本文作者：王興燦 單位：廈門航空有限公司

1虛擬技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）即將本來不存在的事物和環(huán)境，通過各種技術(shù)虛擬為沉浸式交互環(huán)境，使人感覺如同處在真實世界一樣，又稱為靈境技術(shù)或臨境技術(shù)。沉浸性、交互性、想象性是虛擬技術(shù)的三個突出特征，三者就像三個頂點，構(gòu)成了虛擬技術(shù)的三角形，使參與者能夠沉浸于虛擬世界之中并直觀而自然地實時感知和交互。1）沉浸性：是指使用戶感覺到好像完全置身于虛擬世界中一樣，被虛擬世界所包圍。虛擬技術(shù)的主要技術(shù)特征就是讓用戶由被動的觀察者變成主動的參與者，覺得自己是計算機系統(tǒng)所創(chuàng)建的虛擬世界的一部分，沉浸于其中并參與虛擬世界的各種活動。視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸、嗅覺沉浸的感知技術(shù)目前己較為成熟，身體感覺沉浸、味覺沉浸還有待進(jìn)一步開發(fā)。2）交互性：是指用戶從過去只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生交互作用，到能用多種傳感器，借助于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中特殊的硬件設(shè)備，以自然的方式與多維化信息的虛擬世界進(jìn)行交互，實時產(chǎn)生在真實世界中一樣的感知，甚至連用戶本人都意識不到計算機的存在。3）想象性：是指虛擬環(huán)境是人想象出來的，同時這種想象體現(xiàn)出設(shè)計者相應(yīng)的思想，可用來實現(xiàn)一定的目標(biāo)，如從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識，進(jìn)而使人能深化概念、產(chǎn)生新意和構(gòu)想，主動地尋求探索接收信息，而不是被動地接收等，更有創(chuàng)意。

2虛擬技術(shù)在學(xué)科教育領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)

VRML（VirtualRealityModelingLanguage）虛擬現(xiàn)實建模語言是在Internet上廣泛流行的一種圖形建模語言，用它可以在Inter-net上創(chuàng)建三維的虛擬場景。許多互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建的具有可導(dǎo)航、超鏈接等功能的三維虛擬現(xiàn)實空間都是用這種技術(shù)創(chuàng)建的，其中網(wǎng)上虛擬大學(xué)用的主要技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實建模語言技術(shù)，它已經(jīng)成為在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建三維虛擬場景的事實上的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1虛擬現(xiàn)實建模語言的場景描述

在虛擬場景建模的時候，一般把整個場景進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指睿瑢Ψ指畹男鼍霸龠M(jìn)行渲染。虛擬現(xiàn)實建模語言定義的三維場景由一個節(jié)點樹表示，場景中的每個對象由一個或多個節(jié)點描述。從理論上來說，節(jié)點可以包括任何東西———3D幾何體、MIDI數(shù)據(jù)、JPEG圖像。虛擬現(xiàn)實建模語言標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點集中定義了許多不同類型的節(jié)點，多數(shù)節(jié)點分為以下幾類：1）外形類節(jié)點（shapenode），唯一一類能被繪制的節(jié)點。2）屬性類節(jié)點（propertiesnode），這類節(jié)點的處理通過影響外形類節(jié)點進(jìn)行。3）組節(jié)點（groupnode），組節(jié)點把其它節(jié)點收集在一起，允許把節(jié)點的集合當(dāng)作一個節(jié)點來處理。其他的節(jié)點諸如材質(zhì)節(jié)點（material）節(jié)點、紋理（Textual）節(jié)點、燈光節(jié)點（分為DirectionalLight節(jié)點和SpotLight節(jié)點）、背景（background）節(jié)點。每個小場景都可以形成虛擬現(xiàn)實建模語言文件，由多個小場景構(gòu)成的多個虛擬現(xiàn)實建模語言文件用內(nèi)聯(lián)節(jié)點（Inline）之間的嵌套技術(shù)合并成一個虛擬現(xiàn)實建模語言文件，這個虛擬現(xiàn)實建模語言文件完成了整個場景的建模。這種場景的建模基本有兩點好處：1）虛擬現(xiàn)實建模語言的小場景文件可以有機的整合，不會因為每個小場景的文件太大而不利于調(diào)試、檢查。2）用戶瀏覽的時候不用把整個場景文件都讀入本地客戶機中，這樣就適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，提高了在虛擬空間中瀏覽的速度。

