虚拟现实技术和全息投影技术在虚拟校园中的应用

张 晶，魏 爽（海南三亚学院，海南三亚，572000）



虚拟现实技术和全息投影技术在虚拟校园中的应用

张 晶，魏 爽
（海南三亚学院，海南三亚，572000）

摘要：现代计算机技术的不断进步，虚拟现实三维技术成为当前应用的重点。本文结合虚拟现实技术和全息投影的定义和区别，就其在虚拟校园中的应用进行探讨，从而为三维虚拟现实技术的普及和推广提供参考。

关键词：虚拟技术；全息投影；虚拟校园

1 虚拟现实技术

1.1 定义

虚拟现实通常被认为是利用计算机对现实场景进行模拟，从而使得广大的参与者能够感受到与真实场景一致的画面。其显著的特点是通过计算机对画面进行生成。因此，概括的讲，通过电脑模拟的方式，可产生一个虚拟的三维世界，让使用者能够在画面中身临其境，并可及时和没有限制的观察空间内的所有事物。在虚拟现实技术中，是综合集成技术、交互技术、人工智能技术、图形图像技术、传感技术等，通过适当的设备，自然的与虚拟世界进行交互和体验。而当用户在进行位置移动时候，电脑则可以进行复杂的运算，并将影像传回，让人产生一种临场感。

1.2 基本特征

1）多感知性

多感知是指除传统的计算机技术所具有的视觉感知以外，还包括听觉、触觉、运动、力觉等方面的感知能力。在理想的三维技术下，具有人所具备的一切感知能力。通常，在完整的虚拟现实技术中，是以高性能计算机、虚拟环境等作为核心，以头盔、显示器为核心的语音、视觉系统，亿数据手套、方位跟踪等设备为主的不同系统单元组成。

2）浸没感

该特征又分为临场感，是用户在虚拟环境中所感受到的真实的程度。通常理想的环境可以让用户做到真假难辨，并让用户能够全身心的侵入到计算机创建的环境中，如同现实世界一样。

3）交互性

交互性是指用户对模拟环境内的物体的可操作程度，以及其通过环境所能够获得的反馈程度。如用户在用双手去抓虚拟物体时候，会让用户有种握住东西的感觉，并可感知所抓物体的重量。

2 全息技术

图1 全息投影技术原理

全息投影技术，通常也被人们叫做虚拟成像技术，是利用干涉和衍射的原理，对物体光波进行记录，从而再现真实的三维图像。通过全息投影技术，其不仅可以让使用者产生一种立体的空中幻像，同时也可以让广大的参与者加入到虚拟环境中，从而进行互动、表演，产生令人非常震撼的效果。这种技术通常适用于产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等。

3 全息技术与虚拟技术的联系与区别

当前，对于虚拟现实技术与全息技术，其相互联系又相互区别。联系的是全息技术作为虚拟现实技术的延伸，通常被认为是虚拟现实技术的终极进化版本。但在实际的应用中，通常会将两者混淆。如对于虚拟现实技术来讲，虚拟现实技术是通过配戴虚拟现实的头盔显示器，相当于在人的眼前覆盖一个完全虚构的图像，再通过运动追踪的方式，从而模拟虚拟场景。而对于全息投影技术来讲，其实际上不需要用户配戴任何的设备，就可以让使用者看到一个非常逼真的虚拟图像，甚至可以对其中进行操作。这个技术的典型应用如360度幻影成像系统。

图1 虚拟现实技术

图2 全息投影技术

4 虚拟技术与全息技术在虚拟校园中的应用

4.1 虚拟技术在虚拟校园中的应用

随着现代网络技术的不断发展，虚拟技术开始逐步进入到校园，并成为各个教育基地应用的重点。而对于虚拟校园的应用，通常采用基于VRML和基于真实图像两种方法进行构建。通过虚拟现实技术，其不仅可以让广大的学生感受到校园的氛围和文化，同时也可以通过虚拟技术，让学生学到最新的技术和知识，从而培养学生对不同专业学习的兴趣。

1）交互

在虚拟校园系统里，通过交互技术的应用，让广大的学生能够身临其境，并给予学生一种非常直观的体验。通过这种编程式和非编程式的交互方式，让学生体会到交互的感受。

2）三维场景建模

当前，图像与几何的混合建模、图像的建模、计算机图形学的几何建模是三维建模的主要方法。而在实际的应用之中，很多的虚拟校园系统是通过混合建模的方式，如采用VRMLPad技术和3Dstudio Max相互结合的方式，对校园虚拟现实系统进行构建，由此可以避免传统图像建模交互中存在的交互性不强，运算量大的问题，使得虚拟现实技术的优势发挥到最大。

3）体验虚拟场景漫游

对虚拟场景的漫游，其本质就是不同的转换视觉的位置，从而重新绘制三维场景，以此获得不同视点的新位置和新坐标，达到三维动画的效果。如在虚拟校园系统的构建中，通过采用自动漫游、查询漫游或交互漫游等形式，同时自动生成景点介绍、漫游路径等功能，达到提高了虚拟校园系统与用户之间的交互性。在浙江建设职业技术学院构建的虚拟校园系统，其通过三维虚拟场景数据的分析，构建了一个多功能的虚拟校园系统，这主要与其将三维可视化技术、信息查询技术、远程数据信息、漫游技术等集合为一体有很大关系。又如东北大学的虚拟校园系统，通过采用控制视点的方式，大大增加了固定路径漫游和键盘控制漫游这两张实时漫游方式，实现了基于Vega的离散式碰撞检测和粒子系统。

4.2 全息投影技术在虚拟虚拟校园中的应用

全息投影技术作为一种比较先进的技术，在校园虚拟现实系统中的应用还处在初级阶段，但是作为虚拟现实技术的一种升级版本，全息技术具有非常广阔的前景和未来。如通过全息投影技术，可以让广大的学生在不需要传统虚拟设备的情况下，更好的实现与系统的交互。而这种技术应用在教学中，可让学生对课堂具有更加强烈的兴趣，并拓展传统的教学方式。同时，学校也可以将该技术应用到学校的宣传、漫游当中，通过采集校园环境，可让学生在不用任何穿戴设备的前提下，实现对校园的360度的自动漫游，从而了解学校的教学氛围、文化等等。

5 结语

总之，全息投影技术作为虚拟技术的一种终极进化的版本，是三维立体技术的延伸，也是未来应用趋势。因此，只有准确的了解虚拟技术与全息投影技术的区别和联系，才能更好的为技术在校园中的应用奠定基础，并转变教学方式，提高教学的质量。

参考文献

［1］周忠，周颐，肖江剑. 虚拟现实增强技术综述［J］. 中国科学︰信息科学，2015，02︰157-180.

［2］王振德，王艳春. 虚拟现实技术及其在虚拟校园中的应用研究［J］. 安徽农业科学，2013，07︰3223-3224+3235.

［3］孙越，兰明乾. 基于全息投影技术的程控喷泉的设计［J］. 信息通信，2016，02︰38-39.

Virtual reality technology and holographic projection technology in Virtual Campus

Zhang Jing，Wei Shuang
（Sanya University Hainan Sanya，572000）

Abstract：The progress of modern computer technology，three-dimensional virtual reality technology has become the focus of the current application.Combining virtual reality and holographic projection definitions and differences，to explore their application in a virtual campus，which is three-dimensional virtual reality technology popularization and promotion of reference.

Keywords：virtual technology；holographic projection；virtual campus

作者简介

张晶，职称：讲师，学位︰海外硕士研究生。

魏爽，职称：讲师，学位：硕士研究生。