曾令菊

(桂林航天工业学院 传媒与艺术设计学院，广西 桂林 541004)

虚拟现实技术是20世纪发展起来的一项实用技术，融合了动态建模、三维图像生成、立体显示、多维传感等技术，它利用计算机生成与真实世界一样的虚拟环境，操作者使用VR头显、数据手套等设备，通过身体自然动作、声音、注视等行为与虚拟对象进行实时交互，获得视觉、听觉甚至触觉等多感官的及时反馈，产生身临其境的沉浸式体验[1]。随着虚拟现实和人工智能等新一代互联网技术的快速发展，进一步推动了三维虚拟交互产品的开发和应用。本文基于Virtools平台设计并开发三维虚拟实验系统，从系统框架设计、虚拟场景建构和交互功能设计实现等层面研究系统设计与开发的关键技术，研究一种交互功能强、可移植性好、编程难度低、可视化的三维虚拟实验设计与开发方案。

1 虚拟实验系统设计

1.1 开发平台Virtools介绍

Virtools是一款可视化的实时3D环境虚拟实景编辑软件[2]，可以让没有编程基础的开发人员利用Building Blocks(互动行为模块)快速制作虚拟现实交互产品，互动行为模块包括交互设备控制、程序逻辑控制、对象运动控制、视音频控制等功能，通过组合能实现丰富的交互效果，具有兼容性好、扩展性高、可移植性强等特点[3]。

1.2 虚拟实验系统设计

摄像机操作虚拟实验系统的设计主要包括：系统框架设计、实验功能设计和人机交互界面设计。系统框架设计主要基于实验内容、实验目的，对虚拟实验系统进行整体结构设计；……