毕业论文:浅谈虚拟现实技术
作文《虚拟现实技术》

虚拟现实技术篇一虚拟现实技术:戴上眼镜,穿越回童年要说这虚拟现实技术啊,我最近算是体验了一把,真叫一个神奇!起因是我家熊孩子,天天吵着要玩他奶奶小时候玩的那些老游戏,什么弹珠啊,跳房子啊,我一听头都大了,这年头哪还有这种玩意儿?正发愁呢,突然想起之前朋友送我的VR眼镜,灵机一动,能不能用这玩意儿给他模拟个童年游戏场景呢?说干就干,我翻箱倒柜找到那VR眼镜,这玩意儿挺高级的,戴上之后,哇,眼前一亮!我特意下载了个模拟八十年代街景的游戏,那画面,嘿,还真挺有意思。
熟悉的街道,斑驳的墙面,路边停着那种老式自行车,还有穿着花衬衫的小青年骑着自行车嗖嗖地飞过去,感觉一瞬间穿越回我小时候!更绝的是,游戏里能互动,我让熊孩子在虚拟世界里玩弹珠,他还真上手了,用游戏里的虚拟弹珠,跟游戏里的虚拟小朋友玩了起来,还别说,玩得挺起劲。
我看着屏幕上他兴奋的小模样,心里也美滋滋的。
记得我小时候,最喜欢的就是和小伙伴们一起玩弹珠,一群孩子围成一圈,你一颗我一颗,输赢都一起欢笑,那种纯粹的快乐,现在想想都觉得美好。
游戏里,他还“不小心”把虚拟弹珠打碎了,然后虚拟的小朋友就开始“哭”,他竟然还“安慰”人家,这小子,还挺有同情心。
篇二虚拟现实技术:我的“火星探险”说完了熊孩子,该说说我自己了。
VR眼镜这东西,大人玩起来也挺带劲的。
我最近迷上了一个火星探险的游戏,戴上眼镜,感觉自己真的置身于火星表面!首先映入眼帘的是一片荒凉的红色大地,到处都是岩石和沙丘,脚下踩着松软的沙子,那种感觉特别真实。
我操控着虚拟的宇航员,一步一步地向前走去,周围是寂静无声的宇宙,只有风声呼呼地吹过我的耳朵。
这游戏的设计特别用心,你抬头就能看到火星那暗红色的天空,还能看到远处的山峦,甚至可以看到地表上细微的尘土飞扬。
游戏里还有各种任务,比如采集样本,修复探测器,甚至要躲避火星上的沙尘暴,跟看科幻电影似的,真实感爆棚!最让我印象深刻的是一次沙尘暴,那场景太刺激了!狂风呼啸,天昏地暗,我操控的宇航员几乎没办法站稳,感觉整个人都要被卷进沙尘暴里了。
毕业论文题目虚拟现实技术在教育领域中的应用与效果评估

毕业论文题目虚拟现实技术在教育领域中的应用与效果评估虚拟现实技术在教育领域中的应用与效果评估虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术作为一种新兴的技术手段,正在逐渐渗透到各个领域中,其中教育领域尤其引人关注。
它通过模拟真实场景和情境,为学生提供身临其境的学习体验。
本篇论文将就虚拟现实技术在教育中的应用以及其效果进行评估,并探讨其对教育领域的影响。
一、虚拟现实技术在教育领域中的应用(段落1)虚拟现实技术在教育中应用广泛,涵盖了多个学科领域。
首先,在自然科学学科中,虚拟现实技术能够为学生提供与实际情境相似的实验环境,使学生更好地理解和掌握科学原理;同时,在艺术与设计领域中,虚拟现实技术为学生提供了更加直观、全方位的创作体验,激发了他们的创造力和艺术表现力。
(段落2)另外,虚拟现实技术在历史、地理等人文学科方面也有广泛应用。
通过虚拟现实技术,学生可以身临其境地参观历史名胜和名人故居,深入了解历史文化;同时,虚拟现实技术还能够帮助学生了解国际间的地理环境,提高地理学科的学习效果。
二、虚拟现实技术在教育中的效果评估(段落3)虚拟现实技术在教育中的应用不仅仅是提供了新的学习方式,更重要的是其能够有效提升学习效果。
首先,虚拟现实技术能够激发学生的兴趣和好奇心,增强学习的主动性;其次,虚拟现实技术提供了直观的学习场景,增强了学生的空间理解和感知能力;此外,虚拟现实技术还能够培养学生的团队合作和沟通能力,通过多人互动模式,让学生通过合作解决问题。
三、虚拟现实技术对教育的影响(段落4)虚拟现实技术的应用对教育产生了深远影响。
首先,VR技术打破了传统教学模式的限制,为学生提供了更加自由和多样化的学习方式;其次,虚拟现实技术能够将抽象的知识呈现为直观的情景,帮助学生更好地理解和应用所学知识;最后,虚拟现实技术的应用推动了教育方法的创新,促进了教育模式的转变,激发了学生的学习兴趣和学习动力。
四、虚拟现实技术在教育中的挑战与展望(段落5)虚拟现实技术的应用还面临一些挑战与困难。
虚拟现实技术在教育领域的应用研究毕业设计

虚拟现实技术在教育领域的应用研究毕业设计虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是一种模拟现实环境的计算机技术,通过感知器、计算机图形学、计算机网络等技术,为用户创造出一种身临其境的虚拟环境,用户可以在其中感受和操作虚拟环境中的事物。
在教育领域,虚拟现实技术具有广阔的应用前景。
虚拟现实可以提供沉浸式的学习体验,使学习者可以身临其境地参与学习活动,激发学生的学习积极性和主动性。
以下是虚拟现实技术在教育领域的应用研究的毕业设计的一些探讨:一、虚拟实验室的设计与应用虚拟实验室是虚拟现实技术在教育领域中的一个重要应用。
