２０２１

文章编号

:

１００８￣５５６４

(

２０２１

)

０１￣００３４￣０８

基于

ＩｄｅａＶＲ

的虚拟仿真实验系统设计与实现

孙美丽

ꎬ

曾佩枫

ꎬ

常

勇

(

山东师范大学

地理与环境学院

ꎬ

济南

２５０３５８

)

摘

要

:

虚拟现实技术

(Ｖｉｒｔｕａｌ

ＲｅａｌｉｔｙꎬＶＲ)

具有沉浸感

、

实时交互

、

多人协同等特性

ꎬ

在教育领域中

有着十分重要的应用价值

.

通过收集数据

ꎬ

利用

ＳｋｅｔｃｈＵｐ

进行三维模型的构建

ꎬ

再利用

ＩｄｅａＶＲ

平台搭建

整个三维场景

、

编辑交互动画

ꎬ

基于

ＩｄｅａＶＲ

的虚拟仿真实验系统实现了三维导航及漫游

、

实时信息查

询

、

多人协同操作以及回忆测试等功能

.

实验结果表明

ꎬ

该系统可以让学生通过先进的虚拟现实硬件设

备在沉浸式虚拟现实环境中进行交互式

、

协同式的操作和学习

ꎬ

与传统教学方式相比

ꎬ

大大增加了学生

的兴趣

、

投入感和满足感

ꎬ

提高了认知效果和学习效率

ꎬ

从而证明了

ＶＲ

技术的实用性

.

关键词

:

虚拟现实技术

ꎻ

沉浸感

ꎻ

实时交互

ꎻ

多人协同

ꎻ

虚拟仿真实验系统

ꎻＩｄｅａＶＲ

中图分类号

:

ＴＰ３９１.９

文献标志码

:

Ａ

Ｄｅｓｉｇｎ

ａｎｄ

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｏｆ

Ｖｉｒｔｕａｌ

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＩｄｅａＶＲ

ＳＵＮ

Ｍｅｉ￣ｌｉꎬ

ＺＥＮＧ

Ｐｅｉ￣ｆｅｎｇꎬ

ＣＨＡＮＧ

Ｙｏｎｇ

(Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ

ａｎｄ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

Ｃｏｌｌｅｇｅꎬ

Ｓｈａｎｄｏｎｇ

Ｎｏｒｍａｌ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ

Ｊｉｎａｎ

２５０３５８ꎬ

Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ

:Ｖｉｒｔｕａｌ

Ｒｅａｌｉｔｙ

(

ＶＲ)

ｈａｓ

ｔｈｅ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ｏｆ

ｉｍｍｅｒｓｉｏｎꎬ

ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎꎬ

ｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎ

ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｓｏ

ｏｎꎬ

ａｎｄ

ｈａｓ

ａ

ｖｅｒｙ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ｖａｌｕｅ

ｉｎ

ｔｈｅ

ｆｉｅｌｄ

ｏｆ

ｅｄｕｃａｔｉｏｎ.

Ｂｙ

ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ

ｄａｔａꎬ

ＳｋｅｔｃｈＵｐ

ｗａｓ

ｕｓｅｄ

ｔｏ

ｂｕｉｌｄ

ｔｈｅ

３Ｄ

ｍｏｄｅｌꎬ

ａｎｄ

ＩｄｅａＶＲ

ｐｌａｔｆｏｒｍ

ｗａｓ

ｕｓｅｄ

ｔｏ

ｂｕｉｌｄ

ｔｈｅ

ｗｈｏｌｅ

３Ｄ

ｓｃｅｎｅ

ａｎｄ

ｅｄｉｔ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ

ａｎｉｍａｔｉｏｎ.

Ｔｈｅ

ｖｉｒｔｕａｌ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｅｘ￣

ｐｅｒｉｍｅｎｔ

ｓｙｓｔｅｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＩｄｅａＶＲ

ｒｅａｌｉｚｅｄ

ｔｈｅ

ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ

ｏｆ

３Ｄ

ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｒｏａｍｉｎｇꎬ

ｒｅａｌ￣

ｔｉｍｅ

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｑｕｅｒｙꎬ

ｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎ

ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｒｅｃａｌｌ

ｔｅｓｔ.

Ｔｈｅ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ

ｒｅ￣

ｓｕｌｔｓ

ｓｈｏｗ

ｔｈａｔ

ｔｈｅ

ｓｙｓｔｅｍ

ｃａｎ

ｌｅｔ

ｓｔｕｄｅｎｔｓ

ｃａｒｒｙ

ｏｕｔ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ

ａｎｄ

ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｌｅａｒｎｉｎｇ

ｉｎ

ｔｈｅ

ｉｍｍｅｒｓｉｖｅ

ｖｉｒｔｕａｌ

ｒｅａｌｉｔｙ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

ｂｙ

ｕｓｉｎｇ

ａｄｖａｎｃｅｄ

ｖｉｒｔｕａｌ

ｒｅａｌｉｔｙ

ｈａｒｄｗａｒｅ

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ.

Ｃｏｍｐａｒｅｄ

ｗｉｔｈ

ｔｈｅ

ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ

ｔｅａｃｈｉｎｇ

ｍｅｔｈｏｄꎬ

ｉｔ

ｇｒｅａｔｌｙ

ｉｎｃｒｅａｓｅｓ

ｔｈｅ

ｓｔｕｄｅｎｔｓ􀆳

ｉｎ￣

ｔｅｒｅｓｔꎬ

ｓｅｎｓｅ

ｏｆ

ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ

ａｎｄ

ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎꎬ

ａｎｄ

ｉｍｐｒｏｖｅｓ

ｔｈｅ

ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ

ｅｆｆｅｃｔ

ａｎｄ

ｌｅａｒｎｉｎｇ

ｅｆ￣

ｆｉｃｉｅｎｃｙꎬ

ｗｈｉｃｈ

ｐｒｏｖｅｓ

ｔｈｅ

ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ

ｏｆ

ＶＲ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.

Ｋｅｙ

ｗｏｒｄｓ

:ｖｉｒｔｕａｌ

ｒｅａｌｉｔｙ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻ

ｉｍｍｅｒｓｉｖｅꎻ

ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎꎻ

ｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎｓ

ｃｏｌｌａｂｏ￣

ｒａｔｉｏｎꎻ

ｖｉｒｔｕａｌ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

ｓｙｓｔｅｍꎻ