利用虚拟现实技术提升远程教育效果初探

2011-08-14孙伟强宋巍

电大理工 2011年3期

孙伟强宋巍

辽宁广播电视大学（沈阳 110034 ）

0 引言

现代远程教育中，存在诸多影响教学效果的因素，其中最主要的因素之一就是缺乏交互作用。在远程教育的实践中，人们越来越感到，要抑制和减少远程教育形式的固有弱点、保证远程教育的质量，必须加强实施现代远程教育的交互手段，充分发挥交互作用的特点及其在远程教学中运用的优势，这样，对现代远程教育中的交互作用进行广泛而深入的研究，就自然而然提到议事日程上来了。在信息技术高速发展的今天，远程教育中能够运用的以信息技术为依托的交互方式有很多，例如：Internet网络、视频会议系统、交互式电视等。但是这些交互方式还是过于传统，而且，在教学效果上做不到身临其境，教学效果也就不能充分发挥。

要充分提升远程教学教育效果，采用虚拟现实技术是最好的解决之道。虚拟现实（Virtual Reality），简称 VR技术、灵境技术或、幻真技术，它实际上是一种可创建和体验虚拟世界（Virtual World）的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,并通过头盔显示器（HMD）、数据手套等辅助传感设备，提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。它同时具有沉浸性、交互性和构想性，使人们能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多维化信息环境。

1 虚拟现实系统的构成及技术特征

虚拟现实硬件主要由专业计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成,虚拟现实是离不开硬件的支持的，只有在硬件的辅助上才能将虚拟现实的优越性最大程度的发挥出来. 虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性.为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入和演示设备，以影响各种操作和指令，且提供反馈信息，实现真正生动的交互效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具，主要包括：立体投影、立体眼镜、头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D立体显示器、三维空间交互球、多通道环幕系统。

虚拟现实产生的视觉形式可分为平面型、桌面型、立体型三类。

虚拟现实技术具有以下重要特征。

多感知性：在虚拟世界中可具有视觉、听觉、力觉、触觉、运动感，甚至还包括味觉、嗅觉。

沉浸感：用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。

交互性：用户对虚拟环境内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）。

自主性：在虚拟环境中物体反映一般规律的真实程度和用户在虚拟环境中应遵循的一般准则。

目前，虚拟现实技术的实际应用已经展开，具体包括虚拟现实系统在城市规划中的应用、虚拟现实系统在医学中应用、虚拟现实系统在娱乐、虚拟现实系统在军事与航天工业的应用、虚拟现实系统在室内设计中的应用、虚拟现实系统在房产开发中的应用、虚拟现实系统在工业仿真中的应用、虚拟现实系统在军事模拟中的应用、虚拟现实系统在文物古迹中的应用、虚拟现实系统在游戏中的应用、虚拟现实系统在 Web3d/产品/静物展示中的应用、虚拟现实系统在道路桥梁中的应用、虚拟现实系统在地理中的应用、虚拟现实系统在虚拟演播室中的应用、虚拟现实系统在水文地质研究中的应用。