基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真资源设计与研究
发布时间：2020-06-30 17:34
【摘要】：随着虚拟仿真技术的不断进步和相关软硬件的逐渐成熟,由虚拟仿真技术所创造的学习资源具有环境、物理和行为的真实感,能突破时空限制、不受场地和设备等客观条件的制约,无限重复操作直至达到理想效果,可有效解决当前实验、实践和实习等教学环节中所面临的众多困难。然而,当前虚拟仿真资源在应用过程中也存在着长时间学习会引起不适、缺乏高维度的交互与信息反馈、学习者缺乏自主探究的主动性等问题。因此,急需探索一种既能构建高沉浸舒适感的仿真环境,又能考虑学习者的行为和感受的解决方案。本文从沉浸舒适感、触觉交互反馈的多样性与真实性以及交互行为分析方面入手,将触觉反馈交互融入到虚拟仿真资源中,设计一种基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真资源的方案,协助学生提高在虚拟仿真环境中的自主探索、高效学习的能力。本文的主要研究内容如下:(1)分析虚拟仿真资源在沉浸感、交互性等方面的不足,结合立体显示与触觉反馈,确定基于触觉反馈的沉浸式虚拟仿真资源的指导理论、设计流程。(2)阐述沉浸式虚拟仿真资源的关键技术,依据感知物体的深度信息定义视差类型,根据最佳立体感舒适区范围完成场景布设;基于振动式触觉再现技术,设计一种触觉交互和反馈模型;为了提高场景渲染与碰撞检测效率,探究交互过程中场景优化的方法。(3)针对仿真资源中触觉交互行为的分类,使用关键事件分割整个交互过程,然后描述触觉交互的类型及交互过程中系统状态变化。通过采集关键交互事件点的交互数据,整理、归纳交互行为分析评价要素,构建评价模型并分析学习者的学习行为、过程与效果,为学习者、指导者和开发者提供较为全面的结果反馈。(4)以《中学生物实验》中“种子萌发实验”为例构建虚拟仿真资源,根据实验需求完成场景搭建、触觉交互设计与开发,使用问卷调查法对实验系统开展评价工作,结果表明将触觉交互设计方法运用到虚拟仿真资源是有效、可行的,能协助学生在虚拟仿真环境中开展自主探索、高效学习。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：G434
【图文】：
图２．１虚拟仿真资源与学习者的关系逡逑
音、视频、图像展示、交互等［％。因此，借助虚拟仿真技术构建逼真的学习环境，逡逑能够有效解决学习过程中情景化和交互性的问题，激发学生的学习兴趣，促进对知逡逑识的理解。基于上述理论分析，图２．１梳理出沉浸式的虚拟仿真资源与学习者的关逡逑系。逡逑（２）总体框架设计逡逑结合虚拟仿真技术的特点、开发资源和相关教学案例，可总结出如图２．２所示逡逑的沉浸式虚拟仿真资源的总体设计框架，包括需求分析、功能设计与开发环节。逡逑沉浸式的环境１１内容的贴合性１１交互方式｜｜激励反馈逡逑逦逦逦逦逡逑%藉澹铄义献试瓷杓棋喂δ苣？樯杓棋澹у义息俪【吧杓疲危俳换シ绞剑义希浚哄澹义希诔【澳Ｐ停危诲危谑莶杉义息
本文编号：2735600
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：G434
【图文】：
图２．１虚拟仿真资源与学习者的关系逡逑
音、视频、图像展示、交互等［％。因此，借助虚拟仿真技术构建逼真的学习环境，逡逑能够有效解决学习过程中情景化和交互性的问题，激发学生的学习兴趣，促进对知逡逑识的理解。基于上述理论分析，图２．１梳理出沉浸式的虚拟仿真资源与学习者的关逡逑系。逡逑（２）总体框架设计逡逑结合虚拟仿真技术的特点、开发资源和相关教学案例，可总结出如图２．２所示逡逑的沉浸式虚拟仿真资源的总体设计框架，包括需求分析、功能设计与开发环节。逡逑沉浸式的环境１１内容的贴合性１１交互方式｜｜激励反馈逡逑逦逦逦逦逡逑%藉澹铄义献试瓷杓棋喂δ苣？樯杓棋澹у义息俪【吧杓疲危俳换シ绞剑义希浚哄澹义希诔【澳Ｐ停危诲危谑莶杉义息
本文编号：2735600
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