虛擬現(xiàn)實技術4

虛擬現(xiàn)實技術概念目錄分類應用領域研究現(xiàn)狀特征發(fā)展史一、虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1929年，EdwardLink設計出用于訓練飛行員的模擬器。1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗系統(tǒng)Sensorama。一、虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極的顯示）1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器的頭盔式立體顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）一、虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1972年，NolanBushnell開發(fā)出第一個交互式電子游戲Pong；1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一個數(shù)據手套——SayreGlove；1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器；1987年，JimHumphries設計了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型；一、虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1990年，在美國達拉斯召開的Siggraph會議上，明確提出VR技術研究的主要內容包括實時三維圖形生成技術、多傳感器交互技術和高分辨率顯示技術，為VR技術的發(fā)展確定了研究方向。從20世紀90年代開始，VR技術的研究熱潮也開始向民間的高科技企業(yè)轉移。著名的VPL公司開發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進入21世紀，VR技術進入軟件高速發(fā)展的時期，一些有代表性的VR軟件開發(fā)系統(tǒng)不斷在發(fā)展完善。如MultiGenVega、OpenSceneGraph二、虛擬現(xiàn)實技術的概念

虛擬現(xiàn)實技術（VirtualReality）簡稱VR技術，是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。虛擬現(xiàn)實是20世紀末逐漸興起的一門綜合性信息技術，融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、人工智能、多媒體、傳感器、網絡以及并行處理等多個信息技術分支的最新發(fā)展成果。典型的VR系統(tǒng)主要由計算機軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據庫）和VR輸入、輸出設備等組成。二、虛擬現(xiàn)實技術的概念三、虛擬現(xiàn)實技術的特征I3VR技術三角形交互性Interactivity沉浸感Immersion想象力Imagination3.1、VR技術的交互性指用戶對虛擬環(huán)境中對象的可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度（包括實時性）。主要借助于各種專用設備（如頭盔顯示器、數(shù)據手套等）產生，從而使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能，如同在真實世界中一樣操作虛擬環(huán)境中的對象。3.2、VR技術術的沉浸浸感感又稱稱臨臨場場感感，，指指用用戶戶感感到到作作為為主主角角存存在在于于虛虛擬擬環(huán)環(huán)境境中中的的真真實實程程度度，，是是VR技術術最最主主要要的的特特征征。。影響沉浸感的的主要因素包包括多感知性性、自主性、、三維圖像中中的深度信息息、畫面的視視野、實現(xiàn)跟跟蹤的時間或或空間響應及及交互設備的的約束程度等等。3.3、VR技術的想象力指用戶在虛擬擬世界中根據據所獲取的多多種信息和自自身在系統(tǒng)中中的行為，通通過邏輯判斷斷、推理和聯(lián)聯(lián)想等思維過過程，隨著系系統(tǒng)的運行狀狀態(tài)變化而對對其未來進展展進行想象的的能力。對適當?shù)膽糜脤ο蠹由咸撎摂M現(xiàn)實的創(chuàng)創(chuàng)意和想象力力，可以大幅幅度提高生產產效率、減輕輕勞動強度、、提高產品開開發(fā)質量。分類四、虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)的分類類桌面式VR系統(tǒng)DesktopVR沉浸式VR系統(tǒng)ImmersiveVR增強式VR系統(tǒng)AugmentedVR分布式VR系統(tǒng)DistributedVR4.1、桌面式VR系統(tǒng)使用個人計計算機和低低級工作站站來產生三三維空間的的交互場景景。用戶會受到到周圍現(xiàn)實實環(huán)境的干干擾而不能能獲得完全全的沉浸感感，但由于于其成本相相對較低桌桌面式VR系統(tǒng)仍然比比較普及。。4.2、沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔顯顯示器、洞洞穴式顯示示設備和數(shù)數(shù)據手套等等交互設備備把用戶的的視覺、聽聽覺和其他他感覺封閉閉起來，而而使用戶真真正成為VR系統(tǒng)內部的的一個參與與者，產生生一種身臨臨其境、全全心投入并并沉浸其中中的體驗。。