现实虚拟技术范文

时间:2023-11-23 17:20:10

现实虚拟技术

现实虚拟技术范文第1篇

关键词:虚拟现实;VRML;3DS MAX;三维建模

虚拟现实技术 简称VR,又称灵境技术,是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术。虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,让用户可以从自己的视点出发,利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。由于其独有的多感知性、沉浸感、交互性及自主性,虚拟现实技术已经广泛应用于航天、军事、医疗,教育甚至游戏领域。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

对于人类文化发展历史的考察表明,虚拟现实技术具有悠久的前史。人类不同时期尝试超越文字表现力的局限、超越时间与空间的约束,用形象、色彩和周边条件来创造虚拟化的信息环境的努力。18世纪出现的全景画,可谓构造沉浸式的虚拟体验景象的早期技术。20世纪中叶以来,人们进一步发展出全景电影,创建体验剧场以突破银幕的壁障,然而直到多媒体计算机系统的出现,才真正具有了综合处理音频、视频、图像、数据和文字等多类信息的全面功能。通过利用并集成这种高性能的计算机软硬件并使之与各类先进的传感器相联接,人们才有可能创建一个使参与者具有身临其境的沉浸感和完善的交互作用能力,并能帮助和启发其构思的适人化的多维信息空间,即创建一个比较完备的虚拟现实系统。正如Burdea G.在“Virtual Reality Systems and Application”一文中所概括的,这种虚拟现实系统的基本特征可以简捷地表征为三个“I”,即沉浸性、交互性和构想性(Immersion-Interaction-Imagination)。由于有可贵的3I特性--沉浸性、交互性和构想性,使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。

沉浸性(Immersion),沉浸被通俗地解释为“身临其境”,这意味着参与者将不是以敏锐的双眼和聪慧的大脑介入虚拟环境,而是要以完整的生物个体融入虚拟系统。从这种意义上讲,沉浸意味着体验,意味着逻辑与形象的结合、认知与感知的统一。正是这种特点,使得虚拟现实技术成为“身体在知识探求过程中的能动作用得以保证的第一个智能技术”。

交互性(Interaction),虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的,它不是一个静态的世界,而是一个开放、互动的环境,虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响,即计算机使用者可以通过三维交互设备直接操纵计算机所给出的虚拟世界中的对象,虚拟世界中的对象也能够实时地作出相应的反应,是用户对虚拟环境中的物体的可操作程度,对虚拟环境中得到的反馈的自然程度和对虚拟环境进行重新布置的方式。虚拟现实系统中参与者与虚拟环境之间的交互作用,使得虚拟现实技术中的人机关系具有了新的涵义。

构想性(Imagination),构想特性说明了虚拟现实系统可以构造出那些现实中不存在或不易观察到而只出现在人们想象中的情景。虚拟现实技术中人与虚拟环境的交互作用,在本质上意味着它不是预成性的而是生成性的,不是因循的而是创造的,“构想性”所要表达的正是该技术的这一禀性。如果说沉浸性是使人具有真实感并获得体验的根本,交互性是实现人机和谐的关键,那么,构想性则是辅助人类进行创造性思维的基础。

1965年,美国人艾凡・萨瑟兰,在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想,后来被公认为在虚拟环境领域中起着里程碑的作用。

80年代,美国的杰伦正式提出了“Virtual Reality"一词。美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。

进入90年代,迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配,使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能;人机交互系统的设计不断创新,新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。人机交互系统的设计也在不断创新,而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。其中,利用虚拟现实技术设计波音777获得成功,是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。

VRML是描述虚拟环境中场景的一种标准,利用他可以在INTERNET建立交互式的三维多媒体的境界。VRML的基本特征包括分布式,交互式,平台无关,三维,多 媒体集成,逼真自然等,被成为"第二代WEB",其应用范围相当广泛,包括科学 研究,教学,工程,建筑,商业,娱乐,广告,电子商务等,已经被越来越多的 人们所重视,国际标准化组织1998年1月正式将其批准为国际标准。

VRML是一种建模语言,其基本目标是建立Internet上的交互式三维多媒体,也就是说,它是用来描述三维物体及其行为的,可以构建虚拟境界(Virtual)World其基本特征包括分布式、三维、交互性、多媒体集成、境界逼真性等。VRML的出现使虚拟现实像多媒体和Internet一样逐渐走进我们的生活。简单地说,以VRML为基础的第二代WWW=多媒体+虚拟现实+Internet。

熟悉WWW的人们都知道,受HTML语言的局限性,VRML之前的网页只能是简单的平面结构,就算Java语言能够为WWW增色不少,但也仅仅停留在平面设计阶段,而且实现环境与参与者的动态交互是非常烦琐的。于是,VRML就应运而生了。第一代Web是以HTML为核心的二维浏览技术,第二代Web是以VRML为核心的三维浏览技术。第二代Web把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来,形成一种新的三维超媒体Web。

第一代WWW是一种访问文档的媒体,能够提供阅读的感受,使那些对Windows风格熟悉的人们容易使用Internet,而以VRML为核心的第二代WWW将使用户如身处真实世界,在一个三维环境里随意探寻Internet上无比丰富的巨大信息资源。每个人都可以从不同的路线进入虚拟世界,与虚拟物体交互,这样,控制感受的就不再是计算机,而是用户自己,人们可以以习惯的自然方式访问各种场所,在虚拟社区中"直接"交谈和交往。Parsons大学数字设计系Anthony Dee的一段话代表了广大VRML爱好者的心情:"把三维沉浸式虚拟环境放进WWW上是如此诱人,没有人不想试一试"。更重要的是,虽然创建复杂境界需要对VRML深入掌握,而且往往还需要创作软件的帮助和其他软件的协助,但"学习VRML只需要有限的空间感和具有操作文本编辑器的能力,创建VRML境界最重要的技巧是想象力",这是VRML得以迅速发展的根本原因。

VRML的出现使得虚拟现实像多媒体和因特网一样逐渐走进我们的生活,简单地说,以VRML为基础的第二代万维网=多媒体+虚拟现实+因特网。第一代万维网是一种访问文档的媒体,能够提供阅读的感受,使那些对Windows风格的PC环境熟悉的人们容易使用因特网,而以VRML为核心的第二代万维网将使用户如身处真实世界,在一个三维环境里随意探究因特网上无比丰富的巨大信息资源。每个人都可以从不同的路线进入虚拟世界,和虚拟物体交互,这样控制感受的就不再是计算机,而是用户自己,人们可以以习惯的自然方式访问各种场所,在虚拟社区中"直接"交谈和交往。

VRML的设计是从在WEB上欣赏实时3D图像开始的。VRML浏览器既是插件,又是帮助应用程序,还是独立运行的应用程序,它是传统的虚拟现实中同样也使用的实时3D着色引擎。这使得VRML应用从三维建模和动画应用中分离出来,在三维建模和动画应用中可以预先对前方场景进行着色,但是没有选择方向的自由。VRML提供了6+1度的自由,用户可以沿着三个方向移动,也可以沿着三个方向旋转,同时还可以建立与其它3D空间的超链接。因此VRML是超空间的。

虚拟现实技术在国内外迅速崛起并快速发展,现在,国内不少高校也已经开始虚拟现实技术的研究工作,虚拟现实漫游系统的研究和运用是其中的一个方面。探讨如何通过三维建模与VRML技术相结合的方法实现快速简捷地建立简单模型的方法。虚拟建筑模型场景漫游系统是虚拟建筑场景建立技术和虚拟漫游技术的结合。前者是基础,后者是系统运行方法。因为虚拟现实技术的特点,所以它可以渗透到我们工作和生活的每个角落。

参考文献

[1] 阳化冰编著.虚拟现实构造语言VRML[M]. 第一版.北京:北京航空航天大学出版社,2000:5-8.

