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虛擬現實

                                               發布時間:2011-8-15 14:19:46 【 字體: 】 【共閱4999次】

澳洲幸运5是国家开奖吗:虛擬現實

科技名詞定義

中文名稱:
虛擬現實
英文名稱:
virtual reality;VR
定義1:
存在于計算機系統中的邏輯環境,通過輸出設備模擬顯示現實世界中的三維物體和它們的運動規律和方式。
應用學科:
地理學(一級學科);地理信息系統(二級學科)
定義2:
利用計算機發展中的高科技手段構造的,使參與者獲得與現實一樣的感覺的一個虛擬的境界。
應用學科:
通信科技(一級學科);服務與應用(二級學科)
定義3:
一種模擬三維環境的技術,用戶可以如在現實世界一樣地體驗和操縱這個環境。
應用學科:
資源科技(一級學科);資源信息學(二級學科)
 

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虛擬現實場景   
虛擬現實場景

澳洲幸运5总和小 www.otknru.com.cn 虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR,又譯作靈境、幻真)是近年來出現的高新技術,也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。

編輯本段定義

  VR是一項綜合集成技術,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域,它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺,使人作為參與者通過適當裝置,自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。使用者進行位置移動時,電腦可以立即進行復雜的運算,將精確的3D世界影像傳回產生臨場感。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果,是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。
  概括地說,虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式,與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比,虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。
  虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環境,它可以是實際上可實現的,也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此,虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境,人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中,并操作、控制環境,實現特殊的目的,即人是這種環境的主宰。

編輯本段發展

  早在60年代初,隨著CAD技術的發展,人們就開始研究立體聲三維立體顯示相結合的計算機系統。80年代,Jaron Lanier提出了"虛擬現實"VR(Virtual Reality)的觀點,目的在于建立一種新的用戶界面,使用戶可以置身于計算機所表示的三維空間資料庫環境中,并可以通過眼、手、耳或特殊的空間三維裝置在這個環境中"環游",創造出一種"親臨其境"的感覺。
  虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化、操作以及實時交互的環境。與傳統的計算機人――機界面(如鍵盤、鼠標器、圖形 用戶界面以及流行的Windows等)相比,虛擬現實無論在技術上還是思想上都有質的飛躍。傳統的人――機界面將用戶和計算機視為兩個獨立的實體,而將界面視為信息交換的媒介,由用戶把要求或指令輸入計算機,計算機對信息或受控對象作出動作反饋。虛擬現實則將用戶和計算機視為一個整體,通過各種直觀的工具將信息進行可視化,形成一個逼真的環境,用戶直接置身于這種三維信息空間中自由地使用各種信息,并由此控制計算機。
  虛擬現實用以下3種基本技術進行了概括:
  1、三維計算機圖形學技術;
  2、采用多種功能傳感器的交互式接口技術;
  3、高清晰度顯示技術。
  二、虛擬現實系統的技術
  1、虛擬現實首先是一種可視化界面技術,可以有效地建立虛擬環境,這主要集中在兩個方面,一是虛擬環境能夠精確表示物體的狀態模型,二是環境的可視化及渲染。
  2、虛擬現實僅是計算機系統設置的一個近似客觀存在的環境,為用戶提供逼真的三維視感、聽感、觸感和嗅感的感受。它是硬件、軟件和外圍設備的有機組合。
  3、用戶可通過自身的技能以6個自由度在這個仿真環境里進行交互操作。
  4、 虛擬現實的關鍵是傳感技術。
  5、虛擬現實離不開視覺和聽覺的新型可感知動態數據庫技術??篩兄菘餳際跤胛淖質侗?、圖像理解、語音識別和匹配技術關系密切,并需結合高速的動態數據庫檢索技術。
  6、虛擬現實不僅是計算機圖形學或計算機成像生成的一幅畫面,更重要的是人們可以通過計算機和各種人機界面與機交互,并在精神感覺上進入環境。它需要結合人工智能,模糊邏輯和神經元技術。

編輯本段虛擬現實的基本特征

多感知性(Multi-Sensory)

