学习单元11 虚拟现实

学习单元十一虚拟现实11.1初识虚拟现实线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研小思考

你能举例出虚拟现实技术有哪些应用领域吗？你知道哪些开发工具可以创建虚拟现实内容吗？虚拟现实(VirtualReality)简称VR，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机、VR头显等设备产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术也取得了巨大进步，并逐步成为一个新的科学技术领域。线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考资料：百度百科：/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E/207123?fr=aladdin维基百科：/wiki/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E(VR)线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1虚拟现实究竟是什么？2虚拟现实技术是如何发展的？3虚拟现实内容是如何被开发出来的呢？线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结经过线上课前预习，我们应该了解到，虚拟现实（含增强现实、混合现实）是新一代信息技术的重要前沿方向，是数字经济的重大前瞻领域，将深刻改变人类生产生活方式。为了学习虚拟现实技术，我们必须先掌握关于虚拟现实的基础知识，包括虚拟现实的基本概念，虚拟现实的发展历程，虚拟现实开发的主流工具。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解虚拟现实基本概念；2.掌握虚拟现实的发展历程；3.掌握虚拟现实开发的主流工具；线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1了解虚拟现实基本概念1.了解虚拟现实基本概念虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟现实是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操作能力的新方法。是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维虚拟环境。虚拟现实具有以下特点：（1）交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。它能自动操作整个业务流程。代替人力完成高重复、标准化、规则明确、大批量的手工操作。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1了解虚拟现实基本概念（2）沉浸感——又称临场感或存在感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。（3）构想性——又称为自主性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1了解虚拟现实基本概念虚拟现实技术的三个要素：（1）图像——虚拟物体要有三维结构的显示，其中主要包括由以双目视差、运动视差提供的深度信息；图像的显示要有足够大的视场，造成“在图像世界内观察”而不能有“在窗口内观察”的感觉；显示画面符合观察者当前的视点，并能随视点和视线的变化而变化。物体图像也能得到不同的细节审视。（2）交互——虚拟物体与用户之间的交互是三维的，用户是交互的主体；用户能觉得自己是在虚拟环境中参与对物体的控制；交互也是多感知的，用户可以使用与现实生活不同的方式（如手语）与虚拟物体进行交互。（3）行为——虚拟物体独自活动或是互相作用时、或在与用户的交互作用时，其动态过程都要有一定的表现，这些表现或者服从自然规律，或者遵循设计者想象的规律，这也称为VR的自主性。自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。如当物体受到力的推动时，物体会沿着力的方向移动、翻倒或从桌面落到地面等等。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程1.虚拟现实的发展历程虚拟现实技术在漫长的技术成长曲线中，历经概念萌芽期、技术萌芽期、技术积累期、产品迭代期和技术爆发期五个阶段后有所发展。1935年，一本美国科幻小说首次描述了一款特殊的“眼镜”；这副眼镜的功能，囊括了视觉、嗅觉、触觉等全方位的虚拟现实概念，被认为是虚拟现实技术的概念萌芽。到了1962年，电影行业为一项仿真模拟器技术申请了专利，这就是虚拟现实原型机，标志着技术萌芽期的到来。再到1973年，首款商业化的虚拟现实硬件产品Eyephone启动研发，并于1984年在美国发布；虽然和理想状态相去甚远，但是开启了关键的虚拟现实技术积累期。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程直到1990年-2015年间，虚拟现实技术才逐渐在游戏领域中找到落地场景，标志着VR技术实现产品化落地；包含飞利浦、任天堂都是这个领域的先驱，直到oculus的出现，才真正将VR带入大众视野。从2016年开始，随着更好更轻的硬件设备出现，更多内容、更强带宽等各种基础条件的完善，虚拟现实迎来了技术的爆发期线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程2.虚拟现实的应用领域虚拟现实技术的应用前景十分广阔。在教育、医疗卫生、娱乐、房产、娱乐、社交及艺术领域的应用占据主流，其次是军事与航空、医学领域机器人和商业领域，可视化计算、制造业等领域也占有一定例。下面简要介绍虚拟仿真在部分领域的应用。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程（1）教育领域虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。VRC-Editor零编程开发工具在K12教育、职业院校、高等院校中均有广泛的使用。真实机舱场景虚拟航天基地真实航空发动机虚拟发动机模型线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程（2）医疗卫生领域VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，VR可以建立虚拟的人体模型，使学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。