[2] 张金钊,张金镝,张金锐编著.虚拟现实三维立体网络程序设计语言VRML――第二代网络程序设计语言[M].第一版.北京:清华大学出版社,2004:89-93

[3] 邹湘军,孙健. 虚拟现实技术的演变发展与展望[J]. 系统仿真学报,2004,16(9):1905-1909.

[4] 姜学智, 李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(2):238-240.

现实虚拟技术范文第2篇

【关键词】 虚拟现实 3I 应用

虚拟现实即Virtual Reality ,简称VR,这个名词始创于上个世纪八十年代,由美国发明家Jaron Lanier提出,是一门崭新的综合性信息技术,而且已经成为当今计算机科学界最振奋人心的研究课题之一。

一、什么是虚拟现实

VR是指利用多媒体计算机技术生成一个具有逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的模拟现实环境,利用人的自然技能对这一虚拟出来的现实环境进行交互体验,体验的结果(即该虚拟的现实反应)与在相应的真实现实中的体验结果相似或完全相同。

二、虚拟现实技术的系统构成

如图所示,VR的系统由以下模块构成:

1.检测模块:检测用户的操作指令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。

2. 反馈模块:接受来自传感器模块的信息,为用户提供动感、触觉、力觉等多方面感受的实时反馈。

3. 传感器模块:一方面接受来自用户的操作指令,并将其作用于虚拟环境;另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。

4. 控制模块:对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用。

5. 建模模块:运用知识库、模式识别、人工智能等技术,获取现实世界组成部分的三维表示,通过音响制作实现对现实世界的声音模拟,并由此构成对应的虚拟环境。

6. 三维模块:通过三维技术实现对虚拟环境的视觉模拟。

此外,在开放式的虚拟现实系统中,还可以通过传感装置与现实世界构成反馈闭环,在用户控制下,利用虚拟环境对现实世界进行直接操作或遥控操作。

三、虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术具有如下四个特征,即:多感知性、沉浸感、交互性、想象性。

1. 多感知性(Multi-Sensory)――所谓多感知性,是指通过多种媒体,产生视觉、听觉、触觉、力觉、和运动等的感知。理想的虚拟现实技术应该实现人所具有的一切感知功能。由于科技发展的局限性和不成熟,目前的虚拟现实技术所开发的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

2. 沉浸感(Immersion)――又称临场感,指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。当用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中时,眼睛看到的、耳朵听到的、鼻子闻到的、嘴巴尝到的、还有身体触摸到的等等,都跟在现实世界里体会到的感觉是一样的。

3. 交互性(Interactivity)――指用户对虚拟环境内的物体进行操作时,对象将给用户以感觉上的反馈。例如,在虚拟环境中参加足球比赛,当用户用脚去踢虚拟环境中的足球时,会产生触觉和力的反馈。

4. 构想性(Imagination)――强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

一般来说,“身临其境”般的沉浸感,友好亲切的人机交互性,和发人深思的构想性是虚拟现实的三大主要特征,亦即我们常说的“3I”特性。

四、虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术创建伊始,就承载着巨大的应用价值,它涉及科研、军事、航天、医学、教育、工程技术、影视娱乐等众多领域。典型的应用领域有:

1. 医学方面

虚拟现实技术在医学上的应用大致分为两类,一类是虚拟人体,也就是数字化人体,可用于构造人体模型,便于医生对人体构造和功能的辨识;另一类是虚拟手术系统,可用于指导高难度手术的进行。

2. 教育方面

在教育领域,虚拟现实技术具有广泛的作用和影响。基于虚拟现实技术带来的崭新的教育模式,使我们的教育理念和教育方法也在随之变革,授课内容以大量详实、生动、直观的虚拟情节出现,寓教于乐。

3. 娱乐方面

娱乐领域是虚拟现实技术的一个重要应用领域。它能够提供更为逼真的虚拟环境,借助于头盔显示器、数据服、立体声耳机、数据手套等传感装置,使人们能够享受到强烈的感官刺激,带来更好的娱乐感觉。

4.军事科研领域方面

军事和科研都是需要巨额资金投入的领域,而且难度大、危险系数高,在某种情况下,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,既可以节省人力物力资源,打破时间和空间的限制,又可以缩短开发周期、提高生产效率、削减项目经费。

五、虚拟现实技术的发展前景

虚拟现实技术是许多相关学科领域集成、交叉的产物,它融合了人工智能、电子学、数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术、心理学等多个技术分支,大大推进了计算机科学软硬件技术的全面发展。虚拟现实技术的发展,从根本上改变了人们的工作方式和生活方式,将劳逸真正结合了起来,而且虚拟现实技术与美术、音乐等文化艺术的结合,将诞生出人类的第九大艺术,前景一片光明。而且虚拟现实技术继理论分析、科学实验之后,成为人类探索客观世界规律的又一手段和方式。

虽然虚拟现实领域的技术潜力是巨大的,应用前景也是很广阔的,但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论,目前虚拟现实技术所取得的成就,绝大部分来说,还只是扩展了计算机的接口能力,刚刚开始涉及到人的感知系统、肌肉系统与计算机的集合作用问题。只有当真正开始涉及并找到针对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服。

六、小结

综上所述,无论是现在还是将来,虚拟现实技术在各行各业都将得到不同程度的发展,并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟城市、虚拟战场、虚拟校园、甚至“数字地球”都会不断涌现,带给我们一种全新的视觉、身心体验。虚拟现实技术将使众多传统行业和产业发生颠覆性的变革,给我们的生产和生活带来巨大的经济效益。

参考文献

[1] 刘锦德,敬万钧. 关于虚拟现实 ― 核心概念与工作定义. 计 算机应用,1997.5

[2] 刘惠芬. 什么是虚拟现实. 父母必读

[3] 周炎勋. 虚拟现实技术综述. 计算机仿真,1996.1

[4] 曾建超,俞志和. 虚拟现实的技术及其应用. 清华大学出版 社,1996

[5] 周红军,王选科. 虚拟现实系统概述. 航空计算技术,2005(1)