  所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知,甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術,特別是傳感技術的限制,目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。

浸沒感(Immersion)

  又稱臨場感,指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假,使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中,該環境中的一切看上去是真的,聽上去是真的,動起來是真的,甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的,如同在現實世界中的感覺一樣。

交互性(Interactivity)

  指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。例如,用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體,這時手有握著東西的感覺,并可以感覺物體的重量,視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

構想性(Imagination)

  強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間,可拓寬人類認知范圍,不僅可再現真實存在的環境,也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。
  由于浸沒感、交互性和構想性三個特性的英文單詞的第一個字母均為I,所以這三個特性又通常被統稱為3I特性。
  一般來說,一個完整的虛擬現實系統由虛擬環境、以高性能計算機為核心的虛擬環境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統、以方位跟蹤器、數據手套和數據衣為主體的身體方位姿態跟蹤設備,以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統等功能單元構成。

編輯本段虛擬現實在各行業的應用

虛擬現實在城市規劃中的應用

  城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一,虛擬現實技術可以廣泛的應用在城市規劃的各個方面,并帶來切實且可觀的利益: 展現規劃方案虛擬現實系統的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊,獲得身臨其境的體驗,還可以通過其數據接口在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料,方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理,有利于設計與管理人員對各種規劃設計方案進行輔助設計與方案評審。 規避設計風險 虛擬現實所建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成,嚴格遵循工程項目設計的標準和要求建立逼真的三維場景,對規劃項目進行真實的“再現”。用戶在三維場景中任意漫游,人機交互,這樣很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現,減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾,大大提高了項目的評估質量。 加快設計速度運用虛擬現實系統,我們可以很輕松隨意的進行修改,改變建筑高度,改變建筑外立面的材質、顏色,改變綠化密度,只要修改系統中的參數即可。從而大大加快了方案設計的速度和質量,提高了方案設計和修正的效率,也節省了大量的資金,提供合作平臺 。
  虛擬現實技術能夠使政府規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾可從任意角度,實時互動真實地看到規劃效果,更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖。有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提,虛擬現實技術為這種合作提供了理想的橋梁,這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。 加強宣傳效果對于公眾關心的大型規劃項目,在項目方案設計過程中,虛擬現實系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示,讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案最終確定后,也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片,進一步提高項目的宣傳展示效果。

虛擬現實在醫學中應用

  VR在醫學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中,可以建立虛擬的人體模型,借助于跟蹤球、HMD、感覺手套,學生可以很容易了解人體內部各器官結構,這比現有的采用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器,用于腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環境包括虛擬的手術臺與手術燈,虛擬的外科工具(如手術刀、注射器、手術鉗等),虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套,使用者可以對虛擬的人體模型進行手術。但該系統有待進一步改進,如需提高環境的真實感,增加網絡功能,使其能同時培訓多個使用者,或可在外地專家的指導下工作等。另外,在遠距離??贗飪剖質?,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生恬狀況,乃至新型藥物的研制等方面,VR技術都有十分重要的意義。
  在醫學院校,學生可在虛擬實驗室中,進行“尸體”解剖和各種手術練習。用這項技術,由于不受標本、場地等的限制,所以培訓費用大大降低。一些用于醫學培訓、實習和研究的虛擬現實系統,仿真程度非常高,其優越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如,導管插入動脈的模擬器,可以使學生反復實踐導管插入動脈時的操作;眼睛手術模擬器,根據人眼的前眼結構創造出三維立體圖像,并帶有實時的觸覺反饋,學生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程,并觀察到眼睛前部結構的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等?;褂新樽硇檳庀質迪低?、口腔手術模擬器等。
  外科醫生在真正動手術之前,通過虛擬現實技術的幫助,能在顯示器上重復地模擬手術,移動人體內的器官,尋找最佳手術方案并提高熟練度。另外,在遠距離??贗飪剖質?,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生活狀況,乃至新藥研制等方面,虛擬現實技術都能發揮十分重要的作用。

