基于X3D的虛擬化學(xué)實驗室研究與設(shè)計.pdf

1、虛擬實驗室作為計算機(jī)輔助教育的重要組成部分在教育領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，并已經(jīng)受到教育界人士越來越多的關(guān)注。虛擬實驗室應(yīng)用于實際教學(xué)具有“突破傳統(tǒng)教學(xué)實驗的時空局限性”、“減少實驗經(jīng)費(fèi)開支”、“規(guī)避傳統(tǒng)實驗的危險操作”等等優(yōu)點。目前的虛擬實驗室多采用平面的二維設(shè)計方式，在實驗真實感、交互性和教學(xué)效果等方面與現(xiàn)實實驗相差甚遠(yuǎn)，不能滿足實際教學(xué)的需求，而在另一方面，建立虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的需要昂貴的硬件設(shè)備及巨額的資金投入，限制了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教

2、育領(lǐng)域的應(yīng)用。 隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)圖形處理性能的大幅度提升，以往只能在高性能計算機(jī)上實現(xiàn)的桌面式虛擬現(xiàn)實如今在普通個人計算機(jī)上也能正常運(yùn)行，虛擬現(xiàn)實技術(shù)因此達(dá)到前所未有的普及程度，也為虛擬實驗室的發(fā)展帶來了新的生機(jī)。 基于桌面式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬實驗室利用建模技術(shù)生成三維仿真的虛擬實驗場景，讓實驗者沉浸于虛擬場景之中，并通過與實驗場景進(jìn)行實時的交互感知和操作實驗對象，完成類似于真實環(huán)境下的實驗操作過程

3、。這種三維場景的虛擬實驗室與現(xiàn)有的平面式虛擬實驗室相比能夠達(dá)到更好的教學(xué)效果。 論文對虛擬實驗室和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行了分析，闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于虛擬實驗室開發(fā)的優(yōu)勢和在教育中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的影響。對基于虛擬現(xiàn)實的虛擬實驗的建模技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)合實際教學(xué)的需求，分析使用Extensible3D(X3D)技術(shù)設(shè)計虛擬實驗室的可行性。對X3D中的動畫技術(shù)、音頻技術(shù)及交互技術(shù)進(jìn)行了研究，分析相關(guān)技術(shù)在設(shè)計虛擬實驗室時的應(yīng)用方法。提出