虚拟介入治疗手术线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程（3）娱乐领域VR游戏的高沉浸感，将让游戏的代入感更强。现阶段的VR游戏已经开始改变了我们玩游戏的方式，提升了我们玩游戏的体验。未来，虚拟现实还会以更多的方式创新游戏娱乐，实现前所未有的互动体验，给我带来极大的代入感和满足感，就像是我们经历的第二个人生。VR技术的出现，让导演们拥有了一种全新的说故事的媒介;另一方面，依托沉浸感和多视角，观众可以真正融入电影中，创新了观众观看电影的方式。电影不再只是一小块屏幕上的影像，它将让观众站在电影中心，更直观真实地体验电影。VR直播技术可以应用于体育赛事、演唱会、新闻报道等活动中，通过虚拟现实直播，带头戴显示器的观众可以身临其境到达直播现场，感受现场气氛，观看现场比赛观众的临场感和体验效果将更好。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程（4）社交领域随着人们社交体验的丰富，目前的社交网络已经无法满足人们追求多样化社交的需求。而VR技术的沉浸性、交互性等特征为社交网络的发展提供了新的可能。社交网络是否能够突破传统限制，打破现有的人机交互模式，从二维变成三维，使用户实现跨越屏幕的深层次互动、实现真正的零距离沟通线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程（5）房产家装领域虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想。比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房屋的结构、外形做细致的构思，然后你需要设计许多图纸，但是这些图纸只有内行人能读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，这样就可以直接供客户进行选择。（6）军事领域国防工业在VR的发展历史中一直都扮演着重要的角色。最早的VR项目之一是在1960年代为美国军事作战系统开发的。虚拟现实在军事领域里一直发挥着重要作用，并被陆军，海军和空军部门所采用。虚拟现实主要用于军队训练，但在其他使用案例中也同样是一个强大的工具。VR在军事国防领域的应用主要包含一下几个方面。在虚拟现实中创建军事专项训练;；应用于军事国防的先进虚拟现实模拟系统；国防设备的设计、优化和维护；敏感国防项目或军事任务的远程协作。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程3.虚拟现实的发展趋势虚拟现实技术经过近几年的快速发展，各方面性能逐步完善，应用前景十分广阔，但远没有大众化。在未来，虚拟现实技术的设备及服务需要进一步发展完善，能营造智能化和实用型虚拟现实的应用环境，减少技术使用层面的困难，开发更多的内容丰富的VR作品或虚拟仿真应用软件，使虚拟现实技术获得更加普遍的推广和应用。虚拟现实的硬件除了计算机外，主要硬件是头盔。头盔由显示屏、光学器件、目镜以及传感器和相应的器件组成。显示屏用来显示3D图像，光学器件用来产生立体感，目镜用来形成沉浸感，传感器和相关的器件用来产生交互作用。目前，虚拟现实技术还不完善，首先是沉浸式的三维图像显示的质量不高，还不能达到以假乱真的程度，其次是虚拟现实的交换方式还不能令人满意，还没有以比较自然的方式与虚拟对象进行交互。在一段比较长的时间内，VR公司需要研发和提供高质量的VR头显设备。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程虚拟现实从应用的方式看，包含四个方面：虚拟现实（包括VR套件、计算机和相应的软件等）的直接应用，虚拟现实在网络中的应用，虚拟现实和特定功能设备的配合应用，在网络中虚拟现实和特定功能设备的配合应用。虚拟现实的标准化和相关应用的规范化，虚拟现实技术(VR)已经成为非常吸引人的、前景广阔的技术之一，但各厂家生产VR设备标准不同，虚拟仿真软件和VR作品不能通用，影响了VR的推广和普及。为了VR的推广和普及应用，VR技术需要标准化。沉浸式VR技术正在走向成熟，融合了光学工程技术、计算机技术、传感器技术、多媒体技术、包含人工智能的人机交互技术、立体显像技术、网络技术、计算机仿真模拟和心理学等众多科学技术，标准化具有一定的困难。现在，一些国际组织如IEEE等，从3D显示技术、VR头盔、立体声系统、动作姿势追踪控制等方面进行了标准化的讨论.随着VR技术的成熟，国际标准化组织将来会对VR技术进行标准化，高质量的通用虚拟现实设备就会生产出来，其价格会下降很多，VR应用软件或VR作品能在不同厂家的设备上应用，VR会在各行各业得到普遍的应用。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实的发展历程用户体验虚拟现实时，必须戴上头盔，透过目镜才能在虚拟空间漫游体验，眼睛容易疲劳，时间久了感觉晕眩和头痛等负面影响，如果是儿童戴上VR头盔，还有可能伤害他们的视觉系统，故今后政府相应部门或机关需要制定一些规范，例如，限制小学生使用VR进行教育培训，或规定青少年和成人使用VR的时间。另一方面，一些年龄比较大的人对虚拟现实具有负面看法，相应的部门或机关制定对应的措施和规范，鼓励他们使用虚拟现实技术，特别是在教育领域，鼓励年龄比较大的教师，应用虚拟现实的新型教学工具，因为这种新型教学工具具有很大的优点。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节3虚拟现实开发的主流工具VR是由软件和兼容硬件组合而成的完全3D环境。这使用户完全沉浸在3D环境中，使他们能够以看似真实的方式与虚拟世界进行交互。创建理想的VR用户体验需要几个不同的步骤虚拟世界由软件开发人员创建，然后以用户可以与开发人员创建的对象交互的方式呈现。耳机有助于为用户提供完全沉浸在3D环境中的错觉。这些3D对象倾向于响应用户运动的变化，并且交互模仿现实世界中的那些。某些额外的硬件组件，例如房间周围的手套或其他配件，也可以模拟额外的感官，例如触摸。1.Unity3D简介描述：Unity是实时3D互动内容创作和运营平台。包括游戏开发、美术、建筑、汽车设计、影视在内的所有创作者，借助Unity将创意变成现实。Unity平台提供一整套完善的软件解决方案，可用于创作、运营和变现任何实时互动的2D和3D内容，支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实和虚拟现实设备。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节3虚拟现实开发的主流工具2.虚幻引擎（Unreal

