虚拟现实技术概述 7

VR基本含义1应用领域研究成果虚拟现实中的问题234研究方向(前景)5主要内容：

基本含义1.基本含义1.VR地理信息学：存在于计算机系统中的逻辑环境，通过输出设备模拟显示现实世界中的三维物体和它们的运动规律和方式。

1.1科技名词定义（virtualreality）VR通信科技学：利用计算机发展中的高科技手段构造的，使参与者获得与现实一样的感觉的一个虚拟的境界。资源信息学：一种模拟三维环境的技术，用户可以如在现实世界一样地体验和操纵这个环境。虚拟现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。1.2详细定义VR沉浸感(Immersion)：又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。1.3基本特征VR交互性(Interaction)指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。构想性(Imagination)指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般计算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。1.4实现过程VR虚拟现实利用计算机技术生成逼真的、具备视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境。它借助于计算机生成一个三维空间，通过将用户置身于该环境中，借助轻便的多维输入输出设备(如跟踪器、头盔显示器、眼跟踪器、三维输入设备和传感器等)和高速图形计算机，并根据由此而产生的一种身临其境的感觉，去感知和研究客观世界的变化规律。虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。1.5技术优点VR虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种形式是传统表现方式所无法比拟的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。1.6技术支持VR人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。

是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

复杂的逻辑控制；模拟实时的相互作用；模拟人脑所有的智能行为；模拟复杂的时空关系，主要涉及时间与空间的同步等问题；感觉的表达，包括人的听觉、视觉、触觉、味觉和嗅觉的计算机表达；实时数据采集、压缩、分析、解压缩；支持与虚拟环境交互的定位、操纵、导航等。1.7软件要求VR构造一一个虚虚拟环环境，，在硬硬件方方面需需要有有以下下几类类设备备的支支持：：1.8硬件要要求跟踪系系统：：用以以确定定参与与者的的头、、手和和身躯躯的位位置；；触觉系系统：：提供供参与与者感感知力力与压压力的的反馈馈；音频系系统：：提供供立体体声源源和判判定空空间位位置；；高性能能计算算机处处理系系统：：具有有高处处理速速度、、大存存储量量、强强联网网特性性。图像生生成和和显示示系统统：产产生视视觉图图像和和立体体显示示；VR

应用领域2.

应用领域2.VR飞行模模拟是是虚拟拟现实实技术术应用用的先先驱。。通过过模拟拟器训训练飞飞行员员是一一条有有效的的途径径，同同时，，飞行行模拟拟器可可以作作为一一种试试验床床，对对飞机机的操操纵性性、稳稳定性性和机机动性性进行行测试试和评评定，，较容容易分分析飞飞机气气动参参数的的修改改对飞飞行品品质的的影响响。2.1飞行行模模拟拟VR最为为成成功功的的例例子子就就是是““哈哈勃勃望望远远镜镜的的修修复复和和维维护护””。。经经过过这这个个虚虚拟拟系系统统的的训训练练，，宇宇航航员员于于1993年12月，，成成功功地地完完成成了了从从航航天天飞飞机机上上取取出出备备件件更更换换哈哈勃勃太太空空望望远远镜镜上上损损坏坏的的MRI这一一复复杂杂而而又又费费时时的的任任务务。。2.2空间间技技术术VR虚拟拟现现实实可可以以用用于于教教学学、、复复杂杂手手术术过过程程的的规规划划、、在在手手术术过过程程中中提提供供操操作作和和信信息息上上的的辅辅助助、、预预测测手手术术结结果果等等。。此外外，，远远程程医医疗疗服服务务也也是是一一个个很很有有潜潜力力的的应应用用领领域域。。也可可以以用用于于医医学学心心理理学学，，尤尤其其是是在在与与心心理理失失调调有有关关的的恐恐惧惧和和忧忧虑虑疾疾病病方方面面。。2.3医学学方方面面VR虚拟拟战战场场既既通通过过建建立立虚虚拟拟战战场场环环境境来来训训练练军军事事人人员员，，同同时时又又可可以以通通过过虚虚拟拟战战场场来来检检查查和和评评估估武武器器系系统统的的性性能能。。2.4虚拟拟战战场场和和科科学学计计算算可可视视化化VR在科科学学计计算算可可视视化化中中数数据据———算法法对对应应———图像像，，不不同同颜颜色色代代表表不不同同警警戒戒程程度度，，色色块块之之间间可可渐渐变变也也可可突突变变。。如家家庭庭中中的的桌桌面面游游戏戏，，公公共共场场所所的的各各种种仿仿真真等等。。目目前前基基于于虚虚拟拟现现实实技技术术的的游游戏戏主主要要有有驾驾驶驶型型游游戏戏、、作作战战型型游游戏戏和和智智力力型型游游戏戏三三类类。。在北北京京奥奥运运会会的的开开幕幕式式中中也也用用到到了了虚虚拟拟现现实实的的技技术术。。三维维沙沙盘盘软软件件：：包包括括各各种种活活动动的的三三维维动动画画展展示示。。2.5娱乐乐游游戏戏VR按使使用用目目的的分分类类：：展示示：：包包括括直直接接展展示示和和间间接接展展示示，，其其中中间间接接展展示示如如科科学学计计算算可可视视化化。。预测测：：如如产产品品设设计计，，项项目目管管理理。。体验验：：主主要要在在市市场场营营销销的的销销售售环环节节。。训练练：：目目的的是是与与现现实实世世界界接接轨轨，，或或使使受受训训者者更更容容易易适适应应真真实实环环境境。。2.6其他他分分类类VR

