基于VRML的虚拟实验教学系统的研究
基于VRML的虚拟实验教学系统的研究与实现
２ ３ 虚 拟实 验 教 学 系统 的开 发方 法 构建虚拟 实验教 学系统有 多种 方法 ， 但 它 们 的 基 本 思 想 应 该 是 一 致 的 ， 用 软 即 件 方 法 来 模 拟 硬 件 设 备 的 功 能 。目 前 国 内
并 记 录 实 验 结 果 。 数 据 库 。 虚 拟 实 验 系 ③ 为 统提供相关的数据服务 。 （ ） 拟 场 景 的 建 立 。 计 ＶＲＭ Ｌ虚 拟 ３ 虚 设
合 运 用三 维 图 形 技 术 、 算机 模 拟 与 仿 真 、 计 传 感 技 术 、 示 技 术 、 工 智 能 等 多 种 信 息 显 人
（ ） 能 模 块 设 计 。 论 建 设 哪 个 学 科 ２功 无 的 虚 拟 实 验 系 统 ， 功 能拟现 实技术简介
虚拟 现 实 技 术 这 一 名 词 是 由 美 国ＶＰＬ 公 司 创 建 人 拉 尼 尔 （ａｇ ｎ ａ ｉｒ在 ２ 世 纪 Ｊ ｒ ｏ Ｌ ｎ ｅ ） ０ ８ 年 代 初 提 出 的 ， 称 灵 境 技 术 或 人 工 环 ０ 也
直到正确为止。
模 拟 出 实 验 的 过 程 和 结 果 。 虚 拟 实 验 室 在
中 ， 生 能 够 在 计 算 机 建 立 的 三 维 的 模 拟 学 实 验 场 景 中 从 不 同 的 视 角 观 察 一 个 实 验 对 象 ， 过 鼠 标 的 选 择 或 者 拖 曳 操 作 便 可 以 通 进 行 虚 拟 的 实 验 。 拟 实 验 教 学 开 创 了 全 虚 新 的 学 习 场 景 ， 学 生 全 身 心 地 投 入 到 学 使 习 环 境 中 去 ， 大 提 高 了 学 生 的 学 习 兴 趣 大 和 感 知 水平 ， 利 于 学生 操 作 技 能 的提 高 。 有
基于VRML网络平台应用虚拟技术进行有机物结构教学的研究
基于ＶＲＭＬ网络平台应用虚拟技术进行有机物结构教学的研究摘要教学中从网上搜索有机物分子微观结构时，发现了一个非常好的网站，该网站可以利用VRML实现对有机物分子的虚拟生成，并可以将生成的文件保存下来，安装适当的插件后，可方便地通过IE浏览器浏览学习。
目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、工程技术、建筑设计、医学实习、军事训练、艺术等许多领域。
在发达国家，虚拟现实技术已应用于远程教育及课堂教学。
如果我们能够借助此平台进行深入开发，并运用到有机物分子微观结构的教学中去，必将对现代有机教学起到重要的推动作用。
关键词VRML 虚拟技术有机物结构“有机化学”是高中化学知识体系中的一个重要模块。
对于有机物分子的微观结构问题，如复杂分子的“共面问题”、“共线问题”等，学生们在学习时，往往感到理解起来比较困难，特别是凭空去建立空间感比较困难。
在教学中这是一个难点。
以往教学时，老师们一般采用组装球棍模型的办法，缺点是模型太小，后面同学观察起来困难，且实践证明实物投影效果也不是很好；或利用3DMax制作有机物分子的3D模型，缺点是缺乏交互性。
所以每到这个时候，老师们往往凭借自己的伶牙俐齿和丰富的想象力向同学们描绘该有机物分子的结构。
在教学实践中，笔者发现利用VRML（Virtual Reality Modelling Language）技术制作出有机分子微观结构模型进行教学，不仅能够提高学生学习兴趣，更重要的是可以随意控制分析观察的角度，容易建立空间感。
1 VRML格式有机分子结构模型的制作一个偶然的机会，笔者发现了一个非常好的提供VRML技术服务的免费网站，该网站为Johann Gasteiger教授版权所有。
该网站的技术提供者是Johann Gasteiger教授领导的一个科研小组，英文简称为TORVS Research Team，TORVS 是“Techniques for Organic Reactions，Visualization and Spectroscope”的缩略。
基于VRML的网络课虚拟实验的研究与实现
错误 ， 改 减 小 文 件 ， 加 交 互 。建 模 过 程 如 图 １ 修 添
所示。
以通过 鼠标 对实验设 备模型旋 转、 多角度观 祟 ， 能够进 行配置 ， 在虚拟 实验环境 下完成 实验 ， 从而使 用户对于
（） １ 几何建模 。对象 的几何 建模是 生成高 质量虚
拟设备 的先决 条件 ， 它是 用来描述 对象 内部 固有 的几
使 用 Ｖ ＭＬ Ｒ 建立 虚拟设备模 型有 三种方法 ：Ｒ Ｖ ＭＬ
文本编辑器、Ｒ 可视化编辑器 、 ＶＭＬ 专业三维建模软件 ，
它们各 有优劣之处 ， 以在实 际建模过程 中根据 实际 所 情况 ， 结合使 用三种 建模 方法 。 由于路 由器 的各种接
口情况 比较 复杂 ， 例如 Ｒ４ 、Ｓ３ 、 纤接 Ｅ等 的接 Ｊ５ Ｒ２ ２ 光 ｌ
Ｐ ｃｃｌｘｅｅｃ ｒ ｔａ Ｅｐｄｎｅ实践经 验 １ ５ ａｉ ０
维普资讯
计 算 机 系 统 应 用
２０ 年 第 ３ 期 ０７
何性 质的抽象模 型 ， 因此 场景 中对 象模型 的组织结构
起着关键性的作用。所以首先根据路 由器各部分模块
机 网络课程 ， 但又未开 发出有 ３ Ｄ虚拟 场景 ， 交互 性较 好 的计 算机 网络 虚拟 实验 的实际情况 ， 本文拟 对这方
面进行研究。
也是很重要的一步 。逼真 的虚拟设备模 型是虚拟实验 效果的保障。由虚拟设 备能够 组成虚拟设 备库 ， 从而
为 了适应 网络 实 验 教学 的需 要 ， 选 择 以 Ｖ ＭＬ 我 Ｒ
的 ， Ｒ ２ ２接 口的内部插槽是塑料材质 ， 如 Ｓ３ 外部包 裹一 层金属材质。调整 Ｖ ＭＬ Ｍａｅｉｌ 点能够 对各 接 Ｒ 的 ｔｒ 节 ａ
基于VRML的虚拟现实技术在远程教育中的应用
远程教育的历史与发展
历史
远程教育的概念可以追溯到19世纪末的函授教育，随着技术 的发展，远程教育的形式和内容也不断丰富和完善。
发展
现代远程教育依赖于先进的通信技术和网络技术，如网络课 程、在线测试和虚拟实验室等，使教育更加适应社会的需求 。
远程教育的现状与挑战
现状
目前，远程教育在世界范围内得到了广泛的应用，成为许多人获取知识和技能的 重要途径。
家庭来说可能难以承受。
技术支持难度大
虚拟现实技术的运行和维护需要专业的技 术支持，对于一些学校和教师来说可能是 一个挑战。
学习适应性问题
对于一些学生来说，适应全新的学习方式 可能需要一定的时间，而且有些学生可能
会出现眩晕等身体不适症状。
缺乏真实互动
虚拟现实技术无法完全替代真实的人际互 动和社交经验，学生在学习中可能会缺乏 与教师和同学的互动和合作。
基于vrml的虚拟现 实技术在远程教育 中的应用
2023-11-07
contents
目录
• 远程教育简介 • 基于vrml的虚拟现实技术 • 基于vrml的虚拟现实技术在远程教育中的
具体应用 • 基于vrml的虚拟现实技术在远程教育的优
势与挑战
contents
目录
• 基于vrml的虚拟现实技术在远程教育的未 来发展
挑战
尽管远程教育具有许多优势，但也存在一些挑战，如技术问题、网络延迟、学生 与教师的沟通障碍等。
02
基于vrml的虚拟现实技术
vrml概述
VRML是一种基于互联网的3D图像技术，它使用文本描述来创建三维场景，并支 持在浏览器中运行。
VRML具有跨平台、易于实现和交互性强的特点，可以应用于教育、娱乐、工业 设计等领域。
基于VRML的虚拟实验系统研究
