基于VRP的中小学虚拟科技馆的设计和实现

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1、基于VRP的中小学虚拟科技馆的设计和实现　　【摘要】中小?虚拟科技馆作为建设数字化校园的一部分，可以使?生在虚拟科技馆中自由浏览，体验或操控虚拟展示的科?技术和产品，弥补实体科技馆的局限，培养?生的科?精神和素养。文章阐述了建设中小?三维立体虚拟科技馆的步骤、虚拟科技馆的数据采集与教?设计、虚拟科技馆建筑与展品的建模与烘培方法以及利用VR-Platform构建虚拟场景、实现虚拟交互控制的方法。　　【关键词】虚拟科技馆；三维建模；立体播放；VR-Platform　　【中图分类号】G40-057【文献标识码】A【论文编号】1009―8097（2013）04―01

2、14―05　　引言　　科技馆是以展览科技教育为主要功能的公益性科普教育场所，让参观者观看科普知识，参与体验具有互动性的科?技术展品和科?技术手段，激发参观者对科?技术的兴趣，启迪参观者的科?观念和探索思想，实现对公众的科普教育。中小??生具有强烈的求知欲望，对科?技术充满了好奇，参观科技馆会受到很大启发和鼓舞，可以了解很多科普知识，也能激发?生追求科?知识的热情。但目前我国公益性的科技馆建设还不多，中小城市很少，偏远地区和广大农村几乎没有，而在校园内建设科技馆的中小?很少，这就严重影响了科技馆在中小?科普教育的作用和效果，对展宽中小??生的科?视野，发展科?

3、精神，培养创新能力很不利。8　　随着数字媒体技术、立体显示技术和计算机网络技术发展，虚拟现实技术得到很大发展，在模拟军事训练、工业仿真、虚拟实验、虚拟博物馆等领域得到广泛应用。虚拟现实技术是利用计算机技术对真实世界进行模拟仿真，创建具有真实感的虚拟世界，用户置身其中仿佛置身在真实世界中，可以观赏虚拟的真实环境，还可以与虚拟环境中的对象进行交互操作。虚拟科技馆是将现实存在的实体科技馆以三维立体的虚拟方式呈现出来，实现实体科技馆的科普教育功能。虚拟科技馆将实体科技馆的馆外、馆内环境构建成3D模型，展示实体科技馆的科技内容，尽可能多地提供虚拟交互操作，同时还提供一

4、些实体科技馆难以提供的多媒体交互和网络信息资料查找功能等。参观者能在虚拟的科技馆中随意游览，观看馆内各种展品的三维仿真展示，并可以对三维虚拟展品操作，从各种视角查看三维虚拟展品，可以方便快捷地搜索、查找自己感兴趣的各种科技作品的详细信息资料。8　　虚拟现实技术在虚拟博物馆、数字科技馆中的应用越来越受到重视。中国自然科?博物馆协会、中国图像图形?会虚拟现实专业委员会、中国系统仿真?会虚拟技术及应用专业委员会等2007年5月在杭州召开了全国首届数字（虚拟）科技馆技术及应用?术研讨会，其中有多篇关于虚拟科技馆的展示方式、虚拟科技馆中的交互技术论文，如文献[4]对虚

5、拟科技馆和数字科技馆的展品展示方式和功能进行了分析，文献介绍了利用J2EE与AJAX实现具有实时交互功能的虚拟科技馆体系架构的方法。文献介绍了构建虚拟博物馆三维场景及交互漫游实现过程中的若干技术，文献分别介绍了利用VRML、X-VRML、X3D技术构建网络虚拟场景、虚拟科技馆的模型与漫游、交互实现方法。但是目前关于在中小?数字校园中建立虚拟博物馆的研究未见报道。本文作者从美国EBSCO、英国Taylor&Francis、德国Springer等电子期刊全文数据库中以digitalsciencemuseum和virtualsciencemuseum为题名也未检索

6、到关于中小?虚拟博物馆建设的研究报道。　　本文利用VR-Plafform作为虚拟场景开发工具，针对中小?数字化校园建设中建立虚拟科技馆的需要，阐述了建设中小?虚拟科技馆的步骤、数据采集与教?设计、建模与烘培方法以及交互实现等操作，希望在我国中小?数字化校园建设中增加建设具有校本特色的虚拟科技馆，弥补实体科技馆的局限，用于中小??生的科普教育，提高?生的科?素质。　　一中小?虚拟科技馆的设计　　1中小?虚拟科技馆的设计步骤　　中小?虚拟科技馆除具有社会上公众科技馆的科?性外，还要有更多的教育性。因此，中小?虚拟科技馆的设计在一般虚拟科技馆设计的基础上增加教?设

7、计模块，设计步骤如图1所示。　　虚拟科技馆的建筑、环境、馆内设施、展品模型构造一般比较复杂，如果一次性构建全部场景的模型，多边形数量很大将会十分困难，因而需进行场景的分别建模。分别建模时要对建筑物的功能、场景的复杂度和相似度以及贴图的特点进行综合考虑，以提高工作效率。8　　虚拟科技馆场景真实性好坏，沉浸感是否强烈，都依赖于模型构建是否逼真。基本模型的构建是生成虚拟世界的基础。目前建模方式多种多样，可以使用高级建模软件如3DSMax、Maya、AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks、SolidEdge进行建模。本文利用3DSMax建模，可以直接

8、利用各种多边形工具对场景进行创建和修改，不需要书写大