虚拟现实技术与其应用

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1、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 虚拟现实 Virtual Reality 简称VR 又称灵境技术 是以浸没感 交互性和构想 为基本特征的计算机高级人机界面 它综合利 用了计算机图形学 仿真技术 多媒体技术 人工智能技术 计算机网络技术 并行处理技 术和多传感器技术 模拟人的视觉 听觉 触 觉等感官功能 使人能够沉浸在计算机生成的 虚拟境界中 并能够通过语言 手势等自然的 方式与之进行实时交互 创建了一种适人化的 多维信息空间 VR特点 1 计算机提供 环境 不是 数据 信息 这改变了人机接口的内容 2 操作者由视觉 听觉 力觉感知环境 由自然的动作操作环境 不是

2、由屏幕 键 盘 鼠标和计算机交互 这改变了人机 接口的形式 3 逼真的感知和自然的动作 使人产 生身临其境的感觉 这改变了人机接口 的效果 发展历程 1 1961年 Morton Heilig的设想 体验剧场 Sensorama 以布鲁克林街道为背景 模拟漫步的 感受 先驱者 2 1965年 计算图形学之父Ivan Sutherland发表论 文 终极的显示 提出 应将计算的显示屏进化为观 看虚拟世界的窗口 3 次年 他开始研制第一个头盔显示器 1970年 在犹他大学成功演示了它的功能 4 其他成就 用计算机生成的图形代替了摄制图像 并开始设计场景生成器 图形加速卡 虚拟现实 虚拟现实 Vir

3、tual Reality 简称VR 又称灵 境技术 是以浸没感 交互性和构想为基本特征的计算 机高级人机界面 它综合利用了计算机图形学 仿真技 术 多媒体技术 人工智能技术 计算机网络技术 并 行处理技术和多传感器技术 模拟人的视觉 听觉 触 觉等感官功能 使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界 中 并能够通过语言 手势等自然的方式与之进行实时 交互 创建了一种适人化的多维信息空间 VR特点 n新型的人机交互接口 n1 计算机提供 环境 不是 数据 信息 这改变 了人机接口的内容 2 操作者由视觉 听觉 力觉感知环境 由自然的动 作操作环境 不是由屏幕 键盘 鼠标和计算机交互 这改变了人机接口的形

4、式 3 逼真的感知和自然的动作 使人产生身临其境 的感觉 这改变了人机接口的效果 发展历程 n1961年 Morton Heilig的设想 体验剧场 Sensorama 以布鲁克林街道为背景 模拟漫步 的感受 先驱者 n1965年 计算图形学之父Ivan Sutherland发表论文 终极的显示 提出 应将计算的显示屏进化为观 看虚拟世界的窗口 n次年 他开始研制第一个头盔显示器 1970年 在犹他大学成功演示了它的功能 n其他成就 用计算机生成的图形代替了摄制图像 并开始设计场景生成器 图形加速卡 发展历程 5 70 80年代 美国军方投巨资研究 飞行头盔 和其他军用仿真器 成为虚拟现实技术

5、发展的主 要推动力 6 1981年 美国国家航空和宇宙航行局 NASA 制作了当时最先进的液晶显示器头盔 7 80年代中期 J Zimmermn 和Jaron Lanier发明 了数据手套 1989年组建VPL Research公司 8 同年Jaron Lanier在文章中正式使用虚拟现实这 一术语 发展历程 n70 80年代 美国军方投巨资研究 飞行头盔 和其 他军用仿真器 成为虚拟现实技术发展的主要推 动力 n1981年 美国国家航空和宇宙航行局 NASA 制 作了当时最先进的液晶显示器头盔 n80年代中期 J Zimmermn 和Jaron Lanier发明了数 据手套 1989年组建V

6、PL Research公司 n同年Jaron Lanier在文章中正式使用虚拟现实这一 术语 虚拟现实技术的应用 一 虚拟现实技术在城市规划和 建筑方面的应用 城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为 迫切的领域之一 虚拟现实技术可以广泛的应用 在城市规划的各个方面 并带来切实且可观的利 益 展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动 性不但能够给用户带来强烈 逼真的感官冲击 获得身临其境的体验 还可以通过其数据接口在 实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料 方 便大型复杂工程项目的规划 设计 投标 报批 管理 有利于设计与管理人员对各种规划设计 方案进行辅助设计与方案评审 规避设计风险 虚拟现实

7、所建立的虚拟环境是由基于真实数据建 立的数字模型组合而成 严格遵循工程项目设计 的标准和要求建立逼真的三维场景 对规划项目 进行真实的 再现 二 虚拟现实在医学上的应用 虚拟解剖训练系统 外科手术模系 统 遥控手术手功能诊断 虚拟训练 机 轮椅虚拟现实系统等 模拟手术 应用于认知康复 三 虚拟现实技术在教育上的应 用 主要用来解释一些复杂的系统抽象的概 念如量子物理等方面 VR是非常有力的工 具 Lofin等人在1993年建立了一个 虚拟的 物理实验室 用于解释某些物理概念 如 位置与速度 力量与位移等 虚拟物理实验室 验证动量守恒 四 虚拟现实在军事与航天 工业的应用 坦克训练网络SIMNE

8、T 虚拟毒刺导弹训练 系统 反潜艇作战系统ASW等 以及在航空航天 上的NASA虚拟现实训练系统 EVA训练系统及虚 拟座舱等系统 五 虚拟现实技术在室内设计中 的应用 虚拟现实不仅仅是一个演示媒体 而且还是 一个设计工具 它以视觉形式反映了设计者的思 想 比如装修房屋之前 你首先要做的事是对房 屋的结构 外形做细致的构思 为了使之定量化 你还需设计许多图纸 当然这些图纸只能内行 人读懂 虚拟现实可以把这种构思变成看得见的 虚拟物体和环境 使以往只能借助传统的设计模 式提升到数字化的即看即所得的完美境界 大大 提高了设计和规划的质量与效率 运用虚拟现实 技术 设计者可以完全按照自己的构思去构建装 饰 虚拟 的房间 并可以任意变换自己在房间中 的位置 去观察设计的效果 直到满意为止 既 节约了时间 又节省了做模型的费用 六 虚拟现实在产品展示上应用 企业可以将他们的产品发布成网上三 维的形式 能够展现出产品外形的方方面 面 加上互动操作 演示产品的功能和使 用操作 充分利用互联网高速迅捷的传播 优势来推广公司的产品 七 虚拟现实技术在游戏中的应 用 电脑游戏自产生以来 一直都在朝着虚拟现实 的方向发展 虚拟现实技术发展的最终目标已经成 为三维游戏工作者的崇高追求 3D游戏在保持其实 时性和交互性的同时 逼真度和沉浸感正在一步步 地提高和加强 END