與桌面式VR系統(tǒng)相比比，沉浸浸式VR系統(tǒng)的主主要特點點在于高高度的實實時性和和沉浸感感。4.3、增強式VR系統(tǒng)允許用戶戶對現(xiàn)實實世界進進行觀察察的同時時，將虛虛擬圖像像疊加在在真實物物理對象象之上。。為用戶提提供與所所看到的的真實環(huán)環(huán)境有關關的、存存儲在計計算機中中的信息息，從而而增強用用戶對真真實環(huán)境境的感受受，又被被稱為疊疊加式或或補充現(xiàn)現(xiàn)實式VR系統(tǒng)。可以使用用光學技技術或視視頻技術術實現(xiàn)。。4.4、分布式VR系統(tǒng)指基于網網絡構建建的虛擬擬環(huán)境，，將位于于不同物物理位置置的多個個用戶或或多個虛虛擬環(huán)境境通過網網絡相連連接并共共享信息息，從而而使用戶戶的協(xié)同同工作達達到一個個更高的的境界。。主要被應應用于遠遠程虛擬擬會議、、虛擬醫(yī)醫(yī)學會診診、多人人網絡游游戲、虛虛擬戰(zhàn)爭爭演習等等領域。。五、虛擬現(xiàn)實實技術的的應用領領域教育與訓練設計與規(guī)劃科學計算可視化商業(yè)領域藝術與娛樂VR技術被逐逐步應用用于網上上銷售、、客戶服服務、電電傳會議議及虛擬擬購物中中心等商商業(yè)領域域。它可可以使客客戶在購購買前先先看到產產品的外外貌與內內在，甚甚至在虛虛擬世界界中使用用它，因因此對產產品的推推廣和銷銷售都很很有幫助助。5.1、商業(yè)領域科學可視化的的功能就是將將大量字母、、數(shù)字數(shù)據轉轉換成比原始始數(shù)據更容易易理解的各種種圖像，并允允許參與者借借助各種虛擬擬現(xiàn)實輸入設設備檢查這些些“可見的””數(shù)據。它通常被用于于建立分子結結構、地震以以及地球環(huán)境境等模型。、、5.2、科學計計算可可視化化5.3、教育與與訓練練虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術能能使學學習者者能直直接、、自然然地與與虛擬擬對象象進行行交互互，以以各種種形式式參與與事件件的發(fā)發(fā)展變變化過過程，，并獲獲得最最大的的控制制和操操作整整個環(huán)環(huán)境的的自由由度。。1、仿真真教學學與實實驗2、特特殊殊教教育育3、多多種種專專業(yè)業(yè)訓訓練練4、應應急急演演練練和和軍軍事事演演習習虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實已已被被看看作作是是設設計計領領域域中中唯唯一一的的開開發(fā)發(fā)工工具具。。它它可可以以避避免免傳傳統(tǒng)統(tǒng)方方式式在在原原型型制制造造、、設設計計和和生生產產過過程程中中的的重重復復工工作作，，有有效效的的降降低低成成本本，，應應用用領領域域包包括括汽汽車車制制造造業(yè)業(yè)、、城城市市規(guī)規(guī)劃劃、、建建筑筑設設計計等等。。5.4、設設計計與與規(guī)規(guī)劃劃VR技術所具具有的身身臨其境境感及實實時交互互性還能能將靜態(tài)態(tài)的藝術術（如油油畫、雕雕刻等））轉化為為動態(tài)的的形式，，使觀賞賞者更好好地欣賞賞作者的的思想藝藝術，包包括虛擬擬畫廊、、虛擬音音樂廳、、文物保保護等方方面。娛樂是是VR系統(tǒng)的的另一一個重重要應應用領領域，，市場場上已已經推推出了了多款款VR環(huán)境下下的電電腦游游戲，，帶給給游戲戲者強強烈的的感官官刺激激。5.5、藝術與與娛樂樂六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術的的研究究現(xiàn)狀狀國外的研究究現(xiàn)狀狀美國是虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)源地，有美國宇航局（NASA）、麻省理工學院（MIT）媒體實驗室、華盛頓大學人機界面技術實驗室（HITLab）等許多知名的研究機構。美國在虛擬現(xiàn)實領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。英國主要有四個從事VR技術研究的中心，包括Windustries公司、BritishAerospace公司、DimensionInternational公司、DivisonLTD公司等。日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫和人機接口方面的研究項目上，在VR游戲方面的研究也處于領先地位。六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術的的研究究現(xiàn)狀狀我國從從20世紀紀80年代代起開開始研研究VR技技術。。雖然然起步步較晚晚，但但近年年來政政府有有關部部門非非常重重視，，制定定了開開展VR技技術的的研究究計劃劃，并并將其其列入入國家家重點點研究究項目目。國國內的的一些些科學學家和和重點點院校校也已已積極極投入入了對對這一一領域域的研研究。。六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術的的研究究現(xiàn)狀狀北京航空航天大學是國內最早進行VR技術研究、最有權威的單位之一。于2000年8月成立虛擬現(xiàn)實新技術教育部重點實驗室。清華大學對虛擬現(xiàn)實及其臨場感等方