基于VRML的虚拟实验系统研究王鸣;刘喜昂;宋蔚【摘要】现有虚拟实验普遍存在真实感不强,交互性差的不足,VRML作为虚拟现实描述语言,能够生成三维虚拟场景,使用户与场景实时交互,为虚拟实验的发展带来了新的生机.分析了VRML的实现原理,研究如何利用VRML技术以及Web技术来架构新型的网络虚拟实验系统.在此基础上设计了一种基于VRML的虚拟实验系统,并针对性地实现了一个计算机网络课程虚拟实验系统,证明了这种基于VRML的虚拟实验系统的可实现性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2006(029)015【总页数】3页(P105-106,112)【关键词】虚拟试验;虚拟现实;VRML;Web【作者】王鸣;刘喜昂;宋蔚【作者单位】浙江传媒学院,浙江,杭州,310018;浙江科技学院,浙江,杭州,310023;浙江科技学院,浙江,杭州,310023【正文语种】中文【中图分类】TP3931 引言虚拟实验作为现代远程教育的重要组成部分,在保障教学效果方面起着不可替代的作用，目前的虚拟实验多为简单的二维演示实验，在实验真实感、交互性和教学效果等方面与真实实验相差甚远。
近年来，VRML技术为虚拟实验的发展带来了新的生机。
VRML(Virtual Reality Modeling Language)是开放的、可扩展的、工业标准的虚拟现实描述语言,他能够在Web上创建可导航的、超链接的三维虚拟现实空间，并能使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟对象，因而能够提供比现有虚拟实验更佳的性能和更好的教学效果。
2 VRML的工作原理VRML的基本工作原理可概括为：文本描述、远程传输、本地计算生成。
2.1 文本描述VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的，他用类似HTML标记文本语言来描述三维场景，比如，一个立方体的描述文本是：Box{size 3.0 3.0 3.0}。
采用文本描述能够减小数据量，有利于文件在Internet上传输。
基于VRML的虚拟实验系统设计
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ ３
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ４ １ （０ ０） — ２ ０ ０ １０ — ３ １２ １ ０ ０ ２ — ２ ９
０ 引 言
间 ， 少 文件 体 积 。 减
随 着 网 络 技术 和 虚 拟 现 实 技 术 的迅 猛 发 展 和 普 及 ， 程 教 育 得 远 ２２ 自动 演 示 功 能 实 现 自动 演 示 功 能 主 要 用来 演 示 实 验 的全 ． 到 了强 大 的 技 术支 持 ， 网络 虚 拟 实 验 实 现 了 对传 统 实验 的有 力 补 过程 ， 帮助 用 户 了解 实验 。 使 以 例如 ， 系统 中的 一个 基 本 实 验就 是 通 本 允 ， 现 了其 时 间 上 的拓 展 和 空 间 上 的 延 伸 。 目前 的虚 拟 实 验 多 为 过 电源 开 关 的开 、 实 合控 制 灯 泡 的 亮 灭 。 自动 演 示 功 能 可利 用 预 定 义 二 维演 示 实 验 ， 实验 真 实 感 、 在 交互 性 和 教学 效 果 等 方 面 与 真 实 实 动 画来 实 现 ， 主 要 涉及 下 面 的 几个 功 能 节 点 。 这 验 相 差 甚 远 。 Ｒ （ ｉｕ ｌ ｅｌｙＭｏｅｉ ａｇ ａｅ是 开 放 的 、 Ｖ ＭＬ Ｖｒ ａ Ｒ ａ ｔ ｔ ｉ ｄｌ ｇＬ ｎｕ ｇ ） ｎ 可 ① 传 感 器 Ｓｎｏ。 传 感器 是虚 拟 场 景 中 的动 作感 知器 ， 用 它 ｅｓｒ 利 扩 展 的 、 业标 准 的虚 拟 现 实描 述 语 言 ， 能够 在 Ｗｅ 创 建 可 导 来 感 知 场 景 中 各种 物 体 的动 作 。 工 它 ｂ上 本例 中可 以为 电源 开 关 添加 感 知 鼠 航 的、 链 接 的 三 维虚 拟 现 实空 间 ， 使 用 户 与 场 景 进行 实 时交 互 ， 标 单 击 动作 的接 触 传 感器 Ｔ ｕｈ ｅ ｓｒ 自动 时 间控 制 的时 间 传 感 超 并 ｏｃ Ｓｎｏ 和 感 知和 操作 虚 拟 对 象 ，因 而 能 够 提 供 更 佳 的 性 能 和 更 好 的 教学 效 器 Ｔｍｅｅｓｒ 插 补 器 Ｉｔ ｐｌｔ 。插 补器 是实 现 动 画 效果 必 不 ｉ Ｓｎｏ。② ｎ ｒｏａ ｒ ｅ ｏ 果。 可少 的节 点 ， 给 出 了动 画 过程 中各 个 时 刻 变 化 量 的参 数 值 。 电源 它 １ 虚 拟 现 实 与 Ｖ ＭＬ Ｒ 开 关 的开 合和 电流 表 指 针 的转 动都 是旋 转运 动 ， 以 为 它们 添 加括 可 虚 拟 现 实 （ ｉｕ ｌ ｅｌｙ 是 一 项 综 合 集 成 人— — 机 界 面 交 互 补 器 Ｏ ｉ ｔ ｉ ｌｔｒｏ ｔｒ Ｖｒ ａ Ｒ ａｉ ） ｔ ｔ ｒ ｎａ ｏ ｎｅ ｌ ｏ，而 灯 泡 亮 度 的 变 化 要 由颜 色 插 补 器 ｅ ｔｎ ｐ ａ 技术 ，它利用计算机生成具 有表面色彩的立体 图形模拟现 实环境 ， Ｃ ｌ ｌｔ ｐｌｔ 来实现。（）Ｏ Ｔ ｏｏ ｎｅ ｏａ ｒ ｒ ｒ ｏ ￣Ｒ Ｕ Ｅ命令。Ｒ Ｕ Ｅ命令根据动画响 ＯＴ 通 过 多 种传 感 设 备 使 用 户 融入 到 该 环 境 中 ， 与 该 环 境 中 的 对 象 进 应 的顺 序 将 各 传 感 器 、 补 器 、 并 插 以及 要 控 制 的节 点 串连 起 来 共 同 实 行 自然 的 、 时 的交 互 ， 而 使 用 户 产 生 一 种 沉 浸 在 虚 拟 环 境 中 的 现 一 个效 果。 实 从 真实感觉。 ２３使 用 ＪｖＳｒ ｔ ． ａａ ｃ ｐ 实现 交 互 功 能 交 互 功 能 要 求 系 统 根 据 用 ｉ Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ作 为一 种 与 互 联 网结 合 ， 用来 描 述 三 维 交 互 世 界 的程 序 户 对 场 景 中不 同节 点 的操 作 做 出不 同 的 响应 ， 这就 不 能通 过 预 定 义 语 言 ， 应 用 于 创 建虚 拟 现 实 的 对 象 、 象和 展 示 模 型 等 。 Ｒ Ｌ的 的方 式 来 实现 ， 必 须 采用 更复 杂 的 程 序 代码 进行 处理 。 Ｖ Ｍ 可 景 Ｖ Ｍ 而 Ｒ Ｌ中 工 作 原 理 是 用 文 本 信 息描 述 三 维 场 景 ， Ｉｔ ｎｔ 在 ｎｅ ｅ 网上 传 输 ， 本 地 常用 的脚 本语 言 是 ＪｖＳｒ 。 此 外 ， 于 一 些 需 要 与 网页 进 行 信 息 ｒ 在 ａａｃｉ ｐ 对 机上由 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ浏 览 器 解 释 生成 三 维 场 景 ， 释 生成 的标 准 规 范 即 是 传 递 的场 景 ，还 可 以利 用 网 页 中 的 Ｊｖ ｐ ｌｔ 实 现 更 为 复 杂 的 解 ａａＡ ｐｅ 来 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ规 范 ， 把 复 杂 的 处理 任 务 交 给本 地 机 从 而 减 轻 了网 路 的 负 控 制 功 能ｏ Ｊｖ Ａ （ ｘ ｒａ Ａ ｔｏ ｎ ｔｆｃ ， 而 ａａＥ ＩＥ ｔ ｎｌ ｕｈｒ ｇＩ ｅ ａｅ 外部 创 作 接 口 ） ｅ ｉ ｎｒ 是 荷。 增强 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ场 景 与 外 部 环境 通信 联 系 和 融 合 能 力 的 一 个 高层 次 的 ２． 验 系 统 的设 计 与 实 现 实 Ｊｖ ａａ类包 ， 它使 得 外 部 的 Ｊｖ ｐ ｌ 程 序 可 以 利 用 Ｖ Ｍ ａａＡ ｐｅ ｔ Ｒ Ｌ的 事件 ２１虚 拟 场 景 的 建 立 Ｖ ＭＬ语 言 本 身 可 以进 行 三 维 建 模 ， ． Ｒ 但 模 型 访 问和 控 制 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ场景 中的 节 点 。 是 它 的标 记语 言 特 性使 得 建 立 三 维 虚 拟 场 景 比较 麻 烦 ， 其 是对 一 尤 本例 中采 用 ＪｖＳｒ ｔ 本 的形 式 进 行 代码 编程 来 判 断 电源开 ａａｃｉ 脚 ｐ 些 庞 大 、 杂 、 求 精细 逼真 的场 景 。一种 比较 通 用 的 方法 是 用 ３ 关 开 、合 状 态 并 确 定 其转 向动 画 。最 后 脚 本代 码 要 用 Ｒ Ｕ Ｅ命令 复 要 Ｄ ＯＴ Ｍａ ｘ这 样 的 三 维 建 模 软 件 来 建 立 静 态 虚 拟 场 景 ， 然 后 再 导 入 到 与 相 关传 感 器 、 补 器 、 节 点 串连 起 来 ， 插 和 形成 一 条 动 画 通 路 。其 动 画 效 果如 图所 示 。 Ｖ Ｍ Ｒ Ｌ编辑 器 中添 加动 态效 果 和 交 互控 制 。 但是 ， 一般 建模 软 件 建 立 的 场 景 文 件 都 很 大 ， 对 网络 传 输 是 这 不 利 的 ， 须 进行 场 景 优 化 。 通 常我 们 可 以采 用 以下 几 种 方 法进 行 必 优化。