研究成果3.

研究成果3.VR

游戏成果1.

医疗成果2.

军事成果3.

古迹成果4.VR主要要成成果果中国国海海警警某某型型主主力力艇艇虚虚拟拟仿仿真真虚拟拟现现实实&视景景仿仿真真技技术术在在军军事事上上的的应应用用虚拟现实技术中的问题4.虚拟现实技术中的问题4.VR硬件问题软件问题自身问题引发的问题VR问问题题由于于硬硬件件的的诸诸多多局局限限性性，，使使得得软软件件的的开开发发费费用用十十分分惊惊人人，，而而且且软软件件所所能能实实现现的的效效果果受受到到时时间间和和空空间间的的很很大大影影响响，，算算法法和和许许多多相相关关理理论论也也很很不不完完善善。。另另外外，，人人们们对对大大脑脑和和人人类类行行为为的的认认识识还还需需进进一一步步提提高高。。数据据存存储储设设备备的的速速度度、、容容量量还还十十分分不不足足，，而而显显示示设设备备的的昂昂贵贵造造价价和和它它显显示示的的清清晰晰度度等等问问题题也也没没能能很很好好地地解解决决，，为为VR制造造的的大大部部分分专专用用设设备备不不但但造造价价高高、、使使用用起起来来很很不不方方便便、、效效果果有有限限，，而而且且局局限限性性很很大大，，还还不不能能达达到到人人们们的的要要求求，，更更不不能能达达到到VR所定定义义的的那那种种环环境境软硬件问题自身问题虚拟环境感知信息合成的真实性环境表示的准确性人与虚拟环境交互的自然性实时显示的问题

智能技术图形生成的问题

发展方向5.

发展方向(前景)5.VR虚拟拟现现实实技技术术研研究究内内容容很很广广，，基基于于现现在在的的研研究究成成果果及及国国际际上上近近年年来来关关于于虚虚拟拟研研究究前前沿沿的的学学术术会会议议和和专专题题讨讨论论，，VRML技术术在在目目前前及及未未来来几几年年的的主主要要研研究究方方向向有有以以下下几几个个。。概述述VR1.感知知研研究究领领域域2.人机机交交互互界界面面3.高效效的的软软件件和和算算法法4.廉价价的的虚虚拟拟现现实实硬硬件件系系统统5.智能能虚虚拟拟环环境境从目目前前虚虚拟拟现现实实技技术术在在感感知知方方面面来来说说，，视视觉觉方方面面较较为为成成熟熟，，但但对对其其图图像像的的质质量量要要进进一一步步加加强强；；在在听听觉觉方方面面应应加加强强听听觉觉模模型型的的建建立立，，提提高高虚虚拟拟立立体体声声的的效效果果，，并并积积极极开开展展非非听听觉觉研研究究；；在在触触觉觉方方面面，，要要开开发发各各种种用用于于人人类类触触觉觉系系统统的的基基础础和和VR触觉觉设设备备的的计计算算机机控控制制的的机机械械装装置置。。感知知研研究究领领域域VR人机机交交互互界界面面VR开展展独独立立于于应应用用系系统统的的交交互互技技术术和和方方法法的的研研究究，，建建立立软软件件技技术术交交换换机机构构以以支支持持代代码码共共享享、、重重用用和和软软件件投投资资，，并并鼓鼓励励开开发发通通用用性性软软件件维维护护工工具具。。积极极开开发发满满足