现实虚拟技术范文第3篇

虚拟现实(VR一Virtualreality),又称为灵境,是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统,虚拟世界是由计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于用户,使之产生身临其境的沉浸感、交互感。虚拟现实技术实际上是包括计算机图形学、图象处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语言处理与响应技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统的集合。由于“需求推动”和“技术推动”的原因,虚拟现实技术在农业脱粒机械的开发与研究中有广泛的应用,其前景十分诱人。虚拟现实技术发展较快,而且是十分活跃的技术领域之一美国、日本、英国等国的政府机构和许多大公司特别重视这方面的研究工作。

2虚拟现实技术

2.1虚拟现实技术的概念

什么是虚拟现实技术?至今为止,还没有一个确切的定义。从本质上来讲,虚拟现实技术是一种先进的以用户为核心的计算机接口。通过给用户提供诸如视、听、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段,实现用户与环境直接地进行自然交互,从而达到身临其境的感知。这里所谓环境就是由计算机生成的虚拟世界。虚拟现实技术有助于减少人与计算机的隔阂,有助于人在认识问题的认识空间与计算机的处理空间趋向一致.

2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有三个最突出的特征:交互性(Interaetivity)、沉浸感(Immersion)和想象(Imagi-nation)。即所谓的三I特征。

2.2.1交互性

指用户与虚拟场景中的各种对象相互作用的能力,它是人机和谐的关键性因素。交互性包括对象的一可操作程序及用户从环境中反馈的自然程度。虚拟场景中对象依据物理定律运动。VR是自主参考系,以用户的视点变化进行虚拟交换,这个过程最重要的因素是实时性。

2.2.2沉浸感

这是VR系统的核心,使用户投人到计算机生成的虚拟场景中去,用户成为系统的一部分,有“身临其境”之感。

2.2.3想像

VR不仅仅是一个用户终端接口,而且可使用户沉浸其中获得新知识,提高感性和理性认识,从而产生新的构想。这种想像结果输入到系统中去,系统会将处理后的状态实时的显示或由传感器装置反馈给用户,如此反复,这是一个学习—创造—再学习—再创造的过程,因而可以说,VR是启发人的创造性思维的活动。

2.3虚拟现实的硬件与软件

VR系统实际就是一个计算机系统,它必需有硬件与软件的支持才能正常工作。计算机硬件包括PC、工作站和超级计算机以及各种实现视、听、触、嗅、力觉效果的输人输出设备。而软件集成了开发虚拟现实所需的模拟管理、实时描绘,目标管理,动画插人、传感器输人、纹理映射、图形显示等各种功能,提高了虚拟现实系统的开发效率。以下介绍一些常用的输人输出设备和虚拟现实开发软件。

2.3.1常用的输人设备

二维鼠标器。二维鼠标器是一个二自由度的输人设备。浮动鼠标器.浮动鼠标器在桌面上类似于上述的二维鼠标器,但当它离开桌面后,就成为一个六自由度的鼠标器。手持式操纵器。手持式操纵器包含一个位置跟踪探测器和几个按钮,专门放在手中使用。力矩球。力矩球安装在一个小型的固定平台上,可以提供六自由度的功能。数据手套.数据手套可以探测手指间的相对运动。当手运动时,手套检测这些活动,并向计算机送出电信号,这些电信号可转化为虚拟手的动作,你可以看到虚拟手随着你的真手在虚拟环境中活动。数据手套允许手去抓或推动虚拟物体。数据衣。数据衣是一种穿在参与者身上,把他的整个身体中各部位的数据输人到计算机的装置。它可以使虚拟环境的虚拟人,随参与者一起活动。语音识别。语音识别是一种很有发展前途的虚拟现实输人技术.它允许参与者对着连接计算机的拾音器说话,而不需要键盘和其他手工操作的设备输人数据。

2.3.2常用的输出设备

立体声耳机。声音可以大大增强虚拟环境中的真实程度,立体声耳机使得参与者在虚拟现实环境中有一种身临其境的感觉。立体眼镜。人的视觉在虚拟环境中起着重要的作用。为了增强虚拟环境的现实感,参与者在虚拟环境中所看到的物体和景物必须具有立体感。立体眼镜可以为参与者提供立体图像。头盔式显示器。这是一种当前比较高级的虚拟现实设备。它由一个立体图像显示器,一副立体声耳机和一个位置跟踪设备组成。位置跟踪设备用于将参与者的头部位置及运动方向告诉计算机,计算机据此调整该参与者的图像,从而使得呈现的图像更富于真实感。

2.3.3虚拟现实常用的开发软件

虚拟现实常用的图形建模软件有OPENGL、CAD、3DS一MAX等等。典型的虚拟现实软件包有MR、WTK、PROvision系统等。MR(minimalreality)是由美国Alberta大学的MarkGreen教授和他领导的开发队伍开发的用于虚拟现实环境的工具包,对于那些希望进行虚拟现实研究的机构而言,MR可以被免费使用。WTK(WorldToolKit)是由SensensCorpora-tion开发,用于虚拟环境的应用开发环境。WTK与硬件无关,可以在PC到SGI工作站上运行。而PROVision系统是由SGI公司开发的。

3虚拟现实技术在农业脱粒机械开发研究中的应用

虚拟现实技术在农业脱粒机械开发研究中主要应用于以下几个领域:

3.1虚拟制造与设计

虚拟制造系统其本质是以计算机支撑的仿真技术为前提的一个交流信息化的计算机系统,是现实制造系统在虚拟环境下的映射。把虚拟的模板显示在正加工的工件上,工人根据此模板控制代加工过程。传统生产方法是先做样机、实验、然后投人正式生产,而在虚拟现实条件下,计算机生成全部工件原形,然后对虚拟原形进行预装配,在预装配同时还能进行碰撞检测、阶段性的性能检测等,若对测试结果不满意,还可对工件设计图进行实时修改。在制造过程中,所有步骤预先在计算机上设计完成,大大减少了设计更改、错误和返工等浪费。“虚拟原形”代替“真实零部件”进行预装配提高了可靠性,节约了大量原材料。

3.2农业脱粒机械的实验仿真研究

脱粒装置是脱粒机械的核心部分,它在很大程度上决定了机器的脱粒质量与生产率,而且对分离清选也有很大影响。在就喂人量、滚筒速度、凹板栅栏间距、脱粒间隙等因素对脱尽率、破损率、夹损失率、含杂率与单位功耗等脱粒性能指标进行研究时,由于脱粒过程的复杂性、非线性,实验费用大,开发周期长,往往都先作计算机仿真实验。传统的数值仿真,其结果都是以数值、曲线表示,不直观,而且有些信息表达不出来。而采用虚拟现实技术,将其复杂的数据计算和数据处理推向后台,用户与图形打交道,通过交互方式的方法可获取仿真过程,可千预和引导计算机并最终获得计算机结果的图形、颜色、静态和动态画面,使研究者了解仿真过程和发展的趋势,理解计算机数值仿真难以“体验”的过程。同时可以提高仿真精度和仿真效率,降低对用户的操作水平.

