虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)爬）一.定義：VR （ Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實(shí)，簡(jiǎn)稱VR ）,是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人 拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀(jì)80年代初提出的。其具體內(nèi)涵是：綜合利用 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三 維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境稱為虛 擬環(huán)境（即Virtual Environment，簡(jiǎn)稱VE ）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和 體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，利用多源信 息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。二技術(shù)介紹：VR

2、 = Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)，或稱靈境技術(shù)，實(shí)際上是一種可創(chuàng)建和 體驗(yàn)虛擬世界（Virtual World ）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（一）友好度很重要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為社會(huì)生活中不可缺少的重要組成部 分，友好的人機(jī)接口技術(shù)很早已成為人們關(guān)心的一個(gè)重要課題，因?yàn)橐粋€(gè)比較差 的人機(jī)交互接口很可能將使一個(gè)功能很強(qiáng)的產(chǎn)品變得不可接受。總體來講，人機(jī) 接口技術(shù)主要研究方向有兩個(gè)方面：（1）人如何命令系統(tǒng)（2 ）系統(tǒng)如何向用 戶提供信息。眾所周知，人在使用計(jì)算機(jī)方面的感受（即人機(jī)交互部分的友好度） 直接影響到人對(duì)系統(tǒng)的接受程度，而這兩個(gè)方面直接決定了人機(jī)交互部分的友好 度。（二）

3、虛擬現(xiàn)實(shí)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨使得人類的交流采用了新的方式，進(jìn)入了新的領(lǐng)域。具體 發(fā)展過程如下：命令界面一圖形用戶界面一多媒體界面一虛擬現(xiàn)實(shí)。那么，什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)？虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR），是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾 （Jaron Lanier）在20世紀(jì)80年代初提出的。其具體內(nèi)涵是：綜合利用計(jì)算 機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán) 境中提供沉浸感覺的技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境成為虛擬環(huán) 境（即 Virtual Environment，簡(jiǎn)稱 VE）。2014年3月26日，美國(guó)社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)Facebook宣布，將

4、斥資20億美 元收購(gòu)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)公司Oculus VR。2 Facebook首席執(zhí)行官M(fèi)ark Zuckerberg堅(jiān)信虛擬現(xiàn)實(shí)將成為繼智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備之后，計(jì)算 平臺(tái)的又一大事件。并計(jì)劃將Oculus的應(yīng)用拓展到游戲以外的業(yè)務(wù)，在此之前， Oculus主要用于為人們?cè)谟螒蜻^程中創(chuàng)造身臨其境的感覺。2 Facebook收 購(gòu)Oculus，使得虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)科技行業(yè)小眾的名詞，開始為更多業(yè)外的人們所 熟悉。業(yè)內(nèi)人士稱，虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)隔7年多，又迎來了春天。2015 年 3 月在 MWC2015 上3 ，HTC 與曾制作 Portal 和 Half-Life 等 獨(dú)創(chuàng)游戲的Valve聯(lián)

5、合開發(fā)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品HTC Vive亮相。HTC Vive 控制器定位系統(tǒng)Lighthouse采用的是Valve的專利，它不需要借助攝像頭，而 是靠激光和光敏傳感器來確定運(yùn)動(dòng)物體的位置，也就是說HTC Vive允許用戶在 一定范圍內(nèi)走動(dòng)。這是它與另外卜兩大頭顯Oculus Rift和PS VR的最大區(qū)別。 該套件計(jì)劃在2016年虛擬現(xiàn)實(shí)井噴之前發(fā)布，而且極有可能會(huì)在2016年年末 與消費(fèi)者見面。三、應(yīng)用領(lǐng)域VR （虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)可廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古 跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培 訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，為其提供切實(shí)可行的解決方案

6、。在先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域，站在大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的3D影像面前，可任意拆卸”這 個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)項(xiàng)表現(xiàn)得淋漓盡致。操作人員可以把虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)的許多部件逐一 拆下，再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。虛擬現(xiàn)實(shí)”實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)的交互式設(shè)計(jì)、虛擬展示、 虛擬裝配、CAE數(shù)據(jù)可視化等功能，大幅提高設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)效率，使研發(fā)人 員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修正設(shè)計(jì)缺陷和潛在的工藝問題，提高產(chǎn)品開發(fā)的制造成功率。 5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育培訓(xùn)領(lǐng)域也大有用武之地。為真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完 成的教學(xué)功能創(chuàng)造條件。在涉及高?；驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，高 成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能提供可靠、安全和經(jīng) 濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。華東理工大學(xué)的G

7、-Magic虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，就是高校虛擬現(xiàn)實(shí) 教學(xué)的一個(gè)范例。該實(shí)驗(yàn)室擁有CAVE洞穴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以把大學(xué)生設(shè)計(jì) 的作品投影到墻面、天花板和地面上。比如，學(xué)生設(shè)計(jì)了一間淋浴房，他能利用 這套系統(tǒng)把它展現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里，和真實(shí)的淋浴房一樣大小。營(yíng)造出這種教學(xué)環(huán)境 后，教師就能與學(xué)生更方便地交流各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)優(yōu)劣，并隨時(shí)做出修改。企業(yè)的一些培訓(xùn)項(xiàng)目，同樣離不開虛擬現(xiàn)實(shí)。以石油化工為例，眾所周知， 大型石油灌區(qū)集中了大量危險(xiǎn)化學(xué)品，一旦操作不當(dāng)，便可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事 故，并造成環(huán)境污染等次生災(zāi)害。因此，政府和企業(yè)對(duì)大型石油灌區(qū)的安全性和 操作人員的專業(yè)性提出了很高要求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以構(gòu)建儲(chǔ)罐區(qū)

