虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述 7

VR基本含義1應(yīng)用領(lǐng)域研究成果虛擬現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題234研究方向(前景)5主要內(nèi)容：

基本含義1.基本含義1.VR地理信息學(xué)：存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的邏輯環(huán)境，通過(guò)輸出設(shè)備模擬顯示現(xiàn)實(shí)世界中的三維物體和它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和方式。

1.1科技名詞定義（virtualreality）VR通信科技學(xué)：利用計(jì)算機(jī)發(fā)展中的高科技手段構(gòu)造的，使參與者獲得與現(xiàn)實(shí)一樣的感覺(jué)的一個(gè)虛擬的境界。資源信息學(xué)：一種模擬三維環(huán)境的技術(shù)，用戶可以如在現(xiàn)實(shí)世界一樣地體驗(yàn)和操縱這個(gè)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能等技術(shù)，制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知的高級(jí)的人機(jī)交互技術(shù)。1.2詳細(xì)定義VR沉浸感(Immersion)：又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。1.3基本特征VR交互性(Interaction)指參與者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度。構(gòu)想性(Imagination)指用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)之外，還有聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感，甚至包括味覺(jué)、嗅覺(jué)等。1.4實(shí)現(xiàn)過(guò)程VR虛擬現(xiàn)實(shí)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的、具備視、聽(tīng)、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環(huán)境。它借助于計(jì)算機(jī)生成一個(gè)三維空間，通過(guò)將用戶置身于該環(huán)境中，借助輕便的多維輸入輸出設(shè)備(如跟蹤器、頭盔顯示器、眼跟蹤器、三維輸入設(shè)備和傳感器等)和高速圖形計(jì)算機(jī)，并根據(jù)由此而產(chǎn)生的一種身臨其境的感覺(jué)，去感知和研究客觀世界的變化規(guī)律。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)實(shí)質(zhì)在于提供一種高級(jí)的人機(jī)接口。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，給用戶提供了一個(gè)趨于人性化的虛擬信息空間。1.5技術(shù)優(yōu)點(diǎn)VR虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)，使人們從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中解放出來(lái)，這種形式是傳統(tǒng)表現(xiàn)方式所無(wú)法比擬的，它給人們提供了一個(gè)嶄新的信息交流平臺(tái)。1.6技術(shù)支持VR人工交互技術(shù)傳感技術(shù)人工智能計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。是關(guān)于從自然信源獲取信息，并對(duì)之進(jìn)行處理和識(shí)別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。

是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。

復(fù)雜的邏輯控制；模擬實(shí)時(shí)的相互作用；模擬人腦所有的智能行為；模擬復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系，主要涉及時(shí)間與空間的同步等問(wèn)題；感覺(jué)的表達(dá)，包括人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)的計(jì)算機(jī)表達(dá)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、壓縮、分析、解壓縮；支持與虛擬環(huán)境交互的定位、操縱、導(dǎo)航等。1.7軟件要求VR構(gòu)造一一個(gè)虛虛擬環(huán)環(huán)境，，在硬硬件方方面需需要有有以下下幾類類設(shè)備備的支支持：：1.8硬件要要求跟蹤系系統(tǒng)：：用以以確定定參與與者的的頭、、手和和身軀軀的位位置；；觸覺(jué)系系統(tǒng)：：提供供參與與者感感知力力與壓壓力的的反饋饋；音頻系系統(tǒng)：：提供供立體體聲源源和判判定空空間位位置；；高性能能計(jì)算算機(jī)處處理系系統(tǒng)：：具有有高處處理速速度、、大存存儲(chǔ)量量、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)特性性。圖像生生成和和顯示示系統(tǒng)統(tǒng)：產(chǎn)產(chǎn)生視視覺(jué)圖圖像和和立體體顯示示；VR

應(yīng)用領(lǐng)域2.

