虚拟现实技术4

虚拟现实技术概念目录分类应用领域研究现状特征发展史一、虚拟现实技术的发展史1929年，EdwardLink设计出用于训练飞行员的模拟器。1956年，MortonHeilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama。一、虚拟现实技术的发展史1965年，IvanSutherland发表论文“UltimateDisplay”（终极的显示）1968年，IvanSutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（HeadMountedDisplay，HMD）一、虚拟现实技术的发展史1972年，NolanBushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong；1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一个数据手套——SayreGlove；1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，JimHumphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型；一、虚拟现实技术的发展史1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。进入21世纪，VR技术进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善。如MultiGenVega、OpenSceneGraph二、虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术（VirtualReality）简称VR技术，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成。二、虚拟现实技术的概念三、虚拟现实技术的特征I3VR技术三角形交互性Interactivity沉浸感Immersion想象力Imagination3.1、VR技术的交互性指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。3.2、VR技术术的沉浸浸感感又称称临临场场感感，，指指用用户户感感到到作作为为主主角角存存在在于于虚虚拟拟环环境境中中的的真真实实程程度度，，是是VR技术术最最主主要要的的特特征征。。影响沉浸感的的主要因素包包括多感知性性、自主性、、三维图像中中的深度信息息、画面的视视野、实现跟跟踪的时间或或空间响应及及交互设备的的约束程度等等。3.3、VR技术的想象力指用户在虚拟拟世界中根据据所获取的多多种信息和自自身在系统中中的行为，通通过逻辑判断断、推理和联联想等思维过过程，随着系系统的运行状状态变化而对对其未来进展展进行想象的的能力。对适当的应用用对象加上虚虚拟现实的创创意和想象力力，可以大幅幅度提高生产产效率、减轻轻劳动强度、、提高产品开开发质量。分类四、虚拟现实系系统的分类类桌面式VR系统DesktopVR沉浸式VR系统ImmersiveVR增强式VR系统AugmentedVR分布式VR系统DistributedVR4.1、桌面式VR系统使用个人计计算机和低低级工作站站来产生三三维空间的的交互场景景。用户会受到到周围现实实环境的干干扰而不能能获得完全全的沉浸感感，但由于于其成本相相对较低桌桌面式VR系统仍然比比较普及。。4.2、沉浸式VR系统利用头盔显显示器、洞洞穴式显示示设备和数数据手套等等交互设备备把用户的的视觉、听听觉和其他他感觉封闭闭起来，而而使用户真真正成为VR系统内部的的一个参与与者，产生生一种身临临其境、全全心投入并并沉浸其中中的体验。。与桌面式VR系统相比比，沉浸浸式VR系统的主主要特点点在于高高度的实实时性和和沉浸感感。4.3、增强式VR系统允许用户户对现实实世界进进行观察察的同时时，将虚虚拟图像像叠加在在真实物物理对象象之上。。为用户提提供与所所看到的的真实环环境有关关的、存存储在计计算机中中的信息息，从而而增强用用户对真真实环境境的感受受，又被被称为叠叠加式或或补充现现实式VR系统。可以使用用光学技技术或视视频技术术实现。。4.4、分布式VR系统指基于网网络构建建的虚拟拟环境，，将位于于不同物物理位置置的多个个用户或或多个虚虚拟环境境通过网网络相连连接并共共享信息息，从而而使用户户的协同同工作达达到一个个更高的的境界。。主要被应应用于远远程虚拟拟会议、、虚拟医医学会诊诊、多人人网络游游戏、虚虚拟战争争演习等等领域。。五、虚拟现实实技术的的应用领领域教育与训练设计与规划科学计算可视化商业领域艺术与娱乐VR技术被逐逐步应用用于网上上销售、、客户服服务、电电传会议议及虚拟拟购物中中心等商商业领域域。它可可以使客客户在购购买前先先看到产产品的外外貌与内内在，甚甚至在虚虚拟世界界中使用用它，因因此对产产品的推推广和销销售都很很有帮助助。5.1、商业领域科学可视化的的功能就是将将大量字母、、数字数据转转换成比原始始数据更容易易理解的各种种图像，并允允许参与者借借助各种虚拟拟现实输入设设备检查这些些“可见的””数据。它通常被用于于建立分子结结构、地震以以及地球环境境等模型。、、5.2、科学计计算可可视化化5.3、教育与与训练练虚拟现现实技技术能能使学学习者者能直直接、、自然然地与与虚拟拟对象象进行行交互互，以以各种种形式式参与与事件件的发发展变变化过过程，，并获获得最最大的的控制制和操操作整整个环环境的的自由由度。。1、仿真真教学学与实实验2、特特殊殊教教育育3、多多种种专专业业训训练练4、应应急急演演练练和和军军事事演演习习虚拟拟现现实实已已被被看看作作是是设设计计领领域域中中唯唯一一的的开开发发工工具具。。它它可可以以避避免免传传统统方方式式在在原原型型制制造造、、设设计计和和生生产产过过程程中中的的重重复复工工作作，，有有效效的的降降低低成成本本，，应应用用领领域域包包括括汽汽车车制制造造业业、、城城市市规规划划、、建建筑筑设设计计等等。。5.4、设设计计与与规规划划VR技术所具具有的身身临其境境感及实实时交互互性还能能将静态态的艺术术（如油油画、雕雕刻等））转化为为动态的的形式，，使观赏赏者更好好地欣赏赏作者的的思想艺艺术，包包括虚拟拟画廊、、虚拟音音乐厅、、文物保保护等方方面。娱乐是是VR系统的的另一一个重重要应应用领领域，，市场场上已已经推推出了了多款款VR环境下下的电电脑游游戏，，带给给游戏戏者强强烈的的感官官刺激激。5.5、艺术与与娱乐乐六、虚拟现现实技技术的的研究究现状状国外的研究究现状状美国是虚拟现实技术的发源地，有美国宇航局（NASA）、麻省理工学院（MIT）媒体实验室、华盛顿大学人机界面技术实验室（HITLab）等许多知名的研究机构。美国在虚拟现实领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。英国主要有四个从事VR技术研究的中心，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规模VR知识库和人机接口方面的研究项目上，在VR游戏方面的研究也处于领先地位。六、虚拟现现实技技术的的研究究现状状我国从从20世纪纪80年代代起开开始研研究VR技技术。。虽然然起步步较晚晚，但但近年年来政政府有有关部部门非非常重重视，，制定定了开开展VR技技术的的研究究计划划，并并将其其列入入国家家重点点研究究项目目。国国内的的一些些科学学家和和重点点院校校也已已积极极投入入了对对这一一领域域的研研究。。六、虚拟现现实技技术的的研究究现状状北京航空航天大学是国内最早进行VR技术研究、最有权威的单位之一。于2000年8月成立虚拟现实新技术教育部重点实验室。清华大学对虚拟现实及其临场感等方