虛擬現(xiàn)實技術(shù)和全息投影技術(shù)在虛擬校園中的應(yīng)用

張 晶，魏 爽（海南三亞學院，海南三亞，572000）

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)和全息投影技術(shù)在虛擬校園中的應(yīng)用

張 晶，魏 爽
（海南三亞學院，海南三亞，572000）

摘要：現(xiàn)代計算機技術(shù)的不斷進步，虛擬現(xiàn)實三維技術(shù)成為當前應(yīng)用的重點。本文結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和全息投影的定義和區(qū)別，就其在虛擬校園中的應(yīng)用進行探討，從而為三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)的普及和推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；全息投影；虛擬校園

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1.1 定義

虛擬現(xiàn)實通常被認為是利用計算機對現(xiàn)實場景進行模擬，從而使得廣大的參與者能夠感受到與真實場景一致的畫面。其顯著的特點是通過計算機對畫面進行生成。因此，概括的講，通過電腦模擬的方式，可產(chǎn)生一個虛擬的三維世界，讓使用者能夠在畫面中身臨其境，并可及時和沒有限制的觀察空間內(nèi)的所有事物。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，是綜合集成技術(shù)、交互技術(shù)、人工智能技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、傳感技術(shù)等，通過適當?shù)脑O(shè)備，自然的與虛擬世界進行交互和體驗。而當用戶在進行位置移動時候，電腦則可以進行復雜的運算，并將影像傳回，讓人產(chǎn)生一種臨場感。

1.2 基本特征

1）多感知性

多感知是指除傳統(tǒng)的計算機技術(shù)所具有的視覺感知以外，還包括聽覺、觸覺、運動、力覺等方面的感知能力。在理想的三維技術(shù)下，具有人所具備的一切感知能力。通常，在完整的虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，是以高性能計算機、虛擬環(huán)境等作為核心，以頭盔、顯示器為核心的語音、視覺系統(tǒng)，億數(shù)據(jù)手套、方位跟蹤等設(shè)備為主的不同系統(tǒng)單元組成。

2）浸沒感

該特征又分為臨場感，是用戶在虛擬環(huán)境中所感受到的真實的程度。通常理想的環(huán)境可以讓用戶做到真假難辨，并讓用戶能夠全身心的侵入到計算機創(chuàng)建的環(huán)境中，如同現(xiàn)實世界一樣。

3）交互性

交互性是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度，以及其通過環(huán)境所能夠獲得的反饋程度。如用戶在用雙手去抓虛擬物體時候，會讓用戶有種握住東西的感覺，并可感知所抓物體的重量。

2 全息技術(shù)

圖1 全息投影技術(shù)原理

全息投影技術(shù)，通常也被人們叫做虛擬成像技術(shù)，是利用干涉和衍射的原理，對物體光波進行記錄，從而再現(xiàn)真實的三維圖像。通過全息投影技術(shù)，其不僅可以讓使用者產(chǎn)生一種立體的空中幻像，同時也可以讓廣大的參與者加入到虛擬環(huán)境中，從而進行互動、表演，產(chǎn)生令人非常震撼的效果。這種技術(shù)通常適用于產(chǎn)品展覽、汽車服裝發(fā)布會、舞臺節(jié)目、互動、酒吧娛樂、場所互動投影等。

3 全息技術(shù)與虛擬技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別

當前，對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)與全息技術(shù)，其相互聯(lián)系又相互區(qū)別。聯(lián)系的是全息技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的延伸，通常被認為是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的終極進化版本。但在實際的應(yīng)用中，通常會將兩者混淆。如對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是通過配戴虛擬現(xiàn)實的頭盔顯示器，相當于在人的眼前覆蓋一個完全虛構(gòu)的圖像，再通過運動追蹤的方式，從而模擬虛擬場景。而對于全息投影技術(shù)來講，其實際上不需要用戶配戴任何的設(shè)備，就可以讓使用者看到一個非常逼真的虛擬圖像，甚至可以對其中進行操作。這個技術(shù)的典型應(yīng)用如360度幻影成像系統(tǒng)。

