虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)

1、虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)虛擬現(xiàn)實是多種技術(shù)的綜合，其關(guān)鍵技術(shù)和研究內(nèi)容包括以下幾 個方面：1、交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實中的人機交互遠遠超出了鍵盤和鼠標(biāo)的傳統(tǒng)模式，利用數(shù)字 頭盔、數(shù)字手套等復(fù)雜的傳感器設(shè)備，三維交互技術(shù)與語音識別、語 音輸入技術(shù)成為重要的人機交互手段。2、觸覺反饋技術(shù)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬 物體的反作用力，從而產(chǎn)生身臨其境的感覺。3、環(huán)境建模技術(shù)即虛擬環(huán)境的建立，目的是獲取實際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根 據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。4、系統(tǒng)集成技術(shù)由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集 成技術(shù)為重中之重:包括信息同步

2、技術(shù)、模型標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技 術(shù)、識別和合成技術(shù)等等。5、立體聲合成和立體顯示技術(shù)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關(guān)性，同 時在復(fù)雜的場景中實時生成立體圖形。虛擬現(xiàn)實是在計算機中構(gòu)造出一個形象逼真的模型。人與該模型 可以進行交互，并產(chǎn)生與真實世界中相同的反饋信息，使人們獲得和 真實世界中一樣的感受。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境（合理虛 擬現(xiàn)實）、人類不可能達到的環(huán)境（夸張?zhí)摂M現(xiàn)實）或構(gòu)造純粹虛構(gòu)的 環(huán)境（虛幻虛擬現(xiàn)實）以取代需要耗資巨大的真實環(huán)境時，就可以利用 虛擬現(xiàn)實技術(shù)。為了實現(xiàn)和在真實世界中一樣的感覺，就需要有能實現(xiàn)各種感覺 的技術(shù)。人在真實世界中是通過眼睛、耳朵、手

3、指、鼻子等器官來實 現(xiàn)視覺、觸覺（力覺）、嗅覺等功能的。人們通過視覺觀看到色彩斑斕 的外部環(huán)境，通過聽覺感知豐富多彩的音響世界，通過觸覺了解物體 的形狀和特性，通過嗅覺知道周圍的氣味?？傊?，通過各種各樣的感 覺，使我們能夠同客觀真實世界交互（交流），使我們浸沉于和真實世 界一樣的環(huán)境中。在這里，實現(xiàn)聽覺最為容易；實現(xiàn)視覺是最基本的也是必不可少 的和最常用的;實現(xiàn)觸覺只有在某些情況下需要，現(xiàn)在正在完善;實現(xiàn) 嗅覺還剛剛開始。人從外界獲得的信息，有80%-90%來自視覺。因 此在虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)和真實環(huán)境中一樣的視覺感受，對于獲得逼真 感、浸沉感至為重要。在虛擬現(xiàn)實中和通常圖像顯示不同的是，要求顯

4、示的圖像要隨觀 察者眼睛位置的變化而變化。此外，要求能快速生成圖像以獲和實時 感。例如，制作動畫時不要求實時，為了保證質(zhì)量每幅畫面需要多長 時間生成不受限制。而虛擬現(xiàn)實時生成的畫面通常為30幀/秒。有 了這樣的圖像生成能力，再配以適當(dāng)?shù)囊繇懶Ч?，就可以使人有身臨 其境的感受。能夠提供視覺和聽覺效果的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，已被用于各種各樣的 仿真系統(tǒng)中。城市規(guī)劃中，這樣的系統(tǒng)正發(fā)揮著巨大作用。例如，許 多城市都有自己的近期、中期和遠景規(guī)劃。在規(guī)劃中需要考慮各個建 筑同周圍環(huán)境是否和諧相容，新建筑是否同周圍的原有的建筑協(xié)調(diào)， 以免造成建筑物建成后，才發(fā)現(xiàn)它破壞了城市原有風(fēng)格 和合理布局。這樣的仿真系統(tǒng)還可

5、用以保護文物、重現(xiàn)古建筑。把珍貴的文物 用虛擬現(xiàn)實技術(shù)展現(xiàn)出來供人參觀，有利于保護真實的古文物。山東 曲阜的孔子博物院就是這么做的。它把大成殿也制成模型，觀眾通過 計算機便可瀏覽到大成殿幾十根鏤空雕刻的盤龍大石柱，還可以繞到 大成殿后面游覽。用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立起來的水庫和江河湖泊仿真系統(tǒng)，更能使人 一覽無遺。例如建立起三峽水庫模型后，便可在水庫建成之前，百觀 地看到建成后的壯觀景象。蓄水后將最先淹沒哪些村莊和農(nóng)田，哪些 文物將被淹沒，這樣能主動及時解決問題。如果建立了某地區(qū)防汛仿 真系統(tǒng)，就可以模擬水位到達警戒線時哪些堤段會出現(xiàn)險情，萬一發(fā) 生決口將淹沒哪些地區(qū)。這對制定應(yīng)急預(yù)案有莫大的幫助。

6、虛擬現(xiàn)實的廣泛用途，把計算機應(yīng)用提高到一個嶄新的水平，其作用 和意義顯而易見。此外，還可從更高的層次上來看待其作用和意 義。一是在觀念上，從“以計算機為主體”變 成“以人為主體”。二是在哲學(xué)上使人進一步認識“虛”和“實”之間的關(guān)系。虛和實的關(guān)系是一個古老的哲學(xué)命題。我們是處于真實的客觀世 界中，還是只處于自己感覺世界中，一直是唯物論和唯心論爭論的焦 點。以視覺為例，我們所看到的一切，不過是視網(wǎng)膜上的影像。過去， 視網(wǎng)膜上的影像都是真實世界的反映，因此客觀的真實世界同主觀的 感覺世界是一致的?，F(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實導(dǎo)致了二重性，虛擬現(xiàn)實的景物 對人感官來說是實實在在的存在，但它又的的確確是虛構(gòu)的東西?？?是，按照虛構(gòu)東西行事，往往又會得出正確的結(jié)果。因此就引發(fā)了哲 學(xué)上要重新認識“虛”和“實”之間關(guān)系的課題。過去的人機界面（人同計算機的交流）要求人去適應(yīng)計算機，而使 用虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，人可以不必意識