)速度過(guò)慢而造成時(shí)間浪費(fèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)手段，有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。能彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中因?yàn)?/p>

24、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等原因而造成應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行等方面的不足。應(yīng)用X3D創(chuàng)建集成電路反應(yīng)機(jī)理虛擬仿真環(huán)境的方法與步驟3.1X3D標(biāo)準(zhǔn)可擴(kuò)展3D（extensible3D,X3D）是由Web3D聯(lián)盟于1998年底提由的。X3D是互聯(lián)網(wǎng)3D圖形國(guó)際通用軟件標(biāo)準(zhǔn)，定義了如何在網(wǎng)絡(luò)多媒體中整合基于網(wǎng)絡(luò)傳播的交互三維內(nèi)容_4J,它是VRML的繼承。VRML是原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)3D圖形的ISO示準(zhǔn)(ISO/IEC14772)joX3D規(guī)范使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(extensiblemarkuplanguage,XML),體現(xiàn)了對(duì)VRML幾何造型和實(shí)體行為的描述能力，縮寫成X3D就是為了突生新規(guī)范中V

25、RML與XML集成。X3D文件結(jié)構(gòu)包含文件頭、主程序概貌；在主程序概貌中包括頭文檔、場(chǎng)景等。在場(chǎng)景中利用基本幾何造型節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、組節(jié)點(diǎn)、文理節(jié)點(diǎn)、效果節(jié)點(diǎn)及動(dòng)態(tài)感知節(jié)點(diǎn)等創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體場(chǎng)X3D定義了一系列用來(lái)生成和修飾三維形體的對(duì)象，這些對(duì)象成為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是X3D的基本元素和核心。因此，在分布式多人協(xié)作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方面的應(yīng)用是下一步研究的重點(diǎn)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅應(yīng)用于各學(xué)科的仿真實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，而且也廣泛應(yīng)用于虛擬教學(xué)環(huán)境(平臺(tái))、虛擬手術(shù)環(huán)境、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的構(gòu)建等領(lǐng)域，極大地提高了工作效率。相信隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推陳由新以及計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，必將推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的

26、不斷前進(jìn)。正如其它新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物它的研究?jī)?nèi)容涉及到人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心理學(xué)等。我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，雖然這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)潛力是巨大的，應(yīng)用前景也是很廣闊的，但仍存在著許多尚未解決的理論問(wèn)題和尚未克服的技術(shù)障礙?？陀^而論，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)的接口能力，僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合作用問(wèn)題，還根本未涉及“人在實(shí)踐中得到的感覺(jué)信息是怎樣在人的大腦中存儲(chǔ)和加工處理成為人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)”這一重要過(guò)程。只有當(dāng)真正開始涉及并找到對(duì)這些問(wèn)題的技術(shù)

27、實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，人和信息處理系統(tǒng)間的隔閡才有可能被徹底的克服了。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成為一種對(duì)多維信息處理的強(qiáng)大系統(tǒng)，成為人進(jìn)行思維和創(chuàng)造的助手和對(duì)人們已有的概念進(jìn)行深化和獲取新概念的有力工具。3.2. 在科技開發(fā)上虛擬現(xiàn)實(shí)可縮短開發(fā)周期，減少費(fèi)用。例如intel公司1998年初便利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在設(shè)計(jì)某兩種新型車上取得突破，首次使設(shè)計(jì)的芯片直接從計(jì)算機(jī)屏幕投入生產(chǎn)線，也就是說(shuō)完全省略了中間的試生產(chǎn)。由于利用了卓越的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使intel避免了1500項(xiàng)設(shè)計(jì)差錯(cuò)，節(jié)約了8個(gè)月的開發(fā)時(shí)間和8000萬(wàn)美元費(fèi)用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以進(jìn)行cpu性能試驗(yàn)，不必使用真的cpu便可顯示由不同條件下的測(cè)試后果。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。用它來(lái)設(shè)計(jì)新材料，可以預(yù)先了解改變成分對(duì)材料性能的影響。在材料還沒(méi)有制造由來(lái)之前便知道用這種材料制造由來(lái)的零件在不同受力情況下是如何損壞的。虛擬現(xiàn)實(shí)常被用于推銷電子產(chǎn)品。例如電子設(shè)計(jì)項(xiàng)目投標(biāo)時(shí)，把設(shè)計(jì)的方案用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)由來(lái)，便可把業(yè)主帶入未來(lái)的電子產(chǎn)品里參觀，如電子產(chǎn)品外觀，產(chǎn)