VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

——由方垚VR虛擬現(xiàn)實Part01虛擬現(xiàn)實是什么

Part02虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用及現(xiàn)狀Part03虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)與發(fā)展趨勢

目錄虛擬現(xiàn)實技術(shù)在生活中出現(xiàn)得越來越多，實際上在軍事、醫(yī)學(xué)、航空航天、智慧城市等諸多領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)大有用武之地。虛擬現(xiàn)實與各行業(yè)的關(guān)系類似于數(shù)學(xué)和物理，將成為人難以區(qū)分的真實和虛擬兩個世界，或者是虛實混合的新世界。Part01

一、虛擬現(xiàn)實是什么

VR的目標(biāo)是以計算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合其他相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍現(xiàn)實世界在視、聽、觸覺等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，人們通過一些交互設(shè)備與該數(shù)字化環(huán)境進(jìn)行交互，能夠產(chǎn)生親臨現(xiàn)實世界的體驗。VR具有的特征：一是沉浸感，參與者可以全身心沉浸于計算機(jī)生成的三維虛擬環(huán)境中；二是交互性，參與者可以通過一些VR交互設(shè)備和虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互，產(chǎn)生與對應(yīng)真實環(huán)境中的對象進(jìn)行交互的體驗?，F(xiàn)在自然交互、體感交互是非常熱的一個研究方向。三是構(gòu)想性，參與者在虛擬環(huán)境中可以激發(fā)想象，或者可以構(gòu)想未來世界和歷史世界。Part02 虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用及現(xiàn)狀VR將成為一個發(fā)展趨勢。針對VR在有關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及VR可以達(dá)到的技術(shù)水平，下面進(jìn)行展示和介紹。1.國防軍事

許多科學(xué)技術(shù)都是首先在軍事領(lǐng)域得到應(yīng)用，包括VR技術(shù)。構(gòu)成分布式虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，進(jìn)行異地的軍事訓(xùn)練。軍事仿真訓(xùn)練的優(yōu)勢，是可以構(gòu)造任何作戰(zhàn)地形環(huán)境和作戰(zhàn)目標(biāo)，并節(jié)約大量經(jīng)費。

在裝備設(shè)計、研發(fā)過程中，可以采用虛擬樣機(jī)技術(shù)。

現(xiàn)在建筑行業(yè)也在開發(fā)應(yīng)用VR，可以將建筑效果和整個施工全過程完全三維化地呈現(xiàn)給甲方，而且和結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合，對建筑設(shè)計帶來重大影響。VR家裝設(shè)計與體驗系統(tǒng)。可以沉浸式地選擇體驗不同的壁紙、地板等裝飾材料和圖案，以及家具的擺放效果。很顯然VR技術(shù)將對這一領(lǐng)域帶來巨大影響。

2.裝備制造

3.航空航天

航空航天領(lǐng)域應(yīng)用VR也比較早。駕駛員戴著頭盔進(jìn)行操作，測試飛機(jī)儀表布局、色度，起落時的光照是否合適，依此對設(shè)計進(jìn)行調(diào)整。虛實融合的監(jiān)控系統(tǒng)，把監(jiān)控區(qū)域視頻圖像與周邊虛擬環(huán)境融合在一起，也可以把相鄰監(jiān)控區(qū)域的視頻無縫融合，提升了監(jiān)控系統(tǒng)的性能、功能和適人化水平。

4.安防監(jiān)控。5.醫(yī)療健康

VR在醫(yī)療健康領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿?。首先是對人體及人體器官的三維可交互展示，這樣就可以通過虛擬手術(shù)模擬器對大夫進(jìn)行手術(shù)培訓(xùn)。還可以構(gòu)建個性化病體器官模型，進(jìn)行具體的手術(shù)規(guī)劃和預(yù)演，從而大幅度提升手術(shù)效果，對醫(yī)療手術(shù)帶來顛覆性影響。目前在電子子商務(wù)方面面，比如在在淘寶網(wǎng)上上，采用VR技術(shù)，，不但可以以看到商品品的逼真三三維形象，，還可以進(jìn)進(jìn)行首飾、、服裝等的的試穿、試試看。6.電子商商務(wù)整個比賽場場景、過程程都是立體體全息的，，大家可以以想象它在在未來的影影響會有多多大。7.體育領(lǐng)域數(shù)字化文化化保護(hù)與利利用是VR技術(shù)的傳傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域。通過過VR技術(shù)術(shù)可以再現(xiàn)現(xiàn)歷史文化化遺產(chǎn)，特特別是非物物質(zhì)文化遺遺產(chǎn)，使得得參與者可可以穿越時時空，體驗驗歷史文化化。8.文化保保護(hù)9.教育培培訓(xùn)教育領(lǐng)域?qū)R有巨巨大應(yīng)用需需求。目前前的網(wǎng)絡(luò)教教育課件都都是文字和和圖片，無無法進(jìn)行實實驗教學(xué)，，通過VR技術(shù)可以以實現(xiàn)交互互式物理、、化學(xué)等的的仿真實驗驗，還有醫(yī)醫(yī)學(xué)教學(xué)等等各種實驗驗。Part03虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)與與發(fā)展趨勢勢實現(xiàn)一個VR系統(tǒng)，需要要三方面的的技術(shù)，即即：建模、表現(xiàn)現(xiàn)與交互首先是現(xiàn)實世界的的對象在計計算機(jī)數(shù)字字空間的表表示問題，，也就是建建模。建模需要要通過數(shù)學(xué)學(xué)、物理，，以及各種種數(shù)字化方方法將現(xiàn)實實世界中的的對象、對對象之間的的關(guān)系、相相互作用及及動態(tài)變化化所遵循的的規(guī)律，映映射為數(shù)字字空間中的的各種動靜靜態(tài)數(shù)據(jù)表表示。（一）建模模第二類問題題是虛擬環(huán)環(huán)境對象的的表現(xiàn),包包括視、聽聽、觸/力力、嗅/味味等的表現(xiàn)現(xiàn)。VR表現(xiàn)技技術(shù)將虛擬擬環(huán)境中的的各種對象象模型通過過不同的表表現(xiàn)方法、、算法渲染染在表現(xiàn)設(shè)設(shè)備上，以以沉浸方式式呈現(xiàn)給用用戶。（二）表現(xiàn)現(xiàn)第三類問題題是人對虛虛擬環(huán)境中中對象的操操作,以及及虛擬環(huán)境境對象對現(xiàn)現(xiàn)實世界的的作用，也也就是VR人機(jī)交互互問題，主主要涉及人人或外部世世界與虛擬擬環(huán)境之間間互相作用用的信息交交換方式與與人機(jī)交互互設(shè)備。（三）人機(jī)機(jī)交互總結(jié)：VR技術(shù)的的發(fā)展可以以給許多行行業(yè)帶來升升級換代式式發(fā)展，如如航空航天天、國防軍軍事、裝備備制造、智智慧城市、、醫(yī)療健康康、公共安安全、文化化教育等；；會對許多多產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生生顛覆性影影響，如影影視、游戲戲、旅游、、商務(wù)、社社交網(wǎng)絡(luò)等等，同時可可望形成新新型的VR產(chǎn)業(yè)生長長點，如VR人機(jī)交互設(shè)備產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，行業(yè)業(yè)應(yīng)用模擬擬器、虛擬擬環(huán)境產(chǎn)業(yè)業(yè)，VR