基于VRML的交互式虚拟实验室设计与实现
基于VRML的交互式虚拟实验室设计与实现VRML（虚拟现实建模语言）是一种用于描述交互式3D图形和虚拟现实世界的编程语言。
基于VRML的虚拟实验室是一种利用虚拟现实技术模拟实验室实验环境的系统，通过VRML可以实现虚拟实验室的设计和实现。
本文将介绍基于VRML的交互式虚拟实验室的设计和实现方法。
一、虚拟实验室的概念和应用虚拟实验室是一种利用虚拟现实技术搭建的模拟实验环境，可以实现实验室实验的模拟和展示。
虚拟实验室可以广泛应用于教育、训练、科研等领域，为学生和研究人员提供一个安全、方便、实时的实验环境。
虚拟实验室可以大大提高实验效率和降低实验成本，是21世纪教育和科研的重要工具。
二、基于VRML的虚拟实验室设计1.需求分析：首先需要明确虚拟实验室的功能和特点，确定虚拟实验室的实验项目和内容。
对虚拟实验室的用户进行分析，了解用户的需求和使用习惯。
2.场景设计：根据实验项目和内容设计虚拟实验室的场景，包括实验设备、实验器材、实验内容等。
虚拟实验室的场景应该栩栩如生，能够给用户带来身临其境的感觉。
3.交互设计：设计虚拟实验室的交互方式，包括用户界面设计、操作方式等。
用户可以通过交互方式在虚拟实验室中进行实验操作，并获得实时反馈和结果。
4.功能实现：使用VRML语言编写虚拟实验室的代码，实现虚拟实验室的功能和交互效果。
代码应该简洁、高效，能够实现虚拟实验室的各种功能。
5.测试优化：对虚拟实验室进行测试和优化，确保虚拟实验室的稳定性和性能。
根据用户的反馈意见对虚拟实验室进行优化改进，提高用户体验。
三、基于VRML的虚拟实验室实现1.环境搭建：搭建VRML编程环境，选择适合的开发工具和软件。
常用的VRML开发工具包括Blender、Unity等。
2.模型建立：设计并建立虚拟实验室的模型，包括实验设备、实验器材、实验场景等。
模型应该细致入微，能够反映实验的真实性。
3.功能实现：使用VRML语言编写虚拟实验室的代码，实现虚拟实验室的各种交互功能。
基于VRML的虚拟实验的研究与设计
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｖｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＶＲＭ Ｌ
Ｗ ＡＮ Ｇ Ｙｉ ｎ ｇ
（ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｉｃ ｄ ｉ ｎ ｅ ， Ｓ ｈ ｎｇ ａ ｈ ｉ ａ ２ ０ １ ２ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
其 境 的真实 感 。用户 可对 实验 过程进 行操 作控 制 ， 具有 操作 性交 互性 强 的优点 。研 究表 明基 于 Ｖ Ｒ Ｍ Ｌ的虚 拟实 验 有很 强
的应用 前景 ， 为 远程 教育 的 网上 实验 提供 条 件 。 关键 词 ： 虚 拟实 验 ； 数 字 电路实 验 ； 虚 拟 现实 建模语 言
王 瑛
（ 上海 中 医药大 学 现教 中心 ， 上海２ ０ １ ２ ０ ３ ）
摘 要： 基于 Ｖ Ｒ Ｍ Ｌ技术 ， 结 合虚 拟实 验 的开发 环境 、 现状 特点 以及 发展 前景 ， 研究 虚 拟实 验 制作 所用 到 的技 术 ， 设 计制 作
仿 真性 高 的虚拟 试验 。本 研究 分析 了虚 拟实 验 的功能 特性 拟 实验 ， 利用 Ｖ Ｒ Ｍ Ｌ的 脚 步程 序仿 真 了 ７ ４ Ｌ Ｓ Ｏ ４芯片逻 辑功 能测 试 的全过 程 。该虚 拟实 验交 互 界 面 的真 实感 强 ， 提 供 的三 维 虚 拟环 境 具 有亲 临
中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３ — ６ ２ ９ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ２ ３ ９ － ０ ４
小议基于VRML 的3D 虚拟校园设计
小议基于VRML 的3D 虚拟校园设计1 引言虚拟现实(Virtual Reality) 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。
虚拟校园漫游是虚拟现实在教育领域的一个应用。
是利用虚拟现实技术和计算机图形学等技术，实现对校园场景的仿真再现，对校园进行交互式的浏览。
虚拟校园漫游系统是数字校园建设的一个不可缺少的组成部分。
VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言)是一种基于web面向对象的三维造型语言，是构建虚拟漫游系统的有力工具。
VRML用ASCII文件来描述三维模型及渲染信息和动画过程，而将真正的生成工作放在本地实现。
目前VRML2.0已经成为国际标准。
本文基于VRML实现了一种可交互的动态数字虚拟校园漫游系统。
本文对三维建模、渲染的过程、实现动态与互动以及为了提高在Web中传输速度对VRML文件的优化进行了研究。
2 VRML 与三维建模VRML是面向web 3D的核心技术，VRMLPAD是编辑VRML的主用工具之一，可以进行简单的三维建模。
而对于复杂的三维场景，可以利用可视化三维建模工具生成VRML。
下面对于VRML和建模工具进行分析。
2.1 VRMLVRML 是一种建立在Internet 上的交互式三维多媒体的建模语言，它具有分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真等特征，被称为第二代Web 语言。
VRML 通过节点进行三维描述，任何对象都用节点表示，可以通过标准形状节点和高级形状节点，创造虚拟环境中的静态虚拟对象；通过各种动态造型节点和时间传感器节点，实现动态建模；通过传感器节点和视点控制，使系统能与用户交互。
2.2 利用可视化三维建模工具生成VRML目前常见的三维建模工具有3DS MAX，Sketch Up等，本文采用了3DS MAX。
基于VRML的计算机组装虚拟实验的研究与实现
１ 系统结构 设计
本 系统 主要 是 一 个 实 现共 享 的计 算 机 组 装 虚 拟 实 验 室 ．
主要采用 Ｖ ＭＬ技术开发 ， Ｒ 通过 网络进行 发布 ， 可供多个 用 户通过网络同时进行操作 ， 让实验者可 以通过人机 界面对虚
￥ ＝” ｉｂ ａ ． ｒ ”， 当前 链接 的 ＶＬ ｒ ｃ ｍａ ｏｒ ｗｌ 指 ｎ ｄ ” ｔ ＭＬ文档 的
第２ ５卷
第 ２期
长
沙
大
学
学
报
ＶＯ ． ５ Ｎｏ ２ １ ２ ．
Ｍａ ．２ ０ １ ｌ ｒ
２０１１年 ３月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＡＮＧＳＨＡ ＵＮｌ ＶＥＲ ＴＹ ＳＩ
