虚拟现实综述
虚拟现实技术发展及应用
摘要：本文首先综述了虚拟现实技术的概念、特征和关键技术，然后分析了虚拟现实技术国内外发展现状，最后着重介绍了虚拟现实在军事、医学、数字展陈等方面的应用。
关键词：虚拟现实技术；特征；关键技术；发展现状；应用领域
中国分类号：文献标识码：文章编号：
0引言
虚拟现实技术（Vritual Reality，VR）是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感器技术的基础上发展起来的一门新兴的交叉学科，它实时的三维空间表现能力、自然的人机交互式操作环境以及给人带来的身临其境的感受，从根本上改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的交互现状，为人机交互技术的发展翻开了新的篇章，为智能工程的应用提供了新的界面工具。
虚拟现实是多媒体技术发展的更高境界，是这些技术高层次的集成和渗透；它给用户以更逼真的体验，它为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因不便于直接观察事物以得知运动变化规律的情况下，提供了极大的便利。由于它的诱人前景，一经问世就立即受到人们的高度重视。
1虚拟现实的特征【1】
虚拟现实技术就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户创造一个逼真的三维场景，提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作，让用户有身临其境的感觉，从而减轻用户的负担，提高整个系统的工作效率。它具有四个突出特征：①交互性（Interactivity）是指用户对虚拟环境中对象的可操作成度和从虚拟环境中得到反馈的自然成度，这种交互主要借助于各种专用设备的产生，从而使用户以自然方式如手势、语言等操作虚拟现实中的对象。②沉浸感（Immersion）VR的沉浸感又临场感，是VR的主要特征，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度，即让用户由观察者变为参与者，感觉自己是计算机系统的一部分，并能全身心的沉浸于虚拟现实中。③想象力（Imagination）。VR的想象力是指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进行想象的能力。④多感知性（Multi-sensation）所谓多感知就是说除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至应该包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,
特别是传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种，无论从感知范围还是从感知的精确程度都无法与人相比拟。
2虚拟现实的关键技术[2]
（1）动态环境建模技术。虚拟环境的建立是VR技术的核心内容。动态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。三维数据的获取可采用CAD技术（有规则的环境），而更多的情况则需采用非接触式的视觉模技术，二者有机结合可有效地提高数据获取的效率。
（2）实时三维图形生成技术。目前，三维图形的生成技术虽然已比较成熟，但如何“实时生成”仍然是实现虚拟现实技术的重要瓶颈。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15帧／s，最好高于30帧／s。在不降低图形品质和复杂程度的前提下，如何提高刷新频率是该技术的一项重要研究内容。同时计算机图形技术、仿真技术的提高对其发展也会产生重要影响，尤其图形生成的硬件体系结构在虚拟现实的真实感以及图形生成中用于加速的各种有效技术。
（3）立体显示和传感器技术。VR是在三维空间中完成人机交流，为了准确及时地获取人的动作信息，需要各类精度高、可靠的三维人机交互设备和传感设备，即VR的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的VR设备还远不能满足系统的需要，例如头盔式三维立体显示器存在过重（15~20Kg）、分辨率低、刷新频率慢、跟踪精度低、视场不够宽、眼睛易疲劳等缺点；同样，数据手套、数据衣等都有延迟大、分辨率低、使用不便等缺点。因此，有必要开发新的三维显示技术。而各种传感器则是有效进行视、听、动等高级人机交互技术的关键。比如人抓取物体时，机器应感应其动作，并对虚拟环境作相应的变化。所以，传感装置的研究以及设备的跟踪精度和跟踪范围都有待进一步深入研究。
（4）应用系统开发工具。VR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大幅度地提高效率，减轻劳动强度，提高产品品质。为了达到这一目的，必须研究VR的开发工具。例如，VR系统开发平台、分布式VR技术等，这些都直接与计算机技术、多媒体技术的快速发展密切相关。