通过建立虚拟实验室,可以解决实验设备不足、实验环境受限等问题,提供更加安全、实用的实验环境。
可以设计虚拟化的实验仪器和设备,使学生可以在虚拟环境中进行实验,观察实验现象,并进行实验操作。
同时,可以结合虚拟现实技术的交互性,使学生自己探索解决问题,提高学习效果和兴趣。
二、虚拟实地考察与文化遗产保护虚拟实地考察是虚拟现实技术在教育领域应用的另一个方向。
通过虚拟现实技术,可以将遥远的地方、无法前往的地方带到学生面前,让学生能够身临其境地感受和了解。
可以利用虚拟现实技术重建古代建筑、文化遗产等,让学生能够在虚拟环境中亲身体验,了解历史和文化。
另外,虚拟现实技术还可以用于文化遗产的保护,通过建立虚拟模型和虚拟展览,保护文化遗产的原貌和珍贵性。
三、虚拟实训与职业教育虚拟实训是虚拟现实技术在职业教育中的一个重要应用。
通过虚拟实训,学生可以在虚拟环境中进行真实的职业操作,提前适应工作环境,提高从业技能。
例如,在医学教育中,可以利用虚拟现实技术进行手术模拟,让学生在虚拟环境中进行手术操作,提高手术技能。
在工程教育中,可以利用虚拟现实技术进行机械操作模拟,让学生掌握机械操作技能。
四、虚拟交互与个性化学习虚拟现实技术还可以用于个性化学习的实现。
通过虚拟现实技术,可以根据学生的学习需求和能力差异,定制个性化学习内容和学习环境。
作文《虚拟现实技术》

虚拟现实技术哎,说起来虚拟现实这玩意儿,真是又酷又玄乎!最近我体验了一把超高配的VR游戏,那感觉,啧啧啧,简直跟真的一样!说的是个啥游戏呢?是个模拟农场,听着挺无聊是吧?但你要是体验过就知道了,这玩意儿细节做的,真叫一个丧心病狂!我本来以为就是戴上头显,拿着个虚拟的锄头刨刨地,种点虚拟的土豆,完事儿。
结果呢?我差点没在虚拟农场里累趴下!首先,这游戏对天气模拟的超级真实,我刚开始兴致勃勃地种了一大片向日葵,结果第二天游戏里就下起了倾盆大雨,那雨点打在脸上,虽然是虚拟的,但是凉飕飕的感觉,真的跟真雨差不多!我的向日葵苗被拍的东倒西歪,我当时就有点懵,这也太真实了吧?接着,我发现这游戏里的锄头,重量感也做得特别逼真,你挥锄头的幅度、力度,都会直接影响到你的耕作效率。
我开始兴冲冲地挥舞着锄头,结果没多久胳膊就酸了,这虚拟的劳累感,也是让人哭笑不得。
我当时还琢磨着,这要是真在我家后院种地,这胳膊非得废了不可!游戏还让我非常真实的体验到了拔草的乐趣(?),那种一根一根地拔杂草,还得小心翼翼地不伤到庄稼的感觉,太酸爽了!我当时就一边拔草一边跟游戏里的虚拟鸡聊起了天,我问它:“你累不累啊?” 它竟然“咯咯咯”地叫了两声,好像真的能听懂一样!还有啊,这游戏里的牛,贼有意思!我得先给它喂草,它才肯帮我耕地。
那喂草的过程,也是真的一点都不含糊,你得把虚拟的干草,一根一根地往虚拟的牛槽里塞,才能喂饱它这大爷。
我当时就觉得,这游戏设计也太反人类了吧?这虚拟现实技术要是再这么发展下去,我以后是不是连种地都不用出门了?哈哈,开玩笑的!总而言之,这虚拟现实技术啊,抛开那些高深的算法和啥训练数据不说,就单说这体验,就足够让我震撼了!尤其是我现在回想起来,还觉得胳膊有点酸呢…… 那雨,那锄头,那牛,那杂草…… 都太真实了!这技术牛逼的同时,也让我深深的感受到了——虚拟世界也可以很累人,哈哈哈。
毕业设计(论文)虚拟现实引擎技术研究

毕业论文题目:虚拟现实引擎技术研究学生姓名:张玉伟学生学号:059080143系别:计算机与信息工程系专业:计算机科学与技术届别:2009届指导教师:杨星虚拟现实引擎技术研究 2目录前言 (3)1 概述 (4)1.1 虚拟现实技术的概述 (4)1.2 虚拟现实发展概况 (7)1.3 各国虚拟现实技术的研究及应用情况 (8)1.4 虚拟现实的技术的主要研究内容 (9)1.5 虚拟现实技术的意义 (9)2 虚拟现实引擎的结构及其关键技术 (9)2.1 虚拟现实系统的组成 (9)2.2 虚拟现实技术中引擎的构成 (11)2.3 虚拟现实引擎中的几个关键技术 (11)3 常用的可见性裁减算法 (16)3.1 遮挡裁减算法的分类 (16)3.2 物体空间的遮挡裁减算法 (17)3.3 图像空间的遮挡裁减算法 (21)4 可见性裁减的改进算法 (24)4.1 组织场景 (24)4.2 划分视点单元 (24)4.3 计算视点单元的可见性保守集PVS (26)4.4 改进遮挡算法的评价 (29)5 总结与展望 (29)5.1 总结 (29)5.2 展望 (30)致谢 (30)参考文献 (31)淮南师范学院2009届本科毕业论文 3虚拟现实引擎技术研究学生:张玉伟指导老师:杨星淮南师范学院计算机与信息工程系摘要:虚拟现实技术又称灵境技术,它是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。
本文首先对虚拟现实(Virtual Reality)技术进行了概括性介绍,阐述了虚拟现实技术的基本概念、特征、发展、应用领域以及国内外的研究现状。
