虚拟现实技术及应用_胡社教
虚拟现实技术及应用课程
虚拟现实技术及应用课程
虚拟现实技术及应用课程是一门涵盖多个领域的综合性课程，主要关注虚拟现实（VR）技术的原理、应用和发展。
以下是一些可能包含在虚拟现实技术及应用课程中的内容：
虚拟现实技术基础：介绍虚拟现实技术的基本概念、原理和发展历程，包括三维图形渲染、人机交互、传感器技术等方面的知识。
虚拟现实硬件设备：介绍虚拟现实硬件设备的种类、原理和使用方法，如头戴式显示器（HMD）、手柄控制器、传感器等。
虚拟现实软件开发：介绍虚拟现实软件开发的基本流程和技术，包括虚拟现实引擎的使用、场景设计、交互设计等方面的内容。
虚拟现实应用案例：通过分析具体的虚拟现实应用案例，让学生了解虚拟现实技术在不同领域的应用和实现方式，如游戏、教育、医疗、军事等。
虚拟现实未来发展趋势：探讨虚拟现实技术的未来发展方向和趋势，包括技术革新、应用场景拓展等方面的内容。
在虚拟现实技术及应用课程中，学生将有机会深入了解虚拟现实技术的各个方面，并通过实践项目将理论知识应用于实际场景中。
这样的课程对于培养具备虚拟现实技术
应用能力的专业人才具有重要意义。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用范文如下：虚拟现实技术与应用引言：- 虚拟现实技术是一种能够模拟现实环境的交互式技术，已在各个领域得到广泛应用。
- 本文将探讨虚拟现实技术的原理及其在各个领域的应用。
一、虚拟现实技术的原理：1.1 头戴式显示器：- 头戴式显示器能够将图像投射到佩戴者的眼睛前方，使其感受到被包围在一个虚拟环境中的效果。
1.2 体感控制器：- 通过体感控制器可以模拟现实中的动作，例如手部和身体动作，与虚拟环境进行交互。
1.3 跟踪系统：- 利用红外摄像头等设备对佩戴者的动作和位置进行实时跟踪，确保虚拟环境的准确呈现。
二、虚拟现实技术在游戏领域的应用：2.1 沉浸式游戏体验：- 头戴式显示器和体感控制器的结合，为玩家提供逼真的游戏体验，增加沉浸感和乐趣。
2.2 3D虚拟环境：- 利用虚拟现实技术，游戏开发者可以创建逼真且精彩的3D游戏环境，提高游戏的视觉效果。
三、虚拟现实技术在教育领域的应用：3.1 虚拟实验室：- 使用虚拟现实技术，可以模拟真实的实验环境，为学生提供更安全和便捷的实验机会。
3.2 虚拟考古学：- 通过虚拟现实技术，可以重建历史遗址和文物，使学生可以亲临其境，了解历史文化。
四、虚拟现实技术在医疗领域的应用：4.1 医疗培训：- 利用虚拟现实技术，医学生可以进行模拟手术操作等实践培训，提高技能水平。
4.2 虚拟治疗：- 虚拟现实技术可用于治疗心理问题和康复训练，帮助患者更好地恢复。
五、虚拟现实技术在旅游领域的应用：5.1 虚拟旅游：- 借助虚拟现实技术，游客可以在家中体验不同地方的旅游景点，节省旅行成本。
5.2 增强现实导游：- 结合虚拟现实技术，可以在实际旅行中提供更丰富的导游体验，例如提供语音导航、历史介绍等。
结论：- 虚拟现实技术在各个领域有着广泛的应用，不仅提供了更好的娱乐体验，还在教育、医疗和旅游等领域产生了深远的影响。
- 随着技术的不断发展，虚拟现实技术的应用前景将更加广阔。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的模拟环境，让用户可以感受到身临其境的体验。
随着技术的不断进步，虚拟现实已经在各个领域得到了广泛的应用。
一、虚拟现实技术的发展虚拟现实技术最早在军事和航天领域得到应用，后来逐渐扩展到娱乐、教育、医疗等领域。
虚拟现实技术的发展离不开硬件设备的持续改进和软件内容的丰富。
1.硬件设备的改进虚拟现实头盔是虚拟现实技术的重要设备之一，随着技术的发展，头盔越来越轻巧、舒适，同时分辨率和刷新率也得到了大幅提升。
手柄、体感设备等配件的出现，使得用户在虚拟环境中可以更自由地进行交互。
2.软件内容的丰富虚拟现实技术在游戏、电影、教育等领域的应用越来越广泛，各种优秀的虚拟现实内容逐渐涌现。
通过虚拟现实技术，用户可以亲身参与到游戏的世界中，观看电影时就像身临其境一样，学生可以在虚拟场景中进行实践操作，提高学习效果。
二、虚拟现实技术在娱乐领域的应用虚拟现实技术为游戏、电影等娱乐形式带来了革命性的改变，让用户可以身临其境地享受娱乐体验。
1.虚拟现实游戏虚拟现实游戏通过头盔和手柄等设备，让用户完全融入游戏的世界中。
用户可以亲身体验游戏的剧情和动作，与虚拟角色进行互动，获得更加沉浸式的游戏体验。
2.虚拟现实电影虚拟现实技术为电影提供了全新的观影方式。
观众可以通过头盔来观看电影，并且可以自由转动头部，看到各个角度的画面。
这种观影方式使得观众可以更加自由地选择视角，获得更加真实的视觉体验。
三、虚拟现实技术在教育领域的应用虚拟现实技术在教育领域有着广阔的应用前景，可以提供更加直观、生动的学习方式。
1.虚拟实验室通过虚拟现实技术，学生可以在虚拟实验室中进行实验操作，不受时间、地点的限制。
这种方式既可以提高学生的实践能力，又可以降低实验设备和材料的成本。
2.虚拟现实实训一些职业教育机构利用虚拟现实技术提供实训课程，让学生可以在虚拟环境中进行真实的操作，提高实践能力。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种集计算机图形学、传感技术、人机交互等多种技术于一体的新型技术。
通过虚拟现实技术的应用，人们可以身临其境地感受到虚拟环境中所呈现的场景和事物，从而获得极富沉浸感的体验。
一、虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术诞生于20世纪60年代，那时主要应用于军事、航空航天等行业。
随着计算机技术的不断进步，虚拟现实技术逐渐发展成熟，并逐渐应用于教育、医疗、娱乐等领域。
如今，虚拟现实技术已经成为科技领域的热门话题，引发了广泛的关注和讨论。
二、虚拟现实技术在教育领域的应用1. 提升教学效果：通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参与教学活动，与虚拟环境中的事物进行互动，从而提高学习兴趣和参与度。
2. 拓宽知识视野：通过虚拟现实技术，学生可以实时观察或参与虚拟环境中的实验、模拟场景等，进一步加深对知识的理解和掌握。
3. 安全性和经济性：通过虚拟现实技术，可以模拟各种实际环境下的危险情况，让学生在虚拟环境中体验，避免了真实环境下的潜在危险，同时也减少了成本开销。
三、虚拟现实技术在医疗领域的应用1. 诊断和手术辅助：虚拟现实技术可以将患者的医学影像数据转化为虚拟模型，医生可以通过虚拟模型进行手术模拟和规划，提高手术效果。
2. 康复训练：通过虚拟现实技术，可以为患者提供各种康复训练的虚拟环境，如步态训练、平衡训练等，帮助患者加快康复进程。
3. 疼痛管理：通过虚拟现实技术，可以将患者的注意力从疼痛上转移，进而减轻疼痛感受，提高治疗效果。
四、虚拟现实技术在娱乐领域的应用1. 游戏体验：虚拟现实技术为游戏带来了全新的体验方式，玩家可以身临其境地感受游戏中的场景和动作，增加游戏的沉浸感。
2. 影视娱乐：虚拟现实技术可以让观众无需亲身参与就能够亲临电影或演出现场，提供更加真实和震撼的观影体验。
