淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

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1、淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文摘要:虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是一個正在發(fā)展的高新技術(shù),它允許用戶在一個采用計(jì)算機(jī)生成的三維的動態(tài)的虛擬環(huán)境中活動或與之相互作用。本文主要介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征及關(guān)鍵技術(shù)、分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)(VR);虛擬環(huán)境人機(jī)交互　　　　一、引言　　在信息技術(shù)發(fā)展的今天,人們的交流越來越多的依靠X絡(luò)、廣播、電視等媒體得到相關(guān)的信息資料,但是這些媒體提供的信息往往是經(jīng)過抽象的,在很大程度上人們不能及時有效的進(jìn)行理解吸收,解決這一問題人們只能借助于實(shí)物模型,但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得人與計(jì)算機(jī)的交互成為可能,虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技

2、術(shù)就是借助于這個基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互,操可以通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等工具與計(jì)算機(jī)間的交互,真正成為虛擬環(huán)境中的一員,較真實(shí)的感知和操作虛擬世界中的各種對象,達(dá)到理解和掌握知識、為生產(chǎn)生活服務(wù)的目的。　　二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介　　虛擬現(xiàn)實(shí)(簡稱VR),又稱靈境技術(shù),是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計(jì)算機(jī)高級人機(jī)界面,是迅速發(fā)展的一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)、圖形交互技術(shù)。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)X絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù),模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能,使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時交

3、互,創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制,感受到在真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為我們提供了許多解決問題的新方法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此,目前虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要涉及到三個研究領(lǐng)域:依靠計(jì)算機(jī)圖形方式建立實(shí)時的三維視覺效果、構(gòu)建對虛擬世界的觀察界面和使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用?！　∪?、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征及其系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)　　從本質(zhì)上說,虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口,它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自

4、然的實(shí)時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負(fù)擔(dān)、提高整個系統(tǒng)的工作效率。因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下四個重要特征?！　。ㄒ唬┒喔兄浴　∷^多感知性就是指導(dǎo)包括視覺感知外,還包括聽覺、力覺、觸覺和運(yùn)動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。　?。ǘ┐嬖诟小　∮址Q臨場感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度?！　。ㄈ┙换バ浴　∷侵赣脩魧δM環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時性)。我們借助與我們8的感覺器官,在虛擬的環(huán)境中體驗(yàn)真實(shí)的環(huán)境?！　。ㄋ模┳灾餍浴　∈侵柑摂M環(huán)境中物體依據(jù)物理定律進(jìn)行動

5、作的程度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要由動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具和系統(tǒng)集成技術(shù)等五個方面組成。其中動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是根據(jù)應(yīng)用的需要獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。而三維圖形的生成技術(shù)關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時”生成。立體顯示和傳感器技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)中實(shí)施交互能力的關(guān)鍵。四、當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。目前在娛樂、教育及藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)主流,其次是軍事與航空、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,機(jī)器人和商業(yè)領(lǐng)域都占有一定比例,另外在可視化計(jì)算、制造業(yè)等領(lǐng)域也有相當(dāng)?shù)谋戎?。下面簡要介紹其部分應(yīng)用?！?/p>

6、?。ㄒ唬蕵?、藝術(shù)與教育領(lǐng)域　　豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具。如Chicago(芝加哥)開放了關(guān)于3025年的一場未來戰(zhàn)爭的世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng);1992年的一臺稱為“LegealQust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能,使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)功能,大大增強(qiáng)了趣味性及難度,使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)品獎?！　∽鳛閭鬏旓@示信息的媒體,VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態(tài)的藝術(shù)轉(zhuǎn)化為動態(tài)的,可以使觀賞者更好地欣賞的思想藝術(shù),提高了藝術(shù)表現(xiàn)能力?！　。ǘ┸娛屡c航天工業(yè)領(lǐng)域　　模擬與練一直是軍事與航天工業(yè)中的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應(yīng)用

7、前景。美國國防部高級研究計(jì)劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIM的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng),以提供坦克協(xié)同訓(xùn)練,該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié)200多臺模擬器。另外利用VR技術(shù),可模擬零重力環(huán)境,以代替現(xiàn)在非標(biāo)準(zhǔn)的水下訓(xùn)練宇航員的方法?！　。ㄈ┽t(yī)學(xué)領(lǐng)域　　VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)境中,可以建立虛擬的人體模型,借助于跟蹤球、HMD、感覺手套,學(xué)員們可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu),這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有