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虚拟现实技术论文摘要虚拟现实技术论文字篇一

随着经济全球化、信息网络化以及科技的飞速发展，众多高科技正在走向虚拟化，设计的虚拟化已成为大势所趋。虚拟现实技术作为建立在计算机技术基础上发展起来的新型技术，其在工业设计中的引入无疑成为当前一大亮点；在未来的发展道路上，其必然会发展为这一领域中不可或缺的工具。本文将针对虚拟现实技术与工业设计互融的发展与未来展开研究和分析。

随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术在工业设计领域的应用越来越广泛，它的出现颠覆了以往产品单一的表现形式，能够带给参与者“真实”的体验，成为现代工业设计领域的强大工具与重要手段。

虚拟现实技术（virtualreality）产生于20世纪80年代，由美国vpl公司创始人拉尼尔（jargonlanier）提出；因此，可以说美国是虚拟现实技术研究的发源地。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。［1］即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。［2］虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。其发展史大体上可以分为四个阶段且拥有三个核心特征：沉浸感（immersion）、交互性（interactivity）、构想性（imagination）。其中，沉浸感是虚拟现实技术最重要的基本特征，参与者能够完全沉浸于虚拟的三维空间中，强调的是虚拟现实境界的逼真性；交互性是虚拟现实的实质特征，通过硬件和软件设备进行人际交互，强调的是虚拟现实系统的可操纵性；构想性是虚拟现实的最终目的之一，强调的是对人类认知范围的扩展。

工业设计是一种创造性的活动，以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。［3］我国作为农业大国，长期以来的工业设计发展水平并不高，在与国外企业的比较中，过度模仿抄袭、缺乏创新意识、能力不足、设计水平低等仍是我们不得不面临的问题。随着我国经济实力的发展，众多企业将虚拟现实技术引入工业设计领域中，虽然工业发展和进程与发达国家仍存在一定差异，但是我国的工业设计也有了很大的发展。目前，我国许多科研单位已将虚拟现实技术列为攻关项目，不少高校与企业也投入这一技术到开发与研究当中。21世纪将是虚拟现实技术的时代，就工业设计领域而言，其为空客airbus设计的虚拟座舱，就可以进行虚拟现实的设计；sony公司transvision，利用虚拟现实技术可增强现实样机系统等；据悉，谷歌公司刚刚成立了虚拟现实技术部门。从整体来看，虚拟现实技术已不再是遥不可及了。

工业设计具有一定专业性和复杂性，且涉及的领域较为广泛，传统的.二维平面设计方式和模式，设计样式单一、老套，已无法满足市场需求。但是，虚拟现实技术却不同，作为运用计算机对复杂数据进行的一种可视化操作，它突破了二维平面设计的束缚，以创新的可视化模式让设计师能够轻松构建互动体验，提供直接的图形程序化接口。虚拟现实技术让产品的功能、性能和质量在三维空间中完美地呈现给用户。它颠覆了以往产品单一的表现形式，使设计者在工业设计过程中可以将灵感发挥得淋漓尽致。工业设计中虚拟现实技术的引入，使设计者在进行工业产品设计时，可以更为直观地观察到产品的效果及表现情况，以便及时发现不足、解决问题，这大大提高了设计者的设计效率；同时，在三维空间中，虚拟现实技术以视觉形式更准确地反映了设计者的思想与理念。总而言之，虚拟现实技术的引用使工业设计在思想上有了质的飞跃，它的崛起将我国工业设计推向了更远的未来，在工业设计领域具有独特的应用价值。