3. 虚拟旅游：通过虚拟现实技术，用户可以在家中就能够畅游世界各地的名胜古迹，实现身临其境的旅行体验。
虚拟现实技术及其应用探讨
虚拟现实技术及其应用探讨作者：徐新星来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第10期摘要：虚拟现实技术是一种借助计算机所模拟的三维环境，能够有效创建和体验虚拟世界.随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术能够确保使用人员从视觉，听觉和触觉感官上均感受到视听环境，其涵盖较多方面技术类型，属于多技术综合集成技术.此次研究主要是围绕虚拟现实技术展开讨论，首先介绍了虚拟现实技术的基本特征，结构和类型，在此基础之上分析了虚拟现实技术的应用现状，希望能够对相关人员起到参考性价值.关键词：虚拟现实技术;应用;未来发展中图分类号：TP391.9; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）10-0041-04虚拟现实技术主要被称为VR技术，通过计算机图形渲染能力所建造的三维虚拟空间，并且能够应用多项技术对用户触觉，视觉以及听觉等直观感受等进行模拟，使用户拥有身临其境的感觉.在使用虚拟现实技术期间，用户能够对虚拟空间的虚拟物体进行浏览，并且应用虚拟现实技术所创造出的虚拟环境能够使用户感受到自身存在环境和活动.虚拟现实技术能够充分应用数据传输技术，计算机技术，立体显示技术，网络技术以及语音识别技术等，这样能够有效融合虚拟与现实，并且为现实活动与虚拟环境搭建交流平台.虚拟现实基于计算机技术对虚拟世界进行创造和体验，在实际应用期间能够包容多种信息，可以在此多维化空间内充分发挥出人类的感性认知和理性认知.1 虚拟现实技术系统的结构组成和基本特征1.1 虚拟现实技术系统的结构组成一个完成的虚拟现实技术系统主要包括计算机软件和硬件系统，传感器设备等.其中计算机硬件系统主要包含大型计算机系统，并且由多个小型计算机和工作站等构成;计算机软件系统主要包括相关计算机模块，包括控制模块，反馈模块，检测模块和传感器模块等.控制模块主要是利用不同信息数据控制传感器，这样能够确保用户，虚拟环境和现实环境之间的交流互动;反馈模块主要是对传感器所反馈的信息进行接受，反馈传感器具有较多类型，属于重要信息交互设备;检测模块主要是检测虚拟环境中用户所发出的指令;传感器模块主要是实现虚拟环境中的相应动作.下图1为虚拟现实技术系统的组成结构图.1.2 虚拟现实技术的特征分析在虚拟现实技术所探索和研究的领域中，能够建立出与其他技术具有明显特征的新型空间与应用，如图2所示.因此虚拟现实技术的主要特征表现在以下方面：（1）沉浸性：虚拟现实技术的“虚拟”理念主要是由于呈现出的环境没有存在于现实当中，仅仅为计算机技术所创造的虚拟世界，这样就会使用户沉浸在虚拟空间中.此处所提及的沉浸主要是用户利用虚拟环境设备将自身与虚拟环境融合在一起，使其处于虚拟环境中，在虚拟世界中用户能够感受和应用不同物体，与现实世界的感觉比较相似.在虚拟环境中，用户感受事物具有较高的真实性，充分给予其身临其境的感觉.（2）交互性：交互性主要是用户对虚拟世界中物体的操作情况，能够从环境中获得反馈，比如在实际生活环境中与他人进行交流一样.虚拟现实系统的人机教育与自然交互方式比较接近，用户可以通过自身语言，机体运动等技能，全面考察或操作虚拟世界的人和物.计算机能够按照用户的指示和动作对系统所呈现出的声音和图像进行优化调整.（3）多感知性：虚拟现实的设备所拥有的智能逻辑分析能力就被称为多感知性.在虚拟现实系统中装设视传感装置，听传感装置和触传感装置及动传感装置，因此用户在虚拟环境中利用人机交互方式能够获得触觉，听觉，视觉以及动觉等不同感知，这样能够达到身临其境的感觉.（4）构想性：通过虚拟现实系统能够创造出现实生活中不存在的人事物，并且能够停留在人们思想中的场景.用户可以应用在虚拟环境中多种活动获得相应的认识，这样能够深入理解和掌握相关知识体系，产生出更加具有创意的想法，实现人们的认知与思维方式的全新转变.2 虚拟现实技术的基本分类按照当前虚拟现实技术的发展现状能够看出，在对其进行分类时主要按照功能高低进行划分：2.1 桌面级虚拟现实系统虚拟现实技术主要是应用计算机系统实现仿真，计算机屏幕能够作为参与者和用户观察的窗口，不同外部设备能够对虚拟环境中的物体进行操作，此种模式虚拟现实技术能够借助桌上级计算机实现，因此经济性比较高，功能较为单一，能够应用在计算机辅助辅助制造CAM 和设计CAD，还能够应用到桌面游戏和建筑设计中.2.2 沉浸式虚拟现实技术系统此种模式是在桌面级基础之上增设多种人体交互设备，比如可应用头戴式或者手柄式显示器.该系统具备眼球追踪技术，可以应用头部跟踪器和数据手套作为交互装置，这样能够将用户的视听觉带入到三维立体环境中，暂时分离用户和现实环境，使其在虚拟环境中成为真实的人.在此种情况下，用户能够应用多种交互设备对虚拟环境进行操作和驾驭，确保用户感受到身临其境.因此沉浸式虚拟现实技术能够应用到培训演示，飞行员培训以及游戏领域中.2.3 分布式虚拟现实技术系统在网络环境下充分调动不同区域的资源，使其构建成具有强大功能的虚拟现实技术系统.分布式虚拟现实技术系统是在沉浸式基础上发展的一种新型虚拟现實技术，能够利用虚拟现实系统将不同区域的人事物连接在一起，这样能够实现不同用途，有效连接不同参与者，还能够参与到虚拟空间中，有效体验虚拟经历，确保用户的协调工作的配合度发挥到极致.能够预想到的是，来自不同国家的人员能够应用虚拟现实技术细条参与到同一场虚拟游戏中.2.4 增强现实型增强现实型模式属于混合型系统，能够有效结合虚拟环境和真实环境中，这样既可以降低虚拟环境的建造成本，还能够亲自操作现实环境，由于此模式中的部分场景为真实环境，因此能够提升用户的真实体验.在现实环境中应用增强现实型虚拟现实技术系统可以在虚拟环境中展示出真实物体.3 虚拟现实技术的应用分析在虚拟现实技术的快速发展过程中张中，我国多数行业也开始应用该项技术，主要涉及军事领域，地理测绘，工业设计，石油开采，娱乐领域等，图1为虚拟现实技术的应用分类.3.1 军事领域的应用随着军事科技的快速发展，无人化战争已经成为未来发展趋势，此时应用虚拟现实技术就能够实现无人化战争.借助虚拟现实技术的三维场景建模能力，仿真的环境和画面.军事指挥官能够借助虚拟现实技术系统感受到亲临阵线感觉，全面掌握双方作战的实际情况.除上述以外，虚拟现实技术系统还能够有效训练高科技单兵，开发高科技武器，实现实时协同作战等功能.如图4所示：3.2 地理测绘人类在进入智能化和数字化时代之后，就越发凸显出数字地理系统的重要性，因此虚拟现实技术在数字地理测绘当中的应用也逐渐发挥出重要作用.通过虚拟现实技术的多感知通道编辑与三维场景模拟功能，能够形成较高真实度的三维地形仿真图像，全面反映出地理信息状态以及细节内容等.3.3 工业设计虚拟现实技术主要是建立在虚拟现实环境中的技术，设计人员能够利用计算机平台对成型工业产品进行模拟，还能够测试工业产品的各项性能和功能.此外，虚拟现实技术还能应用在产品开发领域，防止出现制造出无数样品的浪费情况，在该种强大平台上能够模拟出真实产品，并且深入研究和分析产品，全面检查产品设计功能和不足，在虚拟现实技术系统上进行更新和升级，这样能够有效提升生产力与工业效率.