虚拟现实

虚拟现实

摘要：虚拟现实技术是人类进入信息时代后发展起来的一门快速进步的学科，尤其是进入二十一世纪后，虚拟现实的发展更是方兴未艾，借助逐渐成熟的电子制造产业与计算机技术，虚拟现实的发展进入了一个新的高度。目前虚拟现实在生活中的诸多领域都发挥着不可或缺的作用。关键词：计算机科学与技术，反馈，感官，

处理，交互

引言虚拟现实技术（简称VR），就像黄海老师在第一节课中给我们入门的时候讲的

一样，“虚拟”和“现实”这两个词，表面上看起来貌似是一对矛盾的词语：虚拟，指的是非真实的事物；而现实，则是真真实实的事物实体。但是这两件似乎毫无关系的两件事，结合起来却成就了精彩的世界。如今我们生活中的各个方面，都可以或多或少的看到虚拟现实的影子。虚拟现实技术，现在正在越来越大程度上影响着我们的生活。 2在学习虚拟现实技术前我对虚拟现实的理解之间很少听说过这个词语，只是大致听说过这方面的技术。如电影中特效的制作，游乐场的4D电影，全息成像技术等。总体感觉虚拟现实技术是离我们生活比较远的一种虚无飘渺的技术。在学习了这门课程后，我发现其实虚拟现实技术远比之前想象的丰富的多，已经渗透到了我们生活中的方方面面。

1.虚拟现实简介虚拟现实技术的定义，可以从广义上和狭义上来定义。现在

对虚拟现实技术的了解，主要集中在广义的程度上。狭义上，虚拟现实技术被称为“基于自然的人机界面”，在此环境中，用户看到的时彩色的，立体的景象，听到的是虚拟环境中的声响，手脚等可以感受到虚拟环境反馈给他的作用力，由此使用户产生一种身临其境的感觉。换言

之，人以与感受真实世界一样的（自然的）方式来感受计算机生成的虚拟世界，具有与在真是世界中一样的感觉。广义上的虚拟现实，即对虚拟想象（三维可视化的）或真实的三维世界的模拟。它不仅仅是一种界面，更主要的部分是内部的模拟。人机交互界面采用虚拟现实的方式界面，对某个特定环境真实再现后，用户通过自然的方式接受和响应模拟环境的各种感官刺激，与虚拟世界中的人及物体进行思想和行为等方面的交流，是用户产生身临其境的感觉。在各个百科网站上，对虚拟现实的定义也各不相同，例如，在维基百科中，对“虚拟现实”这个词条的定义如下：虚拟现实，或虚拟实境（Virtual Reality），简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。可见，这种定义是偏向广义的一种定义。查阅其它百科网站，会发现大部分定义都是侧重于虚拟现实的广义定义，从这个侧面可以看出，目前对人类社会产生显著广泛影响的还是虚拟现实广义定义这方面。因此在以下对虚拟现实的讨论中，着重论述虚拟现实的广义定义。综上所述，虚拟

现实技术的定义可归纳如下：虚拟现实技术是指采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视，听，触觉等一体化的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。这里所谓虚拟环境是指计算机生成的具有色彩鲜明的立体图形，它可以使某一特定现实世界的真实体现，也可以使纯粹构想的虚拟世界，必要的设备指包括立体头盔式显示器，数据手套，数据衣等穿戴于用户身上的设备和设置于现实环境中的传感设备（不能直接穿戴于身上）。自然交互是指日常使用的方式对虚拟环境内的物体进行操作并得到实时立体反馈，如手的移动，头的转动，人的走动等。

2.虚拟现实基本特征

从技术的角度来说，虚拟现实系统具有下面三个基本特征：即三个“I”：immersion，interaction，imagination（沉浸，交互，想象）。它着重强调了在虚拟现实技术中的人的主导作用。传统的交互人只能从计算机系统的外部去观测处理的结果，是一种被动的接受信息的方式。现在虚拟现实的发展已经使得人能够“沉浸”到计算机系统所创建的环境中。在过去人只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生作用，现在技术的发展已经使得人能够用多种传感器与多维信息的环境发生交互作用；在过去的人只能以定量计算为主的结果中启发从而加深对事物的认识，而现在已经发展到人有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感知和理性的认识从而深化概念和萌发新意。总之，在虚拟系统中，人们的目的是使这个由计算机及其它传感器及其他设备所组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要，而不是强迫人去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统，实现人和系统的交互。

1.沉浸性：沉浸性又称浸入性，是指用户感觉到好戏那个完全置身于虚拟世界中一样，被虚拟世界所包围。虚拟现实技术的主要技术特征就是让用户觉得自己是计算机系统所常见的虚拟世界中的一部分，是用户由被动的观察者编程主动的参与者，沉浸于虚拟世界之中，参与虚拟世界的各种活动。虚拟系那是的沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性，除了我们常见的视觉感知，触觉感知，运动感知，味觉感知，嗅觉感知，身体感觉等。由于目前科学技术的局限性，在虚拟现实系统中，研究与应用比较成熟或者相对成熟的主要是视觉沉浸，听觉沉浸，触觉沉浸和嗅觉沉浸，有关味觉等其他感知的技术正在研究之后总，还很不成熟。在虚拟现实系统中，交互性的实现和传统的多媒体技术有所不同。传统的多媒体技术中，人际之间的交互工具从计算机发明到现在，主要是通过键盘与鼠标进行一维二维的交互。虚拟现实系统强调人与虚拟现实世界之间要以自然的方式进行交互，入人的走动，头的转动，手的移动等，通过这些，用户与虚拟世界进行交互，并且借助于虚拟现实系统中特殊的硬件设备（如数据手套，力反馈设备等），以自然的方式与虚拟世界进行交互，实时产生在真实世界中一样的感知，甚至连用户本人都意识不到计算机的存在。它的特点是虚拟环境中的人参与与反馈，人机交互的有效性，人机交互的实时性。

2.想象性想象性是指虚拟环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。所以说虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或一个高级用户界面，它同时还可以为解决工程问题，医学问题，军事等方面的问题而由开发者设计出来相应的软件，通常它以夸大的形式反映设计者的思想，虚拟现实系统的开发是虚拟现实技术与设计者并行操作，为发挥它们的创造性而设计的。