Введение
Глава 1. Виртуальные лаборатории и тренажёры 19
1.1 Виртуальная реальность 19
1.2 Обзор существующих решений среди виртуальных тренажеров 24
1.3 Типы и свойства виртуальной реальности 30
1.4 Иммерсивность виртуальных сред 32
1.5 Новейшие иммерсивные устройства 38
Выводы 39
Глава 2. Методология проектирования тренажёров с иммерсивными обучающими средами в виртуальной реальности 41
2.1 Модель конструктора сценариев виртуальных лабораторий 41
2.2 Модель обучения в виртуальной лаборатории 60
2.3 Принципы вовлеченности 62
2.4 Модель тренажера с использованием виртуальной реальности 64
2.5 Модель операции оценки качества виртуального тренажера 67
2.6 Определение эмоционального состояния оператора 69
2.7 Прогнозирование уровней нейромедиаторов для вычисления эмоций пользователя, погруженного в виртуальную среду 74
2.8 Параметры, влияющие на иммерсивность среды 75
Выводы 82
Глава 3. Разработка автоматизированной системы создания виртуальных тренажёров и их воспроизведения с использованием виртуальной реальности 84
3.1 Принципы разработки автоматизированной системы 84
3.1.1 Методология разработки автоматизированной системы 85
3.1.2 Технология проектирования автоматизированной системы 89
3.1.3 Выбор среды разработки автоматизированной системы 90
3.2 Функциональная структура автоматизированной системы 92
3.3 Многопользовательский режим 95
3.4 Диаграмма состояний сценария 96
3.5 Диаграмма прецедентов сценария 96
3.6 Диаграмма прецедентов тренинга 97
Выводы 98
Глава 4. Апробация автоматизированной системы создания виртуальных тренажёров и их воспроизведения с использованием виртуальной реальности 99
4.1 Виртуальная биотехнологическая лаборатория 99
4.1.1 Применение методики создания виртуальной лаборатории 99
4.1.1.1 Основные механики 99
4.1.1.2 Виртуальное окружение 101
4.1.1.3 Звуковое сопровождение 105
4.1.1.4 Сценарий виртуального эксперимента 108
4.1.2 Применение методики обучения в виртуальной лаборатории 108
4.2 Виртуальный полигон осмотра места происшествия 109
4.2.1 Применение методики создания виртуального полигона 109
4.2.2 Применение методики обучения в виртуальном полигоне 110
4.3 Виртуальная хирургическая операционная 111
4.3.1 Применение методики создания виртуальной операционной 112
4.3.1.1 Основные механики 112
4.3.1.2 Виртуальное окружение 114
4.3.1.3 Звуковое сопровождение 115
4.3.2 Применение методики обучения в виртуальной операционной 116
4.3.3 Многопользовательский режим в виртуальной операционной 117
Выводы 117
Глава 5. Практические аспекты внедрения автоматизированной системы разработки виртуальных тренажеров 118
5.1 Оценка эффективности использования автоматизированной системы 119
5.2 Гомоморфная редукция физических моделей в виртуальные 121
Выводы 122
Заключение 123
Список сокращений, условных обозначений, терминов 125
Список источников 126
Список иллюстраций 147
Список таблиц 150
Приложения 151