如图5所示，可以将虚拟现实技术应用在器具结构设计模拟上.3.4 石油领域应用在石油领域应用虚拟现实技术能够展现出该项技术的特征，其优势主要表现在油储藏量模拟，地震勘测以及特殊工种培训等.随着虚拟现实技术的深入发展，石油行业人员能够借助该种技术实现各项危险性较高的作业.地震资料解释属于复杂工作，因此对于相关人员具有较高要求，必须深入了解和掌握地质资料，具备地球地理知识等，还要求其具备想象力.因此在该领域中引入虚拟现实技术，资料解释人员不需要再死记枯燥单维数字，可以利用虚拟现实技术面多地下构造的三维透视图像，并且使用数据手台对虚拟对象进行操作，从不同路线和方向进入到构造内部进行探索.在油藏模拟输出数据之后，建立三维地质模型，这样能够确保模拟运算的结果具有较高的真实性，有利于数据交互，还能够对数据进行全面分析和应用.在特殊工种培训中应用虚拟现实技术，能够确保操作人员的人身安全，确保培训效果.3.5 娱乐领域三维游戏中已经广泛应用虚拟现实技术系统，随着网络游戏的发展也在较大程度上促进了虚拟现实技术系统的发展.当前，电子游戏逐渐从二维单机游戏逐渐发展为二维网络游戏，现已全面进入三维网络游戏.在游戏领域中，人们追求灵活的人机交互方式，确保玩家具有较高的投入感和真实体验，从以上分析可以看出，游戏在虚拟现实技术系统上的发展具有显著作用.图6是虚拟现实技术在某射击游戏中的应用.3.6 虚拟旅游领域实现一个虚拟旅游系统涉及三方面的技术：一是利用Web GIS的电子地图支持功能实现地图的生成、管理、显示和网络共享;二是利用基于实景图像的虚拟现实技术生成全景图像三是利用Java applet与WEBGIS相结合完成全景图像的网络漫游，再辅以友好的用户界面，使用户能以真实的感觉“进入”地图观赏美景3.6.1 基于Web GIS的空间景观支撑体系基于Internet/ Intranet的Web GIS是GIS技术发展的新趋势.Web GIS可以简单定义为在Web上的GIS.考虑到虚拟旅游的需求，笔者以基于Web GIS结构实现电子地图库的动态服务，由应用服务器完成电子地图与空间景观的空间关联，由Web服务器应答Client端的请求.基于Web GIS的空间景观支撑体系.如图7所示：3.6.2 全景图像的生成比如站在天安门广场，用相机对六个方向（上、下、左、右、前、后）共拍摄六张照片，经过程序处理，“缝合（Stitch）”成1张大图像.计算机可以从这张大图像里产生任意方向、走近、走远的图像，从而使用户有身临其境之感生成全图像的关键点是寻找相邻图像的重合部分并剔除之，通过手工拼接和自动拼接来实现.手工拼接由肉眼观察和鼠标拖动实现，重合部分透明显示，使用户可以方便地进行定位;自动拼接的约束条件是图像的重合区域光强差为零.事实上，由于噪声的影响，图像之间重合部分的光强差是不可能为零的，只能无限地逼近零，通常的办法是选择最接近零的情况确定重合部分后，需要把有重叠部分的输入图像缝合成一幅无缝的全景图，用于拼接的图像是用照相机绕Y轴旋转拍摄得到的.拼接程序采用图像校准（Regulation）算法来匹配和融合相邻的图像.3.6.3 基于Java Applet的虚拟景观漫游Web应用开发中，无论采用CGI、Web API、Activex技术，还是ASP技术，对服务器的要求都较高，由于用户发出的所有指令最终都由Server来完成，用户端实际上是起了一个图形终端的作用，致使服务器端负担过重，要求服务器端的硬件速度快，内存容量大.当用户数量多时，容易在服务器端形成瓶颈，进而影响整个系统的效率.除过上述发展之外，虚拟现实技术系统还在医疗行业，教育行业，文物保护以及建筑设计方面均具有重要应用价值.随着虚拟现实技术的快速发展，其逐步涉及较多行业领域，已经成为当前社会各界广泛关注的热点话题.随着虚拟现实技术的成熟发展，也会逐渐提升虚拟现实技术相关设备的先进性，有效适用于不同技术领域，开发出新型硬件设备和软件环境，拉进人们与虚拟现实之间的关系.4 结束语综上所述，尽管当前多数行业都开始应用虚拟现实技术，但是该项技术还属于正在发展的新型技术.因此在未来发展中还应当注重虚拟现实技术的开发与深入研究，为社会生产生活带来较多新型体验方式，充分展现出虚拟现实技术的魅力.参考文献：〔1〕董璟，曾诚.虚拟现实技术在风景园林专业教学中的应用探讨[J].现代园艺，2018，23（20）：224-225.〔2〕王寅.增强现实与虚拟现实技术在地质工作中的应用探讨[J].科学技术创新，2018，14（25）：65-66.〔3〕马丽虹，翟树林，陈蔚蔚，等.虚拟现实技术在药物制剂实训教学中的应用探討[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2018，26（08）：68-69.〔4〕王新，彭碧波，董一颍.虚拟现实技术在灾害救援医疗场景专科化训练中的应用探讨[J].中华灾害救援医学，2018，6（07）：402-405.〔5〕郭栋，杨晓明，鱼敏.虚拟现实-增强现实技术在核与辐射突发事件应急医学救援模拟训练中的应用探讨[J].中华灾害救援医学，2018，6（02）：101-104.〔6〕陆乐.虚拟现实技术在美术史论教学中的应用探讨[J].佳木斯职业学院学报，2017，13（12）：226-227.〔7〕谢琼.虚拟现实技术在教学中的应用研究——评《虚拟/增强现实技术及其应用》[J].江西社会科学，2017，37（11）：267.。
虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术的应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过模拟环境创造逼真感的技术，它利用计算机生成的图像或三维模型，通过穿戴式设备如头戴式显示器等，将用户沉浸于虚拟的场景中。
虚拟现实技术的应用越来越广泛，涵盖了各个领域，对教育、娱乐、医疗等行业产生了重要影响。
一、教育领域的应用虚拟现实技术为教育带来了全新的教学方式和体验。
通过虚拟现实头显设备，学生可以亲身参与到模拟的环境中，如历史事件的重现、科学实验的模拟等。
这种互动式的学习方式有助于提高学生的主动性和参与度，增强他们对知识的理解和记忆。
此外，虚拟现实还可以解决传统教育中难以实现的问题，如生物实验的难题，通过虚拟实验室的应用，学生可以进行更多的实验操作，提升自主学习的能力。
二、娱乐行业的应用虚拟现实技术在娱乐领域的应用十分广泛。
从游戏到电影，虚拟现实技术能够提供更加身临其境的体验。
玩家可以利用虚拟现实头显设备，进入一个全新的虚拟世界，与游戏角色互动，体验游戏的刺激和乐趣。
在电影产业中，虚拟现实技术可以为观众带来更加沉浸式的观影体验，提升观众的参与感。
此外，虚拟现实技术还与舞台表演等领域相结合，创造出更加具有创新性和想象力的娱乐产品。
三、医疗领域的应用虚拟现实技术在医疗领域的应用对患者的治疗和康复起到了积极的推动作用。
医生可以使用虚拟现实技术进行手术模拟和训练，减轻患者风险。
此外，通过虚拟现实技术，患者可以在安全的环境中进行康复训练，例如行走、平衡等。
虚拟现实技术还被应用于心理治疗领域，帮助患者克服恐惧症和焦虑症等心理障碍。
四、建筑和设计领域的应用虚拟现实技术为建筑和设计行业提供了更加直观和真实的体验。