（5）多种系统集成技术。由于VR系统中包含大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。系统集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、模式识别与合成技术等。
（6）用户的适用性。VR技术的发展离不开对用户适应性的分析与研究，即研究在现有硬件技术的条件下，如何通过不同性能设备的组合来满足用户的要求。这项研究不仅涉及到计
算机硬件和软件，还涉及心理学、医学等范畴，它对于设计实际的应用系统具有重要意义。（7）智能技术（Artificial Intelligence ，简称AI.）。在VR中，计算机是从人的各种动作、语言等变化中获得信息。要正确理解这些信息，需要借助于VR.技术来解决，如：语音识别、图像识别、自然语言理解等，这些智能接口领域的研究课题是VR技术的基础。
4虚拟现实技术的国内外发展现状
（1）国外虚拟现实技术的研究现状[3]
就目前虚拟现实的发展情况来看，美国作为VR 技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR 发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA) 的Ames 实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。从90 年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：虚拟战场环境；进行单兵模拟训练；实施诸军兵种联合演习；进行指挥员训练。此外，英国和日本也是虚拟现实技术发展比较先进的国家。英国在在分布并行处理、辅助设备( 包括触觉反馈) 设计和应用研究方面遥遥领先，日本主要致力于建立大规模VR 知识库的研究，在虚拟现实的游戏方面的研究也处于领先地位。
（2）我国的虚拟现实技术的研究现状
我国VR 技术研究起步较晚，与国外发达国家还有一定的差距，但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视，并根据我国的国情，制定了开展VR 技术的研究计划。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR 列入了研究项目。国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR 研究、最有权威的单位之一，并在以下方面取得进展：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等。浙江大学CAD&CG 国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法；哈尔滨工业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成、表情的合成和唇动的合成等技术问题；清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究。西安交大信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术进行了研究，提出了一种基于JPEG 标准压
缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度；北方工业大学CAD 研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一。
5主要应用领域
在现实世界中，有些环境人们难以身临现场或者实现条件过高、费用过大，而虚拟现实却能超越时间和空间、现实与抽象，将无法进入的环境再现于人们面前，为人类发展提供了一个新的途径。虽然目前VR技术还不够成熟，但VR技术已经可以满足部分应用的要求。国内外已出现了一些较为成功的应用系统，如日本松下公司的“虚拟厨房设计系统”VIV A、美国NASA的“虚拟风洞系统”、美军的SIMENT训练系统以及英国的Virtuality游戏系统等。目前，它已扩展到科研、教育培训、工程设计、商业、军事、航天、医学、影视、艺术和娱乐等众多领域。随着软件、硬件价格的下降及技术的进步，VR的应用将会更加普遍。下面列出一些VR技术的应用领域
（1）飞行模拟。它是VR技术应用的先驱。现代飞机具有高性能的动力装置、精确的导航系统、可靠的自动飞行和自动着陆系统以及复杂的航空电子系统。飞行员应具备精湛的驾驶技术，但在真实的飞机上训练驾驶技术耗资太大，受到空域和场地的限制，而且有些特殊情况（如发动机停车、大仰角失速等）难以在真实飞机上实现，因此，通过模拟器训练飞行员是一条有效的途径。