虚拟现实中的引擎是虚拟现实技术的核心之一,文中阐述了虚拟现实引擎的体系结构,及其相关的技术,如碰撞检测、可见性裁减、LOD 技术和光照模型。
本文对虚拟现实引擎的关键技术之一——可见性裁减问题做了研究,并提出了一种改进的遮挡裁减算法,此改进算法是将Durand 提出的扩展投影作为保守可见性预处理的算法与Greene 等人提出层次遮挡图和层次深度图的算法相结合,将遮挡板的扩展投影生成层次遮挡图来判断被遮挡物是否可见,同时保持了扩展算法的基本特性。
作文《虚拟现实技术》

虚拟现实技术篇一虚拟现实技术:我的“火星之旅”哎,说起来这事儿,我还挺乐呵的。
最近单位搞了个虚拟现实体验活动,说是放松身心,提高工作效率。
我一听,这还有啥说的,免费的乐子谁不要啊!然后我就稀里糊涂的戴上了那个头显,感觉就像戴了个特大号的墨镜,还带点儿热乎乎的。
工作人员跟我说这是个火星探险的项目,画面会很逼真。
我当时心里还打鼓呢,这玩意儿真能让我感觉像在火星上似的?结果,画面一出来,我直接就傻眼了。
我仿佛真的站在了火星表面,脚下是红色的沙土,风呼呼的刮着,带起阵阵沙尘,我还真感觉脸上痒痒的!四周全是荒凉的岩石和陨石坑,一眼望去,除了红还是红,跟咱们这儿黄土高坡完全不是一个画风。
最绝的是,我还能操控一个虚拟的火星探测车,那种感觉,比玩儿游戏刺激多了!我开着这车,在火星表面上探险,四处寻找着什么“证据”。
探测车的操控手感也挺真实的,震动反馈很明显,感觉路面上的坑坑洼洼都反馈到我的手上。
我还“采集”到了火星土壤样本,虚拟的,但看着那土壤模型,还有采集过程的提示,感觉就是真的在做科研似的,贼有成就感!中间有个场景,我探测车突然陷进一个沙坑里,半天爬不出来。
当时我心里那个着急啊,跟真的一样!使劲儿操作,又是前进又是后退的,就好像我真在火星上被困住了似的。
最后费了九牛二虎之力才爬出来,当时一身虚汗,摘下头显,感觉自己腰酸背痛的,就跟真干了一天活似的!篇二虚拟现实技术:感受一下“身临其境”那火星探险的体验,真真儿让我开了眼界。
本来以为就是个游戏,没想到效果这么棒。
那种“身临其境”的感觉,可不是玩儿游戏能比的。
游戏再逼真,你也就是坐在电脑前,控制着游戏里的角色。
但VR不一样,它让你感觉你真在那里,真在做那些事。
我记得有一次我操作探测车的时候,不小心撞上了一块大石头。
震动反馈直接传到我手上,那感觉跟真撞上了一样!还有风沙,虽然是虚拟的,但是它吹拂在我脸上的感觉是那么真实,以至于我下意识地用手挡了一下脸,动作完全是条件反射!那会儿我琢磨着,这技术要是再发展发展,以后旅游都有可能不用出门了。
虚拟现实技术在计算机专业毕业论文中的研究与应用
虚拟现实技术在计算机专业毕业论文中的研究与应用虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是一种通过计算机技术模拟和创建出一种多维度的、与真实世界相似度极高的虚拟世界的技术手段。
它通过感官交互设备,如头戴式显示器、手柄等,使用户能够与虚拟环境进行交流和操作,达到一种身临其境的感受。
在计算机专业的毕业论文中,虚拟现实技术的研究与应用已成为热门的课题之一,本文将探讨虚拟现实技术在计算机专业毕业论文中的研究热点及其应用。
一、虚拟现实技术在计算机专业毕业论文中的研究热点1. VR交互设计VR交互设计是指通过设计合理的虚拟环境和交互手段,提供用户与虚拟环境进行自由交互的能力。
在计算机专业毕业论文中,可以研究和探讨虚拟现实环境中的交互设计,如用户界面设计、交互模式设计等。
例如,通过改进交互方式,提高用户对虚拟现实环境的沉浸感和参与度。
2. VR图像与声音处理虚拟现实环境中的图像与声音处理是实现沉浸式体验的重要因素之一。
计算机专业毕业论文可以研究如何改善和优化虚拟现实环境中的图像和声音处理算法,以提高视觉和听觉效果。
例如,通过增加纹理映射技术和环境音效等手段,创造更真实的虚拟环境。
3. VR模拟与仿真虚拟现实技术被广泛应用于模拟与仿真领域。
在计算机专业毕业论文中,可以研究虚拟现实技术在模拟与仿真中的应用,如飞行模拟器、驾驶模拟器等。
通过虚拟现实技术,可以实现对真实环境的高度还原,并能够模拟各种复杂的情境和场景,为特定领域的研究提供有力的工具和支持。
二、虚拟现实技术在计算机专业毕业论文中的应用1. 虚拟现实技术在游戏开发中的应用虚拟现实技术已经成为游戏开发领域的热门技术。
在计算机专业毕业论文中,可以研究虚拟现实技术在游戏开发中的应用。
例如,通过虚拟现实技术实现游戏的沉浸式体验,提高游戏的娱乐性和用户体验。
2. 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领域具有广阔的应用前景。
在计算机专业毕业论文中,可以研究和探讨虚拟现实技术在教育培训中的应用,如虚拟实验室、虚拟讲堂等。
(VR虚拟现实)虚拟现实毕业设计论文