基 于 ＶＲ ＭＬ的计 算 机 组装 虚 拟 实验 的研 究 与 实现
天 皇 三
虚拟实验由于具 有很好 的沉浸性 、 互性和构 想性 ， 交 国 内外 已经展开对 其 的研 究． 如美 国密 西西 比州立 大学 的 例 Ｔ ｈ ｏｇｉＳ Ｄ ｖｓ ｅｒ ｇ等人开发了名为 ＷｅＴ Ｐ的物 ａａＭｚｕｈ、 ． ａｉ Ｈ ｒｎ ｉ ｂＯ 理虚拟实验室 ， 是帮 助教师教学 ， 主要 辅助学生 学习物理 中
（ 连云港师范高等专科学校计算机系 ， 江苏 连云港 ２ ２０ ） ２ ０ ６
摘 要： 在计算机 组装教 学过程 中， 学条件不足 和硬 件更新迅 速等 问题影 响 了教 学的效果 ， 教 采用虚拟现 实技 术对计算
机组装课程 中所 需的硬件 和实验过程进行仿真 ， 可以很好地解 决这些 问题． 开发 了基 于 Ｖ ＭＬ的计算机 组装虚拟 实验 系统 ； Ｒ 描述 了实现虚拟 实验的各种 关键技术 ， 包括虚拟场景的构建、 虚拟部件的动态组合、 拟 实验场景交 互等． 虚 将该虚拟 实验 系统
基于VRML技术的虚拟实验研究的论文
基于VRML技术的虚拟实验研究的论文论文关键词：虚拟实现vrml 虚拟现实技术论文摘要：虚拟实验的出现引起了实验领域的一场新的革命．本文借助于虚拟现实技术。
分析虚拟实验室的实现模式及体系结构，并根据虚拟实验过程研究了主要功能的实现．本文为虚拟实验方面的研究提供了一定的参考借鉴．虚拟实验技术是基于一定技术进行的实验，是信息时代发展的产物，是人类的实验技术和研究能力进入一个新发展阶段的标志．学生通过虚拟实验，可以对实验的思想和方法、仪器的结构及原理的理解取得较好的效果，达到培养能力、学习技能、深化知识的目的．1 虚拟实验的设计1．1 虚拟实验室的实现模式虚拟实验室的建立，使得处于不同位置的学习者可以同时对一个实验项目进行实验工作．web为虚拟实验室的实现提供了一种基础平台，基于web的b／s构建模式是实现虚拟实验室的一种基本模式．完善的虚拟实验室包含下面几个重要的组成部分：第一，能处理大量模拟操作数据的服务器(女口超级计算机中心高性能的计算机系统)；第二，用于存储模拟数据初始条件和边界条件以及实验结果数据的数据库系统；第三，连接于网络的科学实验仪器及合作工具等；第四，实验处理软件，每一个虚拟实验系统都是基于专业的仿真软件系统的，它们用于数据处理、分析、存储并使这几个过程可视化．这几个部分的紧密结合就组成了一个虚拟实验室．1．2 虚拟实验的体系结构虚拟实验根据参与感知交互方式的不同，主要分为三类：桌面虚拟现实系统、座舱式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统后两类虚拟实验系统需要昂贵的设备，创建一个虚拟现实系统的花费是相当巨大的，无论是从软件还是从硬件，普通的用户都无法承担．因此在目前阶段还不可能大规模应用，其仅仅运用在军事和航空航天等方面囝i本文研究的虚拟实验系统属于第一类，即桌面虚拟现实系统．和用软件编程方法在输出设备(如显示器)上输出逼真的具有虚拟现实系统特征的三维场景．网络虚拟实验平台采用的是vrml-java同步协调技术．总体的设计思想如下：(1)系统结构为3层b／s结构，由客户端、网络服务器和数据库服务器组成．b／s结构简化了客户端软件，只须安装web 浏览器作为客户端的运行平台，采用该结构实现的共享虚拟环境比较稳定和健壮，可扩展性较好．系统版本的升级及维护均在web服务器端进行的，用户需要访问时才动态下载，这就保证了用户每次使用的都是最新版本．(2)客户端与服务器端的通信采用基于tcp//p 协议的．1ava socket通信技术，java对网络通信提供了强有力的支待，其中java．net包中的inetaddress 、url、socket 等类对tcp／ip 协议提供了良好的支持．独立运行的服务器应用程序主线程负责监听客户端的连接请求，连接上后生成另外一个线程与客户端通过‘iep／ip进行通信．在服务器上建立一个共享对象的数据库上面有所有变动对象的当前信息．当一个新用户连接进来的时候，他的信息将写入该共享对象数据库中，同时通过该数据库读取共享对象的信息，并将这些信息在本地机器上的vrml世界中表现出来．(3)服务器与数据库的通信技术是基于jdbc．(4)vrml与java间的通信是基于sai．综上所述，系统采用web、vrml、sai、java、jdbc、sql等主要开发技术．虚拟单元作为实验的主体，提供不同的设定参数，以java applet形式运行，并通过vrml脚本编程接口sai与java进行通信翻．1．3 虚拟实验的功能层次结构虚拟实验系统遵循模块化设计的原则，采取类iso协议的分层技术，无论是什么课程的虚拟实验系统，最终的程序遵循以下的层次结构：上层是实验接口层；中间是web服务接口、仿真服务接口以及中间件等．下层是后台服务程序．(1)用户实验接口的主要功能：作为虚拟实验室客户端模块的一部分，主要完成“所见即所得”功能，给用户提供一个良好的界面(实验环境)．同时引导用户了解、熟悉、掌握虚拟实验软件的基本使用方法；收集用户设置的实验参数和数据；检查用户的实验环境是否配置正确．提供与web服务接口的相关函数．另外，还要完成实验结果的采集、处理、优化和显示，可以包括各种数据的图形化、图表、动画显示及打印输出．具备简单的智能分析功能，给用户提供方便的处理接口．(2)web服务接口的主要功能：负责管理虚拟实验系统的一般web服务请求，负责接受虚拟实验原始数据，向客户端发送虚拟实验结果．负责通知消息的发布，统计网络状态信息，调整用户权限等．(3)服务接口的主要功能：负责调度后台虚拟服务程序，接收上层接口传递的实验数据，记录用户的实验过程．(4)a0间件模块的主要功能：为仿真后台程序和仿真服务接口模块提供通用的接口，向下负责发送调度指令和接收结果，向上负责接收调度指令和发送结果．(5)服务程序的主要功能：第三方服务程序，提供相应的服务．[2 虚拟实验的实现2．1 虚拟实验的运行环境本系统的服务器试验运行环境为：windowsnt、ms iis、jdk1．2．2、corona sai包，客户端的试验环境为：windowsnt、ie6．0、corona vrml client．在服务器端用iis建立。
基于VRML的虚拟实验的研究与设计
基于VRML的虚拟实验的研究与设计王瑛【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2013(23)5【摘要】Design a high simulation virtual experiment,based on VRML technology,combined with developing environment,the features and the future of virtual experiment,researching on the technologies used in designing virtual experiment platform. Analyzed the function-al features and operational way of virtual experiment,implemented a virtual experiment of digital circuit,using VRML footstep program to simulate the whole process of the 74 LOS4 chip logic function test. The virtual experiment interface has strong true feeling. The 3D virtual environment that system provided has true feeling of attend personally. The user can operate an experiment among them,with advantage of interactivity and operation. Research shows that the virtual experiment based on VRML has strong application,providing remote educa-tion with online experiment conditions.% 基于VRML技术，结合虚拟实验的开发环境、现状特点以及发展前景，研究虚拟实验制作所用到的技术，设计制作仿真性高的虚拟试验。
