虛擬現(xiàn)實技術(shù)4

虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念目錄分類應(yīng)用領(lǐng)域研究現(xiàn)狀特征發(fā)展史一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史1929年，EdwardLink設(shè)計出用于訓(xùn)練飛行員的模擬器。1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗系統(tǒng)Sensorama。一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極的顯示）1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器的頭盔式立體顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史1972年，NolanBushnell開發(fā)出第一個交互式電子游戲Pong；1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一個數(shù)據(jù)手套——SayreGlove；1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器；1987年，JimHumphries設(shè)計了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型；一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史1990年，在美國達拉斯召開的Siggraph會議上，明確提出VR技術(shù)研究的主要內(nèi)容包括實時三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)和高分辨率顯示技術(shù)，為VR技術(shù)的發(fā)展確定了研究方向。從20世紀(jì)90年代開始，VR技術(shù)的研究熱潮也開始向民間的高科技企業(yè)轉(zhuǎn)移。著名的VPL公司開發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進入21世紀(jì)，VR技術(shù)進入軟件高速發(fā)展的時期，一些有代表性的VR軟件開發(fā)系統(tǒng)不斷在發(fā)展完善。如MultiGenVega、OpenSceneGraph二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualReality）簡稱VR技術(shù)，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。虛擬現(xiàn)實是20世紀(jì)末逐漸興起的一門綜合性信息技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學(xué)、人工智能、多媒體、傳感器、網(wǎng)絡(luò)以及并行處理等多個信息技術(shù)分支的最新發(fā)展成果。典型的VR系統(tǒng)主要由計算機軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設(shè)備等組成。二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征I3VR技術(shù)三角形交互性Interactivity沉浸感Immersion想象力Imagination3.1、VR技術(shù)的交互性指用戶對虛擬環(huán)境中對象的可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度（包括實時性）。主要借助于各種專用設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，從而使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能，如同在真實世界中一樣操作虛擬環(huán)境中的對象。3.2、VR技術(shù)術(shù)的沉浸浸感感又稱稱臨臨場場感感，，指指用用戶戶感感到到作作為為主主角角存存在在于于虛虛擬擬環(huán)環(huán)境境中中的的真真實實程程度度，，是是VR技術(shù)術(shù)最最主主要要的的特特征征。。影響沉浸感的的主要因素包包括多感知性性、自主性、、三維圖像中中的深度信息息、畫面的視視野、實現(xiàn)跟跟蹤的時間或或空間響應(yīng)及及交互設(shè)備的的約束程度等等。3.3、VR技術(shù)的想象力指用戶在虛擬擬世界中根據(jù)據(jù)所獲取的多多種信息和自自身在系統(tǒng)中中的行為，通通過邏輯判斷斷、推理和聯(lián)聯(lián)想等思維過過程，隨著系系統(tǒng)的運行狀狀態(tài)變化而對對其未來進展展進行想象的的能力。對適當(dāng)?shù)膽?yīng)用用對象加上虛虛擬現(xiàn)實的創(chuàng)創(chuàng)意和想象力力，可以大幅幅度提高生產(chǎn)產(chǎn)效率、減輕輕勞動強度、、提高產(chǎn)品開開發(fā)質(zhì)量。分類四、虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)的分類類桌面式VR系統(tǒng)DesktopVR沉浸式VR系統(tǒng)ImmersiveVR增強式VR系統(tǒng)AugmentedVR分布式VR系統(tǒng)DistributedVR4.1、桌面式VR系統(tǒng)使用個人計計算機和低低級工作站站來產(chǎn)生三三維空間的的交互場景景。用戶會受到到周圍現(xiàn)實實環(huán)境的干干擾而不能能獲得完全全的沉浸感感，但由于于其成本相相對較低桌桌面式VR系統(tǒng)仍然比比較普及。。4.2、沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔顯顯示器、洞洞穴式顯示示設(shè)備和數(shù)數(shù)據(jù)手套等等交互設(shè)備備把用戶的的視覺、聽聽覺和其他他感覺封閉閉起來，而而使用戶真真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部的的一個參與與者，產(chǎn)生生一種身臨臨其境、全全心投入并并沉浸其中中的體驗。。與桌面式VR系統(tǒng)相比比，沉浸浸式VR系統(tǒng)的主主要特點點在于高高度的實實時性和和沉浸感感。4.3、增強式VR系統(tǒng)允許用戶戶對現(xiàn)實實世界進進行觀察察的同時時，將虛虛擬圖像像疊加在在真實物物理對象象之上。。