虚拟现实技术以及其应用

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,虚拟现实技术以及其应用,制作人：卫锋 毛兴林 李松,虚拟现,实,实,虚拟现,实,实（“Virtual Reality,”,”简称VR），又,称,称灵境,技,技术，,是,是以浸,没,没感、,交,交互性,和,和构想,为,为基本,特,特征的,计,计算机,高,高级人,机,机界面,。,。它综,合,合利用,了,了计算,机,机图形,学,学、仿,真,真技术,、,、多媒,体,体技术,、,、人工,智,智能技,术,术、计,算,算机网,络,络技术,、,、并行,处,处理技,术,术和多,传,传感器,技,技术，,模,模拟人,的,的视觉,、,、听觉,、,、触觉,等,等感官,功,功能，,使,使人能,够,够沉浸,在,在计算,机,机生成,的,的虚拟,境,境界中,，,，并能,够,够通过,语,语言、,手,手势等,自,自然的,方,方式与,之,之进行,实,实时交,互,互，创,建,建了一,种,种适人,化,化的多,维,维信息,空,空间。,VR特,点,点:,1计,算,算机提,供,供环,境,境,不,不是,数据,信,息,息。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,内,内容。2,操,操作者,由,由视觉,听觉,力觉,感,感知环,境,境,由,由自然,的,的动作,操,操作环,境,境,不,不是由,屏,屏幕,键,键盘,鼠,鼠标和,计,计算机,交,交互。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,形,形式。3,逼,逼真的,感,感知和,自,自然的,动,动作，,使,使人产,生,生身临,其,其境的,感,感觉。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,效,效果。,发展历,程,程：,1.1961年,，,，Morton Heilig的,设,设想-,-,-,体,体验剧,场,场（Sensorama）,，,，以布,鲁,鲁克林,街,街道为,背,背景，,模,模拟漫,步,步的感,受,受-,-,-先,驱,驱者2.1965年,，,，计算,图,图形学,之,之父IvanSutherland发,表,表论文,“,“终极,的,的显示,”,”，提,出,出“应,将,将计算,的,的显示,屏,屏进化,为,为观看,虚,虚拟世,界,界的窗,口,口”3.,次,次年,，,，他开,始,始研制,第,第一个,头,头盔显,示,示器，1970年,，,，在犹,他,他大学,成,成功演,示,示了它,的,的功能,。,。4,.,.,其,其他成,就,就：用,计,计算机,生,生成的,图,图形代,替,替了摄,制,制图像,，,，并开,始,始设计,场,场景生,成,成器-,-,-,图,图形加,速,速卡,虚拟现,实,实,虚拟现,实,实（“Virtual Reality,”,”简称VR），又,称,称灵境,技,技术，,是,是以浸,没,没感、,交,交互性,和,和构想,为,为基本,特,特征的,计,计算机,高,高级人,机,机界面,。,。它综,合,合利用,了,了计算,机,机图形,学,学、仿,真,真技术,、,、多媒,体,体技术,、,、人工,智,智能技,术,术、计,算,算机网,络,络技术,、,、并行,处,处理技,术,术和多,传,传感器,技,技术，,模,模拟人,的,的视觉,、,、听觉,、,、触觉,等,等感官,功,功能，,使,使人能,够,够沉浸,在,在计算,机,机生成,的,的虚拟,境,境界中,，,，并能,够,够通过,语,语言、,手,手势等,自,自然的,方,方式与,之,之进行,实,实时交,互,互，创,建,建了一,种,种适人,化,化的多,维,维信息,空,空间。,VR特,点,点:,新型的,人,人机交,互,互接口,1计,算,算机提,供,供环,境,境,不,不是,数据,信,息,息。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,内,内容。