对于设计师来讲，作为高集成的计算机技术，虚拟现实不仅是一个演示媒体，更是一个设计工具。虚拟现实技术已成为现代工业设计中不可或缺的手段之一。目前，虚拟现实被写进了“十三五规划”，表明了国家层面对虚拟现实的鼓励和扶持态度，以及肯定了该行业的价值和空间。继小米、乐视、腾讯之后，阿里也表明了对虚拟现实的积极态度，vr阵营又多了一名重量级的参与者。［4］作为专业设计师，以往传统的表现形式很难让客户充分理解设计师的细节处理与良苦用心；但在未来，进入vr虚拟时代之后，我们终于可以采用一种更加直观、有趣的方式来展示产品设计的魅力了。［5］虚拟现实技术正逐渐走向成熟，这一方兴未艾的计算机技术必将产生巨大的生产力。未来我们还会需要更多类似于虚拟现实技术的高新科技，它们的崛起，需要一代又一代的设计师继续努力。

虚拟现实技术与现代工业设计互融具有十分重要的现实意义，它不仅为工业设计的发展注入了新鲜血液，还带来了崭新的设计模式，更推动了现代经济的发展。在不久的将来，虚拟现实技术必然能为工业设计创造出新的天地。

［2］贾晶晶.论虚拟现实艺术［j］.中国电子商务，2013.

虚拟现实技术论文摘要虚拟现实技术论文字篇二

摘 要 随着计算机科学技术的飞速发展，我们已经进入了电子信息时代，虚拟现实技术也逐步发展起来，并应用到环境艺术设计领域。目前，虚拟现实技术还未广泛应用，但是虚拟现实技术在环境艺术设计中所起到的作用打破了传统环境艺术设计的思维模式，发展前景一片大好。但是虚拟现实技术还未完全成熟，而且虚拟现实技术所需的硬件材料成本很高，所以到目前为止，虚拟现实技术还未能够广泛应用。但是我们相信经过各方面的共同努力虚拟现实技术一定会发挥出其惊人的价值，对我们的生产生活产生深远的影响。本文就对虚拟现实技术的基本认识和虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用展开讨论。

中图分类号：tp3 文献标识码：a

自计算机问世以来，人们就开始不断地探索利用计算机辅助艺术设计，并取得了惊人的效果，其中虚拟现实技术更是在环境艺术设计中发挥出其惊人作用。目前，我国虚拟现实技术由于成本高、技术还不成熟等因素还未在环境艺术设计方面广泛应用。虚拟现实技术给环境艺术设计带了全新的局面，使环境艺术设计更加便捷、快速。在一定程度上降低了艺术工作者的工作劳动强度，并且丰富了人类的创作手段，提升了创作能力，使艺术以更加多元形式展现给人们。

2.1 虚拟现实技术的起源

虚拟现实技术由于计算机技术的飞速发展而产生的一门超越多媒体技术、三维动画、计算机网络技术的综合性计算机技术。虚拟现实技术结合了计算机多媒体技术、图形学、智能学、计算机网络技术等技术的知识。我国从上世纪90年代开始对虚拟现实技术的研究，像其他国家一样我国虚拟现实技术发源于研究所和高校。虚拟现实技术给艺术创作者带来了与传统艺术设计不同的创作手段。虚拟现实技术使艺术想象能够在最短上的时间内转化为艺术作品，使艺术创作过程更加的可控、可行，就相当于给艺术创作者按上了三头六臂。

在虚拟现实技术辅助环境艺术设计出现以前，环境艺术设计往往受到活动经费、场地、工作设备的限制，使环境艺术设计不能顺利进行，不但不能使环境艺术设计达到预期的效果，还会浪费人力物力。而虚拟现实技术在很大程度上弥补了环境艺术设计中的缺陷，艺术设计工作者只要移动鼠标，足不出户就可以完成环境艺术设计所需的现场构建，这不但能够降低设计成本，还能够及时对设计作出修改，有效地对环境设计做出预案，加深工作者对环境艺术设计工作内容的理解以及把握。虚拟现实技术辅助环境艺术设计在很大程度上提升了艺术创作的效率。

