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| 關于虛擬現實技術 |
更新時間：2007-10-30
16:31:46 （ 編輯：映君 ）
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虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR），是一種基于可計算信息的沉浸式交互環境，具體地說，就是采用以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生“沉浸”于等同真實環境的感受和體驗。VR帶來了人機交互的新概念、新內容、新方式和新方法，使得人機交互的內容更加豐富、形象，方式更加自然、和諧。
虛擬現實是高度發展的計算機技術在各種領域的應用過程中的結晶和反映，它具有以下主要特征：
（1）依托學科的高度綜合化；
（2）人的臨場化；
（3）系統或環境的大規模集成化；
（4）數據表示的多樣化和標準化，數據存儲的大容量、數據傳輸的高速化與數據處理的分布式和并行化。
實物虛化、虛物實化和高性能的計算處理技術是VR技術的三個主要方面。實物虛化是將現實世界的多維信息映射到計算機的數字空間生成相應的虛擬世界，為高性能的計算處理提供必要的信息數據。虛物實化通過各種計算和仿真技術使計算機生成的虛擬世界中的事物所產生的各種刺激以盡可能自然的方式反饋給用戶。
1.實物虛化
實物虛化主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，這些技術使得真實感虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可能。
2.虛物實化
確保用戶在虛擬環境中獲取視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認知的關鍵技術，是虛物實化的主要研究內容。
3.高性能計算處理技術
虛擬現實是以計算機技術為核心的現代高新科技，高性能的計算處理技術是直接影響系統性能的關鍵所在。
4. 分布式虛擬現實
分布式虛擬現實的研究目標是建立一個可供多用戶同時異地參與的分布式虛擬環境，處于不同地理位置的用戶如同進入到一個真實世界，不受物理時空的限制，通過姿勢、聲音或文字等“在一起”進行交流、學習、研討、訓練、娛樂，甚至協同完成同一件比較復雜的產品設計或進行同一艱難任務的演練。
分布式虛擬現實的研究有兩大陣營。一個是國際互聯網上的分布式虛擬現實，如基于VRML標準的遠程虛擬購物。另一個是在由軍方投資的高速專用網，如采用ATM技術的美國軍方國防仿真互聯網DSI。
VR技術的產生和發展，為解決和處理要巨額資金和巨大人力投入，或者不得不承擔人員傷亡危險的各種問題提供了新方法，目前VR技術的應用主要集中在以下幾個方面：
1.產品設計與性能評價
波音777飛機的設計是虛擬原型機的應用典型實例，它由300萬個零件組成，所有的設計在一個由數百臺工作站組成的虛擬環境中進行。
1996年，加州伯克利分校在SGI工作站上實現了本校新樓Soda Hall的實時漫游。我國北京航空航天大學虛擬現實與可視化新技術研究室，也完成了恒昌花園及其房內裝修、虛擬北航等漫游系統的開發，目前正在為國家科技館建造一個珠穆朗瑪峰及其周邊環境的漫游系統。
2.教育與娛樂
將VR技術應用于教育可以使學生能夠游覽海底、遨游太空、觀摩歷史城堡，甚至深入原子內部觀察電子的運動軌跡。分布式虛擬圖書館突破了物理時空的限制并有效地利用了共享資源，基于國際互聯網的分布式虛擬圖書館具有巨大的前景。
VR技術在娛樂業有著極其廣泛的應用。第一個大規模的VR娛樂系統“BattleTech”，將每個“座艙”仿真器聯網進行組之間的對抗，三維逼真視景、游戲桿、油門、剎車和受到打擊時的晃動給用戶很強的感官刺激。
3.高難度和危險環境下的訓練
服務于醫療手術訓練的VR系統，用CT或MRI數據在計算機中重構人體或某一器官的幾何模型，并賦予一定的物理特征（例如密度、韌度、組織比例等），并通過機械手或數據手套等高精度的交互工具在計算機中模擬手術過程，以達到訓練、研究的目的。
美國的NASA和ESA(歐洲空間局)曾成功地將VR技術應用于航天運載器的空間活動、空間站的自由操作和對哈勃空間的維修。
4.分布式虛擬戰場環境
軍事領域是VR技術最早研究和應用的領域。最早的分布式虛擬戰場環境應該是1983年DARPA和美國陸軍共同制定的SIMNET研究計劃。從1994年開始，美國DARPA與USACOM聯合開展了戰爭綜合演練場STOW的研究,形成了一個包括海陸空多兵種、3700個仿真實體參與、地域范圍覆蓋500×750km2的軍事演練環境。
我國從1996年起，國家863計劃支持下的DVENET，是由北京航空航天大學聯合浙江大學、國防科技大學、裝甲兵工程學院、解放軍測繪學院和中科院軟件所等單位開發的一個分布式虛擬環境基礎信息平臺。基于DVENET的分布式虛擬戰場環境，將分布在不同地域的若干真實仿真器和虛擬仿真器聯合在一起，進行異地協同與對抗戰術仿真演練。
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文章來源：中國投影網
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