Engine）简介描述：EpicGames成立于1991年，是Unreal、GearsofWar和InfinityBlade系列游戏的创造者。今天，Epic正在构建Paragon、Fortnite、SPYJiNX和新的UnrealTournament。各种规模的团队都使用Epic的虚幻引擎技术在PC、控制台、VR和移动平台上发布视觉上令人惊叹的高质量游戏和体验。开发人员还选择虚幻引擎进行可视化、设计、线性娱乐和模拟。虚幻引擎5于北京时间2021年5月26日晚22点开启抢先体验计划。2022年4月5日，Epic官方宣布，虚幻5引擎已经正式推出，同时官方也公布了令人惊叹的示例图像样张、可玩的演示等。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节3虚拟现实开发的主流工具3.零代码开发工具（VRC-Editor）简介描述：是一款针对教育教学研发的专业虚拟现实课件编辑器，可以直接实时获取多种3D辅助设计软件数据内容，页可以自由搭建3D虚拟课程场景具备协同设计、可视管理实时交互等多种体验功能。4.3dsMaxDesign简介描述：是面向建筑师、设计师、土木工程师和可视化专家的综合3D设计、建模、动画和渲染解决方案。5.Maya简介描述：MAYA软件是欧特克旗下的著名三维建模和动画软件。Maya可以大大提高电影、电视、游戏等领域开发、设计、创作的工作流效率，同时改善了多边形建模，通过新的运算法则提高了性能，多线程支持可以充分利用多核心处理器的优势，新的HLSL着色工具和硬件着色API则可以大大增强新一代主机游戏的外观，另外在角色建立和动画方面也更具弹性。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结1选择题(1)请从下列选项中选出不是常用的虚拟现实开发引擎（）。AUnityBVRC-EditorC虚幻引擎DPhotoshop(2)下列哪个不是虚拟现实建模软件（）。A3DMaxBMayaCCreatorDExcel线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结2填空题(1)虚拟现实的本质特点_______、_______和_______。(2)虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，能够模拟人在自然环境中_____、______、______等行为的高度逼真的人机交互技术。(3)虚拟现实的三个要素为______、______和______。(4)______年美国标准与技术研究院“使用VRML的制造系统建模”，探讨了虚拟现实技术及在网络上的应用。(5)请列举四个虚拟现实的应用领域______、______、______和______。学习单元十一虚拟现实11.2探索虚拟现实的构成元素线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研小思考