环境艺术设计中难免存在一些潜在的危险和一些突发状况，一般我们看到的电视节目都是利用提前录像来代替直博，以免发生突发状况，但是这大大的降低了设计者对作品的感性认识。而虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用可以模拟现场，给设计者极大的现场感受，并避免了对人身的伤害及其他安全隐患，并能够及时修改设计方案。借助虚拟现实技术艺术创作者能够极大程度地表达自己的艺术意图，欣赏者可以更加方面的领悟作者的创作精华。

利用虚拟现实技术设计者完全可以打破时间以及空间的`限制，各个环节的联系一目了然，进而整个环境艺术作品能够全部展现出来。设计者也可以及时发现问题，及时改正，有效地提高环境艺术设计作品的效率和质量。

虚拟现实技术利用先进的科学技术使环境艺术创作达到全新的高度，环境艺术创作也是科学技术得到充分地利用。两者相辅相成，使科学技术力充满艺术内涵，也是艺术在科学技术的基础上得到更好的发展，也使人类的生活更加丰富多彩。

虚拟现实技术能够模拟现场，提高设计人员对作品的认识，进而能够有效地提高项目预算精确度。

环境艺术设计正在因为计算机的普及以及虚拟现实技术成熟发生巨大的转变，相比于传统的环境艺术设计，虚拟现实技术辅助艺术设计的优势也越来越突出，虚拟现实技术帮助环境艺术设计者冲破传统的束缚，激发了环境艺术设计所蕴含的的巨大潜力，为环境艺术设计开拓出巨大的发展空间。环境艺术设计师也已经不像以前那样依靠繁琐、单一的手段来表达环境艺术设计思维。但是虚拟现实技术成本还较为昂贵，不能广泛地应用到环境艺术中。而且虚拟现实技术并非圣物，没有一点点瑕疵，艺术家只有学会将艺术与技术适当的结合起来，才能做出经典的艺术作品。

虚拟现实技术论文摘要虚拟现实技术论文字篇三

随着虚拟现实技术的不断发展，将其应用于矿山建设逐渐成为矿山研究热点之一。应用虚拟现实技术可以生成三维的“虚拟矿山”，直观地显示矿山的地质情况和巷道分布情况，可向设计者、审查者、公众展示…个三维的、动态的矿山。虚拟现实技术在矿山设计、技术改造及生产中具有重要作用。

虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境，人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。

为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境，必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象：不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似，而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。

目前，相关软件发展迅速、种类较多，其中常用的软件有multigengreator、vega、opengi以及我国图灵公司的vrmap、适普公司的imagis等。

1．1模型构建软件

multigencreator是美国multigenparadigm公司开发的三维建模软件，广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景，可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式openflight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受dxf、dem和其它矢量格式的数据与autocad和gis软件结合方便。

1．2支持视景生成的语言——opengl

应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境，其中opengi(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。opengi可按函数库的形式被c语言调用，也可以被窗口系统直接调用。opengi是使用专用图形处理软件接口，该接口目前由几百个过程函数组成，用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。

()pengi指令的模型是客户／服务器模式，即一个程序(客户)提供指令，该指令由opengi解释并处理，它直接执行3d及2d图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z～buf以及像素更新操作等。opengi也支持双缓冲技术，该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制，使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。

1．3视景漫游软件

vega是multigen--paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台，由lynx图形化用户接口和vega库组成。利用vega库函数可在lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式，可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。

对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要，如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差，或图形表现不直观易懂，则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故，造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布，使矿井的规划设计更加直观方便。

综合国内外现状，三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。

multigencreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式，使用gis软件arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(tin)，然后转成usgsdem格式，将其导入creator就可以生成煤层曲面。然后，通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。

地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图，可以用扫描数字化的方法得到平面数据，按照图上的标注得到高程数据；如果已有该区域的电子地图，则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据；如果没有上述数据源，则需要由野外测量获得。

地形生成与地质曲面生成过程类似，先用arcinfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化，把图上标注的高程值输入到属性表中，生成不规则三角网(tin)，然后转成usgsdem格式将其导入creator生成三维地形。