4展望

现实虚拟技术范文第4篇

虚拟现实采用以计算机技术为核心的现代高技术,生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,使用户如身临其境一般,可以及时而没有限制地观察三维空间内的事物。由此可见,虚拟现实的主要特征为交互性、沉浸感和构想性。具体来说可以用3个“I”来概括,即Immersion、Interactivity和Imagination。

1.交互性(Interactivity)

虚拟现实的交互性是指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度以及用户从该虚拟环境中得到反馈的自然程度。而这种交互的产生,需要借助于各种专用的三维交互设备。例如,船舶结构虚拟装配系统中借助三维鼠标,用户便可以感受在虚拟船舶内走动并可以拆装设备。

2.沉浸感(Immersion)

又称临场感,指用户感到作为主角存在于该虚拟环境中的真实程度。VR技术最主要的技术特征就是使用户具备一种在计算机虚拟环境中的沉浸感,即让使用者觉得自己是计算机系统所创建的虚拟环境的一部分,使人由观察者变为参与者,从而能投入到计算机实践并沉浸其中。在曼恒数字呈现的虚拟船舶内,用户戴上三维立体眼镜便能感觉自己抽离了现实,沉浸于大海之中的船舶上。理想的模拟环境应该使用户全身心投入到计算机创建的三维虚拟环境中,在该环境中,看起来、听起来、闻起来、摸起来甚至尝起来感觉都是真的,跟现实世界毫无分别。

3.构想性(Imagination)

构想性强调虚拟现实技术广阔的想像空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。在电影《阿凡达》中,卡梅隆依靠自己的想象和虚拟现实技术,创造了一个梦幻般的星球――潘多拉星球,片中的岩石沙尘、森林陡山、外星生物都是构想的,虚拟现实的构想性应用给观众带来了首当其冲的视觉震撼。

虚拟现实的分类

虚拟现实技术是一门涉及到计算机、图像处理与模式识别、语音和音响处理、人工智能技术、传感与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。从不同角度出发可以有不同的分类,这里我们从系统性能进行分类,主要分为沉浸式、分布式、增强现实型和桌面式虚拟现实。

1.沉浸式虚拟现实

沉浸式虚拟现实是一种最佳的虚拟现实模式,提供一个完全沉浸的体验。虚拟现实影院(VR theater)就是一个完全浸入式的虚拟现实系统,用几米高的6个平面组成的立方体屏幕环绕在观众周围,设置在立方体的6个投影设备共同投射在立方体的投射式平面上,观众置身于立方体中可同时观看由5个或6个平面组成的图像,完全沉浸在图像组成的空间中。沉浸式虚拟现实选用了完备的虚拟现实硬件设备和先进的虚拟现实软件技术支持,从而模拟出一套比较复杂的系统,优点是使用户全身心地体验该虚拟环境,但是在硬件和软件方面投资较大。

2.分布式虚拟现实

分布式虚拟现实(通常又称为分布式虚拟环境)是多用户基于网络进行分布式交互、信息共享和仿真计算等,如暴雪公司2004年推出公测的魔兽世界网络游戏,中视典2012年推出的“超炫VRPIE多人在线MMO”支持多人在线互动等。分布式虚拟现实需要通过互联网传递虚拟现实环境中的各类数据,对网络的实时性、稳定性、带宽都有较高的要求。

3.增强现实型虚拟现实

也称混合现实,通过计算机技术,将虚拟的信息叠加到真实世界中,用户既能感受真实世界,同时又能看到虚拟对象,以此实现对真实世界的增强。这种系统不但减少对构成复杂真实环境的计算,又可对实际物体进行操作,真正达到亦真亦幻的境界。戴上谷歌最新的Project Glass增强现实眼镜,在马路上行走时,Google Maps会自动导航;到达迪特时,自动显示地铁停运信息;还能通过语音控制眼镜取景拍照等。

4.桌面式虚拟现实

也称基本虚拟现实技术模式,是基于普通PC平台的小型桌面虚拟现实系统。计算机屏幕作为虚拟场景观察窗口,位置跟踪器、鼠标、数据手套、力反馈器等作为手控输入设备,来模拟操作虚拟场景,是不完全沉浸的。它最大的特点是缺乏完全投入,但是成本相对较低。现在,各大高校都建立起虚拟校园,用户能够游览虚拟校园内的三维景观游览校园。

虚拟现实的关键技术

由于虚拟现实需要提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,因此需要依托于计算机科学、数学、力学、声学、光学、机械学、生物学乃至美学和社会科学等多种学科。归根到底,虚拟现实技术包括实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术这3个主要方面。因此,虚拟现实的关键技术可从以上3方面进行概括。

1.实物虚化

实物虚化就是将真实世界的物体或构想出来的物体映射到虚拟世界中,主要包括模型的构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪等关键技术,这些技术使得真实感强的虚拟世界产生、虚拟环境获得用户操作数据成为可能。其中模型构建可以利用现阶段的一些三维制作软件,比如3DMax、Maya等,对于空间、视觉和声音跟踪则需要借助于硬件设备,比如3DSpace数字化仪、SpaceBall空间球等。

2.虚物实化

通过实物虚化产生虚拟环境,而要确保用户在虚拟环境中获取视觉、听觉和触觉等感官感受则需要依托于虚物实化。

虚物实化的实现主要是各种传感器的作用,包括视觉、触觉、听觉和力学等传感器,比如数据手套、数据衣、头盔显示器、3D眼镜等。但是现有的虚拟现实还远远不能满足虚拟现实系统的要求,例如,数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不方便等缺点;虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高,因此有必要开发出更先进的传感器。

3.高性能计算处理技术

虚拟现实是以计算机技术为核心的现代高新科技,高性能的计算处理技术是直接影响系统性能的关键所在。具有计算速度高,处理能力强,存储容量大和联网特性强等特征的计算处理技术。

4.应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象,即如何发挥想象力和创造性。选择适当的应用对象可大幅度提高效率,减轻劳动强度,提高产品质量。为了达到这一目的,有必要研究VR的开发工具,例如VR系统开发平台、分布式VR技术等。

虚拟现实的应用

虚拟现实技术作为数字出版的一个新方向,由于其能产生具有交互作用的虚拟世界,使得人机交互界面更加形象逼真,该技术越来越多地被应用于城市规划、医学、军事航天、娱乐影视、工业仿真、文物古迹、游戏等领域,并取得一定的经济和社会效益。