2,操,操作者,由,由视觉,听觉,力觉,感,感知环,境,境,由,由自然,的,的动作,操,操作环,境,境,不,不是由,屏,屏幕,键,键盘,鼠,鼠标和,计,计算机,交,交互。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,形,形式。3,逼,逼真的,感,感知和,自,自然的,动,动作，,使,使人产,生,生身临,其,其境的,感,感觉。,这,这改变,了,了人机,接,接口的,效,效果。,发展历,程,程,1961年，MortonHeilig的设,想,想-,-,-体,验,验剧场,（,（Sensorama），,以,以布鲁,克,克林街,道,道为背,景,景，模,拟,拟漫步,的,的感受,-,-,-,-先驱,者,者,1965年，,计,计算图,形,形学之,父,父IvanSutherland发表,论,论文“,终,终极的,显,显示”,，,，提出,“,“应将,计,计算的,显,显示屏,进,进化为,观,观看虚,拟,拟世界,的,的窗口,”,”,次年，,他,他开始,研,研制第,一,一个头,盔,盔显示,器,器，1970年，,在,在犹他,大,大学成,功,功演示,了,了它的,功,功能。,其他成,就,就：用,计,计算机,生,生成的,图,图形代,替,替了摄,制,制图像,，,，并开,始,始设计,场,场景生,成,成器-,-,-,图,图形加,速,速卡,发展历,程,程:,5.70,-,-80,年,年代，,美,美国军,方,方投巨,资,资研究,“,“飞行,头,头盔”,和,和其他,军,军用仿,真,真器，,成,成为虚,拟,拟现实,技,技术发,展,展的主,要,要推动,力,力。,6.1981年,，,，美国,国,国家航,空,空和宇,宙,宙航行,局,局（NASA,）,）制作,了,了当时,最,最先进,的,的液晶,显,显示器,头,头盔。,7.80,年,年代中,期,期，J,.,.Zimmermn,和,和Jaron.Lanier发,明,明了数,据,据手套,。,。1989,年,年组建VPLResearch,公,公司,8.,同,同年JaronLanier,在,在文章,中,中正式,使,使用虚,拟,拟现实,这,这一术,语,语。,发展历,程,程,70-80年,代,代，美,国,国军方,投,投巨资,研,研究“,飞,飞行头,盔,盔”和,其,其他军,用,用仿真,器,器，成,为,为虚拟,现,现实技,术,术发展,的,的主要,推,推动力,。,。,1981年，,美,美国国,家,家航空,和,和宇宙,航,航行局,（,（NASA）,制,制作了,当,当时最,先,先进的,液,液晶显,示,示器头,盔,盔。,80年,代,代中期,，,，J.Zimmermn,和,和Jaron,.,.Lanier发明,了,了数据,手,手套。1989年,组,组建VPLResearch公,司,司,同年Jaron Lanier在,文,文章中,正,正式使,用,用虚拟,现,现实这,一,一术语,。,。,虚拟现,实,实技术,的,的应用,（一）,虚,虚拟现,实,实技术,在,在城市,规,规划和,建,建筑方,面,面的应,用,用,城市规,划,划一直,是,是对全,新,新的可,视,视化技,术,术需求,最,最为迫,切,切的领,域,域之一,，,，虚拟,现,现实技,术,术可以,广,广泛的,应,应用在,城,城市规,划,划的各,个,个方面,，,，并带,来,来切实,且,且可观,的,的利益,：,：展,现,现规划,方,方案虚,拟,拟现实,系,系统的,沉,沉浸感,和,和互动,性,性不但,能,能够给,用,用户带,来,来强烈,、,、逼真,的,的感官,冲,冲击，,获,获得身,临,临其境,的,的体验,，,，还可,以,以通过,其,其数据,接,接口在,实,实时的,虚,虚拟环,境,境中随,时,时获取,项,项目的,数,数据资,料,料，方,便,便大型,复,复杂工,程,程项目,的,的规划,、,、设计,、,、投标,、,、报批,、,、管理,，,，有利,于,于设计,与,与管理,人,人员对,各,各种规,划,划设计,方,方案进,行,行辅助,设,设计与,方,方案评,审,审。