你知道虚拟现实技术是怎么做到给人带来身临其境的体验感的吗？你知道虚拟世界是由哪些元素构成的吗？虚拟现实是计算机技术与思维科学结合的发展产物，它的出现开辟了人类认识世界的新途径。虚拟现实技术的最大特点是：用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了人类过去除了亲身经历只能间接了解环境的方式，从而拓宽了人类的认知手段和领域。虚拟现实技术具有较强的三维空间表达能力、人机交互的操作环境以及给人带来的身临其境的体验感，所以在军事、航天、教育等领域的模拟和展览中起到了至关重要的作用。那么虚拟现实技术的构成要素有哪些呢？线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考资料：百度百科：/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E7%B3%BB%E7%BB%9F/2593414?fr=aladdin知乎：/p/115934577线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1虚拟现实系统是由什么组成？2虚拟现实应用软件有哪些构成要素？线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结在了解虚拟现实的基本概念后，我们需要继续学习虚拟现实的具体系统的组成和虚拟现实应用软件的构成要素，深入了解虚拟现实的整体技术框架，为后面实际开发虚拟现实内容奠定基础。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解虚拟现实系统的组成；2.了解虚拟现实应用软件的构成要素；线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1虚拟现实系统的组成1.虚拟现实系统的组成一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成，虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性。为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入工具和演示设备，以识别人的各种输入命令，且提供相应反馈信息，实现真正的仿真效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具，主要包括:头盔式显示器、跟踪器、传感手套套、屏幕式、房式立体显示系统、三维立体声音生成装置。虚拟现实系统模型线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1虚拟现实系统的组成1.计算机在虚拟现实系统中，计算机是系统的心脏，被称之为虚拟世界的发动机｡它负责虚拟世界的生成､人与虚拟世界的自然交互等功能的实现｡由于所生成的虚拟世界本身具有高度复杂性，尤其在大规模复杂场景中，生成虚拟世界所需的计算量极为巨大，因此对虚拟现实系统中的计算机配置提出了极高的要求｡通常可分为基于高性能个人计算机､基于高性能图形工作站及超级计算机系统等｡2.输入/输出设备在虚拟现实系统中，用户与虚拟世界之间要实现自然的交互，依靠传统的键盘与鼠标是无法实现的，这就必须采用特殊的输入/输出设备，用以识别用户各种形式的输入，并实时生成相应的反馈信息｡常用的设备有用于手势输入的数据手套､用于语音交互的三维声音系统､用于立体视觉输出的头盔式显示器等｡线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1虚拟现实系统的组成3.应用软件为了实现虚拟现实系统，需要很多辅助软件的支持。这些辅助软件一般用于准备构建虚拟世界所需的素材。例如：在前期数据采集和图片整理时，需要使用AutoCAD和Photoshop等二维软件和建筑制图软件；在建模贴图时，需要使用3DMax、MAYA等主流三维软件；在准备音视频素材时，需要使用Audition、Premiere等软件。为了将各种媒体素材组织在一起，形成完整的具有交互功能的虚拟世界，还需要专业的虚拟现实引擎软件，它主要负责完成虚拟现实系统中的模型组装、热点控制、运动模式设立、声音生成等工作。另外，它还要为虚拟世界和后台数据库、虚拟世界和交互硬件建立起必要的接口联系。成熟的虚拟现实引擎软件还会提供插件接口，允许客户针对不同的功能需求而自主研发一些插件。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1虚拟现实系统的组成4.数据库虚拟世界数据库主要存放的是整个虚拟世界中所有物体的各方面信息｡在虚拟世界中含有大量的物体，在数据库中就需要有相应的模型｡如在显示物体图像之前，就需要有描述虚拟环境的三维模型数据库支持｡线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素2.虚拟现实应用软件的构成要素虚拟现实是一种逼真的视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响，从而获得亲临等同真实环境的感受和体验。