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| 关于虚拟现实技术 |
更新时间：2007-10-30
16:31:46 （ 编辑：映君 ）
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虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。VR带来了人机交互的新概念、新内容、新方式和新方法，使得人机交互的内容更加丰富、形象，方式更加自然、和谐。
虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：
（1）依托学科的高度综合化；
（2）人的临场化；
（3）系统或环境的大规模集成化；
（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。
实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术是VR技术的三个主要方面。实物虚化是将现实世界的多维信息映射到计算机的数字空间生成相应的虚拟世界，为高性能的计算处理提供必要的信息数据。虚物实化通过各种计算和仿真技术使计算机生成的虚拟世界中的事物所产生的各种刺激以尽可能自然的方式反馈给用户。
1.实物虚化
实物虚化主要包括基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等关键技术，这些技术使得真实感虚拟世界的生成、虚拟环境对用户操作的检测和操作数据的获取成为可能。
2.虚物实化
确保用户在虚拟环境中获取视觉、听觉、力觉和触觉等感官认知的关键技术，是虚物实化的主要研究内容。
3.高性能计算处理技术
虚拟现实是以计算机技术为核心的现代高新科技，高性能的计算处理技术是直接影响系统性能的关键所在。
4. 分布式虚拟现实
分布式虚拟现实的研究目标是建立一个可供多用户同时异地参与的分布式虚拟环境，处于不同地理位置的用户如同进入到一个真实世界，不受物理时空的限制，通过姿势、声音或文字等“在一起”进行交流、学习、研讨、训练、娱乐，甚至协同完成同一件比较复杂的产品设计或进行同一艰难任务的演练。
分布式虚拟现实的研究有两大阵营。一个是国际互联网上的分布式虚拟现实，如基于VRML标准的远程虚拟购物。另一个是在由军方投资的高速专用网，如采用ATM技术的美国军方国防仿真互联网DSI。
VR技术的产生和发展，为解决和处理要巨额资金和巨大人力投入，或者不得不承担人员伤亡危险的各种问题提供了新方法，目前VR技术的应用主要集中在以下几个方面：
1.产品设计与性能评价
波音777飞机的设计是虚拟原型机的应用典型实例，它由300万个零件组成，所有的设计在一个由数百台工作站组成的虚拟环境中进行。
1996年，加州伯克利分校在SGI工作站上实现了本校新楼Soda Hall的实时漫游。我国北京航空航天大学虚拟现实与可视化新技术研究室，也完成了恒昌花园及其房内装修、虚拟北航等漫游系统的开发，目前正在为国家科技馆建造一个珠穆朗玛峰及其周边环境的漫游系统。
2.教育与娱乐
将VR技术应用于教育可以使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史城堡，甚至深入原子内部观察电子的运动轨迹。分布式虚拟图书馆突破了物理时空的限制并有效地利用了共享资源，基于国际互联网的分布式虚拟图书馆具有巨大的前景。
VR技术在娱乐业有着极其广泛的应用。第一个大规模的VR娱乐系统“BattleTech”，将每个“座舱”仿真器联网进行组之间的对抗，三维逼真视景、游戏杆、油门、刹车和受到打击时的晃动给用户很强的感官刺激。
3.高难度和危险环境下的训练
服务于医疗手术训练的VR系统，用CT或MRI数据在计算机中重构人体或某一器官的几何模型，并赋予一定的物理特征（例如密度、韧度、组织比例等），并通过机械手或数据手套等高精度的交互工具在计算机中模拟手术过程，以达到训练、研究的目的。
美国的NASA和ESA(欧洲空间局)曾成功地将VR技术应用于航天运载器的空间活动、空间站的自由操作和对哈勃空间的维修。
4.分布式虚拟战场环境
军事领域是VR技术最早研究和应用的领域。最早的分布式虚拟战场环境应该是1983年DARPA和美国陆军共同制定的SIMNET研究计划。从1994年开始，美国DARPA与USACOM联合开展了战争综合演练场STOW的研究,形成了一个包括海陆空多兵种、3700个仿真实体参与、地域范围覆盖500×750km2的军事演练环境。
我国从1996年起，国家863计划支持下的DVENET，是由北京航空航天大学联合浙江大学、国防科技大学、装甲兵工程学院、解放军测绘学院和中科院软件所等单位开发的一个分布式虚拟环境基础信息平台。基于DVENET的分布式虚拟战场环境，将分布在不同地域的若干真实仿真器和虚拟仿真器联合在一起，进行异地协同与对抗战术仿真演练。
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文章来源：中国投影网
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