虛擬現實在娛樂、藝術與教育方面的應用

  豐富的感覺能力與3D顯示環境使得VR成為理想的視頻游戲工具。由于在娛樂方面對VR的真實感要求不是太高,故近些年來VR在該方面發展最為迅猛。如Chicago(芝加哥)開放了世界上第一臺大型可供多人使用的VR娛樂系統,其主題是關于3025年的一場未來戰爭;英國開發的稱為“Virtuality”的VR游戲系統,配有HMD,大大增強了真實感;1992年的一臺稱為“Legeal Qust”的系統由于增加了人工智能功能,使計算機具備了自學習功能,大大增強了趣味性及難度,使該系統獲該年度VR產品獎。另外在家庭娛樂方面VR也顯示出了很好的前景。
  作為傳輸顯示信息的媒體,VR在未來藝術領域方面所具有的潛在應用能力也不可低估。VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態的藝術(如油畫、雕刻等)轉化為動態的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。另外,VR提高了藝術表現能力,如一個虛擬的音樂家可以演奏各種各樣的樂器,手足不便的人或遠在外地的人可以在他生活的居室中去虛擬的音樂廳欣賞音樂會等等。
  對藝術的潛在應用價值同樣適用于教育,如在解釋一些復雜的系統抽象的概念如量子物理等方面,VR是非常有力的工具,Lofin等人在1993年建立了一個“虛擬的物理實驗室”,用于解釋某些物理概念,如位置與速度,力量與位移等。

虛擬現實在軍事與航天工業的應用

  模擬與練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應用前景。美國國防部高級研究計劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統,以提供坦克協同訓1練,該系統可聯結200多臺模擬器。另外利用VR技術,可模擬零重力環境,以代替現在非標準的水下訓練宇航員的方法。

虛擬現實在室內設計中的應用

  虛擬現實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者的思想,比如裝修房屋之前,你首先要做的事是對房屋的結構、外形做細致的構思,為了使之定量化,你還需設計許多圖紙,當然這些圖紙只能內行人讀懂,虛擬現實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境,使以往只能借助傳統的設計模式提升到數字化的即看即所得的完美境界,大大提高了設計和規劃的質量與效率。運用虛擬現實技術,設計者可以完全按照自己的構思去構建裝飾“虛擬”的房間,并可以任意變換自己在房間中的位置,去觀察設計的效果,直到滿意為止。既節約了時間,又節省了做模型的費用。

虛擬現實在房產開發中的應用

  隨著房地產業競爭的加劇,傳統的展示手段如平面圖、表現圖、沙盤、樣板房等已經遠遠無法滿足消費者的需要。因此敏銳把握市場動向,果斷啟用最新的技術并迅速轉化 為生產力,方可以領先一步,擊潰競爭對手。虛擬現實技術是集影視廣告、動畫、多媒體、網絡科技于一身的最新型的房地產營銷方式,在國內的廣州、上海、北京等大城市,國外的加拿大、美國等經濟和科技發達的國家都非常熱門,是當今房地產行業一個綜合實力的象征和標志,其最主要的核心是房地產銷售!同時在房地產開發中的其他重要環節包括申報、審批、設計、宣傳等方面都有著非常迫切的需求。