圖1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

圖2 全息投影技術(shù)

4 虛擬技術(shù)與全息技術(shù)在虛擬校園中的應(yīng)用

4.1 虛擬技術(shù)在虛擬校園中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬技術(shù)開始逐步進入到校園，并成為各個教育基地應(yīng)用的重點。而對于虛擬校園的應(yīng)用，通常采用基于VRML和基于真實圖像兩種方法進行構(gòu)建。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其不僅可以讓廣大的學生感受到校園的氛圍和文化，同時也可以通過虛擬技術(shù)，讓學生學到最新的技術(shù)和知識，從而培養(yǎng)學生對不同專業(yè)學習的興趣。

1）交互

在虛擬校園系統(tǒng)里，通過交互技術(shù)的應(yīng)用，讓廣大的學生能夠身臨其境，并給予學生一種非常直觀的體驗。通過這種編程式和非編程式的交互方式，讓學生體會到交互的感受。

2）三維場景建模

當前，圖像與幾何的混合建模、圖像的建模、計算機圖形學的幾何建模是三維建模的主要方法。而在實際的應(yīng)用之中，很多的虛擬校園系統(tǒng)是通過混合建模的方式，如采用VRMLPad技術(shù)和3Dstudio Max相互結(jié)合的方式，對校園虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行構(gòu)建，由此可以避免傳統(tǒng)圖像建模交互中存在的交互性不強，運算量大的問題，使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮到最大。

3）體驗虛擬場景漫游

對虛擬場景的漫游，其本質(zhì)就是不同的轉(zhuǎn)換視覺的位置，從而重新繪制三維場景，以此獲得不同視點的新位置和新坐標，達到三維動畫的效果。如在虛擬校園系統(tǒng)的構(gòu)建中，通過采用自動漫游、查詢漫游或交互漫游等形式，同時自動生成景點介紹、漫游路徑等功能，達到提高了虛擬校園系統(tǒng)與用戶之間的交互性。在浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院構(gòu)建的虛擬校園系統(tǒng)，其通過三維虛擬場景數(shù)據(jù)的分析，構(gòu)建了一個多功能的虛擬校園系統(tǒng)，這主要與其將三維可視化技術(shù)、信息查詢技術(shù)、遠程數(shù)據(jù)信息、漫游技術(shù)等集合為一體有很大關(guān)系。又如東北大學的虛擬校園系統(tǒng)，通過采用控制視點的方式，大大增加了固定路徑漫游和鍵盤控制漫游這兩張實時漫游方式，實現(xiàn)了基于Vega的離散式碰撞檢測和粒子系統(tǒng)。

4.2 全息投影技術(shù)在虛擬虛擬校園中的應(yīng)用

全息投影技術(shù)作為一種比較先進的技術(shù)，在校園虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用還處在初級階段，但是作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一種升級版本，全息技術(shù)具有非常廣闊的前景和未來。如通過全息投影技術(shù)，可以讓廣大的學生在不需要傳統(tǒng)虛擬設(shè)備的情況下，更好的實現(xiàn)與系統(tǒng)的交互。而這種技術(shù)應(yīng)用在教學中，可讓學生對課堂具有更加強烈的興趣，并拓展傳統(tǒng)的教學方式。同時，學校也可以將該技術(shù)應(yīng)用到學校的宣傳、漫游當中，通過采集校園環(huán)境，可讓學生在不用任何穿戴設(shè)備的前提下，實現(xiàn)對校園的360度的自動漫游，從而了解學校的教學氛圍、文化等等。

5 結(jié)語

總之，全息投影技術(shù)作為虛擬技術(shù)的一種終極進化的版本，是三維立體技術(shù)的延伸，也是未來應(yīng)用趨勢。因此，只有準確的了解虛擬技術(shù)與全息投影技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系，才能更好的為技術(shù)在校園中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并轉(zhuǎn)變教學方式，提高教學的質(zhì)量。

參考文獻

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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

作者簡介

張晶，職稱：講師，學位︰海外碩士研究生。

魏爽，職稱：講師，學位：碩士研究生。