在建筑设计和室内装修方面，利用虚拟现实技术，设计师可以将想法快速转换成可视化效果，帮助客户更好地理解和决策。
同时，虚拟现实技术还能够模拟建筑的光照、材质等细节，提供更真实的观感。
在城市规划方面，虚拟现实技术可以帮助政府和规划者更好地展示城市建设和交通规划，有效减少因规划决策不准确带来的问题。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟出的可交互的三维场景，为用户提供身临其境的感觉。
虚拟现实技术的快速发展和广泛应用在各个领域引起了广泛的关注和研究。
本文将探讨虚拟现实技术的发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。
一、虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术的发展可以追溯到20世纪50年代，当时的科学家们开始探索人与计算机界面的交互技术。
随着计算机计算能力和图形处理能力的提升，虚拟现实技术逐渐成熟。
1970年代，IVAN Sutherland发明了世界上第一个头戴式虚拟现实设备，开创了虚拟现实技术的先河。
20世纪末和21世纪初，虚拟现实技术迎来了快速发展的黄金时期，各种虚拟现实设备如雨后春笋般涌现，市场需求也日益增长。
二、虚拟现实技术的应用领域1. 游戏与娱乐虚拟现实技术在游戏领域有着广泛的应用。
通过虚拟现实设备，玩家可以身临其境地进入游戏世界，与虚拟角色进行互动，提升游戏体验。
此外，虚拟现实还推动了电影、音乐、体育等娱乐领域的创新，为用户带来了全新的观影、听歌、观赛体验。
2. 教育与培训虚拟现实技术为教育和培训领域带来了革命性的变革。
通过虚拟现实设备，学生可以身临其境地参观远方的名胜古迹，进行实践操作，提升学习效果。
虚拟现实还可以模拟现实场景，如火灾、地震等，帮助学生学习安全知识和应急处理技巧。
3. 医疗保健虚拟现实技术在医疗保健领域的应用越来越广泛。
医生可以利用虚拟现实设备进行手术模拟和训练，提高手术准确率和安全性。
此外，虚拟现实还可以用于病人的康复训练，帮助恢复运动能力和平衡能力。
4. 建筑与设计在建筑与设计领域，虚拟现实技术可以为建筑师和设计师提供全新的创作工具。
设计师可以通过虚拟现实设备亲身体验设计效果，并进行实时调整，提高设计效率和质量。
虚拟现实技术还可以用于建筑施工过程的模拟和虚拟操作，提升施工的准确性和安全性。
三、虚拟现实技术的未来发展趋势虚拟现实技术的未来发展前景广阔。
虚拟现实技术的使用教程及在教育培训中的应用
虚拟现实技术的使用教程及在教育培训中的应用随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术(Virtual Reality, VR)正逐渐成为教育培训领域的新宠。
虚拟现实技术可以创造出逼真的虚拟环境，使用户可以身临其境地体验各种场景和情境。
在教育培训中，虚拟现实技术不仅可以提供更加沉浸式的学习体验，还可以提高学习效果和激发学习兴趣。
本文将介绍虚拟现实技术的使用教程，并探讨其在教育培训中的具体应用。
一、虚拟现实技术的使用教程1. 硬件设备准备要使用虚拟现实技术，首先需要准备相关的硬件设备。
通常，一套虚拟现实系统包括虚拟现实头盔(HMD)、控制器、定位设备等。
虚拟现实头盔是最核心的设备，可以提供全景、立体的虚拟体验。
控制器用于与虚拟环境进行交互，而定位设备可以跟踪用户的位置和移动。
2. 软件平台选择在选择软件平台时，可以根据具体需求选择合适的平台。
目前市场上较为常见的虚拟现实软件平台有Oculus Rift、HTC Vive、Microsoft Mixed Reality等。
这些平台都有各自的特点和优势，用户可以根据自己的需求和预算做出选择。
3. 虚拟环境搭建虚拟环境的搭建是使用虚拟现实技术的关键一步。
在搭建虚拟环境时，需要使用相关的开发工具和编程语言进行设计和开发。
常用的开发工具包括Unity 3D、Unreal Engine等，编程语言可以选择C#、C++等。
通过这些工具和语言，用户可以创建出具有交互功能和真实感的虚拟环境。
4. 交互功能设计虚拟现实技术最大的特点就是可以与虚拟环境进行交互。
设计好交互功能可以使用户更加沉浸在虚拟环境中。
在设计交互功能时，可以考虑使用手势识别、语音识别、头部追踪等技术来实现。
通过这些技术，用户可以使用手势、声音或者头部动作来控制虚拟环境中的物体和操作。
二、虚拟现实技术在教育培训中的应用1. 实景模拟实验虚拟现实技术可以模拟各种实际场景，为学生提供实场实验的机会。
通过虚拟现实技术，学生可以在虚拟实验室中进行实验操作，避免了实验设备的限制和潜在的危险。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种将计算机生成的虚拟环境与真实世界进行交互的技术。
通过戴上VR头盔和手持设备，用户可以身临其境地感受到与现实世界不同的虚拟世界。
虚拟现实技术在游戏、教育、医疗等领域都有广泛的应用，本文将重点介绍虚拟现实技术的发展与应用。
一、虚拟现实技术的发展虚拟现实技术起源于20世纪60年代，当时美国和英国的研究人员开始探索人机交互的新方式。
随着计算机技术的快速发展，虚拟现实技术也逐渐成熟起来。
首先用于军事模拟训练和航空航天领域，随后逐渐应用于游戏、娱乐和教育领域。
二、虚拟现实技术在游戏领域的应用1. 游戏体验的升级虚拟现实技术可以为玩家提供更加逼真的游戏体验。
通过VR技术，玩家可以身临其境地感受到游戏中的场景和动作，增强沉浸感和代入感，提升游戏的乐趣。
2. 新型游戏形式的出现虚拟现实技术的出现，使得一些新型游戏形式得以实现。
例如，玩家可以在虚拟现实空间中体验刺激的极限运动，或者加入多人联网游戏中与其他玩家进行互动。
三、虚拟现实技术在教育领域的应用1. 虚拟实验室的搭建虚拟现实技术可以打破传统实验室的限制，为学生提供更加安全、便捷的实验环境。
学生可以通过虚拟现实设备进行实验操作和观察，提高实践操作的效率和安全性。
2. 交互式学习体验虚拟现实技术可以将抽象和复杂的概念转化为可视化的内容，让学生以身临其境的方式进行学习。
学生可以在虚拟环境中与教材内容进行互动，提高学习的趣味性和效果。
四、虚拟现实技术在医疗领域的应用1. 虚拟手术模拟虚拟现实技术可以为医生提供更加真实的手术模拟环境，帮助他们熟悉手术步骤和操作技巧。
通过模拟手术，医生可以提前进行风险评估和应对策略的制定，提高手术的成功率和安全性。
2. 虚拟康复训练虚拟现实技术可以为康复患者提供更加丰富和个性化的康复训练方案。
通过虚拟环境的模拟，患者可以进行平衡、协调和肌肉力量的训练，加速康复过程。
虚拟现实技术的进展和应用
虚拟现实技术的进展和应用虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是指通过计算机技术和多媒体技术构建人和计算机之间的虚拟交互环境，在无需现实环境限制下，提供一种沉浸式的感官体验。
近年来，随着虚拟现实技术的快速发展和应用，其已经渗透到各行各业，包括娱乐、教育、医疗、军事等领域，成为一个备受瞩目的前沿技术。
一、虚拟现实技术的发展虚拟现实技术起源于20世纪60年代，最初的虚拟现实系统是由美国麻省理工学院的科学家们发明的。