(VR虚拟现实)虚拟现实毕业设计论文编号:审定成绩:注:本论文仅供参考学习,不得用于抄袭或商用重庆邮电大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:虚拟环境人物动作控制研究学院名称:计算机科学与技术学生姓名:陈洋专业:计算机科学与技术班级:0410702学号:07100217指导教师:魏秉铎答辩组负责人:邓亚平填表时间:二0一一年六月重庆邮电大学教务处制摘要虚拟现实技术是一门非常前沿的技术。
它一经应用,就向人们展示了诱人的前景,因此在世界各国特别是发达国家很多都为此进行了广泛的研究。
而虚拟场景人物动作控制研究作为虚拟现实技术的核心技术之一,其地位之关键,不容置疑。
不管将其应用于商业,应用于娱乐,应用于军事演习,还是应用于各大工业仿真,它都能有广泛的应用。
那么,如何控制虚拟环境中人物的各种动作,便成为了本次毕业设计的重点。
经过一番讨论,本次毕业设计决定运用Unity3D虚拟现实软件,加以3DS Max 建模软件配合,虚拟出场景和人物作为研究手段,然后在虚拟现实的大环境下,以脚本进行对虚拟人物动作控制的研究,实现人物与场景相结合,场景的天气控制,网络多人交互,网络坐标方向同步,网络人物动作同步,即时聊天等等。
经过一番比较深入的研究,基本上完成了在设计阶段定下的指标。
在作品里,用户可以自由选择自己喜欢的人物角色。
然后,用户还可以自己取一个喜欢的名字,便可以登录搭建好的虚拟社区里了。
之后,用户就像在现实生活中一样,可以在虚拟的环境里面自由活动,任意交互,上可谈天论地,登高望远;下可穿梭丛林,一窥海底之奥。
除此之外,用户还能对其他也在虚拟社区中活动的用户做一些特殊的动作,比如弹跳、赛跑等。
整个设计作品可以让用户身临其境,留连忘返。
用户不再只是单单观看者,也成为了影响社区的参与者!在网络方面,也是令我煞费苦心。
网络虚拟社区的具体搭建,第一是要有内部的互动,然后就是要有外部网络之间的交流。
因此这就涉及到Unity3D软件,建模软件,贴图软件以及服务器等关键技术了。
虚拟现实技术发展的分析论文
虚拟现实技术发展的分析论文虚拟现实技术发展的分析论文论文关键词:虚拟现实技术矿山软件虚拟矿山论文摘要:随着虚拟现实技术的不断发展,将其应用于矿山建设逐渐成为矿山研究热点之一。
应用虚拟现实技术可以生成三维的“虚拟矿山”,直观地显示矿山的地质情况和巷道分布情况,可向设计者、审查者、公众展示…个三维的、动态的矿山。
虚拟现实技术在矿山设计、技术改造及生产中具有重要作用。
1虚拟现实技术及软件简介虚拟现实技术可利用计算机产生一个以自然的视、听、触等功能感受的三维环境,人们可以方便地对生成的“虚拟世界”进行交互式的观察、分析、操作和控制。
它以仿真方式给用户创造了一个实时反映实体变化与相互作用的界面,使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化,它具有多媒体信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特点。
利用虚拟现实技术创建出逼真的矿山工程环境对优化系统设计具有重要的实用价值。
为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境,必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象:不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似,而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。
目前,相关软件发展迅速、种类较多,其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。
1.1模型构建软件MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件,广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。
它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景,可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。
它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。
该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。
1.2支持视景生成的语言——OpenGL应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境,其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。
虚拟现实技术期末论文
