基于VRML的交互式虚拟实验室的研究与实现

摘要

本文介绍了虚拟实验室的概念、特点及应用前景；分析了虚拟实验室的功能要求和性能要求、虚拟实验的操作方式，建立了虚拟实验环境整体模型，设计了一种网上虚拟实验系统的模块结构；最后基于VRML实现了一个数字电路虚拟实验室，利用3DMAX、VRML进行三维虚拟实验环境的构建，并给出了优化VRML文件的策略，利用VRML的脚本程序仿真了74LS04芯片逻辑功能测试的实验过程，利用Dreamweaver构建了逻辑电路虚拟实验室的网页结构。本数字电路虚拟实验室主要有三个特点： 第一，交互界面真实感强。该虚拟实验室提供了三维实验环境，具有亲临其景的真实感和超越现实的虚拟性，使用者能够沉浸其中操作实验，显示出了系统的实用性和先进性。 第二，扩充性强。该虚拟实验室系统的设计开发过程可总结为一个通用的设计模式，以适用于其它虚拟实验室的开发。 第三，交互性好。该虚拟实验室提供了用户与环境动态交互的内容和方式，用户可对实验过程进行实时控制和操作，具有操作性强，参与性好等优点，达到了锻炼实验者动手能力的目的。

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第一章绪论

1.1虚拟实验室综述

1.2虚拟实验室在国内外发展现状

1.3虚拟实验室的特点及应用前景

1.4本论文研究的关键问题

第二章虚拟现实建模语言(VRML)

2.1 VRML概述

2.2 VRML的定义与基本特征

2.3 VRML的对象化特征

2.4 VRML编程概念

第三章虚拟实验室系统的设计

3.1系统总体分析

3.1.1虚拟实验过程模型

3.1.2功能要求

3.1.3性能要求

3.1.4动画设计要求

3.2系统总体设计

3.2.1虚拟实验基本元素

3.3.2虚拟实验操作方式

3.2.3虚拟实验环境整体模型

3.2.4网上虚拟实验室系统的模块结构

3.2.5开发基于VRML的虚拟实验室的工具

第四章三维实验场景的构建

4.1三维实验场景的建模技术

4.2实验场景中形体模型的构建

4.3 VRML场景的优化策略

4.4分立模型的整合

4.3实验场景中行为模型的构建

第五章交互式虚拟实验的实现

5.1交互式虚拟实验事件驱动原理

5.2芯片插入面包板的实现

5.3连线的实现

5.4测试芯片逻辑功能的实现

5.5实验结束工作的实现

第六章虚拟实验室的网上发布

6.1页面布局与结构

6.2虚拟实验室的网上发布

第七章总结与展望

参考文献

论文发表及科研经历

致谢