,规,规避设,计,计风险,虚,虚拟,现,现实所,建,建立的,虚,虚拟环,境,境是由,基,基于真,实,实数据,建,建立的,数,数字模,型,型组合,而,而成，,严,严格遵,循,循工程,项,项目设,计,计的标,准,准和要,求,求建立,逼,逼真的,三,三维场,景,景，对,规,规划项,目,目进行,真,真实的,“,“再现,”,”。,（二）,虚,虚拟现,实,实在医,学,学上的,应,应用,虚拟解,剖,剖训练,系,系统、,外,外科手,术,术模系,统,统、遥,控,控手术,手,手功能,诊,诊断、,虚,虚拟训,练,练机、,轮,轮椅虚,拟,拟现实,系,系统等,。,。,模拟手,术,术,应用于,认,认知康,复,复,（三）,虚,虚拟现,实,实技术,在,在教育,上,上的应,用,用,主要用,来,来解释,一,一些复,杂,杂的系,统,统抽象,的,的概念,如,如量子,物,物理等,方,方面，VR是,非,非常有,力,力的工,具,具，Lofin等人,在,在1993年,建,建立了,一,一个“,虚,虚拟的,物,物理实,验,验室”,，,，用于,解,解释某,些,些物理,概,概念，,如,如位置,与,与速度,，,，力量,与,与位移,等,等。,虚拟物,理,理实验,室,室,验证动,量,量守恒,（四）,虚,虚拟现,实,实在军,事,事与航,天,天工业,的,的应用,坦克训,练,练网络SIMNET、虚拟,毒,毒刺导,弹,弹训练,系,系统、,反,反潜艇,作,作战系,统,统ASW等，以,及,及在航,空,空航天,上,上的NASA虚拟现,实,实训练,系,系统、EVA训练系,统,统及虚,拟,拟座舱,等,等系统,。,。,（五）,虚,虚拟现,实,实技术,在,在室内,设,设计中,的,的应用,虚拟现,实,实不仅,仅,仅是一,个,个演示,媒,媒体，,而,而且还,是,是一个,设,设计工,具,具。它,以,以视觉,形,形式反,映,映了设,计,计者的,思,思想，,比,比如装,修,修房屋,之,之前，,你,你首先,要,要做的,事,事是对,房,房屋的,结,结构、,外,外形做,细,细致的,构,构思，,为,为了使,之,之定量,化,化，你,还,还需设,计,计许多,图,图纸，,当,当然这,些,些图纸,只,只能内,行,行人读,懂,懂，虚,拟,拟现实,可,可以把,这,这种构,思,思变成,看,看得见,的,的虚拟,物,物体和,环,环境，,使,使以往,只,只能借,助,助传统,的,的设计,模,模式提,升,升到数,字,字化的,即,即看即,所,所得的,完,完美境,界,界，大,大,大提高,了,了设计,和,和规划,的,的质量,与,与效率,。,。运用,虚,虚拟现,实,实技术,，,，设计,者,者可以,完,完全按,照,照自己,的,的构思,去,去构建,装,装饰“,虚,虚拟”,的,的房间,，,，并可,以,以任意,变,变换自,己,己在房,间,间中的,位,位置，,去,去观察,设,设计的,效,效果，,直,直到满,意,意为止,。,。既节,约,约了时,间,间，又,节,节省了,做,做模型,的,的费用,。,。,（六）,虚,虚拟现,实,实在产,品,品展示,上,上应用,企业可,以,以将他,们,们的产,品,品发布,成,成网上,三,三维的,形,形式，,能,能够展,现,现出产,品,品外形,的,的方方,面,面面，,加,加上互,动,动操作,，,，演示,产,产品的,功,功能和,使,使用操,作,作，充,分,分利用,互,互联网,高,高速迅,捷,捷的传,播,播优势,来,来推广,公,公司的,产,产品。,（七）,虚,虚拟现,实,实技术,在,在游戏,中,中的应,用,用,电脑游,戏,戏自产,生,生以来,，,，一直,都,都在朝,着,着虚拟,现,现实的,方,方向发,展,展，虚,拟,拟现实,技,技术发,展,展的最,终,终目标,已,已经成,为,为三维,游,游戏工,作,作者的,崇,崇高追,求,求。3D游戏,在,在保持,其,其实时,性,性和交,互,互性的,同,同时，,逼,逼真度,和,和沉浸,感,感正在,一,一步步,地,地提高,和,和加强,。,。,END,