实验原理

（1）实验原理

伴随着互联网和人机交互方面的技术突破，教育工作者、医学家、科学家等都在研究虚拟仿真方法和技术在其学科领域内的潜力，以实现更有效的、沉浸式的和引人入胜的学习或培训。

虚拟仿真实验室是指在web环境下的，可供学生进行实验操作的三维实验场景。过去的虚拟实验室仅仅是针对高技术科研员，将高危、现实情况下难以实现、高成本的实验作为建设标准。但随着数字化技术的飞速发展，艺术数字化技术手段已经深入到了各行各业，艺术数字化已经成为当今的潮流。要培养具有国际视野，有创新精神和能力的精英型人才，必须掌握艺术设计数字化技术。目前针对高校学生，为了普及实验教育所建立共享型虚拟实验。学生可以在虚拟三维环境中进行多项任务，如学理论，做测试，做实验，进行创新训练等。

虚拟仿真实验室通过开展以下拟仿真实验子项目：

1、虚拟现实实验项目

虚拟现实项目通过VR、AR、MR实际项目的开发。利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

2、人机交互设计实验项目

人机交互设计实验项目通过设计人造系统的行为，打造两个或多个互动的个体之间交流的内容和结构，使之互相配合，共同达成某种目的。旨在在虚拟环境中培养学生的对于交互行为的理解与把握。

3、影音互动设计实验项目

影音互动设计实验项目通过人体形体测量尺、人体测高计、知觉深度测试仪、视觉反应时测试仪、空间知觉测试仪、多项反应时测试仪等仪器来测量人体感知与反应、信息与信息传输、工作空间与环境系统等基础性数据，以此构建虚拟影音交互空间，打造沉浸式互动环境。

知识点：共10个

1.掌握常用平面软件的使用，如：Adobe Photoshop、Adobe Illustrator、Adobe XD、Axure RP9等，掌握基本平面软件使用方法，制作贴图。

2.掌握常用三维软件的使用：3DMax、Maya、Rhino3D 、C4d、Zbrush、Sketch Up、Blander等，掌握曲面建模和多边形建模方法等立体造型方法。

3.掌握常用的开发引擎，如：Unity3D，Unreal engine 4、Xcode等，掌握基本的开发逻辑，制作出简单的VR漫游交互。

4.掌握基本的编程语言如：Python、C/C++、C#、Java等。

5.掌握资料搜集整理的能力，从考古报告中搜集数据，以便今后的开发制作。

6.掌握色彩原理、色彩搭配原理。

7.掌握空间运动规律。

8.掌握烘焙过程中的贴图、灯光系统、材质系统。

9.掌握基本的计算机图形学知识，如颜色模式、图像模式等

10.掌握平面软件、三维软件、开发引擎软件之间资源的导入导出。

11.了解三维扫描设备，获取三维数据采集的一些知识。

12.了解常用的VR眼镜设备，分析设备之间的性能性能差异，选择合适的设备，以及了解其使用方法和相关开发文件

（2）核心要素仿真设计（对系统或对象的仿真模型体现的客观结构、功能及其运动规律的实验场景进行如实描述）

以VR漫游“打虎亭墓室”为例

1.场景漫游：

在基于真实环境的扫描与还原的3D仿真模型中，可在“漫游模式”中通过 “漫游观察”完成认知实习，包括试验场景、试验对象、试验设备等；掌握所有测试设备的布置情况，与实际测试时完全一致。

2.基于真实设计资料及测试数据的数值仿真：

包括试验对象（墓室）、体验者（游客）、其中包括开门、声音传输、震动反馈、凝视功能等都基于真实数据仿真。

3.面向实际方案设计及组织实施流程中：

在场景漫游、开门、凝视等功能的体验中完成对墓室的体验与认知，通过“虚拟仿真”和“真实感受”两者的结合，完成数据获取、虚拟还原、认知模态实现、体验反馈整个实验流程。