那么对于一个虚拟现实应用而言应该包含哪些必要元素呢？虚拟现实是一种逼真的视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响，从而获得亲临等同真实环境的感受和体验。那么对于一个虚拟现实应用而言应该包含哪些必要元素呢？线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素1.三维模型三维模型是物体的多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。主流的三维建模软件有3DMax、MAYA，模型制作流程如下，明确需求--素材分析--外轮廓搭建--中模制作--高模制作--高低模匹配--高低模烘焙--贴图制作--中模减面--模型大纲分组整理。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素2.虚拟环境虚拟现实是一种计算机仿真系统，通过对三维世界的模拟创造出一种崭新的交互系统。它利用计算机生成一种模拟环境，为用户提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户具有身临其境的沉浸感，并能在虚拟现实环境中进突发交互。虚拟现实场景与视频游戏类似，在封闭的环境中生成感官模拟。通过将用户与现实的感觉隔离，重现日常生活中常见的物体、景色，并获取视觉和音频反馈，从而让体验者产生处于另外一个地方的错觉。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素3.多媒体资源计算机领域里，媒体主要是传输和存储信息的载体，传输的信息包括语言文字、数据、视频、音频等等。对于虚拟显示技术而言，良好沉浸感是其能够让用户身临其境以假乱真的必要体验，那么除了能够还原真实的三维场景之外，音频、视频等常见的多媒体资源对于虚拟现实应用的体验感来说必不可少。以VRC-Editor为例，该虚拟现实开发软件支持.mp3、.wav、.flac等常见的音频格式。视频方面支持.mp4、.wmv、.avi、.flv等常见的视频格式。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素4.数据处理虚拟现实应用中的数据处理包括数据可视化图表、数据结构、数据运算逻辑、云计算、物体的数据交互等。（1）数据可视化图表在信息爆炸的时代，越来越多的数据堆积。但是，这些密集数据没有重点关注并且可读性较差。因此，我们需要数据可视化以帮助数据易于理解和接受。相反，可视化更加直观和有意义，并且使用适当的图表来可视化数据非常重要。1）柱形图柱形图使用垂直列来显示类别之间的数值比较，并且列数不应太大，过大可能导致轴向信息显示不全。柱状图利用柱高来反映数据中的差异，并且人眼对高度差异很敏感。限制是它仅适用于中小型数据集。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素2）折线图折线图用于显示连续时间间隔或时间跨度内的数据变化。它的特点是随着时间或类别的变化而反映事物的趋势。应当注意，折线图的数据记录数应大于2，可用于大数据量的趋势比较。并且最好不要在同一图形上超过5条折线。应用场景：数据量随时间变化的趋势，系列趋势的比较。3）饼状图饼图广泛用于各个领域，以表示不同类别的比例，并通过弧线比较各种类别。饼形图不适用于多个数据系列，因为随着数据系列的增加，每个切片将变得更小，最后大小区别也不明显。4）散点图散点图在直角坐标系上以点的形式显示了两个变量。点的位置由变量的值确定。通过观察数据点的分布，我们可以推断出变量之间的相关性。制作散点图需要大量数据，否则相关性不明显。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（2）数据结构1）数组使用场景：数据量较小、数据规模已知、随机访问修改元素值。若优先考虑插入速度，则使用无需数组；如果查找速度很重要，选择有序数组进行二分查找。缺点：需要预先知道数据规模、插入效率低需要移动大量元素。2）链表使用场景：数据量较小、不需要预知数据规模、适用于频繁的插入工作。缺点：有序数组可以通过二分查找的方式具有很高的查找小喇叭（o（logn）），而链表只能使用顺序查找，效率低下（o（n））。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素3）二叉查找树使用场景：数据是随机分布的、数据量较大、频繁的查找和插入操作。缺点：如果处理的数据是有序的（升序/降序），那么构造的二叉查找树就会只有左子树（或右子树），也就是退化为链表，查找效率低下(O(logn))。4）平衡树如果处理的数据是有序的（升序/降序），那么构造的二叉查找树就会只有左子树（或右子树），也就是退化为链表，查找效率低下(O(logn))。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素5.逻辑交互（1）UnityUnity3D是由UnityTechnologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Director，Blendergameengine，Virtools