基于VR技术的虚拟实验教学系统设计与实现
基于VR技术的虚拟实验教学系统设计与实现随着科技的不断进步，虚拟现实（VR）技术逐渐应用于各个领域，包括教育。
基于VR技术的虚拟实验教学系统通过模拟真实环境，为学生提供更加身临其境的实验体验，提高他们的学习效果和兴趣。
本文将对基于VR技术的虚拟实验教学系统的设计与实现进行探讨。
一、系统需求分析设计与实现一个基于VR技术的虚拟实验教学系统，首先需要进行系统需求分析。
根据教学实验的具体要求，确定系统所需的功能和特性。
例如，系统需要具备实验场景的模拟、现实互动和实验数据分析等功能。
同时，还需考虑用户界面的友好性、系统的稳定性和可扩展性等因素。
二、系统设计与架构1. 虚拟实验场景建模在设计系统的过程中，需要根据实验的具体要求进行虚拟实验场景的建模。
通过使用三维建模软件，可以创建实验室环境、实验仪器和实验材料等模型。
同时，还可以模拟实验过程中的参数调整和操作步骤，以提供一个真实的实验场景。
2. 用户交互设计为了提供更好的虚拟实验体验，系统需要设计出合适的用户交互方式。
在虚拟现实技术中，可以使用手柄、头盔、手势识别等设备与学生进行交互。
通过这些设备，学生可以自由地操作实验仪器、更改实验参数，并观察实验结果，从而提高学生对实验的互动性和参与度。
3. 实验数据采集与分析在虚拟实验教学系统中，需要实时采集学生的实验数据，并对其进行分析和反馈。
这可以通过传感器和数据采集设备实现。
系统可以记录学生的实验操作过程、实验结果和实验数据，并提供实验报告和反馈。
通过对学生的实验数据进行分析，可以帮助他们更好地理解和掌握实验原理。
4. 系统性能与稳定性优化在设计与实现过程中，需要考虑系统的性能和稳定性。
由于VR技术对电脑系统的配置要求较高，因此需要对系统进行优化，以提供流畅的虚拟实验体验。
同时，也需要考虑系统的稳定性和可扩展性，以便满足不同学校和教学需求的变化。
三、系统实现步骤1. 建立虚拟实验场景根据需求分析，使用三维建模软件创建实验室环境、实验仪器和实验材料等模型，并确定实验过程中的操作步骤和参数调整。
基于VRML的虚拟现实技术在远程教育中的应用
Equipment Manufacturing Technology No.12，2012随着计算机技术、多媒体技术和网络技术的飞速发展，以网络为基础的远程教育在现代教学中占据越来越重要的地位。
现代远程教育是随着计算机网络技术、现代信息技术的迅速发展而产生的一种新型的教育形式，这种以计算机网络等高科技手段为载体的双向交互式教学形式在现代教育中扮演了重要角色[1]。
如何在网络环境下为学习者提供丰富的多媒体教学资源和有效的学习情境，是远程教育中首先面临的主要问题。
然而传统基于网络的远程教育平台在其发展过程中主要受到三个因素的制约：一是，网络带宽的瓶颈极大地限制了教学视频音频的传输，使得教学效果下降。
二是，利用视频进行网络实验教学时学生无法亲自动手，实验效果较差。
三是，现有的一般网络教学主要是用动态网页、Flash、流媒体等技术展示和呈现知识信息，在真实环境的营造、实时交互性等方面存在一些不足，无法提高学生学习的积极性和主动性[2]。
虚拟现实技术的出现，为解决远程教育中所存在的这些制约因素提供了帮助。
虚拟现实技术具有沉浸、交互和多感知三大特点，其能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。
为此，文章在介绍基于VRM L的虚拟现实技术的基础上，研究了虚拟现实技术在网络教学资源设计和开发中的具体应用,并探讨了其中的一些关键技术。
1基于VRML的虚拟现实技术简介虚拟现实技术(Virtual Reality)原本是美国军方开发研究出来的一项电脑技术，其利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会[3]。
基于VRML与JAVA的虚拟实验的设计与开发的开题报告
基于VRML与JAVA的虚拟实验的设计与开发的开题报告一、项目背景及意义随着科学技术的不断发展，虚拟实验系统已经成为了实验教学的重要手段之一。
传统的实验教学往往需要耗费大量的实验器材和耗材，同时也存在着实验安全隐患和资源利用效率低下等问题。
而虚拟实验系统则能够通过计算机模拟的方式，使得学生们可以在虚拟环境下进行实验操作，并且可以有效地模拟各种实验情境，提高学生们的实验操作技能和实验设计能力。
在这样的背景下，本项目的设计与研发就具有了重要的意义和应用价值。
本项目拟采用VRML和JAVA两种技术进行虚拟实验设计与开发。
VRML是一种基于文本的3D建模语言，可以使用户在虚拟环境中自由移动、旋转和缩放。
而JAVA则是一种跨平台的编程语言，广泛应用于互联网应用程序和多媒体应用程序开发中。
两种技术的结合，可以使得本项目拥有更加灵活和功能强大的实验设计和实验操作功能。
二、项目研究内容和目标本项目主要研究内容包括：基于VRML和JAVA技术的虚拟实验系统设计与开发、实验场景的建模和实验操作的实现。
具体包括以下几个方面：1.设计与开发一个基于VRML和JAVA技术的虚拟实验系统，可以提供多种实验场景和实验操作功能，实现用户与虚拟实验环境的交互。
2.实验场景的建模，包括虚拟实验室的设计、实验器材的建模和实验情境的构建，使得用户在虚拟环境中可以进行各种不同类型的实验操作。
3.实验操作的实现，包括实验步骤的设计和实现、数据采集和处理、实验结果的模拟和展示等功能，使得用户可以在虚拟实验环境中完成各种实验操作，并获得真实的实验结果。
本项目的研究目标是：设计和开发一个功能强大、易于使用和具有广泛应用价值的基于VRML和JAVA技术的虚拟实验系统，可以广泛应用于教学、科研和实验室等领域，提高实验教学的效率和质量。
三、项目技术路线和方法本项目的技术路线主要采用以下几种技术：1.VRML技术，用于实现虚拟实验场景的建模和展示。
通过使用VRML语言可以实现虚拟实验室的设计和各种实验器材的建模，可以提供逼真的实验场景和具体的实验情境。
基于VRML的虚拟自动控制实验系统的研究
第 ２ ５卷第 １期 ２１ ０ ２年 １月
应用 领域 。同时还能够 通过 交互 控制 系统 的运 行 状态 使 系统按 照决 策人 的思路运 行 。这 对进 一步 明确 系统 中各 子 系统 的相互 关 系 、 现 系统 存 在 发 的问题 与缺 陷 、 制定 合理 的决案方 面 ， 着 十分重 有
要 的意 义Ｌ 。 １ ］
随着 Ｉ ｔｒ ｅ 的发 展 ， 于 Ｗｅ ｎ ｅｎ ｔ 基 ｂ的虚 拟 现实 仿 真技 术 正 在 日益 受 到 广 泛 的 重 视 ， １９ 在 ９ ６年
景 。场 景图 代表 所 有 ３ 静 态 特 征 的 节 点 等 级 ： Ｄ 几何 关 系 、 质材 、 理 、 纹 几何 转换 、 线 、 光 视点 以及 嵌 套结 构 。环 境 中的对 象 及 属性 用 节 点 描述 ， 节 点 按照一 定规 则 构成 场 景 图 ， 即场景 图是境 界 的 内部表示 。场 景 图中的一 类节 点用于 从视觉 和听 觉角度 表现对 象 ， 它们按 照层 次体 系组织起 来 ， 反 映 了境 界的空 间结 构 ；另一类 节 点参 与事 件 产生
第 ２ ５卷第 １期 ２１ ０ ２年 １月