虛擬現實在工業仿真中的應用

  當今世界工業已經發生了巨大的變化,大規模人海戰術早已不再適應工業的發展,先進科學技術的應用顯現出巨大的威力,特別是虛擬現實技術的應用正對工業進行著一場前所未有的革命。虛擬現實已經被世界上一些大型企業廣泛地應用到工業的各個環節,對企業提高開發效率,加強數據采集、分析、處理能力,減少決策失誤,降低企業風險起到了重要的作用。虛擬現實技術的引入,將使工業設計的手段和思想發生質的飛躍,更加符合社會發展的需要,可以說在工業設計中應用虛擬現實技術是可行且必要的。
  工業仿真系統不是簡單的場景漫游,是真正意義上用于指導生產的仿真系統,它結合用戶業務層功能和數據庫數據組建一套完全的仿真系統,可組建B/S、C/S兩種架構的應用,可與企業ERP、MIS系統無縫對接,支持SqlServer、Oracle、MySql等主流數據庫。
  工業仿真所涵蓋的范圍很廣,從簡單的單臺工作站上的機械裝配到多人在線協同演練系統。下面列舉一些工業仿真的應用領域:
  ·石油、電力、煤炭行業多人在線應急演練
  ·市政、交通、消防應急演練
  ·多人多工種協同作業(化身系統、機器人人工智能)
  ·虛擬制造/虛擬設計/虛擬裝配(CAD/CAM/CAE)
  ·模擬駕駛、訓練、演示、教學、培訓等
  ·軍事模擬、指揮、虛擬戰場、電子對抗
  ·地形地貌、地理信息系統(GIS)
  ·生物工程(基因/遺傳/分子結構研究)
  ·虛擬醫學工程(虛擬手術/解剖/醫學分析)
  ·建筑視景與城市規劃、礦產、石油
  ·航空航天、科學可視化

虛擬現實在應急推演中的應用

  防患于未然,是各行各業尤其是具有一定危險性行業(消防、電力、石油、礦產等)的關注重點,如何確保在事故來臨之時做到最小的損失,定期的執行應急推演是傳統并有效地一種防患方式,但其弊端也相當明顯,投入成本高,每一次推演都要投入大量的人力、物力,大量的投入使得其不可能進行頻繁性的執行,虛擬現實的產生為應急演練提供了一種全新的開展模式,將事故現場模擬到虛擬場景中去,在這里人為的制造各種事故情況,組織參演人員做出正確響應。這樣的推演大大降低了投入成本,提高了推演實訓時間,從而保證了人們面對事故災難時的應對技能,并且可以打破空間的限制方便的組織各地人員進行推演,這樣的案例已有應用,必將是今后應急推演的一個趨勢。
  虛擬演練有著如下優勢:
  

仿真性
  虛擬演練環境是以現實培演練環境為基礎進行搭建的,操作規則同樣立足于現實中實際的操作規范,理想的虛擬環境甚至可以達到使受訓者難辨真假的程度。
  開放性
  虛擬演練打破了演練空間上的限制,受訓者可以在任意的地理環境中進行集中演練,身處何地的人員,只要通過相關網絡通信設備即可進入相同的虛擬演練場所進行實時的集中化演練。
  針對性
  與現實中的真實演練相比,虛擬演練的一大優勢就是可以方便的模擬任何培訓科目,借助虛擬現實技術,受訓者可以將自身置于各種復雜、突發環境中去,從而進行針對性訓練,提高自身的應變能力與相關處理技能。
  自主性
  借助自身的虛擬演練系統,各單位可以根據自身實際需求在任何時間、任何地點組織相關培訓指導,受訓者等相關人員進行演練,并快速取得演練結果,進行演練評估和改進。受訓人員亦可以自發的進行多次重復演練,使受訓人員始終處于培訓的主導地位,掌握受訓主動權,大大增加演練時間和演練效果。
  安全性
  作為電力培訓中重中之重的安全性,虛擬的演練環境遠比現實中安全,培訓與受訓人員可以大膽的在虛擬環境中嘗試各種演練方案,即使創下“大禍”,也不會造成“惡果”,而是將這一切放入演練評定中去,作為最后演練考核的參考。這樣,在確保受訓人員人身安全萬無一失的情況下,受訓人員可以卸去事故隱患的包袱,盡可能極端的進行演練,從而大幅的提高自身的技能水平,確保在今后實際操作中的人身與事故安全。
  將虛擬現實技術應用于電力相關培訓中去,有著無可比擬的優勢,打造虛擬的演練平臺,無庸質疑的將是電力培訓的一個趨勢。