现实虚拟技术范文第5篇

5月24日,中视典数字科技有限公司了其新一代虚拟现实平台软件VRP12.0,并提出了建立虚拟现实生态圈的计划。“合理的生态圈应当由技术研发、产品开发、应用集成等多个环节组成。中视典希望与更多业内厂商合作,共同将虚拟现实产业做大。”中视典CEO方浩表示。

应用日渐广泛

随着科技的不断发展,虚拟现实产业已经几乎在各个产业链都有应用,除航天与军事之外还包括公共安全、重工机械、矿业勘探、展馆旅游、市场活动以及市政设计规划等领域。

记者了解到,借助以往的VRP系列软件平台,中视典虚拟现实技术在教育业已经得到较成熟的应用,在军事、公共安全、重工机械、矿业勘探、医疗、数字娱乐、展馆旅游以及市政设计规划等领域已有成熟解决方案。例如,北京理工大学、北京师范大学都和中视典结成了合作关系,并在逐渐推进虚拟数字校园的建设。另外,很多电影的拍摄过程中也用到了虚拟现实技术。

不过,相对来说,虚拟显示技术还处于起步阶段,其产业链并不完善。记者了解到,目前中视典所做的很多项目,很大程度上都是和相关行业的用户经过反复交流,了解行业需求后再合作开发的。如果虚拟现实要渗透到更多行业应用中,就需要与更多更了解行业用户需求的系统集成商、独立软件开发商合作。圆桌论坛上,中视典首席战略官费广正表示,中视典已经做了相关规划,将在未来几年与更多的集成商合作,将虚拟现实技术应用到更多行业。

新版本更注重交互

中视典此次推出的VRP 12.0版本虚拟现实平台中,更加简单易用的开发界面和更直观的交互方式是最大的亮点。

“新一代的VRP12.0平台较之老版本完善了更多的功能与应用,产品能够直接支持多种工业数据格式,强化了对最新互动硬件设备的支持,创新集成了增强现实技术, 改进了三维可视化的编辑方式。”中视典CTO李欣介绍,新版本平台具备更多的预置模型,用户可以很方便地搭建自己的虚拟现实场景,并用简单的操作让场景中的物件进行互动。在核心引擎的基础上,中视典还提供了针对不同应用的工业仿真平台、网络三维虚拟展馆、虚拟旅游平台等解决方案。

现实虚拟技术范文第6篇

随着计算机技术的飞速发展,虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域,并涉及高等教育的各个学科。计算机变成实验台,软件变成仪器,网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容,有效地营造随技术发展的教学环境,提高教学质量。

二、虚拟现实技术概述

虚拟现实(VirtualReality,VR)技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及显示技术,生成三维的虚拟环境,介入者利用键盘、鼠标等输入设备,或者带上头盔、数据手套等传感设备进入虚拟环境,在虚拟环境中进行实时交互,并且能够感知和操作虚拟环境中的各种对象,获得身临其境的感受和体验。

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力三个基本特征。在具体的教学实验中,学生可以作为主角存在于虚拟环境中,对虚拟环境内的物体进行操作并从环境中得到自然的反馈,而且当学生沉浸在多维信息空间中时,能够主动地获取知识,寻求解答,形成新的概念。

虚拟现实技术以其诸多的优点决定了它在教育领域中的重要作用。一是避免真实实验或操作所带来的各种危险并降低真实实验的实验用品损耗;二是在虚拟实验中可以获得与真实实验一样的学习效果,还可根据实验教学发展需求“引入”新设备,不断对新设备进行扩展。三是彻底打破空间与时间的限制。总之,虚拟现实技术结合多媒体技术和计算机网络,能提高实验效果与效率,充分发挥教学优势。

三、虚拟实验室的实现

虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统,包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。在虚拟实验室中,学生能够在计算机建立的三维的模拟实验场景中从不同的视角观察一个实验对象,通过鼠标的选择或者拖曳操作便可完成与虚拟实验对象之间的交互。

(一)仿真实验

虚拟实验室实际上就是数字化的仿真技术在实验教学中的应用,一个真正的虚拟实验教学系统的前台是多媒体或是虚拟化的环境,后台是实时仿真的过程。

目前的仿真软件很多,如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在构建虚拟实验时,应根据具体需求,选择合适的开发工具。如何将计算机仿真技术与虚拟化的仪器或多媒体环境有机的结合起来是虚拟实验室建立的关键和核心技术。

(二)支持技术

目前国内外对虚拟实验室的开发大致采用以下几种方法:

1.使用JAVA+VRML进行开发。Java目前已经成为跨平台应用软件开发的一种规范,主要讨论对象行为。VRML是一种虚拟现实建模语言,着重于虚拟场景中对象的特征。采用JAVA+VRML混合编程是实现较复杂动态场景控制等高级交互功能的有效方法。但基于VRML虚拟现实的虚拟实验在制作上较复杂,客户端需要有大量的专业的设备(如头盔、触觉手套等),附加成本较高,并且运行VRML对客户端计算机的性能要求也很高。

2.使用ActiveX控件进行开发。ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义。在虚拟实验室的开发过程中,代码复用性对于持续开发过程尤为重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一种支持COM规范的开发工具来进行ActiveX控件的开发。由于ActiveX控件只能运行在基于MicrosoftWindows的操作系统,因而移植性和通用性较差。

3.使用QuickTimeVR进行开发。QuickTimeVR(简称QTVR)是新一代的、基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术。QTVR可以应用照片、录像或数字图像等离散数据来创建虚拟环境,完成三维空间及三维物体的造型,并实现全方位观察。具有更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。QTVR制作简单、周期较短、可控性也很强,对开发一些简单的网络实验教学软件的难度不大。

4.使用FLASH进行开发。FLASH是一种基于矢量的图形系统,具有短小精悍、任意缩放、兼容性良好、嵌入ActionScript脚本功能等特点。而且Flash中的工作组功能极为强大,包含一套新的工作流程,可自动更新Flash网站的数据驱动,从而大大节约了开发者的时间。因此,FlashActionScript是网上教学虚拟实验室开发的最佳平台。

(三)功能模块设计

无论建设哪个学科的虚拟实验系统,从功能模块上均可划分为三个部分。

1.网络服务。用户可通过网络注册个人信息并经过验证后登录虚拟实验系统。登录该系统后学生可自主选择将要进行的实验,并根据实际需要获得相关的指导。

2.仿真实验。采用计算机仿真技术来构建实验模型,设计出用于测试的虚拟仪器设备、实验线路或回路、实验元器件或构件库、判别实验效果的评价标准等。用户选择相关的仿真实验以后,根据提示进行相关的操作,观察实验现象并记录实验结果。

3.数据库。为虚拟实验系统提供相关的数据服务。维护虚拟实验系统的数据信息及用户的相关权限,为仿真实验提供支持。

四、结束语

现实虚拟技术范文第7篇

虚拟现实技术在二十世纪末、二十一世纪初方才兴起一项新兴的综合实用技术。其将计算机图形学、传感测量技术、仿真及人工智能、多媒体技术以及底滞枷翊理技术等多项技术融为一体。该项技术可以创建出一个交互式、虚拟的、逼真的三维立体空间环境,同时可以对于人的操作以及活动作出相对准确、及时的反应,使人们有种出于现实中的感受。本文就虚拟现实技术的起源发展、现实应用以及发展现状进行分析,简要的对未来发展的方向进行介绍。

