马本源　李占利　马天　靳红梅

【摘 要】虚拟实验系统侧重于实验操作的规划、判断以及实验数据的验证，具有仿真性、开放性和交互性等特点，要在效果和操作上尽可能的接近实际操作，才能达到实验训练的目的。本文分析了三维虚拟实验系统的典型类型，总结了其标准的实现流程，以及三维建模、实时仿真和实验交互操作等关键技术。本文工作对于三维虚拟实验系统的研究和开发具有一定的指导意义。

【关键词】虚拟实验；三维仿真；交互操作；渲染引擎

0 引言

虚拟现实技术[1]是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，是能够生成多种感官刺激的人机交互系统，具有想象性、交互性和沉浸感等特点。对于一些比较危险的课程实验，稍微的操作不慎就可能会对操作人员构成严重的伤害；受到实际教学空间和实验仪器数量限制，也很难保证每个学生都能进行充分训练。因此，迫切需要将虚拟现实技术引入到实验教学过程中。三维虚拟实验系统利用计算机仿真来模拟整个实验环境和过程，对传统的实验方法进行了彻底改革，让学生通过计算机操作来做实验，以代替或加强传统的真实实验[2]。其扩大了人们的认识领域，得到了普遍的应用。

三维虚拟实验系统侧重于实验操作的规划、判断以及实验数据的验证，具有仿真性、开放性和交互性[3]等特点，要在效果和操作上尽可能的接近实际操作，才能达到实验训练的目的。本文从系统分类、实现流程和关键技术研究两个层面对三维虚拟实验系统进行探讨，详细分析了三维虚拟实验系统的典型类型，总结了其标准的实现流程，以及三维建模、实时仿真和实验交互操作等关键技术。……