第五章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教育

虛擬現(xiàn)實(shí)概述噠噠噠……噠噠噠……，密集的槍聲與敵人的喊叫聲越來越近了，身藏絕密資料的鐘尼在女伴的帶著下到了一個(gè)廢棄的器材倉庫。這里破破爛爛，沒有什么值錢的東西，然而鐘尼還是在一大堆破舊零件中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)電子眼罩和一副怪模怪樣的手套。鐘尼二話不說，熟練地戴上眼罩和手套，并讓女伴將它們連到了一臺(tái)還能啟動(dòng)的計(jì)算機(jī)上。在女伴將電源翻開的一瞬間，鐘尼的眼前出現(xiàn)了令人驚奇的畫面。鐘尼利用計(jì)算機(jī)進(jìn)入了全球信息網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)個(gè)信息通道中急速奔馳，鐘尼用手快速地破解一道道拼圖密碼、翻閱一個(gè)個(gè)信息頁以查找那個(gè)潛在客戶的地址……，但是這一切她女伴并沒有看到，她只看到鐘尼的雙手在空中拚命的比劃著……

虛擬現(xiàn)實(shí)概述以上是美國(guó)１９９５年出品的科幻片?鐘尼記憶術(shù)?中的一個(gè)片斷，影片雖然描述的是在未來年代發(fā)生的事情，但這個(gè)片斷中所展示出的技術(shù)在今天正在高速開展，它就是我們常常聽到的“虛擬現(xiàn)實(shí)〞技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述虛擬現(xiàn)實(shí)在英文中叫做“VirtualReality〞，其縮寫為VR。VR這一名詞是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室研究的創(chuàng)始人賈朗·拉尼爾〔JaronLanier〕于80年代創(chuàng)造的，它向我們展現(xiàn)了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。賈朗·拉尼爾解釋到，ＶＲ技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)根底之上的高級(jí)模擬技術(shù)，它能虛構(gòu)出一個(gè)空間環(huán)境。在這個(gè)空間中每個(gè)事物的變化與活動(dòng)規(guī)律與現(xiàn)實(shí)中完全一樣，進(jìn)入其中的人還可以對(duì)這個(gè)空間加以影響和控制，反過來這個(gè)空間的事物也會(huì)對(duì)進(jìn)入其中的人產(chǎn)生影響。不過這只能說是對(duì)ＶＲ技術(shù)的一個(gè)極為籠統(tǒng)的概括，下面就讓我們作一次ＶＲ旅行吧。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)的由來二、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)三、VR系統(tǒng)的技術(shù)組成及主要特征四、人機(jī)接口設(shè)備五、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的類型六、實(shí)現(xiàn)VR的相關(guān)技術(shù)及軟件七、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用八、學(xué)生討論區(qū)：VR縱橫談虛擬現(xiàn)實(shí)概述一、ＶＲ技術(shù)的由來