（2）空间技术。最为成功的例子就是“哈勃望远镜的修复和维护”。在训练中，宇航员坐在一个模拟“载人操纵飞行器”功能并带有传感器的椅子上。椅子上有用于虚拟空间中作直线运动的位移控制器和绕宇航员重力中心调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员头戴立体头盔显示器，用于显示望远镜、航天飞机以及太空的模型，并用数据手套作为与系统进行交互的手段。这样，训练时，宇航员就可以在望远镜周围进行操作，并且可以通过虚拟手接触黄色的操纵杆来抓住需要更换的“模拟更换仪MRI”。抓住MRI.之后，宇航员可以利用座椅的控制器在空中飞行。座椅上还有三个按钮，分别用于望远镜外盖的开／闭、望远镜天线的开／闭以及望远镜太阳能面板朝向的调节。经过这个虚拟系统的训练，宇航员于1993:年12月，成功地完成了从航天飞机上取出备件更换哈勃太空望远镜上损坏的MRI.这一复杂而又费时的任务。
93）科学计算可视化。引起科技界注目的是设计波音747获得成功。波音747飞机有300多万个零件组成，这些零件以及飞机的整体设计是在一个由数百台工作站的VR环境系统上进行的。当设计师戴上头盔显示器后，就能穿行于这个虚拟的“飞机”中，去审视“飞机”的各项设计。过去为设计一架新型的飞机必须先建造两个实体模型，每个造价约为60万美
元。应用VR技术后，不仅节约了研制经费，也缩短了研制时间，且保证了机翼和机身结合的一次成功。绿色制造是21世纪实现生态工业和社会可持续发展的关键，它要求产品全生命周期对环境的负面影响最小，资源利用率最高，因此在考虑绿色制造思想的基础上，对某些成熟的关键部分进行可拆卸设计，以实现木工机床产品的回收利用，延长产品的生命周期。94）降落伞飞行模拟器。2003年一种由系统科技公司（加州霍索恩）首席专家杰夫?豪格研发的虚拟降落伞飞行模拟器吸引了公众眼球。它原是为扑灭森林火灾而空降到偏远地区的消防人员定制的，后来被应用于军队中用来训练专业跳伞员和机组人员。受训人员系上降落伞背带，悬挂在引伞上，并戴上头盔式显示器。训练就这样开始了。在这样的环境中，受训人员向上能看到虚拟天空，向下能看到虚拟着陆场。同时在飞行中，用户还可以练习基本操作程序，如通过拉动引伞控制降落。虚拟现实降落伞飞行模拟器用户可以对实际地点的数字地形数据进行编程。利用OpenFlight格式——飞行仿真行业主流的视觉图像格式，生成具有多层次细节的三维对象。虽然用户在模拟器内感觉不到实际的风，但可以将风的元素和条件编程到计算机，使虚拟现实显示看起来真的像有风一样。虚拟降落伞飞行器为训练者创造了逼真的虚拟飞行环境，使受训者通过训练战胜恐慌等心理因素，避免的实训中因恐慌带来的不必要的伤亡，降低了训练的受伤率。
95)数字博物馆[4]。传统的博物馆采用实物展示方式，以满足参观者对遥远过去的好奇心；相关历史知识或则以图片、文字等形式介绍给参观者。这种真实的实物展示方式在时间、空间、展示对象、用户等各个方面均有局限性。而数字展陈利用计算机技术和网络技术，对展示对象进行数字化，可以从时间、空间、内容上对实物展品进行延伸。基于网络的数字展陈技术不仅可以让观众足不出户、不受时间限制地观看展柜中的展品，更重要的是是博物馆库房中那些不宜展出、难得一见的珍贵藏品走到寻常人中间，而且借助三维、全景摄影、摄像、3D图形等现代化手段，观众还可随心所欲地从不同角度欣赏观察展品，仿佛展品就在眼前。数字展陈还增加了观众的选择性，变“给你看什么就看什么”为“我想看什么就看什么”，从而最大限度地满足个性需求。数字展陈采用数字模拟物品及真实场景的三维模型展示历史画面，是传统展示方法与先进计算机虚拟技术的结合。由于虚拟物展品和场景全部存在于计算机中，因此，对其尺寸的大小没有任何限制，物体的三维模型可以无限期展示，没有物品被毁坏、被偷窃的危险。在数字展陈系统里，人们不仅可以看到物品的三维模型，而且可以在计算机虚拟环境中进行观赏。例如在虚拟恐龙博物馆中，当参观者戴上显示头盔时，通过数字手套对所看到的地球影像进行不断的放大与漫游，可以看到侏罗纪年代地球上的自然景观，以及各种各样的恐龙及其他动植物。通过虚拟声音装置，参观者还可以听到恐龙和其他
动物的叫声等等。
(6) 医学方面。VR可以用于教学、复杂手术过程的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术结果等。此外，远程医疗服务也是一个很有潜力的应用领域，例如，在偏远山区，通过远程医疗VR系统，人们可以不用进城就能够接受名医的治疗，对于危急病人还可以实施远程手术；在战场上，可以通过VR系统对前线的危急伤员进行远程手术，使他们得到及时的抢救；也可以用于医学心理学，尤其是在与心理失调有关的恐惧和忧虑疾病方面。
6小结
虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论，目前虚拟现实技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题，还根本未涉及“人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程。只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底的克服了。我们期待这有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
[1]申蔚,曾文琪.虚拟现实技术[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2] 曾建超,徐光佑.虚拟现实技术及其发展战略[J],电子学报,1995.
