虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，其關(guān)鍵技術(shù)和研究?jī)?nèi)容包括以下幾 個(gè)方面：1、交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ) 音輸入技術(shù)成為重要的人機(jī)交互手段。2、觸覺反饋技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性，同 時(shí)在復(fù)雜的場(chǎng)景中實(shí)時(shí)生成立體圖形。虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造出一個(gè)形象逼真的模型。人與該模型 可以進(jìn)行交互，并產(chǎn)生與真實(shí)世界中相同的反饋信息，使人們獲得和 真實(shí)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(shí)）、人類不可能達(dá)到的環(huán)境（夸張?zhí)摂M現(xiàn)實(shí)）或構(gòu)造純粹虛構(gòu)的 環(huán)境（虛幻虛擬現(xiàn)實(shí)）以取代需要耗資巨大的真實(shí)環(huán)境時(shí)，就可以利用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)和在真實(shí)世界中一樣的感覺，就需要有能實(shí)現(xiàn)各種感覺 的技術(shù)。人在真實(shí)世界中是通過(guò)眼睛、耳朵、手

3、指、鼻子等器官來(lái)實(shí) 現(xiàn)視覺、觸覺（力覺）、嗅覺等功能的。人們通過(guò)視覺觀看到色彩斑斕 的外部環(huán)境，通過(guò)聽覺感知豐富多彩的音響世界，通過(guò)觸覺了解物體 的形狀和特性，通過(guò)嗅覺知道周圍的氣味。總之，通過(guò)各種各樣的感 覺，使我們能夠同客觀真實(shí)世界交互（交流），使我們浸沉于和真實(shí)世 界一樣的環(huán)境中。在這里，實(shí)現(xiàn)聽覺最為容易；實(shí)現(xiàn)視覺是最基本的也是必不可少 的和最常用的;實(shí)現(xiàn)觸覺只有在某些情況下需要，現(xiàn)在正在完善;實(shí)現(xiàn) 嗅覺還剛剛開始。人從外界獲得的信息，有80%-90%來(lái)自視覺。因 此在虛擬環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)和真實(shí)環(huán)境中一樣的視覺感受，對(duì)于獲得逼真 感、浸沉感至為重要。在虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)時(shí) 感。例如，制作動(dòng)畫時(shí)不要求實(shí)時(shí)，為了保證質(zhì)量每幅畫面需要多長(zhǎng) 時(shí)間生成不受限制。而虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)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涂梢允谷擞猩砼R 其境的感受。能夠提供視覺和聽覺效果的虛擬現(xiàn)實(shí)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(yuǎn)景規(guī)劃。在規(guī)劃中需要考慮各個(gè)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(hù)文物、重現(xiàn)古建筑。把珍貴的文物 用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)出來(lái)供人參觀，有利于保護(hù)真實(shí)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(guò) 計(jì)算機(jī)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(shí)技術(shù)建立起來(lái)的水庫(kù)和江河湖泊仿真系統(tǒng)，更能使人 一覽無(wú)遺。例如建立起三峽水庫(kù)模型后，便可在水庫(kù)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(dòng)及時(shí)解決問(wèn)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(dá)警戒線時(shí)哪些堤段會(huì)出現(xiàn)險(xiǎn)情，萬(wàn)一發(fā) 生決口將淹沒哪些地區(qū)。這對(duì)制定應(yīng)急預(yù)案有莫大的幫助。

6、虛擬現(xiàn)實(shí)的廣泛用途，把計(jì)算機(jī)應(yīng)用提高到一個(gè)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(lái)看待其作用和意 義。一是在觀念上，從“以計(jì)算機(jī)為主體”變 成“以人為主體”。二是在哲學(xué)上使人進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“虛”和“實(shí)”之間的關(guān)系。虛和實(shí)的關(guān)系是一個(gè)古老的哲學(xué)命題。我們是處于真實(shí)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(zhēng)論的焦 點(diǎn)。以視覺為例，我們所看到的一切，不過(guò)是視網(wǎng)膜上的影像。過(guò)去， 視網(wǎng)膜上的影像都是真實(shí)世界的反映，因此客觀的真實(shí)世界同主觀的 感覺世界是一致的?，F(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)致了二重性，虛擬現(xiàn)實(shí)的景物 對(duì)人感官來(lái)說(shuō)是實(shí)實(shí)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(huì)得出正確的結(jié)果。因此就引發(fā)了哲 學(xué)上要重新認(rèn)識(shí)“虛”和“實(shí)”之間關(guān)系的課題。過(guò)去的人機(jī)界面（人同計(jì)算機(jī)的交流）要求人去適應(yīng)計(jì)算機(jī)，而使 用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，人可以不必意識(shí)