【关键词】虚拟现实技术 应用 现状 发展趋势

随着计算机技术的高速发展,近年来虚拟现实技术也得到了快速的成长。虚拟现实技术是一个可以进行虚拟世界创建与体验的计算机系统。虚拟现实技术是对计算机技术加以利用,从而形成一个逼真的、包含有视觉、听觉、触觉等多个感官的虚拟环境,使用者利用各式交互设备与虚拟环境内的实体进行相互作用,从而产生一种身临其境的信息交流,是当前时期较为先进的实现数字化人机交互感受的技术。

1 虚拟现实技术的简介

1.1 虚拟现实技术原理

虚拟现实(Virtual Reality),简称为VR,是使用计算机模拟出一个三维的虚拟空间,为使用者提供包括视觉、触觉、听觉等感官感受进行实际模拟,同时可以快速、不受限制地对事物进行观察。使用者在进行移动位置时,计算机将会及时展开复杂运算,精确地将虚拟三维世界的视频传输给使用者,从而产生亲身临场的感觉。是一种经过计算机技术加以辅助而产生的高技术性的模拟系统。虚拟现实技术集成了计算机仿真、人工智能、计算机图形、传感、显示以及网络处理等技术的发展成果。

1.2 虚拟现实技术的发展史

虚拟现实技术的发展大致上可分为四个发展时期。1963年以前式虚拟现实技术发展的萌芽期,1963年至1972年的十年间将带有声音的形动态进行模拟过程中便包含有虚拟现实思想。1973年至1989年,该时期虚拟现实的概念以及理论开始产生。1990年至今虚拟现实技术得到不断的发展与完善并应用于实际中。2012年Google首次了Google Glass,将虚拟现实技术、头戴式显示器、增强现实展现到普通民众的视野中,这对原有的图像显示设备进行完全的颠覆。2013年,头戴式显示器得到了广泛的关注,随后世界众多公司均加入到虚拟现实头盔的竞争中。

2 虚拟现实技术的应用范围

虚拟现实技术主要在现实中应用于如下几方面。

2.1 医学

虚拟现实技术应用于医学方面有着极其重要的实际意义。创建虚拟人体模型的环境中,可以利用HMD、感觉手套、跟踪球等更加方便的对人体内部的器官构造进行了解,在进行外科手术时,医生可以通过虚拟技术在显示器上进行模拟手术,寻求最佳的手术方案同时可以提升医生的操作熟练度。

2.2 娱乐、教育

由于虚拟现实技术拥有丰富的感知力以及3D现实环境致使其成为了理想的视频、游戏工具。因为娱乐上在虚拟现实技术上的真实性要求较低,因此近年来该项技术在娱乐、游戏方面发展较快。此外,在家庭娱乐上也取得可较为良好的发展前景。

2.3 军事航天

模拟和练习始终是军事航天业里的一个重点的内容,这对虚拟现实技术的应有提供了极为广阔的前景。此外,虚拟现实技术可以对零重力进行真是的模拟,来对现有对宇航员的训练方式进行替代。

此外虚拟现实技术还在房地产开发、动作捕捉、数字地球、室内设计、工业仿真、文物保护、应急演练等方面均有所应用。

3 虚拟现实技术发展现状

虚拟现实技术是由美国人提出的概念,后来由美国宇航局对其的利用,从而展开了对成本较低的虚拟现实系统的研制,从而对虚拟现实技术的硬件发展有着一定的推动作用。现在虚拟现实技术虽已获得了较大的发展,但是仍处于研究的初级阶段。目前虚拟现实技术主要在感知、后台软件、硬件以及用户界面四个方面进行研究。就当前时期的技术来看,场馆虚拟漫游存在的最大难点是建模与实施绘制。通常情况下,会选择在绘制速度与模型精细度上选取一个平衡点,这样不仅可以保证绘制质量又不会为用户造成不适感。目前世界上有着诸多的虚拟现实应用的开发商,已经开发了一些虚拟现实软件的平台,比如Superscape公司的VRT、Deneb Robotics公司的ENVISION等。这类平台面对不同的目的,在很大程度上提升了虚拟现实应用系统的研制效果,但是在开发中依然有着很多的问题,尤其是对自主知识产权缺乏的问题,对其中的核心了解不充分,一旦要对新功能进行开发补充时,都会造成无法运行的状况。

2015年三星公司了一个新的配件Gear VR,吸引了广大用户的关注,Gear VR是一款利用手机作为屏幕的移动虚拟现实的配件,可以实现虚拟现实得应用体验。三星公司的这款虚拟现实的设备对于同行业的其他品牌有着很大的竞争优势,由于其是第一家将其应用于手机上。此外将虚拟现实技术应用于航拍中,再结合三维制作技术,实现现实拍摄与三维制作的交互,这在游戏上应用较为广泛。目前有大量的游戏制作商将虚拟现实技术应用于游戏开发,例如“星球大战”、“鹰击长空”、“最终幻想14”等,均实现了将现实内容与三维制作相结合,制作出的游戏效果使玩家有者身临其境的游戏感受,得到了广大玩家的喜爱。

4 虚拟现实技术发展趋势

对虚拟现实技术的发展历程来看,虚拟现实技术在今后的发展过程中依然会遵循“低成本、高性能”的原则。本文将从软硬件上展开探讨,主要的发展方向如下。

4.1 动态环境建立技术

虚拟环境的创建是虚拟现实技术最为核心的内容,动态环境建模主要的目的在于获得现实环境数据的基础上,以此来创建相应的虚拟环境的模型。

4.2 实时三维图像生成与显示

三维图像生成技术已经较为成熟,目前关键是实时生成如何实现,目前就如何不降低图像质量与复杂程度的基础上对频率的刷新是今后发展的重点研究内容。另外,虚拟现实技术的发展依赖于传感器与立体显示器的发展,当前时期的虚拟设备上无法满足系统的需求,需要对三维图像的生成与显示技术进行不断的开发。

4.3 研制新型交互设备

虚拟现实要能够完成人可以自由的和虚拟世界内的对象实现交互,有一种身临其境的感受,使用的主要输入、输出设备有数据手套、头盔显示器、三维声音产生器、三维位置传感器以及数据衣服等。所以,价格低廉、新型、耐用性好的数据衣服和手套将成为今后的研究重点。