高等 函授 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｇ ｒＣｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｅＥｄ ｃ ｔｏ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅ ） ｏ ｒ ａ ｆＨｉｈｅ ｒｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ｕ ａｉｎ（ ｔ ｒ ｌ ｅ ｃ ｓ Ｓｃ
Ｖｏ＿ ５ Ｎｏ １ ｌ２ ．
“ 替身” 方 式 实 现 与 其 他 网络 用 户 的交 流 与 互 的
动 ， 而使 学生获 得一 种亲 身参与 的真实 感 ， 从 为更
好 地培 养学 生学 习 的积极 性 和 主 动性 ， 有 效 地 更 达到远 程 教育 的 目的提供 技术上 的帮助 。
基于VRML的交互式虚拟实验环境构建
信息科学Ⅵ渊群■1≥基于V R M L的交互式虚拟实验环境构建胡源渊(大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116024)[摘要】摹于Ⅵ帅。
．结合Java技术，分析构建交互式虚拟实验环境的关键技术。
以实验室组成为例，运用V P,M L建立静态的实验设备模型，利用V R RL和Ja va 技术开发具有互功能的三维虚拟实验环境，为实现多种虚拟实验环境的构建提供一种有效的途径。
[关键词】网络教学yR札虚拟实验建模交互中图分类号：T P2文献标识码：^文章编号：1671-7597(2008)1210046--01利用虚拟现实技术建立计算机组成与维护实验的网上虚拟实验室．可以让学生随时通过网络在计算机上交互地进行仿真实验。
本文将对交互式虚拟实验室构建的相关技术及方法进行介绍。
一、i n'立三维横受的基本方磕(1)利用V R M L直接编程进行语义描述PJ4L用类似f f T～(L的标记文本语言描述三维场景，文本描述简洁易读．编程简单方便，图形效果逼真。
如一个立方体的描述文本是：B ox{si ze1．01．01．0}。
但是，用VR M L构造三维物体时看不到代码对应的三维图形，只有编写完代码后，才可以用相应的浏览器观察编辑的三维物体。
这种方法适合用于建立简单规则的模型。
(2)利用支持V R l4L语言的开发工具建立实体模型目前流行的开发工具有3D S姒x、M aya、Li ght S c ape等，这些软件可以导出yR甩的格式文件(．-r l文件)。
其中．三维动画软件3D S M A)c可以高效快捷地建立复杂物体的三维模型，弥补V PJdL的不足。
这样得到的文件不是语义描述，而是三维数据点描述．容量为语义描述的10倍(有些文件可达300倍)，可读性差。
这种方法适合用于建立比较复杂不规则的模型。
(3)用专用的yR札创作工具进行开发个人比较喜欢用Y I瑚L Pa d这个软件，使用的是VR I_L语言。
基于VRML虚拟实验室的探究
造 型 、脚 本 、路 由等部 分 。Ｖ Ｍ 程 序 实现 的要 点有 二个 方面 ：一 ＲＬ 是节 点 （ｏｅ Ｎ ｄ ）构成 虚拟 世界 的基 本要 素 ；二 是路 由 （ｏ ｔ ）节 Ｒｕ ｅ 校 都投 入 了大 量 的资金 建立 实验 室 ，但 实验 教学 受到 很多 因素 的 点间传 递信 息 的途径 。具有 ４大特 点 ：（ ）强大 的 网络功 能 ，通 １ 限制 ，如 ：仪 器设 备 、耗材 、 实验 时间 、实验 次 数 、空 间等 。随 过 安装 特定 的 Ｖ Ｉ 解 释器 插件 运行 ＶＭ 程序 ，能 够直 接接 入 ＰＬ ３ ＲＬ 着 计算 机 网络 技术 、多媒体 技术 和 ＶＭ Ｒ Ｌ技术 的快速 发 展 ， 一种 新 Ｉｔｒ ｅ 创 建立 体 网页 与 网站 ；（ ）多媒 体功 能 ，能 够 实现 多媒 ｎ ｅｎ ｔ ２ 型 的实 验 室一 网络 虚拟 实验 室 的建 设在 院校越 来越 受 到重 视 。网 体 制作 ，合 成声 音 、 图像 以达到 影视 效 果 ；（ ）创建 三维 立体 造 ３ 络 虚拟 实验 室 是一 个基 于 网络 的实 验 教学 、 术交 流 、 同研 究 、 型和 场 景 的功 能，能够实现 更 好 的立体 交互 界面 ；（ ）感 知功 能 ， 技 共 ４ 协 同工 作 的平 台 ，是一种 利 用虚拟 现 实及 仿真 技术 进 行科 学研 究 可 以利 用 感 知传 感 器 节 点 来 感 受用 户 及 造 型 之 间 的动 态 交 互 感 与 工程 设计 的 方法 。 觉。 虚拟 实 验 系统 的开 发建设 不仅 改 变着 人们 对传 统 实验过 程 的 （ ）虚拟 实验 室 的设计 一 这 里所 说 的虚拟 实验 室 是一个 网络 环 境 中建设 远程 教学 系统 认 识 ，而且 由于 它 能够有 效地 降低 实 验成 本 、提高 实验 效率 ，有 利 于实现 远程 学 习和 资源 共享 等 ， 因此这 种实 验教 学方 式正 在 成 中 的实验 设 施 ，它需 要建 立一 个 网站 ， 网站 是 虚拟 实验 室空 间 的 为 我 国教育 信息 化建 设 中实验 教学 手段 改革 的一 个重 要方 面 。 载体 。下面 以一 个简 单 的网站 系统 的建 立为 例加 以说明 。 虚拟 实验 室 的概 念是 由美 国弗 吉尼 亚大 学 的沃尔 夫 （ ｉｌａ Ｗ ｌ ｉｍ １ 建立虚 拟 空间 的方法 和所 需 要 的软件 工具 ． ｗ ｌ） ｏ ｆ 教授于 １８ ９９年首次提 出的， 是指在计算机系统中采用虚拟 用 Ｖ Ｍ 立虚拟 现 实世 界有 二种方 法 。 ＲＬ建 一是通 过编 写源 代 码 ．ｒ ”为扩 展名 的 网页文 件 ，此 法 现 实技 术实 现 的各种 虚拟 实验 环境 ，实验 者可 以如 同在 真 实的环 生成 文 本文 件 ，再转 化 生成 “ ｗ ｌ 境 中一 样完 成各 种预 定 的实验 项 目，所取 得 的学 习和 训练 效果 等 的缺 点 是源 代码 函数 过 于复 杂 ，文件 较大 ，不 易 掌握 ，运用 较 困 值 于甚 至优 于在 真实 环境 中所 取得 的效 果 。 难 ；另 一种 方法 是通 过辅 助建 模 软件 ，先 建立三 维 物体 ，再 在虚 虚拟 实验室 具有 以下 优 点 ：简 单 易行 ，交 互性 与可 操作 性 与 拟世 界 中进 行组 合 ，形成 丰 富多彩 的虚 拟 世界 。这 里主 要探 讨第 实 际实验 基本 相 同 ；可 降低教 师 的劳 动强度 ；减少 仪器 设备 的损 二种 方法 ， 即在 ３Ｓ Ａ 中建 立各 种三 维物 体 ，再 将这 些物 体 以 ＤＭ Ｘ 坏，材料的耗损，又可以提高实验教学的安全性 ；虚拟资源还可 ｖ ｌ 格 式 导入 到 Ｖ ／ ｒ” ｒ ＲＬ中， 辑它 们在 虚拟 现 实世 界的位 置 关 ｖ Ｉ 编 反复 使用 。因此 ， 院校 的虚 拟 实验 室 的发展将 成 为必 然 系，形成一个统一的整体世界。系统使用 Ｖ Ｍ 、３Ｓ Ａ 、Ｐ ｏＥ Ｒ Ｌ ＤＭ Ｘ ｒ ／ 、 二、基于 ＶＭ ＲＬ的虚拟实验的总体设计 Ｐ ｏｏ ｈｐ ｒ ｎ Ｐ ｇ 、Ｄ ｅｍ ｅｖ ｒ等作为制作工具。特别要 ｈ ｔｓｏ 、Ｆ ｏ ｔａ ｅ ｒａｗ ａ ｅ Ｖ 札 虚拟 现 实造型 语 言 ，是 １９ Ｒ ９４年 在瑞 士 日 内瓦举行 的第 注意在建模 时应尽量减小文件占用空间，首先保证使用适合于网 届国际互联网大会上提出的，为创建三维网络的界面的一种通 络 运行 的 建模 软件 。 用 的描 述 性语 言 ，用于在 Ｗ Ｗ上 的超级 链接 ，类 似 于超文 本标 记 Ｗ ２ 网站的 结构 设计 。 语 言 （ＴＬ 。ｖＭ Ｈ Ｉ ） ＲＬ使用 文本 编辑 器 ，如 Ｗ ｎ ｏ ｓ Ｎ ｔ ａ ， ｄ ｉ ｄｗ 的 ｏ ｅＰ ｄ 网站由若干个 Ｈ Ｍ ＴＬ页面与若干个 ＶＭ Ｒ Ｌ节点组成，应根据实 Ｄ ｓ的 Ｅ ｉ ｏ ｄ ｔ等编 写 。ＶＭ ＲＬ创 造 了交互 式浏 览 的三维 空 间，ＶＭ 际需要而定。首页将 以按钮超级链接或文本超级链接的形式与其 ＲＬ 浏 览器 可 以是一 个独 立 的程序 ，也可 以是某 个 Ｗｂ页 的 附件和 插 它各页面链接。 ｅ 每个实验内容都是一个虚拟空间与 ＨＭ ＴＬ内容的组 件 。ＶＭ 文 件 名的后 缀 为 ｗ ｌ ＲＬ ｒ ，它的主 要 结构包 括 ｖＭ ＲＬ文件 头 、 合 。