ＶＲ技術(shù)的前身可以說是軍事模擬技術(shù)。７０年代，美軍認(rèn)為在飛行員的初級(jí)飛行課程中〔起飛和降落〕，如果使用實(shí)機(jī)訓(xùn)練將會(huì)有較大的危險(xiǎn)，同時(shí)效費(fèi)比太低，因而希望能用一些模擬裝置來代替昂貴的實(shí)機(jī)訓(xùn)練，為此美國(guó)幾大航空工業(yè)公司開始了模擬飛行器的研究。這漸漸地形成了一種習(xí)慣，那就是向美軍提供新式戰(zhàn)斗機(jī)的同時(shí)，還提供這種飛機(jī)的模擬訓(xùn)練器材。后來這項(xiàng)技術(shù)也被民用航空所采用，并得到了迅速的開展，現(xiàn)在幾乎每個(gè)航空公司都有自己所配機(jī)種的模擬訓(xùn)練器材，可見其應(yīng)用的廣泛程度。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述模擬訓(xùn)練器材是通過模擬原體〔被模擬的對(duì)象〕的各種特點(diǎn)、性能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律來到達(dá)目的的。當(dāng)計(jì)算機(jī)接收到用戶的控制指令〔比方拉起、加油門等〕后，就會(huì)按照所建立的數(shù)字模型來計(jì)算控制參數(shù)，之后由控制伺服系統(tǒng)來模擬原體在相應(yīng)情況下的表現(xiàn)，從而讓飛行員盡量感覺到是在駕駛真的飛機(jī)。例如飛行仰角過大而造成螺旋，那么模擬器將會(huì)控制模擬駕駛艙劇烈地翻動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，并通過特制的飛行背心來產(chǎn)生失重的感覺。由此可看出它集圖像、聲音、觸覺等多種信息媒體來實(shí)現(xiàn)交互影響與控制，這是最早的ＶＲ技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述進(jìn)入８０年代，作為一種在軍事領(lǐng)域里成熟的技術(shù)，模擬技術(shù)被推向了廣闊的民用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開展為ＶＲ技術(shù)的騰飛奠定了根底。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述二、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？虛擬現(xiàn)實(shí)〔VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR〕，又稱臨境技術(shù)，是指用立體眼鏡和傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)施來實(shí)現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實(shí)，人們通過這些設(shè)施以自然的方式〔如頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、手的運(yùn)動(dòng)等〕向計(jì)算機(jī)送入各種動(dòng)作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設(shè)施使人們得到三維的視覺、聽覺及觸覺等感覺世界。隨著人們動(dòng)作的改變，這些感覺也隨之改變。虛擬現(xiàn)實(shí)概述虛擬現(xiàn)實(shí)概述事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅是指那些戴著頭盔和手套的技術(shù)，而且還應(yīng)該包括一切與之相關(guān)的自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法。它要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)酷似客觀環(huán)境又超越客觀時(shí)空、能沉浸其中又能駕馭其上的和諧人機(jī)交互環(huán)境，也就是有多維信息所構(gòu)成的可操縱的空間?！疤摂M現(xiàn)實(shí)〞一詞中的“現(xiàn)實(shí)〞泛指在物理意義上或在功能意義上存在于世界的事物或環(huán)境，它是實(shí)際上能實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無法實(shí)現(xiàn)的；“虛擬〞是指這個(gè)特定的環(huán)境是由計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)場(chǎng)生成的。因此，“虛擬現(xiàn)實(shí)〞是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射〞到這個(gè)環(huán)境中去操作、控制和感受環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)概述它的最重要的目標(biāo)就是真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互，能夠到達(dá)或者局部到達(dá)這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)概述三、VR系統(tǒng)的技術(shù)組成及主要特征1.多感知性〔multi-sensory)多感知性就是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括嗅覺感知、味覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切普通人所具有的感知功能，這是區(qū)別其他技術(shù)的一個(gè)重要特征。〔二〕主要特征虛擬現(xiàn)實(shí)概述三、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要特征2.存在感性〔presence〕又稱為臨場(chǎng)感〔immersion〕，它是用戶感到作為主角存在與模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)到達(dá)使用戶難以分辨真假的程度。虛擬現(xiàn)實(shí)概述三、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要特征3.交互性交互性〔interaction〕是指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度和從環(huán)境得到反響的自然程度〔包括實(shí)時(shí)性〕。例如，用戶可以用手抓取模擬環(huán)境中的物體，這時(shí)手有握有東西的感覺，并可以感覺物體的重量〔其實(shí)這時(shí)手里并沒有實(shí)物〕。虛擬現(xiàn)實(shí)概述五、虛擬現(xiàn)實(shí)的類型根據(jù)用戶參與VR的不同形式以及沉浸的程度不同，我們可以把各種類型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分四類：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)、沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)概述1．桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。通過各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的交互。