VR技术在科技馆展品中的应用改造.doc
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1、VR技术在科技馆展品中的应用改造【Abstract】Science and technology museum is a public good science education place, and it is an important position for improving citizens scientific quality. This paper takes the process of upgrading reconstruction in Fujian Science and Technology Museum as an example, in this museum,
2、 they upgrade the furnishings to virtual reality display in the process of new museum construction, paper analyzes the concept and characteristics and development environment of virtual technology, elaborates the problems and implementation steps in the process of VR exhibits development. 【Keywords】
3、science and technology museum; exhibits transformation; virtual reality technology 1 VR概述 1.1 定义 VR(虚拟现实技术),1989年由美国人J.Lanier提出,VR技术就是借助计算机技术及硬件设备(如VR眼镜、传感器)等,产生一种可以通过人的感知器官与之互动的三维虚拟环境,使人可以沉浸其中,忘记现实的存在,是一种较之以往技术更为先进的人机交流界面,故又称之为幻境或灵境技术。 VR技术虽然已经提出二三十年,但它主要应用于军事、科研领域,目前随着计算机技术的快速发展,数据处理能力的提高,VR技术也迅速发
4、展起来,其高精度、通用性、价格便宜的优势也逐渐突显,这为VR技术进入科普领域提供了可能。2017年1月15日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了关于促进移动互联网健康有序发展的意见中指出,加紧人工智能、虚拟现实、增强现实、微机电系统等新兴移动互联网关键技术的布局,这为VR技术的推广和发展提供了强有力的支撑。目前,VR技术与科学实验、理论分析一起成为人类认知自然规律的三大手段。 1.2 VR的特性 1.2.1多感知性 真正的VR技术应该具备人类感知的全部功能,它可以模拟人的触觉、力觉、视觉、听觉、运动知觉等。但目前味觉、嗅觉感知还无法模拟,其感知范围和灵敏度也无法与人类相比。 1.2.2 沉浸感
5、 沉浸感是指用户通过电脑上产生的3 D虚拟环境,体验身临其境的感觉,其真实程度越高,用户越可以更充分地进入虚拟世界,所谓的“沉浸”体验感就越强。 1.2.3 实时性 实时性利用的是在虚拟环境中物体运动的反应程度与现实中物体运动的反应规律相符。也就是说,根据计算机操作员的要求,虚拟对象可以根据各自模型的运动规则实时响应。 1.2.4 交互性 它是指操作者在使用VR?O备时,其对操作者的动作能否能做出自然、快速、符合规律的反应,另外,交互性与实时性是不可分割的。 1.3 VR技术应用在科普教育中的意义 实体科普场所需要投入大量的资金设备且占地面积大,设备运输、维护不便,VR技术的应用可减少在科教硬
6、件设备上的投入,且维护成本低廉; VR技术可打破时间与空间的限制,应用于现实世界中不可能接近地域和事物的探索,如星际空间、月球、火灾现场等; VR技术可应用于危险的实验和需要长时间才能有效测量的实验; VR技术可在想象的空间与真实的人进行交流; VR技术可支持重复设计,以减少实验成本; VR技术可与历史人物等虚拟人进行交流。 2 VR的硬件设备与软件技术 2.1 VR硬件设备 建模设备(3D扫描仪),也称为三维立体扫描仪,用于捕捉物体表面的三维坐标和物体的三维数字模型1。该设备可用于逆向工程、快速成型、三维检测(机器视觉测量)等。 三维视觉显示装置(如VR头盔)是利用左右眼获取环境信息的差异,
7、产生立体三维的图像,让使用者置身于虚拟环境之中,它具有小而封闭的特点,在仿真军训、模拟驾驶、虚拟展馆等项目中有着广泛应用。 声音设备(如三维立体音效系统),这种系统可以根据声音对人体所产生的反射,跟踪、定位操作者头部的位置, 使声音随着操作者位置的变化而相应做出变化,从而得到高仿真的三维立体音效。 交互设备(人机交互设备),其主要包括数据手套、操纵杆以及运动捕捉系统。 数据手套是一种较常见的三维交互工具。它运用磁定位传感器来感受手指的动作和精确手在空间中的位置,从而在虚拟环境可以自由抓取、旋转、翻转物体。 目前市面上运用最多是的蓝牙操纵杆,它通过蓝牙协议与VR显示设备连接,使用户可以在虚拟环境
8、中进行前后上下左右多维度的操控,适用于虚拟飞行等操作。 在与VR系?y的交互中,设备需要确认操作者的方位姿势、运动的方向轨迹,并将监测的结果传输给显示系统和操控系统,从而有效模拟出人体在三维空间中的运动轨迹,达到人机互动的目的。 2.2 VR软件 VR软件指的是制作开发虚拟现实系统的三维图形图像处理软件。开发者一般先研发出核心引擎,然后在此基础上根据不同用户的需求,进行二次开发。 2.2.1 VRP虚拟现实编辑器 VRP虚拟现实编辑器主要运用于虚拟场景的3D模型导入和交互制作、特效制作、后期编辑、界面设计、打包发布等,适用于虚拟展馆、景点漫游等场景制作。 2.2.2 Unity3D Unity
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