虚拟现实技术概述总结摘要虚拟现实技术是目前在计算机领域中一项发展最快的多学科综合技术,已经被广泛地应用于许多领域。
本文综述了虚拟现实技术的概念,特征,原理和国内外研究应用进展。
关键词虚拟现实技术, 设备,研究,发展一,虚拟现实的概念内涵及应用领域虚拟现实技术又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,可借助传感头盔、数据手套等专业设备,让用户进入虚拟空间,实时感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,是一门富有挑战性的交叉技术。
虚拟现实技术正在广泛地应用于军事、建筑、工业仿真、考古、医学、文化教育、农业和计算机技术等方面,改变了传统的人机交换模式。
二,虚拟现实的基本特征虚拟现实技术的基本特征可以简洁地表征为沉浸性、交互性和构想性。
沉浸性沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
理想的虚拟环境应该达到使用难以分辨真假的程度例如可视场景应随着视点的变化而变化甚至超越真实如生成比现实更逼真的照明和音响效果等。
交互性交互性是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度包括实时性。
例如用户可以用手直接取虚拟环境中的物体, 这时手应该有触摸感,并可以感觉物体的重量, 场景中被取的物体也立刻能够随着手的移动而移动。
构想性构想是指用户沉浸在多维信息空间中, 依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识, 发挥主观能动性, 寻求解答方式, 形成新的概念。
三,虚拟现实的硬件设备与软件技术在虚拟现实系统中,硬件设备主要由3个部分组成:输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。
此外系统还需要虚拟现实的相关技术。
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论文虚拟现实技术浅谈虚拟现实技术摘要虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段,其核心是建模与仿真。
概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域,涉及的关键技术,最新研究进展,应用与前景展望。
关键词虚拟现实技术,研究现状,相关应用,信息安全一.虚拟现实的概念、特征及应用领域虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知,并使参与者“沉浸”于模拟环境中。
虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段,其核心是建模与仿真。
虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。
模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。
感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。
除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。
自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。
传感设备是指三维交互设备。
常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置,如摄像机、地板压力传感器等。
(虚拟现实技术穿戴的装备)GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出,虚拟现实具有三个最突出的特征,即人们称道的“3I”特性:交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。
交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备,用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。
沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征,它是指参与者在纯自然的状态下,借助交互设备和自身的感知觉系统,对虚拟环境的投入程度。
构想性是指借助虚拟现实技术,使抽象概念具像化的程度。
另外还有多感知性(Multi-Sensory)。
所谓多感知是指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。
所以,“3I+M”就是虚拟现实系统的基本特征。