虛擬現實在文物古跡中的應用

  利用虛擬現實技術,結合網絡技術,可以將文物的展示、?;ぬ岣叩揭桓穌感碌慕錐?。首先表現在將文物實體通過影像數據采集手段,建立起實物三維或模型數據庫,保存文物原有的各項型式數據和空間關系等重要資源,實現瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存。 其次利用這些技術來提高文物修復的精度和預先判斷、選取將要采用的?;な侄?,同時可以縮短修復工期。 通過計算機網絡來整合統一大范圍內的文物資源,并且通過網絡在大范圍內來利用虛擬技術更加全面、生動、逼真地展示文物,從而使文物脫離地域限制,實現資源共享,真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。使用虛擬現實技術可以推動文博行業更快地進入信息時代,實現文物展示和?;さ南執?。

虛擬現實在游戲中的應用

  三維游戲既是虛擬現實技術重要的應用方向之一,也為虛擬現實技術的快速發展起了巨大的需求牽引作用。 盡管存在眾多的技術難題,虛擬現實技術在競爭激烈的游戲市場中還是得到了越來越多的重視和應用??梢運?,電腦游戲自產生以來,一直都在朝著虛擬現實的方向發展,虛擬現實技術發展的最終目標已經成為三維游戲工作者的崇高追求。從最初的文字MUD游戲,到二維游戲、三維游戲,再到網絡三維游戲,游戲在保持其實時性和交互性的同時,逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加強。我們相信,隨著三維技術的快速發展和軟硬件技術的不斷進步,在不遠的將來,真正意義上的虛擬現實游戲必將為人類娛樂、教育和經濟發展做出新的更大的貢獻。

虛擬現實在Web3d/產品/靜物展示中的應用

  Web3D主要有四類運用方向:商業、教育、娛樂、和虛擬社區。對企業和電子商務 三維的表現形式,能夠全方位的展現一個物體,具有二維平面圖象不可比擬的優勢。企業將他們的產品發布成網上三維的形式,能夠展現出產品外形的方方面面,加上互動操作,演示產品的功能和使用操作,充分利用互聯網高速迅捷的傳播優勢來推廣公司的產品。對于網上電子商務,將銷售產品展示做成在線三維的形式,顧客通過對之進行觀察和操作能夠對產品有更加全面的認識了解,決定購買的幾率必將大幅增加,為銷售者帶來更多的利潤。
  對教育業現今的教學方式,不再是單純的依靠書本、教師授課的形式。計算機輔助教學(CAI)的引入,彌補了傳統教學所不能達到的許多方面。在表現一些空間立體化的知識,如原子、分子的結構、分子的結合過程、機械的運動時,三維的展現形式必然使學習過程形象話,學生更容易接受和掌握。許多實際經驗告訴我們,做比聽和說更能接受更多的信息。使用具有交互功能的3D課件,學生可以在實際的動手操作中得到更深的體會。
  對計算機遠程教育系統而言,引入Web3D內容必將達到很好的在線教育效果。 對娛樂游戲業娛樂游戲業永遠是一個不衰的市場。現今,互連網上已不是單一靜止的世界,動態HTML、flash動畫、流式音視頻,使整個互連網呈現生機盎然。動感的頁面較之靜態頁面更能吸引更多的瀏覽者。三維的引入,必將造成新一輪的視覺沖擊,使網頁的訪問量提升。娛樂站點可以在頁面上建立三維虛擬主持這樣的角色來吸引瀏覽者。游戲公司除了在光盤上發布3D游戲外,現在可以在網絡環境中運行在線三維游戲。利用互連網絡的優勢,受眾和覆蓋面得到迅速擴張。
  對虛擬現實展示與虛擬社區使用Web3D實現網絡上的VR展示,只須構建一個三維場景,人以第一視角在其中穿行。場景和控制者之間能產生交互,加之高質量的生成畫面使人產生身臨其境的感覺。對于象虛擬展廳、建筑房地產虛擬漫游展示,提供了解決方案。如果是建立一個多用戶而且可以互相傳遞信息的環境,也就形成了所謂的虛擬社區。