此后，虚拟现实技术的发展经历了几个阶段。
第一阶段：单一应用领域。
20世纪70年代至90年代初期，虚拟现实技术还没有得到普及，主要用于仿真训练和航空航天领域的实验。
第二阶段：交互化和多媒体化。
随着计算机技术和硬件设备的发展，虚拟现实技术开始实现人机交互，传感器被用作输入设备，开始利用多媒体技术实现虚拟环境的构建。
第三阶段：成为独立的市场。
2012年至今，虚拟现实技术发展迅速，各个厂商相继推出VR设备，如Oculus Rift、HTC Vive等。
同时，VR应用也不断拓展，涉及的领域更加广泛，如游戏、医疗、教育等。
二、虚拟现实技术的应用1. 游戏和娱乐在游戏和娱乐方面，虚拟现实技术已经成为了一种现代的游戏方式。
虚拟现实游戏能够大大增强游戏的乐趣和互动性，使玩家彻底沉浸于游戏中，感受到身临其境的体验。
2. 教育虚拟现实技术可以有效地提高学习效果，尤其是大型展览场馆、重大历史事件等领域的知识学习。
通过虚拟现实技术，学生们可以在模拟的环境中学习物理、生物等知识，从而加深对学科知识的理解。
3. 医疗领域虚拟现实技术也广泛应用于医疗领域。
大型医院和科研机构开始研发虚拟现实系统，在手术、康复、心理治疗等方面做出创造性成果。
具体应用包括模拟手术前的训练、康复治疗中的运动训练、放松训练等。
4. 航空航天领域虚拟现实在航空航天领域内应用较早，被广泛用于飞行员和宇航员的培训。
在以前，这些培训往往需要耗费巨额的时间和费用，而通过虚拟现实技术，可以大大缩短培训的时间，降低培训成本，并能够再现真实环境下的各种变数。
虚拟现实技术在教育培训中的应用及使用方法
虚拟现实技术在教育培训中的应用及使用方法概述虚拟现实（VR）技术是一种基于计算机生成的仿真环境，用户可以通过佩戴虚拟现实设备，如头戴式显示器和手柄，与虚拟世界进行互动。
虚拟现实技术的迅速发展使其在教育培训领域得到广泛应用。
本文将探讨虚拟现实技术在教育培训中的应用，以及使用该技术的方法。
一、虚拟现实技术在教育培训中的应用1. 模拟实践虚拟现实技术可以通过模拟实践的方式提供学生与真实环境中类似的体验。
例如，在医学教育领域，学生可以使用VR设备进行手术模拟，以提高手术技能。
在工程教育领域，学生可以使用VR设备进行建筑设计模拟，以便更好地理解建筑原理和结构。
虚拟现实技术为学生提供了一个安全、实际和高度交互的学习环境，使他们可以在不真实的环境中进行实践，增加学习效果。
2. 视觉化学习虚拟现实技术可以将抽象的概念转化为可视化的形式，使学习更加直观和易于理解。
例如，在物理学习中，学生可以通过VR设备观察原子结构和电磁场的运动，以更好地理解物质的基本构成和物理原理。
在地理学习中，学生可以通过VR技术参观世界各地的名胜古迹，以增强对地理知识的理解。
视觉化学习可以激发学生的兴趣，提高学习动力和记忆力。
3. 团队合作虚拟现实技术还可以促进学生之间的团队合作和沟通。
通过虚拟现实设备，学生可以与其他人建立虚拟团队，在共同的虚拟环境中解决问题或完成项目。
这种团队合作的方式可以培养学生的协作能力、决策能力和沟通能力。
同时，虚拟现实技术还可以提供更多的互动方式，如手势识别、语音交互等，进一步增强学生之间的交流和互动。
二、虚拟现实技术在教育培训中的使用方法1. 资源建设教育机构和培训机构可以通过建设虚拟现实资源来支持教学和培训活动。
他们可以购买或开发虚拟现实软件和应用程序，以满足特定的教学需求。
同时，可以建立虚拟现实实验室或教室，提供学生使用虚拟现实设备的机会。
此外，教育机构还可以与虚拟现实技术公司合作，共同开发定制化的虚拟现实教学内容。
虚拟现实技术在教育培训中的应用
虚拟现实技术在教育培训中的应用虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成多种感官模拟的技术，让用户能够身临其境地体验虚拟的三维环境。
近年来，随着VR技术的迅猛发展，它在教育培训领域中的应用也越来越受到重视。
本文将探讨虚拟现实技术在教育培训中的应用，并重点分析其在学科教学、职业培训和心理辅导等方面的作用。
一、学科教学中的虚拟现实应用1.1 三维模型与实物模型对比虚拟现实技术能够建立逼真的三维场景，使学生能够更好地观察和理解复杂的学科知识。
以生物学为例，学生可以使用虚拟现实设备进入人体内部，直观地观察、探索各个器官的结构和功能，比传统的实物模型更加生动和直观。
1.2 交互式学习体验虚拟现实技术可以提供交互式学习体验，让学生在虚拟环境中进行实践操作。
例如，在物理学中，学生可以通过虚拟现实模拟实验室进行各种实验，并根据实验结果进行反思和讨论。
这种交互式的学习方式培养了学生的实践动手能力和解决问题的思维能力。
1.3 跨学科教学融合虚拟现实技术可以模拟各种场景和情境，使学科教学可以进行跨学科融合。
例如，在历史课上，学生可以通过虚拟现实设备进入古代城市，感受古人的生活方式和文化特色，既加深了对历史的理解，也增加了对地理、社会学等学科的认识。
二、职业培训中的虚拟现实应用2.1 安全培训虚拟现实技术为高危行业的安全培训提供了新的可能。
例如，在火灾逃生培训中，虚拟现实技术可以让员工在虚拟环境中体验真实的火灾场景，学习正确的逃生方法和自救技能。
这种虚拟训练的方式可以有效提高员工应对紧急情况的能力。
2.2 技能训练虚拟现实技术在职业技能培训中的应用也日益广泛。
例如，在医学培训中，学生可以使用虚拟现实设备进行模拟手术，熟悉手术操作流程和技巧。
这种虚拟的实践训练可以降低操作风险和成本，提高培训效果。
2.3 团队协作培训虚拟现实技术可以为团队协作培训提供仿真的场景，让团队成员在虚拟环境中进行协作和沟通。
了解虚拟现实技术和应用
了解虚拟现实技术和应用虚拟现实技术和应用概述虚拟现实技术（VR）是一种能够通过计算机生成的仿真环境来模拟现实场景的技术。
它通过专用的设备，如头戴式显示器、手套、控制器等，使用户能够身临其境地感受、交互和操控虚拟世界。
虚拟现实技术已经在多个领域得到广泛应用，如游戏娱乐、教育培训、医疗保健、建筑设计等。
本文将从这些方面来了解虚拟现实技术和应用。
一、虚拟现实技术概述虚拟现实技术是通过计算机生成的三维图形和声音来模拟真实环境的技术。
它利用感知设备（如头戴显示器）和交互设备（如手套、控制器）使用户能够与虚拟环境进行互动。
虚拟现实技术的基本原理是通过计算机处理来模拟真实世界，并将用户的动作实时反馈给计算机系统，实现互动效果。
二、虚拟现实技术的应用领域1. 游戏娱乐：虚拟现实技术在游戏娱乐领域具有重要应用。
通过戴上头戴式显示器和使用手柄或控制器，玩家可以身临其境地参与游戏，感受到更加真实的游戏体验。
而且，使用虚拟现实技术可以让游戏设计师更加灵活地开发创意、设计场景，给玩家带来更加吸引人的游戏内容。
2. 教育培训：虚拟现实技术在教育培训领域有着广泛的应用前景。
通过虚拟现实设备，学生可以进行虚拟实验和模拟操作，提高学习效果。
例如，在医学教育中，学生可以通过虚拟现实技术进行人体解剖等操作，减少对真实人体的侵入性实验。
另外，使用虚拟现实技术还可以创造各种场景，帮助学生更好地理解抽象概念。
3. 医疗保健：虚拟现实技术在医疗保健领域也有着广泛的应用。
例如，医生可以通过虚拟现实技术进行手术模拟和操作训练，提高手术的精准性和安全性。