2.2虛擬現(xiàn)實建模語言的文件組成

虛擬現(xiàn)實建模語言文件主要包括四個主要成分：虛擬現(xiàn)實建模語言文件頭、原型、造型節(jié)點和腳本、路由。在這四個要素中，只有文件頭部分是必須的，它用來告訴瀏覽器虛擬現(xiàn)實建模語言文件符合的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點類型，一旦成功地定義了原型，它就可以在虛擬現(xiàn)實建模語言文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點是虛擬現(xiàn)實建模語言中的基本建造模塊，它構(gòu)成了虛擬現(xiàn)實建模語言文件的主體部分，正是由于造型節(jié)點的定義而產(chǎn)生了虛擬的虛擬現(xiàn)實建模語言空間。腳本可以看作是一個節(jié)點的外殼，它有域值、eventIn事件、eventOut事件。事件本身不能產(chǎn)生任何動作，但它可以通過程序腳本來賦予腳本節(jié)點值來產(chǎn)生各種動作。這里的程序腳本是一種簡化了的應(yīng)用程序，一個典型的腳本是由JAVA或JavaScript編程語言寫成的程序。路由（Route）是一種文本描述消息，一旦在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建了一個路由，第一個節(jié)點可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點，這樣的消息被稱為事件。虛擬現(xiàn)實建模語言還可以包含下列條目：注釋、節(jié)點和域值、定義的節(jié)點名、使用的節(jié)點名等。

2.3虛擬現(xiàn)實建模語言語言的編譯

設(shè)計虛擬現(xiàn)實建模語言虛擬場景時，最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本。這種方法類似于程序設(shè)計，它簡單方便，但不是很直觀，對設(shè)計者的空間想象能力要求較高，設(shè)計的效率也不高。現(xiàn)在有很多可視化的虛擬現(xiàn)實建模語言設(shè)計工具，如CosmoWorld和HomeSpace等，這些工具將虛擬現(xiàn)實建模語言的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點都做成可視的組件，用戶設(shè)計時，只需要將這些組件組合成自己需要的虛擬場景就可以了，而且設(shè)計的效果在設(shè)計時就可以看到。設(shè)計完畢后，系統(tǒng)自動將這個可視的虛擬場景生成標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實建模語言描述文本，這樣，這些文本傳送到用戶的瀏覽器后，便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。虛擬現(xiàn)實建模語言在各方面都展現(xiàn)出強大的應(yīng)用潛力，蘊藏了無限生機。

3虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)能夠為參加教育的學(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)壞境，學(xué)生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，這對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突破教學(xué)的重點、難點，培養(yǎng)學(xué)生的技能都將起到積極的作用。虛擬技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用主要有以下四個方面：

3.1探索學(xué)習(xí)

虛擬技術(shù)可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。如在虛擬化學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生可以按照自己的假設(shè)將不同的分子組合在一起，虛擬出組合的物質(zhì)來。真正對虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的研究是對分布式真實虛擬現(xiàn)實感的教學(xué)環(huán)境的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行研究，通過人體模型或者化合物等分子結(jié)構(gòu)演示的虛擬體驗，教育者和學(xué)習(xí)者之間，或者學(xué)習(xí)者和同伴之間可以在一個虛擬的現(xiàn)實空間中，進(jìn)行虛擬人之間的面對面的情感交流。