應(yīng)用領(lǐng)域2.VR飛行模模擬是是虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)術(shù)應(yīng)用用的先先驅(qū)。。通過(guò)過(guò)模擬擬器訓(xùn)訓(xùn)練飛飛行員員是一一條有有效的的途徑徑，同同時(shí)，，飛行行模擬擬器可可以作作為一一種試試驗(yàn)床床，對(duì)對(duì)飛機(jī)機(jī)的操操縱性性、穩(wěn)穩(wěn)定性性和機(jī)機(jī)動(dòng)性性進(jìn)行行測(cè)試試和評(píng)評(píng)定，，較容容易分分析飛飛機(jī)氣氣動(dòng)參參數(shù)的的修改改對(duì)飛飛行品品質(zhì)的的影響響。2.1飛行行模模擬擬VR最為為成成功功的的例例子子就就是是““哈哈勃勃望望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡鏡的的修修復(fù)復(fù)和和維維護(hù)護(hù)””。。經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)這這個(gè)個(gè)虛虛擬擬系系統(tǒng)統(tǒng)的的訓(xùn)訓(xùn)練練，，宇宇航航員員于于1993年12月，，成成功功地地完完成成了了從從航航天天飛飛機(jī)機(jī)上上取取出出備備件件更更換換哈哈勃勃太太空空望望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡鏡上上損損壞壞的的MRI這一一復(fù)復(fù)雜雜而而又又費(fèi)費(fèi)時(shí)時(shí)的的任任務(wù)務(wù)。。2.2空間間技技術(shù)術(shù)VR虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)可可以以用用于于教教學(xué)學(xué)、、復(fù)復(fù)雜雜手手術(shù)術(shù)過(guò)過(guò)程程的的規(guī)規(guī)劃劃、、在在手手術(shù)術(shù)過(guò)過(guò)程程中中提提供供操操作作和和信信息息上上的的輔輔助助、、預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)手手術(shù)術(shù)結(jié)結(jié)果果等等。。此外外，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)程程醫(yī)醫(yī)療療服服務(wù)務(wù)也也是是一一個(gè)個(gè)很很有有潛潛力力的的應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域。。也可可以以用用于于醫(yī)醫(yī)學(xué)學(xué)心心理理學(xué)學(xué)，，尤尤其其是是在在與與心心理理失失調(diào)調(diào)有有關(guān)關(guān)的的恐恐懼懼和和憂憂慮慮疾疾病病方方面面。。2.3醫(yī)學(xué)學(xué)方方面面VR虛擬擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)既既通通過(guò)過(guò)建建立立虛虛擬擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)環(huán)環(huán)境境來(lái)來(lái)訓(xùn)訓(xùn)練練軍軍事事人人員員，，同同時(shí)時(shí)又又可可以以通通過(guò)過(guò)虛虛擬擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)來(lái)來(lái)檢檢查查和和評(píng)評(píng)估估武武器器系系統(tǒng)統(tǒng)的的性性能能。。2.4虛擬擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)和和科科學(xué)學(xué)計(jì)計(jì)算算可可視視化化VR在科科學(xué)學(xué)計(jì)計(jì)算算可可視視化化中中數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)———算法法對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)———圖像像，，不不同同顏顏色色代代表表不不同同警警戒戒程程度度，，色色塊塊之之間間可可漸漸變變也也可可突突變變。。如家家庭庭中中的的桌桌面面游游戲戲，，公公共共場(chǎng)場(chǎng)所所的的各各種種仿仿真真等等。。目目前前基基于于虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)技技術(shù)術(shù)的的游游戲戲主主要要有有駕駕駛駛型型游游戲戲、、作作戰(zhàn)戰(zhàn)型型游游戲戲和和智智力力型型游游戲戲三三類類。。在北北京京奧奧運(yùn)運(yùn)會(huì)會(huì)的的開(kāi)開(kāi)幕幕式式中中也也用用到到了了虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)的的技技術(shù)術(shù)。。三維維沙沙盤盤軟軟件件：：包包括括各各種種活活動(dòng)動(dòng)的的三三維維動(dòng)動(dòng)畫畫展展示示。。2.5娛樂(lè)樂(lè)游游戲戲VR按使使用用目目的的分分類類：：展示示：：包包括括直直接接展展示示和和間間接接展展示示，，其其中中間間接接展展示示如如科科學(xué)學(xué)計(jì)計(jì)算算可可視視化化。。預(yù)測(cè)測(cè)：：如如產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，項(xiàng)項(xiàng)目目管管理理。。體驗(yàn)驗(yàn)：：主主要要在在市市場(chǎng)場(chǎng)營(yíng)營(yíng)銷銷的的銷銷售售環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)。。訓(xùn)練練：：目目的的是是與與現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界接接軌軌，，或或使使受受訓(xùn)訓(xùn)者者更更容容易易適適應(yīng)應(yīng)真真實(shí)實(shí)環(huán)環(huán)境境。。2.6其他他分分類類VR

研究成果3.

研究成果3.VR

游戲成果1.

醫(yī)療成果2.

軍事成果3.