此外，虚拟现实技术还可以用于疼痛管理，通过虚拟环境的放松和转移，减轻患者的疼痛感受。
4. 建筑设计：虚拟现实技术深入应用于建筑设计领域。
通过虚拟现实技术，建筑师可以在计算机模拟的环境中进行设计和预览，进行空间布局、材料选择等决策。
这样可以降低设计风险，减少建筑成本，提高设计质量。
5. 汽车行业：虚拟现实技术在汽车行业中也被广泛应用。
信息技术应用成果虚拟现实技术在教育领域的应用
信息技术应用成果虚拟现实技术在教育领域的应用信息技术应用成果：虚拟现实技术在教育领域的应用虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）是一种能够模拟真实场景和创造虚构世界的技术。
随着信息技术的迅速发展和应用，虚拟现实技术在教育领域也得到了广泛的应用。
本文将介绍虚拟现实技术在教育中的应用，包括学术研究、学习辅助工具以及教学实景模拟等方面。
一、学术研究虚拟现实技术在学术研究中具有重要意义。
研究人员可以利用虚拟现实技术搭建实验环境，以便更好地进行实验观察和数据收集。
例如，在医学研究领域，通过虚拟现实技术模拟人体内部结构和生理过程，可以帮助医生和研究人员更好地理解疾病的发生机制，为新药的研发提供依据。
在物理学领域，虚拟现实技术可以帮助研究人员模拟和观察微观世界的现象，促进对物质结构和性质的研究。
二、学习辅助工具虚拟现实技术在学习中可以作为一种强有力的辅助工具。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参与学习，加深对知识的理解和记忆。
例如，在地理学习中，学生可以通过虚拟现实技术亲身体验各个地区的自然风貌和人文景观，从而更好地掌握地理知识。
在语言学习中，学生可以通过虚拟现实技术与虚拟角色进行对话练习，提高语言表达能力。
虚拟现实技术还可以被应用于化学实验、物理实验等实践课程中，让学生在安全、逼真的虚拟环境中进行实验操作，提升实践能力。
三、教学实景模拟虚拟现实技术可以帮助教师创造逼真的实景模拟，并将学生置身于其中，提高教学的趣味性和参与度。
例如，在历史课程中，虚拟现实技术可以模拟古代战场、城市风貌等重要场景，让学生亲身感受历史事件的真实性。
在生物学课程中，虚拟现实技术可以模拟动植物的生态环境，让学生深入了解生物的生活习性。
这种虚拟现实的实景模拟可以让学生更加直观地理解抽象概念，增强学习效果。
四、可能面临的挑战和未来发展虚拟现实技术在教育领域的应用虽然带来了诸多好处，但也面临一些挑战。
首先是设备成本的限制，目前虚拟现实设备的价格相对较高，不是所有学校和学生都能够承担。
虚拟现实技术的发展及其应用
虚拟现实技术的发展及其应用虚拟现实技术是指一种通过计算机技术，通过模拟现实环境，将用户带入虚拟世界的技术。
虚拟现实技术在近些年得到了飞速的发展，并且在越来越多的领域中得到了应用。
虚拟现实技术的起源可以追溯到上个世纪60年代和70年代，当时的计算机技术并不成熟，虚拟现实技术的应用也十分有限。
经过几十年的发展，现在的虚拟现实技术已经可以达到惊人的水平。
一个典型的虚拟现实系统通常包括一个头戴式显示器、手柄、红外线追踪相机、计算机和一组传感器。
头戴式显示器让用户可以看到虚拟世界中的场景，手柄可以用来控制虚拟世界中的物体，红外线追踪相机可以追踪用户的动作，并将其转化为虚拟世界中的相应动作，计算机则是控制整个系统的核心。
虚拟现实技术可以应用于很多领域，其中最为显著的就是游戏产业。
随着虚拟现实技术的不断发展，游戏产业也在不断探索新的可能性。
通过虚拟现实技术，玩家可以更加贴近游戏中的场景，从而提高游戏的互动性和体验感。
除此之外，虚拟现实技术还可以应用于教育、医疗、建筑等领域。
例如，在教育领域，虚拟现实技术可以通过模拟场景，让学生更加深刻地理解知识；在医疗领域，虚拟现实技术可以用于手术模拟和康复训练；在建筑领域，虚拟现实技术可以帮助建筑师更加准确地模拟设计效果，并在施工过程中进行实时调整。
虚拟现实技术发展的过程中，也面临了一些困难和挑战。
首先，虚拟现实技术还不够普及，大多数人都没有机会体验到它能够带来的丰富体验。
其次，虚拟现实技术有时会导致晕动症等不适体验。
最后，虚拟现实技术的开发难度较大，需要涉及多个领域的专业技术才能达到想要的效果。
总的来说，虚拟现实技术是一项非常有前途和潜力的技术。
随着科技的不断进步，虚拟现实技术在应用领域中也会不断发掘新的可能性，带来更多的惊喜和体验。
虚拟现实技术的研究和应用
虚拟现实技术的研究和应用一、引言虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种以计算机为基础的模拟现实的技术，包括头戴式显示器、追踪设备和手柄等硬件设备。
在过去的几年中，VR技术已经迅速发展，并在各种领域得到了广泛应用，如游戏、虚拟旅游、教育、医疗等。
二、 VR技术的历史虚拟现实技术最早出现在20世纪60年代，但由于技术限制，直到1980年代才逐渐得到推广和应用。
最初，VR技术主要用于计算机仿真和虚拟现实展示，如计算机游戏、虚拟现实展示等。
然而，随着技术的快速发展，VR技术已经进一步创新和发展，推动了各种领域的变革。
三、 VR技术的应用VR技术目前已经在各种领域得到了广泛应用。
1. 游戏：VR游戏已经逐渐成为游戏产业的一个重要分支。
VR 游戏可以提供更加真实的游戏体验，使玩家能够更深入地融入游戏场景，并且不再局限于电脑或手柄。
2. 虚拟旅游：VR技术已经让旅游更加丰富多彩和互动。
游客可以通过VR设备追踪自己的动作，探索各种不同地点的不同景观和环境，同时还可以感受这些地方的历史和文化。
3. 教育：VR技术已经被广泛应用于学校和教育机构，通过模拟实践环境，创造更加深入的教育体验，提高学生的学习成绩，同时还可以加深学生的对历史事件、大自然或科学实验的理解。
4. 医疗：VR技术已经运用于医疗领域，如手术模拟、医学培训、康复训练等。
通过VR技术，医生可以模拟和测试治疗方法，对患者进行个性化诊断和治疗。
四、 VR技术的未来虚拟现实技术还有很多发展空间。
一方面，VR技术可以与人工智能（AI）相结合，进一步扩展虚拟现实的应用场景。
另一方面，VR技术是一个既创造性又有挑战的技术，将进一步推进硬件设备、操作系统、虚拟现实交互等各个方面的发展。
虚拟现实可能会逐渐成为生活中必不可少的部分。
五、结论虚拟现实技术的研究和应用正在成为重要的技术革新领域。
VR技术不仅将计算机技术和现实世界整合起来，同时提供了更加真实和交互的用户体验，将对游戏、虚拟旅游、教育、医疗等产业的发展提供巨大的帮助。
虚拟现实技术及应用
虚拟现实技术及应用
胡社教;陈宗海
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2001(024)002
【摘要】虚拟现实是计算机科学和信息科学的交叉和融合，被认为是21世纪信息科学领域最有发展前途的技术，目前已得到国内外学术界的普遍关注。
该文介绍了虚拟现实技术的基本概念，论述了虚拟现实技术理论、构成虚拟现实系统的软硬件技术、虚拟现实技术的发展现状和关键技术，以及虚拟现实技术的应用领域。
【总页数】6页(P211-216)
【作者】胡社教;陈宗海