或

TorqueGameBuilder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件。其编辑器运行在Windows和MacOSX下，可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone、WebGL（需要HTML5）、Windowsphone8和Android平台。也可以利用Unitywebplayer插件发布网页游戏，支持Mac和Windows的网页浏览。它的网页播放器也被Macwidgets所支持。Unity使用的是C#语言，C#在网络开发方面成绩很优秀，速度很快，运行更加高效。比简单的脚本语言强大，比c++更简单易用。支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实和虚拟现实设备等。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（2）虚幻引擎虚幻引擎4是由游戏开发者制作并供游戏开发者使用的一整套游戏开发工具。从二维的移动平台游戏到主机平台的大作，虚幻引擎

4

赋予您启动项目、发布项目、不断成长完善并脱颖而出所需的一切功能。虚幻引擎可用于现在和未来的移动设备。无论是简单的二维游戏，还是令人惊讶的高端视觉效果，虚幻引擎4都让您能够针对

iOS

和

Android

设备上的游戏进行开发和无缝部署。虚幻引擎4使用C++语言进行开发，除了C++语言之外，还可以使用UnrealScript语言来开发虚幻引擎4应用程序。UnrealScript语言是一门专门为虚幻引擎而设计的脚本语言，它能够很好地表示出游戏逻辑。相对于C++来说，UnrealScript语言学习起来要容易得多，所以如果你对C++不是很感兴趣或者对图形学不是很了解的话，可以考虑使用UnrealScript来开发你的应用程序。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素除了C++的编程方式外，虚幻4还支持蓝图来进行逻辑功能的开发。虚幻引擎中的蓝图可视化脚本系统是一类完整的游戏性脚本系统，此系统的基础概念是使用基于副本的界面在虚幻编辑器中创建游戏性元素的。于引擎中的对象驱动（OO）类或对象。使用UE4后便知，使用蓝图所定义的对象通常被直接称为“蓝图”。蓝图的底层其实还是c++，一个子类继承父类，获得父类所有的功能.虚幻4蓝图线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（3）CryEngineCryEngine游戏引擎（简称CE3）是由德国Crytek公司研发，旗下工作室“GMBH”优化、深度研究的游戏引擎。在某种方面也可以说是CEinline的进化体系。CE3具有许多绘图、物理和动画的技术以及游戏部分的加强。是世界游戏业内认为堪比虚幻3引擎的游戏引擎，目前CE3已经应用在各大游戏之中。Lua是一种轻量级跨平台的脚本语言，由于语法简单，它在游戏行业中越来越受欢迎。Lua是Giderosmobile、CoronaSDK和CryEngine等游戏引擎所使用的主要编程语言。《柯南时代》、《愤怒的小鸟》、《Aquaria》和《AmericanGirl》都是由Lua编写的最受欢迎的游戏项目。（4）OpenVR