古跡成果4.VR主要要成成果果中國(guó)國(guó)海海警警某某型型主主力力艇艇虛虛擬擬仿仿真真虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)&視景景仿仿真真技技術(shù)術(shù)在在軍軍事事上上的的應(yīng)應(yīng)用用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的問(wèn)題4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的問(wèn)題4.VR硬件問(wèn)題軟件問(wèn)題自身問(wèn)題引發(fā)的問(wèn)題VR問(wèn)問(wèn)題題由于于硬硬件件的的諸諸多多局局限限性性，，使使得得軟軟件件的的開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)費(fèi)費(fèi)用用十十分分驚驚人人，，而而且且軟軟件件所所能能實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的效效果果受受到到時(shí)時(shí)間間和和空空間間的的很很大大影影響響，，算算法法和和許許多多相相關(guān)關(guān)理理論論也也很很不不完完善善。。另另外外，，人人們們對(duì)對(duì)大大腦腦和和人人類類行行為為的的認(rèn)認(rèn)識(shí)識(shí)還還需需進(jìn)進(jìn)一一步步提提高高。。數(shù)據(jù)據(jù)存存儲(chǔ)儲(chǔ)設(shè)設(shè)備備的的速速度度、、容容量量還還十十分分不不足足，，而而顯顯示示設(shè)設(shè)備備的的昂昂貴貴造造價(jià)價(jià)和和它它顯顯示示的的清清晰晰度度等等問(wèn)問(wèn)題題也也沒(méi)沒(méi)能能很很好好地地解解決決，，為為VR制造造的的大大部部分分專專用用設(shè)設(shè)備備不不但但造造價(jià)價(jià)高高、、使使用用起起來(lái)來(lái)很很不不方方便便、、效效果果有有限限，，而而且且局局限限性性很很大大，，還還不不能能達(dá)達(dá)到到人人們們的的要要求求，，更更不不能能達(dá)達(dá)到到VR所定定義義的的那那種種環(huán)環(huán)境境軟硬件問(wèn)題自身問(wèn)題虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性環(huán)境表示的準(zhǔn)確性人與虛擬環(huán)境交互的自然性實(shí)時(shí)顯示的問(wèn)題

智能技術(shù)圖形生成的問(wèn)題

發(fā)展方向5.

發(fā)展方向(前景)5.VR虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)技技術(shù)術(shù)研研究究?jī)?nèi)內(nèi)容容很很廣廣，，基基于于現(xiàn)現(xiàn)在在的的研研究究成成果果及及國(guó)國(guó)際際上上近近年年來(lái)來(lái)關(guān)關(guān)于于虛虛擬擬研研究究前前沿沿的的學(xué)學(xué)術(shù)術(shù)會(huì)會(huì)議議和和專專題題討討論論，，VRML技術(shù)術(shù)在在目目前前及及未未來(lái)來(lái)幾幾年年的的主主要要研研究究方方向向有有以以下下幾幾個(gè)個(gè)。。概述述VR1.感知知研研究究領(lǐng)領(lǐng)域域2.人機(jī)機(jī)交交互互界界面面3.高效效的的軟軟件件和和算算法法4.廉價(jià)價(jià)的的虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng)5.智能能虛虛擬擬環(huán)環(huán)境境從目目前前虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)技技術(shù)術(shù)在在感感知知方方面面來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，視視覺(jué)覺(jué)方方面面較較為為成成熟熟，，但但對(duì)對(duì)其其圖圖像像的的質(zhì)質(zhì)量量要要進(jìn)進(jìn)一一步步加加強(qiáng)強(qiáng)；；在在聽(tīng)聽(tīng)覺(jué)覺(jué)方方面面應(yīng)應(yīng)加加強(qiáng)強(qiáng)聽(tīng)聽(tīng)覺(jué)覺(jué)模模型型的的建建立立，，提提高高虛虛擬擬立立體體聲聲的的效效果果，，并并積積極極開(kāi)開(kāi)展展非非聽(tīng)聽(tīng)覺(jué)覺(jué)研研究究；；在在觸觸覺(jué)覺(jué)方方面面，，要要開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)各各種種用用于于人人類類觸觸覺(jué)覺(jué)系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)和和VR觸覺(jué)覺(jué)設(shè)設(shè)備備的的計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)控控制制的的機(jī)機(jī)械械裝裝置置。。感知知研研究究領(lǐng)領(lǐng)域域VR人機(jī)機(jī)交交互互界界面面VR開(kāi)展展獨(dú)獨(dú)立立于于應(yīng)應(yīng)用用系系統(tǒng)統(tǒng)的的交交互互技技術(shù)術(shù)和和方方法法的的研研究究，，建建立立軟軟件件技技術(shù)術(shù)交交換換機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)以以支支持持代代碼碼共共享享、、重重用用和和軟軟件件投投資資，，并并鼓鼓勵(lì)勵(lì)開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)通通用用性性軟軟件件維維護(hù)護(hù)工工具具。。積極極開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)滿滿足