虚拟现实的发展与应用文献综述

虚拟现实的发展与应用文献综述

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实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。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。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。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

虚拟现实的核心技术：（1）实时三维图形生成技术三维图形的生成技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。（2）立体显示和传感器技术虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的虚拟现实还远远不能满足系统的需要，例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。（3）应用系统开发工具虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象，即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的，必须研究虚拟现实的开发工具。（4）动态环境建模技术虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术（有规则的环境），而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。

其实，虚拟现实领域很早就出现了，只不过当时只是虚拟现实的雏形，也并没有获得广泛的关注。最早的虚拟现实设备可以追溯到1962年，一款名为“Sensorama”的设备，可以让人们坐在椅子上、把头探进去，通过三面显示屏来形成空间感，从而实现虚拟现实体验。在上世纪80年代中期，虚拟现实设备主要应用在一些政府和军事机构，比如航空航天局的飞行模拟装置等。而到了80年代末，前雅达利员工、也就是现在的“虚拟现实之父” Jaron Lanier，终于提出了VR(Virtual Reality)的概念，但并未获得成功。虽然人们一直在各种科幻电影中幻想虚拟现实的到来，但直至1991年，一款名为“Virtuality 1000CS”的设备才出现在消费市场中。但由于它笨重的外形、单一的功能和昂贵的价格，虚拟现实仍是一个概念性的存在。目前，头盔、眼镜等虚拟现实智能终端设备已

经被开发出来。专家认为，虚拟现实智能设备未来形式将丰富多样。未来10年，虚拟现实智能终端有可能逐步替代智能手机成为人们信息获取和娱乐的主要平台。

总而言之，虚拟现实的产品已经不再是不可触及的了，在不久的将来它将会在科学研究，教育，娱乐，心理治疗等领域大放异彩。