為用戶提提供與所所看到的的真實環(huán)環(huán)境有關(guān)關(guān)的、存存儲在計計算機中中的信息息，從而而增強用用戶對真真實環(huán)境境的感受受，又被被稱為疊疊加式或或補充現(xiàn)現(xiàn)實式VR系統(tǒng)?？梢允褂糜霉鈱W(xué)技技術(shù)或視視頻技術(shù)術(shù)實現(xiàn)。。4.4、分布式VR系統(tǒng)指基于網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建建的虛擬擬環(huán)境，，將位于于不同物物理位置置的多個個用戶或或多個虛虛擬環(huán)境境通過網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連連接并共共享信息息，從而而使用戶戶的協(xié)同同工作達達到一個個更高的的境界。。主要被應(yīng)應(yīng)用于遠遠程虛擬擬會議、、虛擬醫(yī)醫(yī)學(xué)會診診、多人人網(wǎng)絡(luò)游游戲、虛虛擬戰(zhàn)爭爭演習(xí)等等領(lǐng)域。。五、虛擬現(xiàn)實實技術(shù)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域教育與訓(xùn)練設(shè)計與規(guī)劃科學(xué)計算可視化商業(yè)領(lǐng)域藝術(shù)與娛樂VR技術(shù)被逐逐步應(yīng)用用于網(wǎng)上上銷售、、客戶服服務(wù)、電電傳會議議及虛擬擬購物中中心等商商業(yè)領(lǐng)域域。它可可以使客客戶在購購買前先先看到產(chǎn)產(chǎn)品的外外貌與內(nèi)內(nèi)在，甚甚至在虛虛擬世界界中使用用它，因因此對產(chǎn)產(chǎn)品的推推廣和銷銷售都很很有幫助助。5.1、商業(yè)領(lǐng)域科學(xué)可視化的的功能就是將將大量字母、、數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成比原始始數(shù)據(jù)更容易易理解的各種種圖像，并允允許參與者借借助各種虛擬擬現(xiàn)實輸入設(shè)設(shè)備檢查這些些“可見的””數(shù)據(jù)。它通常被用于于建立分子結(jié)結(jié)構(gòu)、地震以以及地球環(huán)境境等模型。、、5.2、科學(xué)計計算可可視化化5.3、教育與與訓(xùn)練練虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)能能使學(xué)學(xué)習(xí)者者能直直接、、自然然地與與虛擬擬對象象進行行交互互，以以各種種形式式參與與事件件的發(fā)發(fā)展變變化過過程，，并獲獲得最最大的的控制制和操操作整整個環(huán)環(huán)境的的自由由度。。1、仿真真教學(xué)學(xué)與實實驗2、特特殊殊教教育育3、多多種種專專業(yè)業(yè)訓(xùn)訓(xùn)練練4、應(yīng)應(yīng)急急演演練練和和軍軍事事演演習(xí)習(xí)虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實已已被被看看作作是是設(shè)設(shè)計計領(lǐng)領(lǐng)域域中中唯唯一一的的開開發(fā)發(fā)工工具具。。它它可可以以避避免免傳傳統(tǒng)統(tǒng)方方式式在在原原型型制制造造、、設(shè)設(shè)計計和和生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中的的重重復(fù)復(fù)工工作作，，有有效效的的降降低低成成本本，，應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域包包括括汽汽車車制制造造業(yè)業(yè)、、城城市市規(guī)規(guī)劃劃、、建建筑筑設(shè)設(shè)計計等等。。5.4、設(shè)設(shè)計計與與規(guī)規(guī)劃劃VR技術(shù)所具具有的身身臨其境境感及實實時交互互性還能能將靜態(tài)態(tài)的藝術(shù)術(shù)（如油油畫、雕雕刻等））轉(zhuǎn)化為為動態(tài)的的形式，，使觀賞賞者更好好地欣賞賞作者的的思想藝藝術(shù)，包包括虛擬擬畫廊、、虛擬音音樂廳、、文物保保護等方方面。娛樂是是VR系統(tǒng)的的另一一個重重要應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域，，市場場上已已經(jīng)推推出了了多款款VR環(huán)境下下的電電腦游游戲，，帶給給游戲戲者強強烈的的感官官刺激激。5.5、藝術(shù)與與娛樂樂六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)的的研究究現(xiàn)狀狀國外的研究究現(xiàn)狀狀美國是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)源地，有美國宇航局（NASA）、麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實驗室、華盛頓大學(xué)人機界面技術(shù)實驗室（HITLab）等許多知名的研究機構(gòu)。美國在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。英國主要有四個從事VR技術(shù)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規(guī)模VR知識庫和人機接口方面的研究項目上，在VR游戲方面的研究也處于領(lǐng)先地位。六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)的的研究究現(xiàn)狀狀我國從從20世紀(jì)紀(jì)80年代代起開開始研研究VR技技術(shù)。。雖然然起步步較晚晚，但但近年年來政政府有有關(guān)部部門非非常重重視，，制定定了開開展VR技技術(shù)的的研究究計劃劃，并并將其其列入入國家家重點點研究究項目目。國國內(nèi)的的一些些科學(xué)學(xué)家和和重點點院校校也已已積極極投入入了對對這一一領(lǐng)域域的研研究。。六、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)的的研究究現(xiàn)狀狀北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)最早進行VR技術(shù)研究、最有權(quán)威的單位之一。于2000年8月成立虛擬現(xiàn)實新技術(shù)教育部重點實驗室。清華大學(xué)對虛擬現(xiàn)實及其臨場感等方