【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,;中国科学技术大学自动化系,
【正文语种】中文
【中图分类】TP319
【相关文献】
1.虚拟现实技术及应用进展 [J], 黄臻臻
2.虚拟现实关键技术及应用综述 [J], 郑轲
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5.北航获批综合交通大数据应用技术和虚拟现实/增强现实技术及应用两个国家工程实验室 [J], 玲犀
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基于虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用分析
基于虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用分析胡三河【摘要】随着科技的不断发展，各种各样的高科技技术也不断产生，这些技术的最终目的都是服务于各行各业，从而方便人们的生活，促进社会的进步。
虚拟现实技术也是顺应时代发展的潮流逐渐发展起来的一种新技术。
虚拟现实技术可以生成一种逼真的虚拟环境，使用该技术的人自然可以进入虚拟空间，进而感知和操作虚拟世界中的对象，获得一种身临其境的感觉。
虚拟现实技术以其自身的优良特性，在机械设计与制造方面有着广泛的应用。
因此本篇文章主要探析了虚拟现实技术的具体应用。
【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】2页(P79-79,82)【关键词】虚拟现实技术;机械设计;制造【作者】胡三河【作者单位】通辽市高级技工学校内蒙古通辽 028000【正文语种】中文【中图分类】TP391.9虚拟现实技术是在科学的发展之下逐渐应运而生的一种高新技术。
这也是适应时代发展的必然趋势,正是由于它的发展符合了现代人们的需求,因而它的应用范围在不断扩大。
虚拟现实技术的发展,促进了人机界面的发展,同时对各大工程的大规模数据可视化的发展有一定的推动作用。
以计算机仿真和数控加工技术为基础,利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境,使得虚拟现实技术的功能越来越强大。
现如今,虚拟现实技术已经成为了计算机及相关硬件设备的基础,它融合了多方面高科技技术,从而为人们展现出一种集视觉、听觉、触觉这三者为一体的虚拟环境,满足人们的实际需求。
正是因为虚拟现实技术本身的特征明显,才使得它的应用范围不断扩大。
虚拟技术以沉浸性、交互性、多感知性、构象性这四个特点为主。
沉浸性指的是虚拟现实技术构造的虚拟环境容易让人沉浸其中,犹如在现实世界一样。
交互性指的是用户可以对虚拟环境内的物体进行操纵并且可以从中得到反馈。
多感知性指的是在虚拟环境中人们除了视觉感知、听力感知、触觉感知之外,还包括味觉感知、嗅觉感知等多种感知能力。
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第24卷第2期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.24No.2 2001年4月JO URN AL O F HEFEI UN IV ERSITY O F TECHNO LOGY Apr.2001虚拟现实技术及应用胡社教1, 陈宗海2(1.合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;2.中国科学技术大学自动化系,安徽合肥 230027)摘 要:虚拟现实是计算机科学和信息科学的交叉和融合,被认为是21世纪信息科学领域最有发展前途的技术,目前已得到国内外学术界的普遍关注。
该文介绍了虚拟现实技术的基本概念,论述了虚拟现实技术理论、构成虚拟现实系统的软硬件技术、虚拟现实技术的发展现状和关键技术,以及虚拟现实技术的应用领域。
关键词:虚拟现实;虚拟环境;交互;头盔显示器中图分类号:T P319 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2001)02-0211-06Virtual Reality technology and its applicationHU She-jiao1, CHEN Zong-hai2(1.School of Computer Science and Information Engineering,Hefei Univ ersity of Tech nology,Hefei230009,China; 2.Dept.of Automation,University of Science and Technolog y of China,Hefei230027,China)Abstract:Vir tual Reality,which is the fusion of com puter and info rmatio n science,is tho ugh t to be the mo st adv anced technolog y in the field of informa tion science in21st century,and has go t academic a ttention w o rldwide.This paper introduces the basic concept of Virtual Rea lity,the theo ry of Virtual Reality techno logy and the hardwa re and softw are technolog y fo r constructing Virtual Reality systems.The dev elopm ent of Virtual Reality sy stems,the key tech nolog y and the a pplicatio ns of Virtual Reality are also discussed.Key words:Virtual Reality;virtual enviro nm ent;interactio n;HM D1 虚拟现实技术1.1 虚拟现实及其特征虚拟现实(virtual reality)简称V R,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。
虚拟世界是全体虚拟环境或给定仿真对象的全体,虚拟环境是由计算机生成的,通过视、听及触觉等作用于用户,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真[1]。
虚拟现实系统的技术特征,可以形象地用一个“3I”图加以描述。
它们是Im mersion-Interaction-Im agina tion(沉浸-交互-构想),如图1所示。
(1)沉浸 这是V R系统的核心,表示用户投入到由计算机生成的虚拟场景中的能力,用户在虚拟收稿日期:2000-06-23;修改日期:2001-02-08作者简介:胡社教(1964-),男,安徽歙县人,博士生,合肥工业大学副教授;陈宗海(1963-),男,安徽桐城人,中国科学技术大学教授,博士生导师.场景中有身临其境之感。