虛擬現(xiàn)實(shí)概述特點(diǎn)：參與者缺少完全的沉浸，因?yàn)樗匀粫?huì)受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)最大特點(diǎn)是缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，但是本錢也相對(duì)較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)概述2．沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)概述特點(diǎn)：高度的實(shí)時(shí)性高度的沉浸感支持多種I/O交互設(shè)備并行虛擬現(xiàn)實(shí)概述3．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或不方便的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)概述例如：戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡?。虛擬現(xiàn)實(shí)概述4．分布式虛擬現(xiàn)實(shí)如果多個(gè)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)那么提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)概述在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以到達(dá)協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練。通過世界上最大的投入式仿真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SIMNET，美國(guó)和歐洲的軍事人員正在搞戰(zhàn)爭(zhēng)演習(xí)和仿真的恐怖分子襲擊，為防范真的出現(xiàn)這些情況作準(zhǔn)備。虛擬現(xiàn)實(shí)概述四、人機(jī)接口設(shè)備交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的首要特性，為了允許人機(jī)交互，必須使用特殊的人機(jī)接口與外設(shè)，既要允許用戶信息輸入到計(jì)算機(jī)，也要使計(jì)算機(jī)能反響信息給用戶。虛擬現(xiàn)實(shí)概述視覺、聽覺、觸覺等。虛擬現(xiàn)實(shí)概述〔一〕理想的視覺顯示與日常經(jīng)歷中的場(chǎng)景比照，在質(zhì)量、修改率和范圍方面應(yīng)該是無法區(qū)分的。但是當(dāng)前的技術(shù)還不支持這種高真實(shí)度的視覺顯示，而且也不清楚是否多數(shù)應(yīng)用要求這種高真實(shí)度。對(duì)任何給定的應(yīng)用，必須認(rèn)真評(píng)價(jià)各種顯示特性的重要性，這包括視覺特性〔視場(chǎng)、分辨率、亮度、比照和彩色〕，人類工程學(xué)，平安，可靠和價(jià)格。視覺顯示的根本要求是提供立體視覺。虛擬現(xiàn)實(shí)概述立體視覺的原理：當(dāng)我們看現(xiàn)實(shí)世界或者是3D電影時(shí)，一項(xiàng)稱之為雙眼差異〔binoculardisparity〕的因素可以極大的影響我們的視覺。也許這個(gè)名次聽上去有些抽象，不過我來簡(jiǎn)單的解釋一下，你肯定能明白：先閉上右眼僅用左眼看一個(gè)物體，伸出你的一根指頭放在你的眼睛和物體之間，并且保持指頭和物體在一條直線；然后再閉上左眼僅用右眼看，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)手指頭和這個(gè)物體并不在一條直線上，而且我們會(huì)發(fā)現(xiàn)看到的物體會(huì)有所不同。這說明，我們的雙眼是通過兩個(gè)不同的位置來觀察世界的——雙眼的一般距離是2.5英寸。我們的大腦通過把雙眼得來的這兩幅略有差異的圖像進(jìn)行處理，就可以在場(chǎng)景中相應(yīng)的位置生成正確的三維圖像。〔如圖示〕虛擬現(xiàn)實(shí)概述圖中表示兩眼光軸平行的情況，相當(dāng)于兩眼注視遠(yuǎn)處。內(nèi)瞳距〔IPD〕是兩眼瞳孔之間的距離。兩眼空間位置的不同，是產(chǎn)生立體視覺的原因。F是距離人眼較近的物體B上的一個(gè)固定點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)概述左面的兩眼的視圖說明，F(xiàn)點(diǎn)在視圖中的位置不同。這種不同就是立體視差。人眼也可以利用這種視差，判斷物體的遠(yuǎn)近，產(chǎn)生深度感。這就是人類的立體視覺，由此獲得環(huán)境的三維信息。VR應(yīng)用有兩類主要的視覺顯示光學(xué)系統(tǒng)：頭盔顯示和非頭盔顯示。立體液晶顯示器拋物線投影儀立體投影4D-Vision50屏幕的外層有著特殊的光學(xué)涂料，這層涂料會(huì)針對(duì)通過的波長(zhǎng)加以過濾篩選。這層過濾的動(dòng)作會(huì)將每個(gè)色彩的元素所發(fā)射出來的光線方向個(gè)別定義并且重組光線投射狀態(tài)，也就是說，不同的色彩運(yùn)動(dòng)會(huì)在屏幕前方在不同的角度表現(xiàn)出來而因此成為一個(gè)3D立體的呈現(xiàn)。更棒的是，這款屏幕使用了8個(gè)鏡頭，每一個(gè)鏡頭都可以追蹤使用者再屏幕前的位置，使用者的視覺距離平均可以到6.5cm(2.5")，如此一來，屏幕前所有的使用者無論在什么位置都可以欣賞到完美的3D立體影像。虛擬現(xiàn)實(shí)概述以數(shù)據(jù)頭盔為例，在數(shù)據(jù)頭盔中集成了以下幾種設(shè)備：虛擬現(xiàn)實(shí)概述1、高清晰顯示器：其形狀就象一個(gè)大夜視儀，安裝在頭盔的前部，按面部曲線緊貼著眼睛以消除眼睛的視線空隙而增加真實(shí)感。由于采用先進(jìn)的聚焦技術(shù)，從而確保了用戶在如此近的距離上能有效地收看到清晰的圖像，同時(shí)先進(jìn)的圖像廣角技術(shù)將最大限度地模仿人類眼睛的超寬視野效果。虛擬現(xiàn)實(shí)概述2、眼部跟蹤器：位于眼睛的四周，通過觀察眼肌微小的動(dòng)作來分析眼睛正在注視的方向，并產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)作為反響信息發(fā)送給反響信息處理設(shè)備，之后ＶＲ處理器經(jīng)過處理，從真實(shí)存在處理設(shè)備中送來此時(shí)眼睛應(yīng)該看到的圖像。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述3、三維立體聲耳機(jī)：為了使虛擬環(huán)境更為真實(shí)就必須采用三維立體聲耳機(jī)。在這種耳機(jī)中每側(cè)各有假設(shè)干個(gè)與人耳的距離、角度都不相同的小型高保真揚(yáng)聲器，通過控制這些揚(yáng)聲器中音頻信號(hào)的電平〔音量〕和相位〔延時(shí)〕來虛擬出一個(gè)逼真的三維音響空間。虛擬現(xiàn)實(shí)概述4、頭部方位跟蹤器：確定頭部的位置對(duì)于ＶＲ很重要，這將直接影響ＶＲ處理器從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取什么數(shù)據(jù)。比方將眼睛〔也就是頭部〕移向一個(gè)物體時(shí)應(yīng)該看到這個(gè)物體逐漸變大，那么如何讓ＶＲ處理器知道你正移向該物體呢？這就是頭部方位跟蹤器的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)概述5、高保真話筒：這是用來傳送用戶語言信息的裝置，用智能語音識(shí)別器〔包含于反響信息處理設(shè)備〕加以處理而得出相應(yīng)的處理指令，交處理器處理。例如你說了聲“請(qǐng)將圖像放大〞，經(jīng)過語音識(shí)別后就會(huì)向處理器發(fā)送將圖像放大的命令，當(dāng)然還可用于與ＶＲ中虛擬出來的人物對(duì)話。