自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今,虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。
如今,众多的设备可被用于虚拟现实,包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。
虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。
在教育、心理学、环保、文化艺术领域,虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。
二.虚拟现实涉及的关键技术[3]虚拟现实的关键技术主要包括:动态环境建模技术,实时三维图形生成技术,立体显示和传感器技术,应用系统开发工具,系统集成技术,实时三维计算机图形技术,广角立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,触觉、力觉反馈技术,立体声、语音输入输出技术。
动态环境建模技术:虚拟环境的建立是VR系统的核心内容,目的就是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。
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,那么关键就是“实时”生成。
为了达到实时的目的,至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。
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帝发展,现有的设备远远不能满足需要,力学和触觉传感装置的研究也有待进一步深入,虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。
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性。
选择适当的应用对象可以大幅度提高生产效率,减轻劳动强度,提高产品质量。
为了达到这一目的,必须研究虚拟现实的开发工具,例如VR系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。
系统集成技术:由于VR系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统集成技术起着至关重要的作用,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、识别与合成技术等。
实时三维计算机图形技术:如果有精准的模型和足够的时间,那么就能生出不同光照情况下各种物体的精确图像,但是因为重点是“实时”,所以图像的刷新成为关键,要求达到一定的频率才能实现“实时”显示。
广角立体显示技术:在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用,用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同显示器上。
对观察者头、眼和手的跟踪技术:利用头部跟踪来改变图像视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境。
触觉、力觉反馈技术:在VR系统中,用户可以看见虚拟的物体,但是肢体并无实际触碰物体的感觉。
解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。
立体声、语音输入输出技术:要求虚拟环境能听懂人的语言,并能与人实时交互。
使用人的自然语言作为计算机的输入有着效率问题和正确性问题。
(虚拟现实技术仿真的五星级酒店)三.国内外虚拟现实研究的最新进展国外虚拟现实技术以美国、日本发展的最为先进,下面分别介绍其详情。
1.美国美国是虚拟现实技术的发源地。
美国虚拟现实技术研究的水甲基本上就代表国际虚拟现实技术发展的水平。
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。
美国宇航局的Ames实验室: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,现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(VPE)计划。
现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统,空间站VR训练系统,并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。