(2)交互性 表示用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力,它是人机和谐的关键性因素。
交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度,以及虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等。
V R 是自主参考系,即以用户的视点变化进行虚拟交换。
(3)构想 V R 不仅仅是一个用户与终端的接口,而且可使用户沉浸于此环境中获取新的知识,提高感性和理性认识,从而产生新的构思。
因此,V R 是启发人的创造性思维的活动[1,2]。
1.2 虚拟现实系统分类构造V R 系统的方法很多,目前市场上具代表性的有3类,如图2所示。
图1 3I 图 图2 虚拟现实系统分类(1)桌面式 以计算机显示器或其它台式显示器的屏幕为虚拟环境的显示装置,其特点是虚拟系统视野小,沉浸感差,但成本与制作要求低,易普及和实现。
(2)大屏幕式 针对桌面式虚拟系统视野小和虚拟效果不甚理想的缺点,人们研制出大屏幕V R 系统,它包括弧形宽屏幕、360°环形屏幕甚至全封闭的半球形屏幕。
这种大视野的虚拟环境较好地把观察者与现实环境隔离开来,使人和环境完全融合,虚拟效果接近完美。
但是,该虚拟方式的实现技术非常复杂,开发和运行费用相当高,通常只为特殊用途而专门开发研制。
(3)头盔式 是对上述2种系统的折中。
它将观察景物的屏幕接近到观察者眼前,这样便大大扩展了观察者的视角,而头盔又把观察者与周围的现实环境隔离开来,反过来增加了身临其境的效果。
另外,在头盔上安装立体声和一些控制装置,更加增强它的沉浸感。
目前,头盔式显示器是人们研究的最主要的虚拟环境显示系统[2,3]。
1.3 虚拟现实系统构成如图3所示,无论哪种V R 系统,其系统构成都可以划分为6个功能模块。
图3 虚拟现实系统的构成(1)检测模块 检测用户的操作命令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。
(2)反馈模块 接受来自传感器模块的信息,为用户提供实时反馈。
(3)传感器模块 一方面接受来自用户的操作命令,将其作用于虚拟环境,另一方面将操作后产生的结果以相应的反馈形式提供给用户。
(4)控制模块 对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用。
(5)3D 模型库 现实世界各组成部分的三维表示,并由此构成对应的虚拟环境。
(6)建模模块 获取现实世界各组成部分的三维数据,并建立它们的三维模型[2]。
212 合肥工业大学学报(自然科学版) 第24卷2 虚拟现实理论及实现虚拟现实是计算机科学和信息科学的交叉和融合,建立一个虚拟现实系统需要包括计算机图形学、图象处理和模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、多信息融合技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等学科的理论。
2.1 虚拟现实技术实现目标V R 技术的目标就是要在人和计算机之间建立一个适人化的多维信息空间,在该空间中,信息处理工具是虚拟现实环境(系统),人与虚拟现实系统是通过各种先进的传感器和作用器发生联系,人们可以按照自己习惯的方式与虚拟环境自由交互,人们以往的经验和体验(全部的感性知识和理性知识)都是理解问题、寻求解答和提出新概念的基础。
2.2 虚拟环境及对象构造虚拟现实系统的最大特点是要用户具有沉浸感、交互感以及能产生构想,构造一个虚拟现实系统必须考虑人们对虚拟环境的感知,即视觉感知、听觉感知、记忆及认知等。
(1)视觉感知和视景生成 人类视觉感知系统是由眼睛和视觉神经构成,眼睛结构和照相机相似,作用像光电转换器和信息编码器。
视觉神经系统作用像信息网络,人的视觉感知由视网膜图像差、运动视差及色彩感知等部分组成。
虚拟现实系统中视景生成有基于图形和图像的虚拟现实环境生成技术。
(2)听觉感知与听觉生成 对听觉感知研究表明,人的听觉系统由外耳、中耳和内耳组成。
外耳负责定向收集声波,中耳负责保护内耳,并将外耳收集到的声音传送给内耳,内耳负责保护放大、滤波和提取声音特征,然后传送给大脑。
为了产生虚拟现实环境中的声音,人们采用了空间声音合成方法,该方法利用对应被测试耳廓的冲击响应滤波器的声音信号的直接卷积。
(3)记忆与认知 人的记忆由短期和长期记忆构成,短期记忆容量为5～9个存储单位,若不及时更新,短期记忆的信息会在20m s 内消失,必须不断刷新。
长期记忆几乎有无限容量,人的认知过程,是一个优化安排短期记忆存储器的使用和有效检索长期记忆的过程。
2.3 虚拟环境系统设计方法虚拟环境是一个相当复杂的系统,只能采用当今最为先进的面向对象技术和面向智能体技术作为虚拟环境的系统设计方法,才能满足开发虚拟环境的要求。
目前,面向对象的技术领域已涉及面向对象设计(OOD)、面向对象语言(OO L)、面向对象数据库(OODB)、面向对象智能程序设计(OO IP)和面向对象的体系结构(OO A)。
在面向对象系统观中,构成系统的基本部分是对象。
在面向智能体的方法中,人们使目前的“对象”能够进化得更聪明些,即“聪明的对象”(Agent)=“知识表示结构+处理方法”。
面向智能体程序设计(AO P)是一种以计算的社会观为基础的新型程序设计风范,它以Ag ent 的设计与构造作为程序设计核心[1,4,5]。
3 虚拟现实系统硬件在虚拟现实系统中,为了使人与计算机能够融洽的交互,让人沉浸到计算机所创造的虚拟环境中去,必须配备相应的硬件设备。
3.1 跟踪系统跟踪系统的任务是要实时检测出虚拟现实系统中人的头、身体和手的位置与指向,以便把这些数据反馈给控制系统,生成随视线变化的图象。
(1)电磁跟踪系统 电磁跟踪系统由励磁源、磁接收器和计算模块组成。
励磁源由3个磁场方向相互垂直的交流电流产生的双极磁源构成,磁接收器由3套分别测试3个励磁源的方向上相互垂直的线213第2期 胡社教,等:虚拟现实技术及应用214 合肥工业大学学报(自然科学版) 第24卷圈组成,经3次测量,可以测得9个数据,由此可确定被测目标的6个参数,即空间坐标x、y、z和旋转角T、U、V。
(2)声学跟踪系统 利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差及声压差,可以进行定位与跟踪。
与电磁跟踪法相似,超声波式传感器也有发射器、接收器和电子部件组成。
实现声音的位置跟踪,可以采用声波飞行时间测量法和相位相干测量法。
(3)光学跟踪系统 光学跟踪系统使用从普通的视频摄像机到x-y平面光敏二极管的阵列,利用周围光或者由位置器控制的光源发出的光在图象投影平面不同时刻或不同位置上的投影,计算得到被跟踪对象的方位。
光学跟踪系统可以被描述为固定的传感器或者图象处理器。
3.2 触觉系统在虚拟现实系统中,产生“沉浸”效果的关键因素是用户能用手或身体的其他能动部分去操作虚拟物体,并在操作同时能够感觉到虚拟物体的反作用力。