虛擬現(xiàn)實(shí)概述6、模擬觸覺器：舉個(gè)例子，假設(shè)你在ＶＲ中頭撞在墻上，為了模擬得更為逼真，有必要給頭部類似的刺激，以產(chǎn)生撞在墻上的感覺，從而大大增加了ＶＲ的真實(shí)感。從這個(gè)例子中就很容易知道模擬觸覺器的作用了。虛擬現(xiàn)實(shí)概述〔二〕數(shù)據(jù)手套為了有更大的基于手姿的交互，必須要求I/O工具能處理手在一定空間的自由運(yùn)動(dòng)。也希望通過感覺單個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)，得到更多的自由度。人的手指動(dòng)作有"彎曲-伸直"，也有側(cè)向"外展-內(nèi)收"。此外，拇指動(dòng)作有"前位-復(fù)位"，前位使拇指與手掌相對(duì)。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)概述

傳感手套是為滿足上述要求而設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)工具。商業(yè)化的產(chǎn)品有VPL公司的DataGlove，Vertex的CyberGlove，Mattel的PowerGlove，和ExosDextrousHand。虛擬現(xiàn)實(shí)概述1.DataGlove〔數(shù)據(jù)手套〕

至今應(yīng)用最多的傳感手套是VPL公司的數(shù)據(jù)手套DataGlove，它也是第一個(gè)推向市場(chǎng)的。傳感手套使用光纖，光纖安裝在輕便且有彈性的Lycra手套上。它還使用Isotrack3-D位置傳感器。手指的每個(gè)被測(cè)的關(guān)節(jié)上都有一個(gè)光纖維環(huán)。纖維經(jīng)過塑料附件安裝，使之在手指彎曲時(shí)作小的移動(dòng)。在標(biāo)準(zhǔn)的布局中，每個(gè)手指反面只安裝兩個(gè)傳感器，以便測(cè)量主要關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動(dòng)。光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輕便和緊湊，用戶戴上手套感到很舒適。為了適應(yīng)不同用戶手的大小，數(shù)據(jù)手套DataGlove有三種尺寸：小號(hào)、中號(hào)和大號(hào)。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

2.CyberGloveCyberGlove是另一種手套，它使用線性傳感器。1992年底，VPL倒閉，CyberGlove已經(jīng)取代了DataGlove。CyberGlove把很薄的應(yīng)變電測(cè)量片放在彈性的尼龍合成材料上。手掌區(qū)〔和某些模型的指尖〕不覆蓋這種材料，以便透氣，并允許通常的活動(dòng)，如打字和寫字等。這樣一來，手套就很輕并容易戴。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

3.PowerGlove很廉價(jià)的產(chǎn)品。它的價(jià)格只有約50美元，并在1989年大量銷售，用于基于手套的電子游戲。為了保持低價(jià)格，手套設(shè)計(jì)使用了很多廉價(jià)的技術(shù)。手腕位置傳感器是超聲傳感器，超聲揚(yáng)聲器放在PC監(jiān)視器上，而超聲麥克風(fēng)放在手腕上。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