4.4 智能语音虚拟建模

虚拟现实建模过程是较为复杂的,需要有较多的时间和精力。假设将智能、语音识别等技术与虚拟现实技术相结合的话,可以很好的对这一问题加以解决。可以将模型的方法、属性、特点的描述利用语音识别技术来对建模数据加以转化,之后再使用计算机的图像处理技术以及人工智能来进行设计、评价,将模型用对象进行表示,同时逻辑地使各个模型进行动、静态的连接,最终创建出系统模型。在模型形成后对其进行评价,给出一定的评价结果,同时由人工使用语言对其编辑和确认。

4.5 应用大型分布式网络虚拟现实

分布式网络虚拟现实是将零散的虚拟现实系统和仿真器利用网络将其连接在一起,采取协调一致的标准、结构、数据库以及协议,创建出一个在空间、时间相互联系的虚拟合成系统,使用者可以进行自由的交互。当前,分布式虚拟现实交互已经成为国际上的研究热门。网络分布式显示虚拟在航天上有着极为重要的应用价值,可以减少研制经费以及设备费,同时可以降低人员的出差费以及出差造成的不适。

5 结语

综上所述,虚拟现实技术有着广阔发展前景的高新技术,但是仍有着诸多的需要解决的问题。虚拟现实技术已经在现实生活中的许多方面得到应用,并发挥出了极为重要的作用。作为二十一世纪大力发展的技术,在今后的发展中将会取得越来越广泛的应用,将会对人们的习惯以及理念加以改变,同时深入的应用与我们的日程生活和工作中。

参考文献

[1]黎学坚,黄泽文,苏渊湖.浅谈虚拟现实技术在医学I域中的应用[J].广东科技,2015,07(14):76-77.

[2]朱和鲲.浅谈虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用[J].科技与创新,2015,08(16):140-143.

[3]俞友良.虚拟现实技术在地理信息系统中的应用研究[J].科技经济导刊,2016,06(06):23.

[4]赵晶,李建亮,李福海.虚拟现实技术在地震应急救援训练基地中的应用[J].华北地震科学,2016,02(02):63-66.

[5]诸葛.浅谈虚拟现实技术在教学中的应用[J].教育观察(上旬刊),2014,01(01):38-39+45.

[6]李东.浅谈虚拟现实技术在煤矿中的应用[J].中国信息化,2014,11(11):48-51.

[7]司占军,李文霞,顾.简述虚拟现实技术[J].电脑知识与技术,2013,08(08):1923-1951.

作者单位

现实虚拟技术范文第8篇

最近,我爬了珠穆朗玛峰,在颤颤巍巍地过一条晃晃悠悠的危桥时,我尽量克制自己,不去看脚下冰冻的大峡谷。

然后,我又观看了18岁的海伦娜接受系列治疗的过程,心理学家尝试了采用其中一个系列治疗她的电梯恐惧症。

最后,我看到一群孩子参观了达利奇美术馆,而整个过程他们都没有离开过国王学院医院,因为他们是那里的长期患者。

说到这里你应该已经猜到了,这些都是使用虚拟现实技术的案例,很可能成为2016年的一大技术潮流。

鉴于像脸谱网、索尼和HTC这类公司的巨额投资,如果虚拟现实技术最终没有在今年走向百姓家中,人们未免会很失望。

比如说,我能有登上珠峰的体验,就得益于HTC?Vive?虚拟现实的头戴式视图器以及一家冰岛公司Solfar?工作室开发的一个虚拟现实游戏。?

在大多数看来,HTC?Vive提供的虚拟现实体验是很好的。像珠峰这类游戏为玩家提供了身临其境的绝佳体验。

现在,HTC?在接下来的几个月中可能会与索尼的虚拟现实游戏机和脸谱网的虚拟现实头戴头戴式视图器合作,一同走向市场。

刚接触虚拟现实技术的人可能会有“哇,好棒啊”的惊叹,但是想要将这种一时的新奇游戏变为长年累月的娱乐项目并非易事。

但是就像大家发现Kinect技术在游戏以外的应用价值一样,虚拟现实技术也可能为生活的各个领域带来突破性进展。

显然,两位来自伦敦的心理学家――阿什利・康威医生和凡妮莎・鲁斯帕丽医生也这样认为。他们已经开发了一套系统,通过Oculus的Rift头戴式视图器来治疗患有各种恐惧症的人。

他们公司的虚拟暴露疗法旨在通过让患者在虚拟世界中与恐惧的东西直接接触来进行治疗。

我们拍摄了海伦娜,由于她一直都很害怕坐电梯,我们就将她指引到越来越小的空间里。

每当她进入电梯,鲁斯帕丽医生就会观察她的焦虑程度,过了一段时间之后,焦虑程度就下降了。

“尽管这不是真实的世界,但是身体的体验却是身临其境的。”康韦医生解释道。

“你也会有正常的生理反应。这项技术真的非常有利于将人们从不能在现实世界做某件事过渡到可以在现实世界做某件事。”

心理学家们希望使用这一系统来治疗从飞行恐惧症到陌生环境恐惧症等各种恐惧症,因为这种有一半接触恐惧环境的方法很可能奏效。

海伦娜接受治疗之后,我们又劝她乘坐吵闹的老式电梯。

她告诉我虚拟现实真的对她产生了很大影响,仅仅几周之前,她还会在电梯和楼梯之间选择爬楼梯。

许多公司和公共机构也许很快就会采用虚拟现实技术来与消费者互动。

房地产经销商将可以让顾客在虚拟世界中体验中意的房屋、厨房,设计者可以让消费者更好地体验产品的设计理念。

对于谷歌Cardboard虚拟现实头戴式视图器,你只需要连接在手机上就可以使用,这种价格更低廉、操作更简单的系统也许为大多数人第一次虚拟现实体验提供机会。

已有众多机构正在尝试用谷歌的头戴式视图器来实现虚拟现实,达利奇美术馆就是其中的一员。

它可以实现简单的美术馆虚拟之旅,并且让附近的国王学院医院的一些年轻病人进行了尝试。他们的反应非常让人高兴。

“你会感觉就在那里,可以看到里面的画作,真的很棒,”露西说。

“当然,你可以判断出周围的一切不是真实的,”玛雅补充道,“但是对于小孩子来说,他们可能认为这是世界上最令人吃惊的事情了。”

但是爱德华指出:“虚拟世界并不像真实世界一样好,它不像一个真实的博物馆。”

虚拟世界技术将会让各类机构以新的方式来与我们交谈。

现实虚拟技术范文第9篇

VR技术潜力巨大

模拟现实世界的方法有实物仿真、机电仿真、计算机仿真等。实物仿真事例很多,草船借箭就是用稻草人对人进行模拟;军事训练中用木头棍模拟枪械进行拼刺刀训练。计算机诞生后,计算机仿真成为模拟仿真的一个主流技术和方向,早期是模拟机仿真,后来是数字计算机仿真。随着计算机处理能力,特别是计算机图形处理和人机交互能力的大幅度提升,上世纪60年代出现了VR概念。