[3] 胡丽彬,陈子一.虚拟现实技术及其军事模拟环境初探[J].中外教育研究,2010.
[4] 潘志庚.虚拟现实及应用[J].国际学术动态,2009.
虚拟现实技术简介
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 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维空间的虚拟世界，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 百科内容： 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。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
增强现实技术综述
增强现实技术综述 摘要：增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。本文先介绍了增强现实技术的概念，进而描述其未来发展趋势以及应用场景 关键词：增强现实技术投影技术3D技术跟踪注册技术前景展望 一、增强现实技术简介 增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界 套在现实世界并进行互动。 AR是一种将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息,通过计算机视觉等科 学技术,应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。通 过AR技术,真实的环境和虚拟环境叠加到同一画面或空间。 这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。 二、增强现实技术的基本原理及特征 （一）工作原理简介 移动式增强现实系统的早期原型增强现实的基本理念是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到真实世界的环境中。听起来十分简单。而且，电视 网络通过使用图像实现上述目的不是已经有数十年的历史了吗？的确是这样， 但是电视网络所做的只是显示不能随着摄像机移动而进行调整的静态图像。增 强现实远比您在电视广播中见到的任何技术都要先进，尽管增强现实的早期版 本一开始是出现在通过电视播放的比赛和橄榄球比赛中，例如Racef/x和添加 的第一次进攻线，它们都是由SporTVision创造的。这些系统只能显示从一个 视角所能看到的图像。下一代增强现实系统将显示能从所有观看者的视角看到 的图像。 在各类大学和高新技术企业中，增强现实还处于研发的初级阶段。最终，可能到这个十年结束的时候，我们将看到第一批大量投放市场的增强现实系统。
虚拟现实技术-综述
浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用 作者：Why 摘要：随着信息时代的到来，越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来，而作为信息技术发展的首要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实技术在城市规划中的应用范围、应用的意义及其为我们带来的便利。 关键词：虚拟现实、范围、发展、迫切性、城市规划 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），又称灵境技术，是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域；为智能工程的应用提供了新的界面工具；为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。它是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体的说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互使用、相互影响，从而产正亲临其境的真实环境的感受和体验。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，尤其在需要对大量抽象数据进行处理时；同时，它在许多不同领域的应用，可以带来巨大的经济效益。 1、虚拟现实技术的发展概述 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 随后的1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久，研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互环境工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。 进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市常而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基矗例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出，正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。 2、虚拟现实在规划领域的应用范围 虚拟现实在规划信息存储和查询系统中的应用 例如土质数据库系统，地域信息系统，地理信息系统，城市政策信息系统等。这一类系
虚拟现实概述
虚拟现实技术概述 自从计算机发明以来，计算机一直是传统信息处理环境的主体，它只具有在数字化的单 维信息空间中处理问题的能力。而事实上，人类是依靠自己的感知和认知能力全方位的获取 知识，是在多维化的信息空间中认识问题。这样就产生了人类认识问题的认识空间与计算机 处理问题的信息空间不一致的矛盾，人类被排斥在计算机为主体的信息处理环境之外，而且 较难以直接理解信息处理工具的处理结果，更难以把人类的感知能力和认知经验与计算机信 息处理环境直接联系起来。因此，人们迫切需要突破现有的数字计算机只能处理单纯数字信息的限制，建立一个能包容图像、声音、化学气味等多种信息源的信息空间，人们不但可以 从外部观察信息处理的结果，而且能通过视觉、听觉、嗅觉、口令、手势等多种形式参与到信息处理环境中去，这种信息处理环境被称为虚拟环境。虚拟环境是由计算机生成的，通过视、听、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。 