虛擬現實在道路橋梁中的應用

  城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一,虛擬現實技術可以廣泛的應用在城市規劃的各個方面,并帶來切實且可觀的利益。 虛擬現實技術在道路橋梁應用現狀在高速公路與橋梁建設中虛擬現實技術也得到了應用。由于道路橋梁需要同時處理大量的三維模型與紋理數據,導致這種形勢需要很高的計算機性能作為后臺支持,但隨著近些年來計算機軟硬件技術的提高,一些原有的技術瓶頸得到了解決,使虛擬現實的應用達到了前所未有的發展 。
  在我國,許多學院和機構也一直在從事這方面的研究與應用。三維虛擬現實平臺軟件,可廣泛的應用于橋梁道路設計等行業。該軟件適用性強、操作簡單、功能強大、高度可視化、所見即所得,他的出現將給正在發展的VR產業提示入新的活力。 虛擬現實技術在道路橋梁方面的應用虛擬現實技術在高速公路和橋梁建設方面有著非常廣闊的應用前景,可由后臺置入穩定的數據庫信息,便于受眾對各項技術指標進行實時的查詢,周邊再輔以多種媒體信息,如工程背景介紹,標段概況,技術數據,截面等,電子地圖,聲音、圖像、動畫,并與核心的虛擬技術產生交互,從而實現演示場景中的導航、定位與背景信息介紹等諸多實用、便捷的功能。

虛擬現實在地理中的應用

  應用虛擬現實技術,將三維地面模型、正射影像和城市街道、建筑物及市政設施的三維立體模型融合在一起,再現城市建筑及街區景觀,用戶在顯示屏上可以很直觀地看到生動逼真的城市街道景觀,可以進行諸如查詢、量測、漫游、飛行瀏覽等一系列操作,滿足數字城市技術由二維GIS向三維虛擬現實的可視化發展需要,為城建規劃、社區服務、物業管理、消防安全、旅游交通等提供可視化空間地理信息服務。
  電子地圖技術是集地理信息系統技術、數字制圖技術、多媒體技術和虛擬現實技術等多項現代技術為一體的綜合技術。電子地圖是一種以可視化的數字地圖為背景,用文本、照片、圖表、聲音、動畫、視頻等多媒體為表現手段展示城市、企業、旅游景點等區域綜合面貌的現代信息產品,它可以存貯于計算機外存,以只讀光盤、網絡等形式傳播,以桌面計算機或觸摸屏計算機等形式提供大眾使用。由于電子地圖產品結合了數字制圖技術的可視化功能、數據查詢與分析功能以及多媒體技術和虛擬現實技術的信息表現手段,加上現代電子傳播技術的作用,它一出現就贏得了社會的廣泛興趣!

