王志宏开题报告-已校正.doc

深圳大学本科毕业论文（设计）开题报告题 目光栅衍射实验的虚拟实验学生姓名 王志宏学号2005111243专业光信息科学与技术学 院电子科学与技术指导教师张敏本选题的意义及国内外发展状况：一、虚拟现实的意义：虚拟现实（简称VR），是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。虚拟现实广泛应用于各行各业，包括城市规划、医学、娱乐、艺术与教育方面、军事与航天工业、室内设计等。虚拟现实应用于教育可以使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史城堡，甚至深入原子内部观察电子的运动轨迹和体验爱因斯坦的相对论世界，从而更形象地获取知识，激发思维。不仅可以为学生创造更好的学习环境，寓教于乐；而且用虚拟的环境代替真实的环境，在保证教学质量的同时可以缓解学校的经费紧张问题。1、 科学研究虚拟现实系统在高校许多领域进行了相关的课题研究，对科学技术研究具有很大的促进作用。浙江大学心理学国家重点实验室开发的虚拟故宫、CAD& CG国家重点实验室开发出桌面虚拟建筑环境实时漫游系统；清华大学计算机系对虚拟现实和临场感方面进行了研究。2、 虚拟校园随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是宽带技术大规模应用的今天，有 一些高校已经开始逐步推广使用虚拟校园模式。天津大学早在1996年，在SGI硬件平台上，基于VRML国际标准，最早开发了虚拟校园。让没有去过天津大学的人，好好领略了一下近代史上久负盛名的大学。中央广播电视大学远程教育学院，投入较大的人力和物力，将网络学院具体的实际功能整合在图形引擎中，突破了大多虚拟现实技术的应用仅仅停留在校园一般性浏览的功能上，作为基础平台进行大规模应用，并且通过了教育部和有关院校的技术鉴定。他们以学员为中心，构想了一些人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台，开创一个崭新的里程，让人们感受到全方位的教学、校园文化。3、 虚拟课堂虚拟课堂不同于传统学校中的教室，它除了具备可以进行传统教育的教学外，更擅长使学习者置身于学习对象之中的逼真环境。比如，学习飞行器驾驶技术，那么虚拟课堂就是飞行器飞行的模拟环境；学习解剖学时，虚拟课堂可以使在虚拟医院。虚拟课堂甚至可以使学习者身临超越现实时空的学习环境，如探索星系时的创境课堂是虚拟太空，研究分子原子结构时的创境课堂是在虚拟微观世界中。4、 虚拟实验室利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，广泛应用于理工科的教学实验中。在虚拟物理实验室里，学生可以做光学、重力、惯性等实验。在虚拟化学实验室里，可以利用各种化学药品和天平、砝码、温度计等工具，做各种不同的化学反应，观察燃烧、爆炸等反应现象。在虚拟的地理实验室里，可以做地震波传播、火山喷发等实验。在虚拟生物实验室里，可以做各种解剖实验。中国科技大学运用虚拟现实技术在物理实验方面，有着丰富的经验和较高的水准。他们已经研制了比较成熟的产品，例如大学物理仿真实验系统。该教学软件利用计算机将实验设备、教学内容、教师指导和学生的思考、操作有机地融为一体，它克服了实验教学长期受到课堂、课时限制的困扰。由于虚拟现实的交互性、临场性和感知性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，从而可以全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。并且这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦地反复练习，直到掌握操作技能为止。二、国内外发展状况： 虚拟现实技术的发展，是在网络技术基础上，融合多种技术的结果。随着网络时代宽带大规模应用的到来，市场对虚拟现实技术的应用越来越迫切。大有风雨欲来，风满楼之势。X3D、CULT3D、VIEWPOINT、360度环视等技术将逐步被广泛应用。像AUTODESK/DISCREET、MRCROMEDIA、ADOBE等知名IT公司均保持与虚拟现实技术的紧密联系，或有接口，或发布相关产品，加大在互联网的比重。 以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件， Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。研究内容：利用虚拟现实技术对光栅衍射实验建模，并实现实验过程的虚拟实现：一、 完成实验模拟的仿真功能。二、 完成整个系统的搭建，包括友好的人机操作界面，虚拟场景的设计和虚拟实验过程。三、 实现各个功能模块的融合，使系统达到操作方便、高效实用的性能。研究方法、手段及步骤：运行环境：Windows XP开发平台：Visual C+ 6.0 、3ds Max一、 掌握“光栅衍射实验”的实验原理和操作步骤，以及了解实验所用仪器的样式和参数。二、 利用建模完成实验中各种仪器的虚拟模型，务求真实，实用性强。三、 运用VC构建整个系统，包括各个功能模块与友好的人机界面。完成编程设计后，运行系统，反复调试，最后确保系统顺利、稳定运行，实现“光栅衍射实验”的虚拟仿真功能。参考文献：1 叶至军编著，Visual c+/DirectX9 3D游戏开发导引。北京:人民邮电出版社,2006.22 DouglasC.Schmidt ，C+网络编程。北京：清华大学出版社，20033 位元文化编著，Visual C+实用