虛擬現(xiàn)實技術的應用現(xiàn)狀及發(fā)展

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1、虛擬現(xiàn)實技術的應用現(xiàn)狀及發(fā)展　　摘要:虛擬現(xiàn)實(VR)是一個正在發(fā)展的高新技術,它允許用戶在一個采用計算機生成的三維的動態(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)實技術的基本特征及關鍵技術、分析了虛擬現(xiàn)實技術的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢?！　￡P鍵詞:虛擬現(xiàn)實(VR);虛擬環(huán)境人機交互　　　　一、引言　　在信息技術發(fā)展的今天,人們的交流越來越多的依靠網(wǎng)絡、廣播、電視等媒體得到相關的信息資料,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行理解吸收,解決這一問題人們只能借助于實物模

2、型,但隨著計算機技術的迅猛發(fā)展,使得人與計算機的交互成為可能,虛擬現(xiàn)實(VR)技術就是借助于這個基礎上實現(xiàn)了人機交互,操作者可以通過鍵盤、鼠標、頭盔、數(shù)據(jù)手套等工具與計算機間的交互,真正成為虛擬環(huán)境中的一員,較真實的感知和操作虛擬世界中的各種對象,達到理解和掌握知識、為生產(chǎn)生活服務的目的?！　《⑻摂M現(xiàn)實技術簡介　　虛擬現(xiàn)實(簡稱VR),又稱靈境技術,是以浸沒感、交互性和構想為基本特征的計算機高級人機界面,是迅速發(fā)展的一項綜合性計算機、圖形交互技術。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技

3、術、計算機網(wǎng)絡技術、并行處理技術和多傳感器技術,模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能,使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互,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,感受到在真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗?！　∮嬎銠C技術的迅速發(fā)展為我們提供了許多解決問題的新方法。虛擬現(xiàn)實技術的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此,目前虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要涉及到三個研究領域:依靠

4、計算機圖形方式建立實時的三維視覺效果、構建對虛擬世界的觀察界面和使用虛擬現(xiàn)實技術加強其在現(xiàn)實世界中的應用。　　三、虛擬現(xiàn)實技術特征及其系統(tǒng)的關鍵技術　　從本質上說,虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口,它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔、提高整個系統(tǒng)的工作效率。因此虛擬現(xiàn)實技術具有以下四個重要特征?！　。ㄒ唬┒喔兄浴　∷^多感知性就是指導包括視覺感知外,還包括聽覺、力覺、觸覺和運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等?！　。ǘ?/p>

5、）存在感　　又稱臨場感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應該達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)境中體驗真實的環(huán)境?！　。ㄋ模┳灾餍浴　∈侵柑摂M環(huán)境中物體依據(jù)物理定律進行動作的程度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的關鍵技術主要由動態(tài)環(huán)境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統(tǒng)開發(fā)工具和系統(tǒng)集成技術等五個方面組成。其中動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是根

6、據(jù)應用的需要獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型。而三維圖形的生成技術關鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。立體顯示和傳感器技術是虛擬現(xiàn)實中實施交互能力的關鍵?！　∷?、當今虛擬現(xiàn)實技術的應用領域　　虛擬現(xiàn)實技術的應用前景十分廣闊。目前在娛樂、教育及藝術領域的應用占據(jù)主流,其次是軍事與航空、醫(yī)學領域,機器人和商業(yè)領域都占有一定比例,另外在可視化計算、制造業(yè)等領域也有相當?shù)谋戎?。下面簡要介紹其部分應用?！　。ㄒ唬蕵贰⑺囆g與教育領域　　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

7、具。如Chicago(芝加哥)開放了關于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,使計算機具備了自學習功能,大大增強了趣味性及難度,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)的藝術轉化為動態(tài)的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術,提高了藝術表現(xiàn)能力?！　。ǘ┸娛屡c航天工業(yè)領域　　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提供了廣闊的應用

8、前景。美國國防部高級研究計劃局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)同訓練,該系統(tǒng)可聯(lián)結200多臺模擬器。另外利用VR技術,可模擬零重力環(huán)境,以代替現(xiàn)在非標準的水下訓練宇航員的方法?！　。ㄈ┽t(yī)學領域　　VR在醫(yī)學方面的應用具有十分重要的現(xiàn)實意義。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,學員們可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結構,這比現(xiàn)有的采用教科書的