基于VRML的虚拟实验系统设计
基于VRML的虚拟实验系统设计摘要：以一个物理电路虚拟实验系统为基础，介绍了VRML及其实现原理，并详细论述了虚拟实验系统的创建进程和创建方式。
关键词：虚拟现实；VRML；虚拟实验0 引言随着网络技术和虚拟现实技术的迅猛进展和普及，远程教育取得了壮大的技术支持，使网络虚拟实验实现了对传统实验的有力补允，实现了其时刻上的拓展和空间上的延伸。
目前的虚拟实验多为二维演示实验，在实验真实感、交互性和教学成效等方面与真实实验相差甚远。
VRML（Virtual Reality Modeling Language）是开放的、可扩展的、工业标准的虚拟现实描述语言，它能够在Web上创建可导航的、超链接的三维虚拟现实空间，并利用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟对象，因此能够提供更佳的性能和更好的教学成效。
1 虚拟现实与VRML虚拟现实（Virtual Reality）是一项综合集成人——机界面交互技术，它利用运算机生成具有表面色彩的立体图形模拟现实环境，通过量种传感设备利用户融入到该环境中，并与该环境中的对象进行自然的、实时的交互，从而利用户产生一种沉醉在虚拟环境中的真实感觉。
VRML作为一种与互联网结合，用来描述三维交互世界的程序语言，可应用于创建虚拟现实的对象、景象和展现模型等。
VRML的工作原理是用文本信息描述三维场景,在Internet网上传输，在本地机上由VRML阅读器说明生成三维场景，说明生成的标准标准即是VRML标准，而把复杂的处置任务交给本地机从而减轻了网路的负荷。
2 实验系统的设计与实现虚拟场景的成立 VRML语言本身能够进行三维建模，可是它的标记语言特性使得成立三维虚拟场景比较麻烦，尤其是对一些庞大、复杂、要求精细传神的场景。
一种比较通用的方式是用3D Max如此的三维建模软件来成立静态虚拟场景，然后再导入到VRML编辑器中添加动态成效和交互操纵。
可是，一样建模软件成立的场景文件都专门大，这对网络传输是不利的，必需进行场景优化。
基于VRML的虚拟车床实验教学平台
发 】 ， 将虚拟 现实 技术 应用于机械 基 础实验 中， 构建基 于 行直接调用使之表现 出来人们想要的效果。
ＶＲＭＬ 的机械基础虚 拟实验系统 。 该 系 统 能 让 学 生 沉 浸 在 ２ ． ２ Ｃ＋ ＋ 软 件 系统 要 处 理 的问题
虚 拟环境 中， 发挥主观能动性 ， 进 行实验操作， 为学生创造
能力。
几 种思 路 。 （ １ ） 通 过 对 ＶＲＭＬ 文件 进 行 动 态 的检 索 ， 检 索 出 来 对
但 是ＶＲ ＭＬ 构 建 的虚 拟 实 验 系 统 与 操 作 电脑 的学 习
者 之 间还 需 要 一 个 媒 介 让 试 验 系 统 与 其 相 关 的 知 识 更 加 应 的关 键 字之 后 就 用 模 拟 软 件 根 据 计 算 出来 的时 间序 列 进 系统而且 直观 ， 连 接 这 两 者 之 间 的媒 介 就 成 了 一 个重 要 的 行插补。 这个方 法的特点是可 以对不 同的机床进行控制， 但
第ｌ １ 期
无 线 互 联 科 技
Ｗｉ ｒｅｌ ｅ ｓ ｓ Ｉｎｔｅｌ ＂ ｎｅｔ ＴｅＣｈｎＯ１ Ｏ
ＮＯ． １ｌ
Ｊ Ｕ ｎｃ ，２ ０ｌ ７
基于Ｖ Ｒ Ｍ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的虚拟车床 实验教学平台
蒲 东， 薛裕童 ， 李世丁’ 黄启昭
（ 哈 尔滨理 工 大学， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ０ ）
摘 要 ： 为了实现 车床的虚拟仿真 ， 就必须实现加 工过 程的模 拟 。 由于网络虚拟语言ＶＲ ＭＬ 能在 网页上 方便地 建立三维 交
互模 型， 因此可以将其用在 虚拟车床 方面。 文章主要 针对如何 实现虚拟车床 的加工进行研 究， 由于使 用ＶＲ ＭＬ ｉ ￣ 言直接 进 行 编写， 代码 长度与加工的精确展示有一定 关系。 为简洁起见 ， 文章使 用ｃ ＋ ＋ 语言进行ＶＲＭＬ ｉ ￣ 言的编写， 简单明了而且方
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一
幅 幅图片拼 接 而 成 ， 据 的变 化 是 由图 片 的变 数
４ ７
在 几何 建模 过 程 中 ， 要按 照树 状 层 次 结 构 图
换来 显示 ， 数据 变 化 的细 节 方 面 就无 法完 美 的 在
第 ２ 卷第 １ ５ 期 ２１ ０ ２年 １月
高等 函授 学报 （ 自然科 学版 ）
约束、 碰撞 等效 应 也 是 表 现 物 体 的重 要 因素 。 虚 拟 环境 的建 立 是 通 过 ＶＲ ＭＬ 自身 的功 能 ， 合 综 运 用 Ｔｒｎ ｆｒ Ｉ ｌ ｅ等 场 景节 点 实 现 造 型 ， ａ ｓｏ ｍ、ｎｉ ｎ 最
后 利用 ＶＲＭＬ可 视 化 编辑 器 ＶＲ ＭＬ ａ Ｐ ｄ来 进行 场 景 合成［ 。 ２ ］
的 虚拟 实验 教 学 系统 中 ， 于数 据 的 获取 、 对 处理 以及 显 示 等 方 面 却 没 有 引起 相 应 的 重视 ， 举 例 中 在
基 本 上都 使 用 图 片 来代 替 数 据 ， 而 省 略 了数 据 处 理 的 过 程 ， 在 数 据 量 过 多 时就 需要 用 到 大量 从 但
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０６ ３ ３２ １ ） １ ０ ４ －０ １ ０ —７ ５ （ ０ ２０ － ０ ６ ３
ＶＲＭＬ 是 虚 拟 现 实 建 模 语 言 （ ｒｕ ｌ Ｖｉ ａ ｔ ＲｅｌｙＭｏ ｅｉｇＬ ｎ ｕ ｇ ） ａｉ ｄ ｌ ａ ｇ ａ ｅ 的简称 ， 质上 是一 ｔ ｎ 实
方 面进 行 研 究 ， 出 了一 种使 用数 学模 型 和 伏 安特 性 公 式相 结合 的 方 法 对 虚 拟 实验 中的 数 据 进 行 提
提取 、 化 ， 优 并使 之 实 时地 显 示 出来 。
关键 词 ： ＶＲＭＬ；交互 性 ； ａ ａ ｃｉｔ Ｊ ｖ Ｓ ｒｐ
中 图 分 类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３１
ＤＥＦ ｏ ｒ ｌＳｃ ｉ ｔ ｃ ｎｔ ｏ ｒｐ
图 ３ 数据 优 化 对 比 图
３ 结 论
本文在对 Ｖ ＭＬ与 ＪｖＳｒ ｔ Ｒ ａａ ｅｉ 交互 机 理进 行 ｐ 研究 的基 础 上 ， 对基 于 ＶＲ ＭＬ的虚 拟 电路 原件 实
验 系统 的构建和实现进行 了分析和研究 ， 实现 了 并
第 ２ ５卷第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
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Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｇ ｒＣｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｅＥｄ ｃ ｔｏ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＨｉｈｅ ｒｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ｕ ａ ｉｎ（ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ）