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统（其中虚拟世界是全体虚拟环境 的总称）。通过虚拟现实系统所建立的信息空间，已不再是单纯的数字信息空间，而是一个包容多种信息的多维化的信息空间（CRberspace）,人类的感性认识和理性认识能力都能在这 个多维化的信息空间中得到充分的发挥。 要创建一个能让参与者具有身临其境感，具有完善地交互作用能力的虚拟现实系统，在 硬件方面，需要高性能的计算机软硬件和各类先进的传感器；软件方面，主要是需要提供一 个能产生虚拟环境的工具集。 国内外虚拟现实技术的研究状况 2.1国外虚拟现实技术的研究 （1 ）、美国的研究状况 美国是从事虚拟现实研究最早、研究范围和水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家，从事虚拟现实的大学包括MIT、Stanford大学、华盛顿大学、UniversitRofMinoisatChicago、CMU等几乎所有著名的大学，其研究内容侧重新概念发展（如虚拟现实的概念模型）、单项关 键技术（如触觉反馈）和系统实现，并参加了许多有关虚拟现实的国家项目。美国VR研究技 术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、 用户界面、后台软件和硬件四个方面。 （2）、日本的研究状况 在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中，日本是居于领先位置的国家之一，主要致力
国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势
浅析：国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势 国外虚拟现实技术及产品有Google Earth, Microsoft Map Live, Intel Shockwave3D, Cult3D, ViewPoint, Quest3D，Virtools，WEBMAX等…… 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比VRML1.0增加了近30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO 批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JA V A、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件，Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.360docs.net/doc/f6232347.html, , https://www.360docs.net/doc/f6232347.html, 应用的画面：慕尼黑机场（电子商务）
综述虚拟现实技术及其应用
浅谈虚拟现实技术及其应用 （计算机科学与技术专业2010级张有伟学号：201005131 ） 摘要：虚拟现实技术是才兴起的一门崭新的综合性信息技术，在最近几年发展迅速，其应用领域涉及到教育、军事、娱乐和医学等许多行业。它的出现为人们的生活和工作带来了很多的便利。本文概述了虚拟现实技术的概念、基本特征和技术分类，提出了虚拟现实技术发展的技术瓶颈，阐述了虚拟现实技术应用和优势。 关键词：虚拟现实；沉浸；交互；想象； Virtual Reality；Immersion；Interaction；Imagination 一、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）是一项综合集成技术，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。它利用计算机生成逼真的3维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。 二、虚拟现实技术特征 虚拟现实技术3个特征，即：沉浸感、交互性、想象性。 沉浸感是指用户可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中和使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有“身历其境”之感。它所看到的、听到的、嗅到的、触摸到的，完全与真实环境中感受的1样。它是虚拟现实系统的核心。 交互性是指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。用户进入虚拟环境后，通过多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境中做出的相应响应，亦与真实的一样，如拿起虚拟环境中的1个篮球，你可以感受到球的重量，扔在地上还可以弹跳。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、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、翻到或者从桌面落到地面等。 想象性是指通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中，与虚拟环境进行了各种交互作用，从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，从而可以深化概念，萌发新意，产生认识上的飞跃。因此，虚拟现实不仅仅是1个用户与终端的接口，而且可以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。这种构思结果输入到系统中去，系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。如此反复，这是1个学习——创造——再学习——再创造的过程，因而可以说，虚拟现实是启发人的创造性思维的活动。 三、虚拟现实技术的分类 虚拟现实是从英文Virtual Reality1词翻译过来的，Virtual就是虚假的意思，Reality就是真实的意思，合并起来就是虚拟现实，也就是说本来没有的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，让你感觉到就如真实的一样。实际应用的虚拟现实系统可分为4类： 1、桌面虚拟现实系统，也称窗口中的虚拟现实。它可以通过桌上型机实现，所以成本较低，功能也最简单，主要用于CAD（计算机辅助设计）、CAM
虚拟现实增强技术综述