对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的'建立，先用auto—cad进行数字化，得到其平面位置。将得到的*．def文件导入creator，并与地形匹配。如果建筑物比较规则，则直接将其底面按照高度拉伸为立体，如果建筑物造型比较复杂，则需要分成规则的几部分进行构建。

目前，矿山信息主要是通过cad格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息，利用cad中的三维多线段重新描绘巷道，同时将高程信息赋予每个节点，实现巷道的单线显示，井筒和巷道设计要布置合理，尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造，尽量减少矿井建设和生产地面的影响。

使用multigencreator进行设计，用圆柱体表示井简，用半圆型截面的柱体表示岩巷，然后进行模拟生产，以发现生产中可能遇到的问题，对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产，从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素，选择合理的方案。

虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示，建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达，用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察，并可通过网络进行各种交互。

5．1矿井巷道的建模

矿井中各种实体大多是三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上发布三维实体模型，可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在muhigencreator中构建三维矿井巷道模型，首先应进行简单的坐标转换，这是因为muhigencreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。multigencreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，是以muhigencreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心，基底坐标为xoz面，y表示高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致，应将原来矿井三维实体的(，y，：)坐标转换为muhigencreator坐标系中的(，y，z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大，而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。

5．2虚拟巷道场景的绘制

对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型，可用elevationgrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系x()z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xdimension和zdimension域建立。xspacing和zspacing域值指定了栅格行和列之间的空间。height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度，基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应；colorpervertex域指定为true或faise，表示color域中指定的颜色是用到elevationgrid节点的每个顶点上(true)，还是应用到每个四边形上(faise)；此外，通过建立solid域值，所有的海拔栅格都可以当作实体。

对于由不同的三角面构成的复杂地表模型，则需要用muitigencreato提供的万能几何节点indexedfaceset来创建，它有coord与coordlndex两个域，与indexedfaceset节点中的两个域类似，前者提供了一个节点，列出了构造面几种所有面的坐标。coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引，并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中，要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。

应用虚拟现实技术，生成一个逼真的矿山虚拟环境(virtualenvironment)。这样在矿山设计或研究阶段，科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山，按照设计给定的工艺方法和参数，选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控，发现问题进行实时修正。设计结束后，设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之，虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。

虚拟现实技术论文摘要虚拟现实技术论文字篇四

关键词：虚拟现实；反馈；交互；用户界面；教学软件

具备安全性，相比传统的情景式教学更具备情境性。htc vive教学软件的开发核心是真实的交互体验，交互技术的实现对于教学效果的体现是成正比的。htc vive是基于pc端的，所以交互技术是从输入和输出设备两方面来体现。

1 vr中的输入输出设备

1.1 输出设备

交互最终的效果体现在对使用者五官的刺激上，基于输出设备的交互方式大多通过听觉来实现，目前为止，只有极少数的虚拟现实设备能够实现对嗅觉与特殊触觉的刺激。这种基于输出设备交互技术在教学中的较为简单的体现就是声音与震动的反馈。

1.1.1 声音反馈

htc vive交互中声音的反馈来自于电脑的声卡的输出功能，外接耳机与音响就是将声卡的输出功能具体化，声音反馈本质上就是一种交互，是人作用于虚拟世界后产生的效果以声音的形式展现出来。这种交互形式相对简单，也是我们平时最为常见的一种交互形式。

1.1.2 震动反馈

震动反馈看似复杂，但是对于程序的编写人员来说实现却相当容易，引入vrtk工具包就可通过简单的设置震动的strength（强度）、duration（持续时间）以及pulseinterval（震动间隔）来调节震动反馈的效果，强度的范围一般为0-3999，所以在不同的场景中，震动的反馈方式可以实现多样化，以呈现出更逼近真实的体验。这种震动反馈也只是简单的触觉体验，而对于在特殊场景下产生的特殊触觉却依旧无法实现。这种震动反馈可应用于教学开发中的直接传递给学习者的一种实质性提示。