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ Ｉ２ ．
２ ２ 虚 拟 场 景 交 互 控 制 ．
交互设 计是 ＶＲＭＬ的特 色 ， 也是它 之所 以吸 引人 的地方 。如果 说 建 模 给 ＶＲ ＭＬ创造 了一 个 个 世 界和一 个个 形 象 ， 么交 互 设 计 就 是 给这 些 那 世 界增 加 了生 气 与灵 魂 。ＶＲ ＭＬ场 景 可 以提 供 的常 用 交互 方 式 有 ： 供 飞行 、 走 、 提 行 自动 导航 等 浏览方式； 碰撞 、 重力 等 动 力 物理 学 模 拟 ； 导航 地 图； 背景 音 乐 、 音提 示 ； 景 物 体互 动 （ 、 门 语 场 开 关 等） 视频 文件 播放 （ 持 ｓ 、 ｇ ｒ 格 式 ） 网 ； 支 ｗｆｍｐ 、ｍ ； 页链 接 ； 三维 场 景 切换 等 。在 三维 空 间 进 行交 互
１ 虚 拟 实 验 系统 设 计
（） １ 系统管 理模块
系统 管理 由 系统 管理 员 进 行管 理 ， 系统 管 理
虚拟实验 针对 的是 实 验 者 ， 实验 者 进入 实 当
验系统 后 ， 以选 择预 定 实验 项 目及 相应 实验 仪 可
员具 有最 高 的权 限 ， 负责用 户创建 、 用户权 限 的设 置、 实验 室相关 配 置 及 安 全控 制 管理 。其 管 理 的 数据 库包 括用户 信息 数据库 和安 全控制库 。用 户
获 取输 出细 调 旋 钮 的 旋 转 数 值 ， 通 过 Ｍａｈ数 再 ｔ 学 模型 取值 计 算 之 后 ， 值 给 Ｆ ｎＳｙｅ节 点 并 赋 ｏ ｔ ｔｌ 通过 Ｔ ＸＴ文本 的形 式 实 时 的显 示 在屏 幕 上 。不 仅减少 了 系统 的总 容 量 、 高 了在 网络 中 的传 输 提 速率 ， 而且在 很大 程度 上减 少 了系统 的相应 时间 ， 使 整个 系统 运行 起来更 加 的流畅 ［ 。如下 所示 为 ４ ］ 本文 中使 用到 的关键代 码 ：
一
个基 于 ＶＲ ＭＬ的虚拟电路原件 实验 系统 。与传
统 的电路原件实验过程相 比， 具有 可 以减少 经费 的 投入 ， 不受 时 间和 场 地 的 限制 ， 作 简 单 等 优 点 。 操
场 景对 象 的移 动 、 除、 删 修饰 以及 融人 虚 拟环 境 的 工 具菜单等 ， 些功 能的 实现 ， 于力 求 达 到人 在 这 对
进行验 证 的方 法 ， 的是能够 识别实 验者 的动作 ， 为 并 采取 相应 的控制 。 （） ３ 虚拟 实验模块
ＶＲ ＭＬ不 仅支持 数据 和运 动过 程 的三维 表 示 ， 而
且能 提供 实 时 的声 音 效 果 。ＶＲＭＬ技 术 有 三个
基本 特征 ： 沉浸 （ｍｍｅｓ ｎ 、 Ｉ ｒｉ ） 交互 （ｎｅａｔ ｎ） ｏ Ｉｔｒｃｉ 、 ｏ 构想 （ｍａ ｉａｉｎ 。它 开 创 了用 户 可 以从 定 性 Ｉ ｇｎ ｔ ） ｏ 和定 量综 合集 成 环境 中得 到感 性 和 理性 的认识 ， 达 到 深化 概念并 激发 用户创 造性 的 目的 。
量 的图片 ， 不仅 增 加 了系 统 的 容量 和 系统 运 行 的 响应时 间 ， 而且 还 降低 了系 统在 Ｗｅ ｂ中的可传 输 性 。在 虚拟 电路 原 件 实 验 中 ， 在某 些 环节 需 要 使 用 到输 出 细调 旋 钮 来 调 节 毫 安 表 和 万 用 表 的 数
值 ， 以在 系 统 中使 用 ＭＦ ｔｉｇ节 点 来 实 时 的 所 Ｓｒ ｎ
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第 ２ ５卷第 １ 期 ２１ ０ ２年 １月
高等 函授学 报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｉ ｈ ｒＣｏ ｒ ｓ ０ ｅ ｃ ｕ ａ ｉｎ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｒｅ ｐ ｎｄ ｎ ｅＥｄ ｃ ｔｏ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ） ｏ
设计 是整个 ＶＲ ＭＬ创作 中最 重 要 的部分 ， 包括事
件 （ ｖｎｓ、 Ｅ ｅ ｔ） 行为 （ ｔ ｎ ） 涉 及 人机 交 互 的设 Ａｃｉ ｓ 等 ｏ 计 。ＶＲ ＭＬ本 身具 有一定 的交 互 能力 ， 当用 户 只 是需 要一 些简 单 而且 单 一 的动 画时 ， 需 要 再求 不
图 片 ， 仅 增 大 了 系统 的 容 量 ， 长 了 系统 的 响应 时 间 ， 不 延 而且 也 不 利 于 网络 的 传 输 。 本 文 就 虚 拟 电
路 原 件 实验 为例 ， 过 Ｖ 通 ＲＭＬ与 Ｊ ｖ Ｓ ｒ ｔ 结合 的方 法对 虚 拟 实验 中数 据 的 提 取 、 理 、 示等 ａ ａ ｃｉ 相 ｐ 处 显
助于 其它 的程 序语 言 。但 实 际应 用 中 ， 同的浏 不
览 器 提 供 给 用 户 一 些 对 场 景 的操 作 如 ： 动 、 移 旋 转、 倾斜 、 撤消 与 恢 复 、 力 以及 漂浮 与 使场 景平 引 直等 ， 它们 只 能对 场景 的全 局进 行操 作 ， 而对 整个 场景 中的局部 或个 体操 作无 能 为力 。为 达到交 互 的 自然性 和高 效性 ， 仅采 用 ＶＲ 仅 ＭＬ本 身难 以胜 任， 在本 文 中 ， 要 借 助 第 三 方 语 言 一Ｊ ｖ Ｓ ｒ ｔ 主 ａ ａ ｃｉ ｐ 来补 充 ＶＲＭＬ本 身 的不 足 。为 了 满 足不 同用 户 浏览 虚 拟 电路 原 件 实 验 系 统 的 要 求 ， 般需 要 从 一 网页链 接交互 、 字交 互 和立 体交 互三 方面 出发 ， 文 使用 户 可 以通 过 鼠标 、 盘 等 手 段 自由地 在虚 拟 键 场 景 中切换视 点 和 视 角 进 行 漫 游 ， 击 按 钮或 菜 点 单 等 ， 行信 息 的获取 和 对场 景 的操作 ， 而给用 进 从 户在 视 觉或 听觉 上 ， 生 和 虚 拟世 界 互 动 的 交互 产 式体 验 Ｌ 。 ３ ］ 在 以往 的虚 拟 实 验 中 ， 据 的显示 一 般是 由 数
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｉｈ ｒＣ０ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｅＥｄ ｃ ｔｏ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ） ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ｕ ａ ｉｎ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ １ ２ ．
２ １ Ｏ ２
显示 出来 ，库 中记 录 了用 户登 陆 时 的 相关 身 份 信
息 ， 且 给 出相应 的权 限设 置 。安 全 控制 库 中存 并
储 的是对 用户操 作 行 为 进行 验 证 的方 法 ， 目的 是 控 制系统 安全 。
收 稿 日期 ： ０ ｌ — ２． ２ １ 一９ ２ 基 金 项 目 ：本 系受 云 南 民族 大 学 校 级精 品课 程 一 电 路 （ 号 ：２ ５ ０ ００ ０ ） 校 级 教 学 改 革 研 究 项 目 一 电 路 实 编 ００ — ２１ ０８ 和 验 课 程 教 学 改 革 研 究 项 目共 同资 助 ． 作 者 简 介 ： 武 （９ ４ ）男 ， 疆 人 ， 士 ， 师 ， 究 方 向 ： 拟 现 实 技 术 与 电子 技 术 ． 徐 １７一 ， 新 硕 讲 研 虚
器进行 实验操 作 ， 实验 过 程 的具 体 信 息可 上传 到
对 应 用 户 的数 据 表 中 ， 实 验教 师 调 阅 和评 分 。 供