虚拟现实增强技术综述 曾玮峰 中南大学信息科学与工程学院 摘要随着近年来计算机三维处理能力的增长和低成本传感显示元件的出现,虚拟现实得到了快速发展,特别是与现实世界产生了越来越多的结合技术,从虚拟和现实的两个角度对虚拟现实进行增强。论文重点围绕近几年的发展趋势,论述了增强现实与增强虚拟环境的技术特点,介绍了虚拟现实增强技术的相关硬件设备发展;然后分别介绍了增强现实和增强虚拟环境技术的发展现状,讨论了移动互联网上的虚实增强技术与应用,最后进行总结并提出需要解决的问题。 关键词增强虚拟环境增强现实虚实增强混合现实 1引言 虚拟现实技术建立人工构造的三维虚拟环境,用户以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响,极大扩展了人类认识世界,模拟和适应世界的能力。虚拟现实技术从20世纪60～70年代开始兴起,90年代开始形成和发展,在仿真训练、工业设计、交互体验等多个应用领域解决了一些重大或普遍性需求,目前在理论技术与应用开展等方面都取得了很大的进展。虚拟现实的主要科学问题包括建模方法、表现技术、人机交互及设备这三大类,但目前普遍存在建模工作量大,模拟成本高,与现实世界匹配程度不够以及可信度等方面的问题。 图1虚拟现实、增强现实和混合现实搜索量统计对比(来源: Google trends, 2004。01～2014。 06) 针对这些问题,已经出现了多种虚拟现实增强技术,将虚拟环境与现实环境进行匹配合成以实现增强,其中将三维虚拟对象叠加到真实世界显示的技术称为增强现实,将真实对象的信息叠加到虚拟环境绘制的技术称为增强虚拟环境。这两类技术可以形象化地分别描述为“实中有虚”和“虚中有实”。虚拟现实增强技术通过真实世界和虚拟环境的合成降低了三维建模的工作量,借助真实场景及实物提高了用户体验感和可信度,促进了虚拟现实技术的进一步发展。
虚拟现实技术的历史与发展
虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，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维空间的虚拟世界，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[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到
虚拟现实文献综述
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
虚拟现实概述
虚拟现实概述． 一、虚拟现实技术概述 自从计算机发明以来，计算机一直是传统信息
处理环境的主体，它只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力。而事实上，人类是依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识，是在多维化的信息空间中认识问题。这样就产生了人类认识问题的认识空间与计算机处理问题的信息空间不一致的矛盾，人类被排斥在计算机为主体的信息处理环境之外，而且较难以直接理解信息处理工具的处理结果，更难以把人类的感知能力和认知经验与计算机信息处理环境直接联系
起来。因此，人们迫切需要突破现有的数字计算机只能处理单纯数字信息的限制，建立一个能包容图像、声音、化学气味等多种信息源的信息空间，人们不但可以从外部观察信息处理的结果，而且能通过视觉、听觉、嗅觉、口令、手势等多种形式参与到信息处理环境中去，这种信息处理环境被称为虚拟环境。虚拟环境是由计算机生成的，通过视、听、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。 虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的． 计算机系统(其中虚拟世界是全体虚拟环境的总称)。通过虚拟现实系统所建立的信息空间，已不再是单纯的数字信息空间，而是一个包容多种
信息的多维化的信息空间(Cyberspace)，人类的感性认识和理性认识能力都能在这个多维化的信息空间中得到充分的发挥。 要创建一个能让参与者具有身临其境感，具有完善地交互作用能力的虚拟现实系统，在硬件方面，需要高性能的计算机软硬件和各类先进的传感器；软件方面，主要是需要提供一个能产生虚拟环境的工具集。
国内外虚拟现实技术的研究状况二、国外虚拟现实技术的研究2.1 、美国的研究状况1（）研究范围和水美国是从事虚拟现实研究最早、． 平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家，从事虚拟现实的大学包括MIT、Stanford 大学、华盛顿大学、UniversityofIllinoisatChicago、
浅述虚拟现实技术的现状及发展前景
浅述虚拟现实技术的现状及发展前景 虚拟现实技术是一门新兴的边缘技术，它的研究内容涉及多个专业，应用空间也十分广泛，作为3D技术的一项重要应用，其在指控显示方面也有着重要的发展应用前景，下面就从以下几个方面对虚拟现实技术的发展状况进行简单的概述。 首先，从虚拟现实技术的定义入手，了解其基本内容。虚拟现实，又译为临境，灵境等，从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。虚拟现实的主要特征是：多感知性、浸没感、交互性、构想性。这些使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。身临其境的沉浸感和人机互动的趣味性是虚拟现实的实质特征，对时空环境的现实构想是虚拟现实的最终目的。 其次，对国内外虚拟现实技术的发展历史及现状进行简单的总
结，全面认识虚拟现实技术的产生背景和现在的发展状况。国内外虚拟现实技术主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。上世纪80年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现NASA已经建立了航空、卫星维护虚拟现实训练系统，空间站虚拟现实训练系统，并已经建立了可供全国使用的虚拟现实教育系统。北卡罗来纳大学的计算机系是进行虚拟现实研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在虚拟现实领域主要从事利用虚拟现实T建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于虚拟现实使得数据存取更容易的窗口系统。图形图像处理技术和传感器技术是以上虚拟现实项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 欧洲各国在虚拟现实技术上也有诸多成果和应用。英国在虚拟现