4.DextrousHandMaster〔靈巧手設(shè)備〕1990年Exos公司推出的DextrousHandMaster是戴在用戶手背上的金屬外骨架結(jié)構(gòu)。每個(gè)手指有4個(gè)傳感器，五個(gè)手指就有20個(gè)傳感器。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)很仔細(xì)，使手組織柔軟性的影響最少。專門設(shè)計(jì)的夾緊彈簧和手指支撐保證在手的全部運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)備的緊密配合。設(shè)備是用可調(diào)的Velcro帶子安裝在用戶手上。附加的支撐和可調(diào)的桿使之適應(yīng)不同用戶手的大小。這些復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)造成了高本錢〔至今最昂貴的傳感手套〕。虛擬現(xiàn)實(shí)概述在數(shù)據(jù)靴中，還裝有測(cè)距儀，用來測(cè)量用戶移動(dòng)時(shí)的步長(zhǎng)，與三維角度計(jì)配合就可以得出用戶移動(dòng)的速度和方向等即時(shí)數(shù)據(jù)，通過信息反響設(shè)備反響給處理器以提供相應(yīng)的各種資料，而讓用戶可以自由自在的在ＶＲ中漫游。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

數(shù)據(jù)背心與上述裝備的功能差不多，它主要用來跟蹤用戶身體的動(dòng)作和姿態(tài)來產(chǎn)生相應(yīng)的需求信號(hào)供ＶＲ處理器處理。

〔一〕ＶＲ技術(shù)的組成ＶＲ所包括的技術(shù)種類很多，這其中又有多個(gè)分支，對(duì)于不同類型的原體還要涉及與之相關(guān)的學(xué)科。對(duì)此在國(guó)外也未能嚴(yán)格細(xì)致地加以劃分與確定，但公認(rèn)的根底技術(shù)主要有以下３個(gè)方面：

三、VR系統(tǒng)的技術(shù)組成及主要特征１．人機(jī)接口技術(shù)：

人機(jī)接口技術(shù)就是人與計(jì)算機(jī)相互影響與控制的技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)ＶＲ的關(guān)鍵。我們常用的鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器其實(shí)就是一種人機(jī)接口設(shè)備，當(dāng)然這是很原始的設(shè)備。７０年代創(chuàng)造的數(shù)據(jù)手套、８０年代出現(xiàn)的內(nèi)置立體顯示裝置的數(shù)據(jù)頭盔和語音識(shí)別、手寫輸入板都是高一級(jí)的人機(jī)接口設(shè)備。在技術(shù)上，三維數(shù)據(jù)的交互傳輸是必不可少的，這會(huì)讓計(jì)算機(jī)更準(zhǔn)確地知道你在干什么，從而做出正確的反響，而你也會(huì)因此感到在此根底上虛擬出來的環(huán)境更為真切。同時(shí)人機(jī)接口技術(shù)與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系越來越密切，使人機(jī)接口設(shè)備與人形成一體，將來電腦與人合二為一，你將會(huì)忘記計(jì)算機(jī)的存在。

２．模擬仿真技術(shù)：這是影響ＶＲ效果好壞的重要因素。我們要模擬一個(gè)人的動(dòng)作時(shí)，肯定會(huì)分析這個(gè)人做這個(gè)動(dòng)作的特點(diǎn)，然后按這個(gè)特點(diǎn)去模仿。模擬仿真技術(shù)直接影響計(jì)算機(jī)在模擬方面的能力。在計(jì)算機(jī)模擬領(lǐng)域里，仿真數(shù)字模型是關(guān)鍵的技術(shù)，模型建得越好、越細(xì)致，將意味著對(duì)原體的模擬越真實(shí)。３．真實(shí)存在技術(shù)：在國(guó)外，人們稱之為Immersion〔沉浸〕。為了通俗一點(diǎn)，暫將其命名為真實(shí)存在。這是VR對(duì)人產(chǎn)生影響的關(guān)鍵之處。它包括聲音、圖像和對(duì)人體其它感官的刺激，因?yàn)檫@些是人類對(duì)所處環(huán)境的最真實(shí)的認(rèn)識(shí)和感受。很明顯，它包括了尖端的多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這些數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量與快慢和計(jì)算機(jī)的水平是息息相關(guān)的，因此真實(shí)存在技術(shù)的開展是與計(jì)算機(jī)的開展緊密相連。虛擬現(xiàn)實(shí)概述

影子模擬就是一種極為先進(jìn)的遙控技術(shù)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：你抬起右腿，此時(shí)一個(gè)千里以外的“人〞也抬起右腿，你轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，那個(gè)“人〞也同時(shí)這么干，他就象你的一個(gè)影子，只不過離你很