探析虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

摘要:虛擬現(xiàn)實(VR)是一個正在發(fā)展的高新技術(shù),它允許用戶在一個采用計算機生成的三維的動態(tài)的虛擬環(huán)境中活動或與之相互作用。本文主要介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征及關(guān)鍵技術(shù)、分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(VR);虛擬環(huán)境人機交互
　　
　　一、引言
　　在信息技術(shù)發(fā)展的今天,人們的交流越來越多的依靠網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視等媒體得到相關(guān)的信息資料,但是這些媒體提供的信息往往是經(jīng)過抽象的,在很大程度上人們不能及時有效的進行理解吸收,解決這一問題人們只能借助于實物模型,但隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得人與計算機的交互成為可能,虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)就是借助于這個基礎(chǔ)上實現(xiàn)了人機交互,操作者可以通過鍵盤、鼠標、頭盔、數(shù)據(jù)手套等工具與計算機間的交互,真正成為虛擬環(huán)境中的一員,較真實的感知和操作虛擬世界中的各種對象,達到理解和掌握知識、為生產(chǎn)生活服務(wù)的目的。
　　二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介
　　虛擬現(xiàn)實(簡稱VR),又稱靈境技術(shù), 是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計算機高級人機界面,是迅速發(fā)展的一項綜合性計算機、圖形交互技術(shù)。它綜合利用了計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù),模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能,使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互,創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制,感受到在真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。
　　計算機技術(shù)的迅速發(fā)展為我們提供了許多解決問題的新方法。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此,目前虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要涉及到三個研究領(lǐng)域:依靠計算機圖形方式建立實時的三維視覺效果、構(gòu)建對虛擬世界的觀察界面和使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)加強其在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用。
　　三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征及其系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
　　從本質(zhì)上說,虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口,它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔、提高整個系統(tǒng)的工作效率。因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下四個重要特征。
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　　所謂多感知性就是指導(dǎo)包括視覺感知外, 還包括聽覺、力覺、觸覺和運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
　�。ǘ�）存在感
　　又稱臨場感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達到使用戶難以分辨真假的程度。
　�。ㄈ�）交互性
　　它是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實時性)。我們借助與我們8的感覺器官,在虛擬的環(huán)境中體驗真實的環(huán)境。
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　　是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律進行動作的程度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要由動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具和系統(tǒng)集成技術(shù)等五個方面組成。其中動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是根據(jù)應(yīng)用的需要獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù), 并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。而三維圖形的生成技術(shù)關(guān)鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。立體顯示和傳感器技術(shù)是虛擬現(xiàn)實中實施交互能力的關(guān)鍵。
　　四、當今虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。目前在娛樂、教育及藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用占據(jù)主流,其次是軍事與航空、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,機器人和商業(yè)領(lǐng)域都占有一定比例,另外在可視化計算、制造業(yè)等領(lǐng)域也有相當?shù)谋戎亍Ｏ旅婧喴�介紹其部分應(yīng)用。
　�。ㄒ唬�娛樂、藝術(shù)與教育領(lǐng)域
　　豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR 成為理想的視頻游戲工具。如Chicago(芝加哥) 開放了關(guān)于3025 年的一場未來戰(zhàn)爭的世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng);1992年的一臺稱為“LegealQust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能,使計算機具備了自學(xué)習功能,大大增強了趣味性及難度,使該系統(tǒng)獲該年度VR 產(chǎn)品獎。