虚拟现实技术简介
虚拟现实技术 虚拟现实（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他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、触觉等感觉器官功能，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。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 VR技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于Intel 奔腾Ⅲ（Ⅳ代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时，提供高分辨率、大视场角的虚拟场景，并带有立体声耳机，可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。 虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者https://www.360docs.net/doc/f6232347.html,niar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：
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
国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势的技术报告
国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势的技术报告 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在 VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比 VRML1.0增加了近 30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件， Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D 等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.360docs.net/doc/f6232347.html, , https://www.360docs.net/doc/f6232347.html,
虚拟现实技术研究论文
《多媒体技术》期末论文题目： 虚拟现实技术的应用研究
关键字：虚拟现实虚拟环境虚拟现实系统 一虚拟现实技术综述与发展方向 虚拟现实是从英文Virtual Reality翻译而来，是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。它们带给人们的共同感受是：虚拟和现实间已没有明显界限。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。 虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思，它已成为构造虚拟样机，支持虚拟样机技术的重要工具。虚拟样机是一个复杂的系统，主要表现在组成关系复杂、与外界环境的交互关系复杂、开发过程复杂、涉及的仿真类型和学科领域众多、应用范围广泛等。虚拟样机可以理解为利用虚拟现实技术将产品数据变为取代物理样机的数字模型，强调仿真数据的可视化，在虚拟环境中逼真地显示产品的全部特征。虚拟样机是由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体，主要包括产品的CAD模型、产品的外观模型、产品的功能和性能仿真模型、产品的各种分析模型(可制造性、可装配行等)、产品的使用和维护模型和环境模型等。借助虚拟样机，设计人员可以通过成熟的三维计算机图形学，模拟在真实环境下产品的各种运动和动力特性，并能根据仿真结果优化产品的设计方案。 二虚拟现实技术的接口 2.1 输入设备的接口 三维位置跟踪器：虚拟现实技术中用于测量三维对象位置和方向的实时变化的专门硬件设备为跟踪器，在虚拟现实应用中，为控制观察方向和操纵对象，需测量用户头部、手、四肢的运动，还有一种需要跟踪的信息是三位声音信息。三位跟踪器的性能参数包括：精度、抖动、偏差、和延迟。现常用的跟踪器有：机械跟踪器、电磁跟踪器、交流电磁跟踪器、直流电磁跟踪器、超声波跟踪器、光学跟踪器、混合惯性跟踪器。 (1)漫游和操纵接口 该接口是一种设备，它允许通过选择和操纵感兴趣的虚拟对象，交互式的改变虚拟环境和探索过程中的视图。 (2)手势接口 是测量用户手指实时位置的设备，其目的是为了实现虚拟环境下的基于手势识别的自然交互。 2.2输出设备的接口 输出设备作为一类专门的硬件设备，他们为用户提供仿真过程对这些输入的反馈，通过这些接口给用户产生反馈的感觉通道，包括视觉(通过图形显示设备)、听觉(通过三维声音显示设备)和触觉(通过触觉显示设备)。 (1)图形显示设备 是一种计算机接口设备，它把合成出的世界图像展现给与虚拟世界进行交互
虚拟现实简介
虚拟现实技术简介 虚拟现实（VR-Virtual Reality）,也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户即可以简单的通过网页浏览、应用程序查看时键盘和鼠标的操作甚至通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够看到三维实体、逼近真实的场景，结合环幕等硬件设备可以使操作者真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境中对象的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。这是符合人类认知过程一种计算机技术。 沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。预言家们预言虚拟现实技术在不远的将来虚拟现实技术就会象当年地计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。 目前已经众多国内外的公司退出了自己的虚拟现实技术解决方案，包括软件的解决方案和硬件的解决方案，更多的是软硬件结合的解决方案。好的软件也需要好的硬件来配合实现身临其境的效果，因此这是一个系统工程，技术门槛不高，但实际应用难度大。