虚拟现实技术在实验教学中的应用与实现
摘 要
虚拟实验室正是虚拟现实技术在教育及科研领域的一项重要应用，以Internet为传播途径的网络虚拟试验室实现了对传统实验室的有力补充，是对传统实验室的时间上拓展和空间上的延伸。网络虚拟实验是指用户在远程通过Internet访问特定网站，在一定的虚拟环境下（即用虚拟设备替代实际设备，用仿真实验替代真实实验），按一定步骤完成实验及相关参数选择和设定，最终获得实验结果。实验结果包括通过虚拟仪器或虚拟对象体现出来的实验过程，各个过程变量历史曲线和历史数据等。而网络虚拟实验室则是提供网络虚拟实验的场所。本课题要实现的是基于虚拟现实的虚拟实验室的研究。主要包括前期建模和后期互动效果制动两个方面。前期建模是整个虚拟实验室的基础，使用3DSMAX软件制作出一个完整的实验室模型及器材；后期是将建立好的模型利用3DSMAX 的Export功能导出为VRML文件格式，导入VrmlPad软件中，编辑生成.wrl源文件，对其进行修改和交互制作。系统运行结果表明：该虚拟实验室虚拟的实现了实验室的各个细节并能完成一个简单的物理实验。
关键词：虚拟现实；虚拟实验室；3DSMAX；VrmlPad
ABSTRACT
Virtual laboratory is an important application of virtual reality technology in the field of education and scientific research, based on Internet network virtual laboratory spread ways to achieve a strong complement to the traditional laboratory, is the extension of the expansion of the traditional laboratory on time and space. The virtual experiment is that users access to specific websites through Internet on the remote, in the virtual environment (i.e. using virtual equipment to replace the actual equipment, instead of the real experiment with simulation experiment), according to certain steps to complete the experiment and related parameters selection and setting, finally obtained the experimental results. The experimental results include the experimental process of the virtual instrument or the virtual object. Network virtual laboratory is the place to provide network virtual experiment.This task is to realize the study of virtual laboratory based on virtual reality.The task is mainly including two aspects: early modeling and later interactive effects of the brake.The early modeling is the basis of the entire virtual laboratory using a complete 3DSMAX software to make an entire laboratory model and equipment; Later, use Export function of 3DSMAX to export the model as a VRML file format and import it into the VrmlPad software.Then, edit the generated. Wrl source files, modify it and interact with it.The results of the operation has shown that the virtual laboratory realizes all the details of the laboratory and it can finish a simple physical experiment.
Key words: VR；Virtual Lab；3DSMAX；VrmlPad
第一章 概论 2
1.1 虚拟实验室研究目的 4
1.2 虚拟实验室现状 5
1.2.1 虚拟实验室的国外现状 5
1.2.2 虚拟实验室的国内现状 6
第二章 虚拟实验室的研究要求及可行性分析 7
2.1 虚拟实验室的研究要求 7
2.2 可行性分析 7
2.2.1 经济可行性分析 7
2.2.2 技术可行性分析 7
2.2.3 操作可行性分析 7
第三章 VRML及软件简介 9
3.1 VRML介绍 9
3.1.1 VRML语言发展史 9
3.1.2 VRML的工作原理 10
3.1.3 VRML的应用 12
3.1.4 VRML语法结构简介 12
3.2 VrmlPad概述 17
3.2.1 VrmlPad简介 17
3.2.2 VrmlPad功能 17
3.3 3DS MAX概述 18
3.3.1 3DS MAX简介 18
3.3.2 3DS MAX特点 19
第四章 虚拟实验室分析 21
4.1 虚拟实验室描述 21
4.2 虚拟实验室功能模块划分 21
第五章 建模及核心代码分析 22
5.1 实验室建模 22
5.2 实验室模型渲染 22
5.3 实验器材建模 23
5.3.1 灯泡、电源、开关 23
5.3.2 滑动变阻器 24
5.3.3 电流表 24
5.4 3DS MAX场景导出 25
5.5 wrl 文件的编辑、修改 25
5.5.1 建立空间背景及添加光源 25
5.5.2 添加背景音乐和实验内容视频介绍 25
5.5.3 Anchor锚节点及内联节点 26
5.5.4 交互及文件压缩 26
第六章 总结与展望 28
6.1总结 28
6.2展望 28
参考文献 29
致 谢 30
参考文献
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