1.2 输入设备

传统的基于移动端或pc端的教学软件交互主要是通过键鼠和屏幕操作来实现，而htc vive依赖于输入设备的交互形式主要是通过对输入设备的触摸和按压等，并且htc vive虚拟现实设备可通过一种激光定位的形式将捕捉到的动作转换为数据录入电脑，然后通过分析数据将动作在虚拟世界中再现从而实现一种交互，这种交互技术在x-box和一些电视一体游戏机中也有过一定的体现。

输入设备是教学软件中交互技术的主要载体，基于htc vive的输入设备主要包括激光定位器，头戴显示器和手柄，手柄作为虚拟现实交互的主要媒介也是交互技术开发的重中之重。

2 vr教学软件中的交互技术

2.1 激光定位技术

htc vive虚拟现实设备中自带有激光定位器，通过定位器我们可以直接实现场景内外漫游的同步，用户可以很容易实现两种漫游模式，站立式与房间模式，但 htc vive激光定位器的内部设计较为复杂，在2016-2017年间，加利福尼亚大学戴维斯分校的一名虚拟现实研究人员oliver kreylos详细的分析了htc vive的激光定位器，这篇分析涉及了定位器的更新频率与延迟、跟踪抖动、惯性定位推算、漂移校正以及准确度等几个方面，这对于vive开发人员可以说是非常好的一件事，尽量降低不必要的误差，提高准确率，实现高效率、高精确度、高仿真的交互。这种室内动作和定位的技术对于虚拟实验室这类区域性教学软件的开发有着突破性的价值。

实验室教学活动的重要组成部分，亲身实验的效果远比单纯的理论教学更有说服力，并且能够产生更好的学习效果。但是教学实验的时间、空间问题矛盾较为突出。昂贵的设备和实验材料经费是主要矛盾，而基于htc vive的虚拟现实实验很好地避免了这个问题，时间不限，足不出户便可实验。同时生物和化学方面的实验危险性也是极其突出的矛盾，而交互技术支持下的虚拟现实实验将没有任何危险性，但是又与现实实验有接近同样的体验。

2.2 手柄交互技术

在教学手段方面，相对传统基于移动和pc端的教学软件开发而言，交互技术的加入使得互动式的启发教学尤为明显，尤其体现在对手柄的操作。身临其境、自主控制的人机交互，视觉、听觉、触觉的生动展示提供了生动活泼的直观形象思维材料，形成知识点，将原本平面化的事物展示在眼前。

手柄是教学中实现交互的最重要设备，如通过菜单按钮、touchpad、系统按钮、扳机键和侧面的手柄按钮等。首先通过手柄实现交互的最简单方式就是触碰，不需要任何按键，如在一些虚拟世界中，我们需要将手柄做成教学软件中需要的模型，那么触碰就是必不可少的交互方式，以unity游戏引擎开发为例，这种交互技术的实现与传统的教学软件开发中trigger（触发器）的实现原理一致，在手柄模型接触到物体、停留在物体中和离开物体时，分别调用unity内置的'ontriggerenter、ontriggerstay和ontriggerexit函数并在函数内实现相应的功能即可，这种交互技术在由电脑屏幕操作到虚拟现实操作转变过程中其本质原理是不变的，只是在展示给用户的使用形式上发生了改变，所以相对于开发人员来说，由普通的2d和3d电脑手机游戏转向虚拟头显游戏开发过程中，这种交互技术是最容易理解和掌握的。