8、應(yīng)急救援及安 全培訓(xùn)系統(tǒng)5，它不但能向員工呈現(xiàn)操作流程的各種場(chǎng)景，引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)、 掌握安全操作技能，還能模擬事故發(fā)生、火光熊熊的場(chǎng)面，讓員工在沉浸式虛擬 影像中開展救援行動(dòng)。影視早在2015年年初的美國(guó)圣丹斯電影節(jié)上6，一部完全依靠CG制作的 VR短片LOST就曾引來一陣熱議。同年7月，同樣是由LOST制作公司 帶來了他們的第二部VR短片HENRY。與之前的LOST不同，這一次他 們?cè)谄性O(shè)計(jì)了 交互式”場(chǎng)景，改變了觀眾完全被動(dòng)式的體驗(yàn)。就連速度與 激情系列的導(dǎo)演林詣彬也在今年拍攝了一部VR短片HELP。由此可見， VR的春風(fēng)確實(shí)已經(jīng)開始刮向電影行業(yè)。6繪畫谷歌在HTC與Valve聯(lián)合開發(fā)的V

9、R7設(shè)備HTC Vive的基礎(chǔ)上打造了 Tilt Brush，其實(shí)就是VR版的Photoshop，通過使用HTC Vive的左右控制器 來實(shí)現(xiàn)繪畫創(chuàng)作。左邊控制器在虛擬空間當(dāng)中映射出一個(gè)立方體，顯示出控制面 板菜單，可轉(zhuǎn)動(dòng)立方體進(jìn)行選擇；右邊控制器則相當(dāng)于鼠標(biāo)，當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到相應(yīng) 菜單上時(shí)會(huì)有英文提示。其畫板就是整個(gè)的三維立體空間，你可以為之設(shè)置壁紙 背景，線條也可以自由設(shè)置色彩。8虛擬現(xiàn)實(shí)游戲目前，在SteamVR平臺(tái)上已經(jīng)可以通過HTC Vive來體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲 9。Steam的官方網(wǎng)頁顯示，目前支持虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲有204款。其中不 乏Half-Life這種大作，并且所有推薦游戲都支持ba

10、se station動(dòng)作捕捉系 統(tǒng)。六、關(guān)聯(lián)定義VR ( Virtual Reality )是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意思，VRP ( Virtual Reality Platform )是虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)的意思。VRP的子軟件產(chǎn)品具體包括：VRP-BUILDER虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器軟件用途：三維場(chǎng)景的模型導(dǎo)入、后期編輯、交互制作、特效制作、界面設(shè) 計(jì)、打包發(fā)布的工具客戶群：主要面向三維內(nèi)容制作公司VRPIE-3D互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)軟件用途：將VRP-BUILDER的編輯成果發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，并且可讓客戶通過 互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)三維場(chǎng)景的瀏覽與互動(dòng)?？蛻羧海褐苯用嫦蛩谢ヂ?lián)網(wǎng)用戶VRP-PHYSICS物理系統(tǒng)軟件用途：可逼真的

11、模擬各種物理學(xué)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)如碰撞、重力、摩擦、阻尼、 陀螺、粒子等自然現(xiàn)象，在算法過程中嚴(yán)格符合牛頓定律、動(dòng)量守恒、動(dòng)能守恒 等物理原理?？蛻羧海褐饕嫦蛟盒：涂蒲袉挝籚RP-DIGICITY數(shù)字城市平臺(tái)軟件用途：具備建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方面的專業(yè)功能，如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、實(shí)時(shí) 測(cè)量、通視分析、高度調(diào)整、分層顯示、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、日照分析等 客戶群：主 要面向建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃的相關(guān)研究和管理部門。VRP-INDUSIM工業(yè)仿真平臺(tái)軟件用途：模型化，角色化，事件化的虛擬模擬，使演練更接近真實(shí)情況， 降低演練和培訓(xùn)成本，降低演練風(fēng)險(xiǎn)?？蛻羧海褐饕嫦蚴?、電力、機(jī)械、重工、船舶、鋼鐵、礦山、應(yīng)急等行 業(yè)。VRP

12、-TRAVEL虛擬旅游平臺(tái)軟件用途：激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)導(dǎo)游職業(yè)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，積 累講解專項(xiàng)知識(shí)，架起學(xué)生與社會(huì)聯(lián)系的橋梁,全方位提升學(xué)生講解能力,讓單純 的考試變成互動(dòng)教學(xué)與考核雙模式?？蛻羧海褐饕嫦?qū)в巍⒙糜我?guī)劃VRP-MUSEUM網(wǎng)絡(luò)三維虛擬展館軟件用途：是針對(duì)各類科博館、體驗(yàn)中心、大型展會(huì)等行業(yè)，將其展館、陳 列品以及臨時(shí)展品移植到互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行展示、宣傳與教育的三維互動(dòng)體驗(yàn)解決方 案。它將傳統(tǒng)展館與互聯(lián)網(wǎng)和三維虛擬技術(shù)相結(jié)合，打破了時(shí)間與空間的限制、 最大化地提升了現(xiàn)實(shí)展館及展品的宣傳效果與社會(huì)價(jià)值，使得公眾通過互聯(lián)網(wǎng)即 能真實(shí)感受展館及展品，并能在線參與各種互動(dòng)體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)三維虛擬展館將成為 未來最具價(jià)值的展示手段?？蛻羧海嚎撇^、藝術(shù)館、革命展館、工業(yè)展館、圖書館、旅游景區(qū)、企業(yè) 體驗(yàn)中心以及各種園區(qū)。VRP-SDK三維仿真系統(tǒng)開發(fā)包軟件用途：提供C+源碼級(jí)的開發(fā)函數(shù)庫(kù)，用戶可在此基礎(chǔ)之上開發(fā)出自