北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是VR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。
SRI研究中心建立了“视觉感知计划”,研究现有VR技术的进一步发展。
1991年后,SRI进行了利用VR技术对军用飞机或车辆驾驶的训练研究,试图通过仿真来减少飞行事故。
华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(HIT Lab)将VR研究引入了教育、娱乐和制造领域。
2.日本日本是在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中居于领先地位的国家之一,主要致力于建立大规模VR知识库的研究。
另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。
东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面。
NEC公司开发了一种虚拟现实系统,它能让操作者都使用“代用手”去处理三维cAD 中的形体模型,该系统通过数据手套把对模型的处理与操作者手的运动联系起来。
京都的先进电子通信研究所(ATR)正在开发一套系统,它能用图像处理来识别手势和面部表情,并把它们作为系统输入。
日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用X、Y记录器的受力反馈装置。
东京大学的高级科学研究中心将他们的研究重点放在远程控制方而,最近的研究项目是主从系统。
该系统可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂。
(虚拟现实技术制作的透视桌面)3.中国我国虚拟现实技术的研究现状和一些发达国家相比还有很大差距,但国内一些重点院校,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虚拟现实技术研究、最有权威的单位之一,他们首先进行了一些基础知识方面的研究,并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现方法;实现了分布式虚拟环境网络设计,建立了网上虚拟现实研究论坛,可以提供实时三维动态数据库,提供虚拟现实演示环境.提供用于飞行员训练的虚拟现实系统,提供开发虚拟现实应用系统的开发平台,并将要实现与有关单位的远程连接。
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,例如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。
他们还针对室内环境水平特征丰富的特点,提出借助图像变换,使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性,以利于实现特征匹配,并获取物体三堆结构的新颖算法[4]。
(虚拟现实技术制作的大厦模型)四.虚拟现实技术的应用虚拟现实技术近年来应用于各个方面,现在挑出几个代表进行介绍。
1.游戏娱乐虚拟现实最早主要是用于电视游戏等娱乐中,目前在游戏中的应用仍是最有意思的一个方面。
在美国芝加哥虚拟娱乐世界,人们排长队购买门票参加虚拟现实的战斗游戏。
游戏人坐在驾驶舱里,舱内有控制器立体屏幕。
游玩的人可以乘飞艇探测遥远的星球,飞行中要保护自己防止巨型坦克的袭击,并用激光枪展开射击竞赛,也可以低头弯腰、扭身拐行,躲开史前翼身恐龙的冲击。
[5]上学期我在首都科技新馆也曾玩过类似的游戏。
游客登上舷梯进入驾驶室,在前窗向外望时,看到飞机场跑道的景象,而操纵操作台上的按钮和操作杆将在前窗看见飞机逐渐起飞的过程。
在首都博物馆有模拟的圆明园景观,通过特殊的镜头,转动视角就能轻松看到整个圆明园的景物,跟亲临圆明园看到的一样。
(虚拟现实技术仿真的景点)2.虚拟实验利用虚拟现实技术还可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室,在“实验室”里学生可以自由地做各种实验。
在虚拟物理实验室里,学生可以做重力、惯性等实验;在虚拟的地理实验室里,可以做地震波传播、火山喷发等实验;在虚拟的生物实验里,可以做各种解剖实验;在虚拟的化学实验室里,可以利用各种化学药品和天平、砝码、温度计等工具,做各种不同的化学反应,观察燃烧、爆炸等反应现象[5]。
在这些虚拟实验室,学生不仅可以反复做实验直到操作纯熟,更可以进行自己的创新实验而且可以更好的避免一些不必要的危险。
3.心理学虚拟现实技术最早被用于焦虑障碍的治疗,且主要集中在恐高症、飞行恐怖、幽闭恐怖和广场恐怖等方面。
1994年,Rothbaum小组设计了一套治疗飞行恐怖的虚拟现实系统,成功治愈了一名女性飞行恐怖患者。
该小组还对虚拟现实暴露疗法和传统疗法进行了比较,发现虚拟现实与传统暴露疗法效果相当并且可以长期保持[6,7]。