OpenVR是由Valve公司开发的一套VR

设备通用

API

，换而言之，不管是Oculus

Rift或

HTC

Vive甚至是其他

VR

设备，都不再需要使用产商提供的

SDK

就可以进行开发，有种打算一统天下的范儿，使用新的OpenVR

SDK将不必关注硬件设备本身设备造成的差异。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（5）VRC-EditorVRC-Editor采用可视化编程的方式进行逻辑交互的开发，区别于蓝图，VRC-Editor面向的开发人员不需要有很深的编程基础即可进行逻辑交互的开发工作。结合虚拟现实开发过程用到的高频功能，从开发者使用便捷的角度进行了封装优化，集成了上百种功能块；考虑到功能的普适性，结合常用的开发API，集成了多组别的逻辑块。而且VRC-Editor所独特具有的一键发布多终端的特色功能，使开发者不用掌握复杂的多平台开发的技术点即可一次开发，多平台发布（支持移动端、移动VR、PCVR以及移动VR等）VRC-Editor逻辑编辑界面线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素6.终端设备目前国内VR硬件投资市场以输出设备为主，市场上主要产品可以分为移动端VR、PC端VR和一体机。（1）移动端VR在中国VR设备市场，基于智能手机的发展轨迹以及庞大的用户规模，移动VR被很多人认为是未来的主流VR设备。另外由于移动VR设备想对来说技术含量较低、成本不高，使得移动VR设备推广更为迅速。移动VR设备线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（2）PC端VR虽然PC端VR头盔相对于移动VR存在操作繁琐、价格昂贵、携带不便等困难，但其绝佳的体验感让消费者体验到VR技术真正的魅力。以OculusRift为例，相比于GreaVR，Rift有定位追踪功能、更深层次的游戏体验和高保真环境。目前PC端VR还存在许多问题。我们使用PC端VR需要一定的空间以及多项设备包括PC、传感器的链接，并且VR设备对PC的硬件要求也很高。目前微软、video等各大公司正在努力优化显卡，VR对pc硬件的要求也会随着技术的提升而降低，并且VR目前在努力发展云端技术，未来或许并不需要再连接PCPC端VR设备线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素（3）一体机VR相较于市场上的手机盒子以及依托电脑输出的VR产品，一体机更符合人们对VR的认知。VR一体机是具备独立处理器并且同时支持HDMI输入的头戴式显示设备。具备了独立运算、输入和输出的功能。VR一体机需要具备独立的运算处理核心，因此具有更高的研发难度。目前国内基本没有相关芯片制作厂商，一体机VR发展缓慢，短期无法形成较大市场规模。VR一体机线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2虚拟现实应用软件的构成要素相比于PC端VR，一体机的便携性和易用性会比VR头盔好很多，后者需要坐在电脑前连一根线到头盔，还需要鼠标键盘来操作；另外，一体式的VR的软硬件都可以进行定制，从而达到最优的用户体验;同时一体机VR在人机交互上较移动端VR会有优势，在存储和续航方面能有更好的优化，同时可以更好地切换在线内容与本地内容；它不限于移动端，也能接入PC的内容。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结1选择题(1)请从下列选项中，不是虚拟现实系统的组成（）。A输入设备B演示设备C软件系统D手柄(2)请从下列选项中不是虚拟现实常用的数据图标类型（）。A甘特图B折线图C饼状图D散点图学习单元十一虚拟现实11.3构建虚拟仿真课件线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研小思考

