基于Web 3D的虚拟物理实验研究

摘要

随着虚拟现实技术、网络技术的发展，基于网络的虚拟实验的开发和研究成为远程教育研究的热点，已经受到教育界人士越来越多的关注。虚拟实验应用于远程教学具有“节省大量实验经费”、“突破了时间和空间的局限”、“避免真实实验对实验者的伤害”等优点。目前的虚拟实验在实验真实感、交互性和教学效果等方面与现实实验相差甚远，不能满足实际教学的需求，而Web3D技术的产生使这些问题得到了解决。Web 3D是一种新兴的网络三维技术，利用这种技术制作出的网络虚拟实验具有良好的交互性和沉浸感，所以已经被越来越多的远程实验研究者所关注。 本论文着眼于Web 3D技术在实验教学中的应用。首先介绍了与Web 3D技术紧密相关的虚拟现实技术，包括其基本概念和分类。而后探讨了虚拟实验的相关内容，包括概念、类型及应用于实验教学的理论依据。然后介绍了几种Web 3D技术，并比较各自的特点，总结了用Web 3D技术开发网络虚拟实验的大众化方式：即将虚拟对象的建模与交互的设计分开进行，先在专业的建模软件中构建三维模型，再导出到专门的交互软件(如Cult 3D Designer)中设置交互。并以《分光计的调整》虚拟实验开发为例，介绍了利用Web 3D技术开发虚拟实验的流程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

一、研究背景

二、国内外研究现状

三、问题的提出

四、论文的主要内容

第二章虚拟现实与虚拟实验的相关问题与理论依据

一、虚拟现实技术

(一)虚拟现实技术的概念

(二)虚拟现实技术的分类

二、虚拟实验

(一)虚拟实验的含义

(二)虚拟实验的模式

(三)虚拟实验的理论基础

第三章 Web 3D综述

一、Web3D概述

(一)从VRML到Web 3D

(二)Web3D的关键技术——实时渲染引擎

二、典型的Web 3D技术介绍

(一)VRML

(-)Cult3D

(三)Viewpoint

(四)Atmoshpere

(五)Shout 3D

(六)java 3D

三、几种Web 3D技术的比较分析

四、基于Web 3D的虚拟实验开发技术的选择——Cult 3D

(一)Cult 3D简介

(二)使用Cult3D的基础条件

(三)Cult3D窗口功能简介

第四章开发基于Web 3D的虚拟物理实验

一、用Web 3D开发虚拟实验的一般流程

(一)前期的实验设计

(二)实验环境及对象的建模

(三)在交互软件中实现交互

(四)将制作好的实验发布到网页中进行整合

二、利用3DS MAX和Cult3D开发《分光计的调整》虚拟实验

(一)相关技术的选择

(二)在3DS MAX中对实验对象进行建模和动画设置

(三)在Cult 3D Designer中设置交互过程

(四)在Dreamwaver中发布虚拟实验

结 语

参考文献

后 记