VR有三个典型特征:一是沉浸感,参与者可以全身心沉浸于计算机生成的三S虚拟环境中;二是交互性,参与者可以通过一些VR交互设备与虚拟环境中的对象进行交互,产生与对应真实环境中的对象进行交互的体验。现在自然交互、体感交互是非常热的研究方向。三是构想性,参与者在虚拟环境中可以激发想象,或者可以构想未来世界和历史世界。

VR技术由于其特点,适合以下几方面应用:一是各行业领域的规划决策,如城市规划,手术规划等;二是设计评价,如在装备制造领域,可以先设计构造虚拟样机,通过对虚拟样机各种性能的评价测试,对设计进行修改;三是训练体验,比如军事训练,以及对航天设备、核设备的维护,可在虚拟装备上进行维护和操作训练;四是文化娱乐等领域的应用。

VR可以从两方面改变我们的世界:一是让我们的发展变得更加科学,先在数字空间进行充分论证,然后再实际实施;二是可以使广大人民群众的生活更加精彩。举一个VR应用的实例。2015年10月,在拉斯维加斯举行的美国总统候选人答辩会上,采用VR进行实时直播,拥有VR观看设备的观众可以现场前排座位观众角度进行观看,获得身临其境的体验。这将是新闻传播发展的趋势。

VR和应用领域的关系,类似于数学和物理。先通过数学理论方法给出一个假说,然后再用物理实验方法对其进行验证。比如爱因斯坦100年前就通过理论和数学预言了引力波的存在,但到100年以后的今天,我们才真正从物理上观测到了引力波。VR应用于各领域可实现先在虚拟环境或虚拟对象上进行研究论证,然后再构造实物或进行实物操作。

目前, VR已进入“+”的发展期。一是VR进入各个行业领域,二是VR进入大众生活,特别是进入互联网应用和移动终端应用。2006年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中就把VR列为信息领域优先支持的三个方面之一。《“十三五”国家科技创新规划》中,VR也是一个考虑重点,和大数据、云计算一样,国家会给予继续支持。

VR应用成果瞩目

VR已在许多领域取得引人瞩目的应用成果。面向制造领域,在装备设计、研发过程中,可以采用虚拟样机技术。例如波音公司上世纪90年代初期对波音777飞机中的各种管线布局设计采用VR技术,一次成功。

现在运用VR技术较多的是汽车制造业。近年来,梅赛德斯-奔驰、宝马、丰田等著名汽车公司在新车设计中采用VR技术,首先研发虚拟样车,设计人员在虚拟样车中沉浸式地体验新车性能和舒适感,进而对设计进行改进,大幅度缩短了研发周期,降低了研发成本。

航空航天也是应用VR比较早的领域。我们与中国商用飞机有限责任公司合作研发了大飞机驾驶舱的虚实结合的仪表布局和环境设计系统。驾驶员戴着头盔进行操作,测试飞机仪表布局、色度,起落时的光照是否合适,依此对设计进行调整。

VR在医疗健康领域也极具发展潜力。首先是对人体及人体器官的三维可交互展示。在国家自然科学基金的支持下,北航VR技术与系统国家重点实验室陆续研发了牙科手术模拟器、心血管介入手术模拟器以及腹腔镜手术模拟器,目前正在向产业化方向推进。民政部康复中心已经制定了建设基于VR的康复基地的规划。医疗健康领域将因VR应用而产生重大变革。

基于模拟器的腹腔镜手术与传统开放式手术不同,医生手术不是看着人体器官做,而是通过内窥镜看着屏幕来做手术。这就给虚拟手术、研发手术模拟器带来了机遇。虚拟手术中的人体器官都是通过几何、物理和生理建模得到的高度逼真的数字化器官,医生在这样的器官上进行手术操作,感觉与在真实器官上做手术一样。这样就可以通过虚拟手术模拟器对大夫进行手术培训。还可以采集个性化的病体器官数据,构建个性化病体器官模型,进行具体的手术规划和预演,从而大幅度提升手术效果,对医疗手术带来颠覆性影响。

VR与电子商务的结合,使得消费者不仅能看到商品逼真的三维图像,还可以进行首饰、服装等的试穿、试看。

数字化文化保护与利用是VR的传统应用领域。例如,通过VR技术可以再现历史文化遗产,特别是非物质文化遗产,使得参与者可以穿越时空,体验历史文化。目前,基于VR技术构建的虚拟博物馆和虚拟科技馆已经出现,如虚拟故宫、虚拟圆明园,以及中国科技馆的许多VR科普展品等。

教育领域对VR也有着巨大应用需求。目前的网络教学课件都是文字和图片,无法做实验,通过VR技术可以实现交互式物理、化学等的仿真实验,还有医学教学等各种实验。教育部现已批准建设了200多个虚拟仿真教学中心,支持这方面的发展,相信会对教学方式带来深刻影响。

VR将爆发式增长

近几年,Facebook、微软、谷歌等公司对VR产业的介入,导致VR在产业界和投资界迅速升温。

一些巨头公司通过收购或领投VR创新公司,或自身部署VR研发团队,开始抢占VR产业的制高点,特别是头戴式设备,头盔和眼镜。因为它们是VR的基础设备,是硬件平台,如果在这方面领先的话,就会像苹果手机、高端芯片一样,占领VR产业制高点。

2014年,Facebook以20亿美元收购了Oculus公司,该公司是VR头盔创业公司。头盔有两大类,一类是VR头盔,一类是增强现实AR头盔,两者技术路线不同。2015年,微软宣布推出Microsoft HoloLens全息眼镜;谷歌、阿里巴巴领投数亿美元支持Magic Leap创业公司。2015年,一项颠覆性显示技术得以突破,即光场全息显示,能使虚拟物体看起来完全与现实生活中一样。这一技术将给影视、游戏、商务、旅游和电信等行业带来全新的机会和颠覆性影响。此外,HTC也宣布与Valve联手,推出重量级头盔显示设备Vive,并于2016年4月开始发售。

目前,学术界、企业界、投资界都在对VR发展前景进行预测。2016年年初,美国高盛一份报告,详细讨论了VR/AR产业的未来发展状况。高盛认为VR/AR拥有巨大潜力,到2025年VR与AR软硬件营收将达到800亿美元,乐观估计,年营收可达1820亿美元(硬件1100亿美元,软件720亿美元),保守预测,到2025年也会有230亿美元。在标准预期下(800亿美元),2025年VR/AR产业将超过全球平板电脑(630亿美元)和游戏机(140亿美元)。在乐观预期下,到2025年,头盔显示设备等将从小众产品发展成为一种大众通用计算平台,移动性和电池续航问题均会得到解决。1100亿美元的硬件规模与当前笔记本电脑市场规模(1110亿美元)和电视机市场规模(990亿美元)相当。

对于国内VR市场,IDC也给出预测,2016年我国VR设备出货量将达到48万台,同比增长476%,VR产业将迎来爆发式增长。

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