虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality,VR）作為近年來發(fā)展起來的新興系統(tǒng)仿真技術(shù),為教育教學(xué)提供了一種新的教學(xué)思路。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的沉浸性、交互性、創(chuàng)造性三大特點(diǎn)能夠?yàn)橛脩魻I造一個(gè)具有多種交互手段,逼真且先進(jìn)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,具備構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)條件。論文主旨將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與STEAM教育理念相結(jié)合,以電子電路實(shí)驗(yàn)學(xué)科為對(duì)象,通過VR技術(shù)等手段搭建虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為學(xué)生提供一個(gè)逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,有助于初識(shí)電子學(xué)科的少兒更快地了解和學(xué)習(xí)電子學(xué)科知識(shí)。本論文的主要工作概括如下:（1）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以STEAM教育理念為核心,將電路焊接實(shí)驗(yàn)與STEAM教育理念的五大核心元素相結(jié)合,按照項(xiàng)目教學(xué)方式設(shè)計(jì)了6個(gè)VR實(shí)驗(yàn),如小夜燈、秒表等。用科學(xué)的方式幫助學(xué)生由淺入深的了解電子學(xué)科。（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由三大功能模塊組成,虛擬實(shí)驗(yàn)室以PC端的虛擬電路焊接實(shí)驗(yàn)為主;電路知識(shí)展示區(qū)采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助用戶三維立體的觀察,學(xué)習(xí)電子元件知識(shí);虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室采用VR技術(shù),依托VR設(shè)備幫助用戶完成虛擬環(huán)境下的電子電路焊接實(shí)驗(yàn)。（3）虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用H5語言開發(fā),設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站。其實(shí)驗(yàn)部分采用Uni... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：50 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光學(xué)追蹤系統(tǒng)

虛擬實(shí)驗(yàn)室需求分析及關(guān)鍵技術(shù)152.5開發(fā)平臺(tái)介紹2.5.1Unity3D虛擬實(shí)驗(yàn)室使用Unity3D引擎作為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。它是由英國UnityTechnologies公司開發(fā)的多平臺(tái)專業(yè)游戲引擎。它可以開發(fā)和支持Mac，OS，PC，iOS，PS3，Android和其他平臺(tái)游戲，并支持多人協(xié)作在線開發(fā)[16]。作為當(dāng)前的主流游戲開發(fā)引擎，Unity具有出色的游戲開發(fā)系統(tǒng)和易于使用的界面。對(duì)于游戲開發(fā)人員而言，Unity的簡(jiǎn)單開發(fā)環(huán)境降低了軟件開發(fā)門檻，并縮短了游戲開發(fā)時(shí)間。Unity操作界面如圖2.7所示。圖2.7Unity開發(fā)界面Unity中內(nèi)置了NVIDIAPhysx物理引擎[17]，其優(yōu)秀的渲染效果，能夠?yàn)橛脩籼峁┍普娴囊曈X感受，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中幫助開發(fā)者提高環(huán)境的逼真程度，增加沉浸性。Unity3D中還增加了多人網(wǎng)絡(luò)連線，能夠通過RakNet系統(tǒng)支持多人同時(shí)在線，為虛擬實(shí)驗(yàn)室的多人線上實(shí)驗(yàn)提供了便利。同時(shí)Unity還自帶圖形渲染管線，支持Directx和OpenGL圖形優(yōu)化技術(shù)。其內(nèi)置的地形處理器還可以為開發(fā)人員輕松生成自然場(chǎng)景的地形效果。Unity眾多的內(nèi)置數(shù)據(jù)庫也為虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)提供了便利。2.5.23dMax虛擬實(shí)驗(yàn)室中的虛擬環(huán)境全部由三維模型組成，逼真的三維模型能有效的提高虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的真實(shí)性。本虛擬實(shí)驗(yàn)室使用3dMax完成3D模型的構(gòu)建。3dMax是由Autodesk開發(fā)的基于PC的3D動(dòng)畫渲染制作軟件。它是當(dāng)前主流的模型制作軟件，制作的模型能夠與Unity3D兼容使用，它對(duì)PC系統(tǒng)的配置沒有很高的要求。用戶可以使用插件來提供3dMax最初不具備的功能，具有強(qiáng)大的動(dòng)畫設(shè)計(jì)能

虛擬實(shí)驗(yàn)室需求分析及關(guān)鍵技術(shù)16力以及可堆疊的建模步驟都極大地滿足了不同用戶對(duì)建模的需求[18]。虛擬電子電路焊接實(shí)驗(yàn)室采用3dMax為其實(shí)驗(yàn)室中的組件進(jìn)行建模和渲染，包括實(shí)驗(yàn)室主體、電子元件、各式家具等。如圖2.8所示為3dMax開發(fā)界面。圖2.83dMax開發(fā)界面2.6硬件開發(fā)環(huán)境操作系統(tǒng)：Windows7及以上。CPU配置：intel奔騰3.1GHZ及以上。顯卡：GTX960及以上。開發(fā)平臺(tái)：Unity5.6.4。系統(tǒng)內(nèi)存：8G及以上。系統(tǒng)硬盤：500G及以上。VR硬件設(shè)備：HTCVive。2.7本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了虛擬電子電路焊接實(shí)驗(yàn)室的用戶及功能需求，介紹了虛擬實(shí)驗(yàn)室電路焊接的系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、開發(fā)流程和具體的功能實(shí)現(xiàn)。描述了虛擬實(shí)驗(yàn)室開發(fā)中使用的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，詳細(xì)說明了虛擬實(shí)驗(yàn)室使用的關(guān)鍵平臺(tái)，介紹了虛擬實(shí)驗(yàn)室開發(fā)環(huán)境的硬件要求。下一章將論述實(shí)驗(yàn)室三維模型的搭建。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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