根据前面学习的知识，我们已经了解到一款VRC-Editor的VR课件开发工具，那么怎么样才能创建一个VR教学课件呢？一起来学习吧！无论是在培训机构还是学校，线上教学已然成为促进教育发展的重要推动力。将VR全景教学与3D多人实时互动平台结合在一起的VR教学课件，让学生不只能从书本或是实验室中观察学习，还能让师生瞬间立刻获得革命性的教学体验。利用VR教学，可以在历史、地理、物理、化学、生物等各个学科提供虚拟现实的场景，能够大大加强学生对抽象概念和不可见现象的感知。VRC-Editor可以直接实时获取多种3D辅助设计软件数据内容，也可以自由的搭建3D的虚拟课程场景，并且结合3D立体沉浸式投影系统和交互设备，具备协同设计、可视管理、实时交互等多种体验功能。通过零代码框架，使得不具备编程能力的用户也能够开发出简易的虚拟仿真课件。线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考资料：VRC-Editor软件官方网站/线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴根据提供的参考资料，下载安装好VRC-Editor软件，先初步了解VRC-Editor的基本界面，有余力的同学可以尝试制作一个教学课件。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结经过线上课前预习，我们应该了解到，VR教学课件是一种全新的学习方式，它打破了传统教学的呆板、单一的方式，提供了更符合人性、更有效率、更多元化的教学方式，从而使学习更简单、更快乐、更高效。。

接下来就让我们通过VRC-Editor创建属于自己的课件吧！线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.安装VRC-Editor，并且了解VRC-Editor基本界面；2.使用VRC-Editor制作一个物体展示的教学课件；线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件1.下载安装VRC-Editor软件（1）打开VRC-Editor软件官方网站/，在首页中点击下载按钮免费下载恒点互动课件编辑器软件。（2）安装下载完成后，双击下载好的文件进行软件的安装，根据安装提示进行安装即可。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件（3）VRC-Editor界面介绍VRC-Editor的操作界面主要包括系统工具栏、环节配置界面、场景树界面、场景编辑窗口，属性设置面板等界面线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件①系统工具栏系统功能栏主要包含以下功能：撤销、前进、移动、旋转、缩放、界面部件、3D工具、定位点、灯光、摄像机、声音、数据池、算法、组装模型、全局功能、项目、动画、场景、风格等用户常用操作工具以及保存、预览、发布等发布流程控制按钮。②环节配置界面在环节配置列表中，用户可通过点击加号增加实验的环节和子环节，用户可通过环节和子环节的设定，设计相应的实验框架和实验层次。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件③场景树界场景树界面显示了场景中的所有对象列表，包括UI界面和场景模型。④场景编辑窗口场景编辑窗口用于展示在播放器中的对象，包括界面和场景模型。可对UI和3D物体进行操作。可通过左下角的模式切换按钮将场景编辑窗口在UI编辑模式、场景编辑模式、混合编辑模式中进行切换。UI编辑模式只会显示UI界面，场景编辑模式只会显示3D模型，混合编辑模式会将UI和3D模式混合显示线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件⑤属性设置面板当在场景树或者场景编辑窗口中选择一个对象时，右侧属性设置面板会出现该对象的可修改属性，用户可以通过修改这些属性值调整对象在场景中的位置等其它属性。当用户没有选择一个对象时，右侧属性面板则会显示当前环节的配置信息。当使用的场景为时实光照场景时，用户还可以通过右侧环境设置修改当时的时实天气，模拟天气变化。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1安装VRC-Editor软件⑤发布工程面板点击发布按钮后会弹出发布工程选择弹窗，发布工程包括发布到平台和发布到本地。发布到平台指的是直接将成果文件发布到平台，可通过网页、APP、智慧教室访问。发布到本地指的是将成果文件保存到本地，同时又可以发布成上传到平台的包、Windows版本（独立运行包）和WebGL版本（独立运行包）。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2使用VRC-Editor软件制作教学课件

2.使用VRC-Editor制作一个物体展示的教学课件

步骤1：打开VRC-Editor软件，点击左侧创建工程按钮，创建一个名为《国产大飞机C919发动机展示》的工程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2使用VRC-Editor软件制作教学课件