Virtools在网络三维虚拟实验中的应用

     Virtools是一种新兴的三维交互构建技术，它应用于网络虚拟实验的开发可极大提高实验的仿真效果和交互能力。基于Virools技术进行了开发虚拟实验的应用研究，提出了开发的流程以及常见问题的解决方案，并以大学物理实验中的进动实验为研究实例描述了Virools具体的应用开发过程。

        1　引　言

        具有较高沉浸感和良好交互性的网络三维虚拟实验，既可以用于学生进行自主探究式学习，也可以作为教师课堂演示实验以加强教学效果。在虚拟实验中，实验环境的构建可以创设良好的学习情境，实验的各种操作可以通过鼠标、键盘等输入设备来完成，如实验器具的识别、实验条件的控制、实验数据的采集与观测等，它的优势在于可以根据需求反复进行实验，而且不必担心实验器材的损耗以及实验本身的危险性等不利因素[1]。另外，学生还可以获得实时在线帮助以及自动测评来辅助完成实验。目前虚拟实验的开发多在高校及相关研究机构中展开，但开发产品的效率低且质量良莠不齐，其主要原因之一是受到开发技术的限制。
        Virtools技术在三维场景的渲染以及非线性实时交互的设计方面有着强大的优势，而且无需编写代码，灵活运用自带模块即可完成强大功能，因此，目前它已经成为开发网络三维虚拟实验的最佳解决方案之一。

        2　Virtools技术

        Virtools技术是由法国交互三维开发解决方案公司VIRTOOLS公司所开发，是虚拟现实的一种开发工具，它提供可视化的图形开发界面，开发人员灵活运用预置模块到对象的行为脚本中就可以建构复杂、高效的应用程序。Virtools除了自身的3D/VR开发平台Virtools Dev，它还有5个功能扩展包，分别是物理特性模块包(PhysicsPack)、人工智能模块包(AIPack)、沉浸式虚拟现实接口模块包(VR Pack)、网络服务器模块包(SeverPack)和Xbox开发工具包(XboxKit)[2]。
        Virtools的特点和优势：
        (1)Virtools提供的转换插件支持主流的三维建模软件工具，如3dsMax，Maya， XSI等。Virtools还可以直接导入和输出3D XML格式文件，使实时三维交互产品的技术实现变得便捷而高效。
        (2)Virtools开放的架构极其灵活，初级的开发者可以利用鼠标拖放Virtools自带的行为模块(Building Block，BB)到对象的行为脚本(Script)中设计交互；高水平的开发者还可以利用SDK和VSL(Virtools Scripting Language，Virtools专用脚本语言[3])通过相应的API接口创建具有特定功能的自定义行为模块应用到程序脚本的编辑中，从而制作出程序简洁而又功能强大的三维交互产品。
        (3)Virtools平台中集成的强大渲染引擎，可使用多种高级的渲染技术(Shaders支持Shader3. 0， HLSL和CgFX；图形加速使用DX 9. c和OpenGL 2. 0)，由此可让开发者制作出游戏级高品质图形效果和视觉特效的产品。
        (4)Virtools引进了基于PCS (Product-Context-Scenario)平台，用于企业互联网配置的两种新产品：3D XE Player和3D Office Player[4]。这两种新产品可应用于局域网中， 3D Life Player(Virtools自带的网页播放器)可应用于互联网，利用VR Pack还可以将作品运行在更加震撼的沉浸式的VR系统中，这就使得Virtools产品运行环境的更加多样化。