再者就是htc vive虚拟现实教学软件开发不同于传统教学软件开发的交互技术，总体来说可以归结为一种ui的交互，在stream平台中，成型的基于htc vive的教學软件已经越来越多，但是交互技术可以说是万变不离其宗，其中一部分是通过手柄下方的trigger扳机键来实现虚拟环境中按钮的打开与关闭，这方面与传统的unity开发按钮的使用原理也不尽相同，但是大部分项目使用的是最为常用的交互技术——射线交互，用户在使用手柄过程中可在虚拟环境中的手柄上端发射出一条激光指针，通过指针与另一端的ui进行交互，这种交互技术主要是通过引用vrtk中的simplepointer来实现，通过动态的设置射线接触ui的过程中ui产生的颜色和形式的变化来实现交互，这种交互技术脱离了传统媒介的交互模式，充分地展现了虚拟学习场景中独具时代感的交互模式，在虚拟学习场景中实现了未来康宁玻璃式的交互方式，并且充分展示了手柄的独特与灵活之处，所以这种射线交互技术得到了最为广泛的使用。同时另一种射线交互bezzier pointer，也就是我们常说的贝塞尔曲线，通过简单的接触touchpad就可以在虚拟学习场景中实现瞬移，touchpad就相当于整个虚拟学习场景地面，通过手在touchpad上滑动取点，就可在虚拟学习场景中选择对应的瞬移终点，这种交互技术将虚拟世界复杂的不规则曲线运动变得规则，同时又解决了虚拟现实项目运行所需的空间限制问题，仅需站立模式就可实现房间模式所能实现的效果，将bezzier曲线巧妙地应用于虚拟教学中，可以说这种交互技术实现了一举多得的效果。

最后一种利用手柄实现的交互技术我们称之为手柄菜单，简单的手柄菜单就是在虚拟手柄上方添加一个ui，可通过编写手柄按键来实现ui的隐藏与显示；稍微复杂的手柄菜单也就是radiamenu（环形菜单），通过将radiamenu 预制体绑定到对应的控制器下，并设计环形菜单的图案与点击事件来完成编写，用户可通过滑动触摸touchpad来选择对应的环形菜单按钮从而实现交互。这种手柄菜单也是目前vive开发中较为常用的一种交互技术。

2.3 头显凝视技术

学习者在学习过程中，交互形式多种多样，而最为简单的一种方式就是用眼睛观看，这种技术在以往任何形式的教学软件中都未曾实现，但是基于htc vive的虚拟现实教学软件却可以实现，这种交互技术叫做凝视，凝视反映出头显在作为一种输出设备的同时，也可作为一种输入设备。

steamvr_gazetracker（凝视）是一种在没有手柄等输入设备的情况下，可以通过眼睛盯着某个物体看来实现的一种视点交互。我们只需要将辅组类添加到我们想要凝视的物体上，比如菜单等，就可以实现凝视的功能，这是不依靠其他设备，直接通过头显实现的一种交互技术。

凝视的原理实际上是从头盔的位置发出一条射线判断是否与物体相交来做选中或者交互的。而且因为凝视的精确度不高，所以没有做直接与物体相交，而是在物体的位置创建了一个平面，通过射线与平面相交的交点的位置与物体的距离来大概判断的。这个距离值是可以调的，主要是对gaze in cutoff和gaze out cutoff两个参数设置来调整是否选中的距离。

头戴显示器交互的实现直接决定虚拟教学的沉浸程度。就角色层面而言，交互技术支持下的操作具备很强的沉浸性和交互性，比如虚拟驾校学习软件出现使得学生在虚拟环境中完全扮演一个学徒的角色，全身心的投入环境中，体验着只有真实驾校才可能有的体验，这对后面真实的学习起着一种过渡作用，角色化的学习更有利于对技能的掌握。

3 结束语

随着虚拟现实技术和开发引擎的不断发展，目前尚未成熟的基于htc vive虚拟现实设备的交互技术的开发也会逐步完善。这使得虚拟现实新领域的探索成为了未来教育发展的一种必然趋势，htc vive这类沉浸式头戴显示器的开发程度也会逐渐提升，更多的基于htc vive的交互技术将被开发出来，更多种的交互方式将被应用在教育教学之中，跟随时代的步伐，掌握最前沿的开发技术，已成为信息时代的需要，更是未来教育发展的需要。

参考文献：