虛擬現實在教育中的應用

  虛擬現實應用于教育是教育技術發展的一個飛躍。它營造了“自主學習”的環境,由傳統的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息環境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。
  它主要具體應用在以下幾個方面:
  1科技研究
  當前許多高校都在積極研究虛擬現實技術及其應用,并相繼建起了虛擬現實與系統仿真的研究室,將科研成果迅速轉化實用技術,如北京航天航空大學在分布式飛行模擬方面的應用;浙江大學在建筑方面進行虛擬規劃、虛擬設計的應用;哈爾濱工業大學在人機交互方面的應用;清華大學對臨場感的研究等都頗具特色。有的研究室甚至已經具備獨立承接大型虛擬現實項目的實力。 虛擬學習環境虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境,如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結構顯示等,在廣泛的科目領域提供無限的虛擬體驗,從而加速和鞏固學生學習知識的過程。親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力,主動地去交互與被動的灌輸,有本質的差別。 虛擬實驗利用虛擬現實技術,可以建立各種虛擬實驗室,如地理、物理、化學、生物實驗室等等,擁有傳統實驗室難以比擬的優勢:
  1、節省成本通常我們由于設備、場地、經費等硬件的限制。許多實驗都無法進行。而利用虛擬現實系統,學生足不出戶便可以做各種實驗,獲得與真實實驗一樣的體會。在保證教學效果的前提下,極大的節省了成本。
  2、規避風險真實實驗或操作往往會帶來各種危險,利用虛擬現實技術進行虛擬實驗,學生在虛擬實驗環境中,可以放心地去做各種危險的實驗。例如:虛擬的飛機駕駛教學系統,可免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。
  3、打破空間、時間的限制利用虛擬現實技術,可以徹底打破時間與空間的限制。大到宇宙天體,小至原子粒子,學生都可以進入這些物體的內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程,通過虛擬現實技術,可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如,生物中的孟德爾遺傳定律,用果蠅做實驗往往要幾個月的時間,而虛擬技術在一堂課內就可以實現。
  2虛擬實訓基地:
  利用虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓基地,其“設備”與“部件”多是虛擬的,可以根據隨時生成新的設備。教學內容可以不斷更新,使實踐訓練及時跟上技術的發展。同時,虛擬現實的沉浸性和交互性,使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色,全身心地投入到學習環境中去,這非常有利于學生的技能訓練。包括軍事作戰技能、外科手術技能、教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技、電器維修技能等各種職業技能的訓練,由于虛擬的訓練系統無任何危險,學生可以不厭其煩地反復練習,直至掌握操作技能為止。例如:在虛擬的飛機駕駛訓練系統中,學員可以反復操作控制設備,學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落,通過反復訓練,達到熟練掌握駕駛技術的目的。
  3虛擬仿真校園:
  教育部在一系列相關的文件中,多次涉及到了虛擬校園,闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現實技術在教育培訓中最早的具體應用,它由淺至深有三個應用層面,分別適應學校不同程度的需求:簡單的虛擬我們的校園環境供游客瀏覽 基于教學、教務、校園生活,功能相對完整的三維可視化虛擬校園 以學員為中心,加入一系列人性化的功能,以虛擬現實技術作為遠程教育基礎平臺 虛擬遠程教育虛擬現實可為高校擴大招生后設置的分校和遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所,通過交互式遠程教學的課程目錄和網站,由局域網工具作校園網站的鏈接,可對各個終端提供開放性的、遠距離的持續教育,還可為社會提供新技術和高等職業培訓的機會,創造更大的經濟效益與社會效益。隨著虛擬現實技術的不斷發展和完善,以及硬件設備價格的不斷降低,我們相信,虛擬現實技術以其自身強大的教學優勢和潛力,將會逐漸受到教育工作者的重視和青睞,最終在教育培訓領域廣泛應用并發揮其重要作用。

虛擬現實在虛擬演播室中的應用

  隨著計算機網絡和三維圖形軟件等先進信息技術的發展,電視節目制作方式發生了很大的變化。視覺和聽覺效果以及人類的思維都可以靠虛擬現實技術來實現。它升華了人類的邏輯思維。虛擬演播室則是虛擬現實技術與人類思維相結合在電視節目制作中的具體體現。虛擬演播系統的主要優點是它能夠更有效地表達新聞信息,增強信息的感染力和交互性。傳統的演播室對節目制作的限制較多。虛擬演播系統制作的布景是合乎比例的立體設計,當攝像機移動時,虛擬的布景與前景畫面都會出現相應的變化,從而增加了節目的真實感。用虛擬場景在很多方面成本效益顯著。如它具有及時更換場景的能力,在演播室布景制作中節約經費。不必移動和保留景物,因此可減輕對雇員的需求壓力。對于單集片,虛擬制作不會顯出很大的經濟效益,但在使用背景和攝像機位置不變的系列節目中它可以節約大量的資金。另外,虛擬演播室具有制作優勢。當考慮節目格局時,制作人員的選擇余地大,他們不必過于受場景限制。對于同一節目可以不用同一演播室,因為背景可以存入磁盤。它可以充分發揮創作人員的藝術創造力與想象力,利用現有的多種三維動畫軟件,創作出高質量的背景。

虛擬現實在水文地質研究中的應用

  虛擬現實技術是利用計算機生成的虛擬環境逼真地模擬人在自然環境中的視覺、聽覺、運動等行為的人機界面的新技術。利用虛擬現實技術沉浸感、與計算機的交互功能和實時表現功能,建立相關的地質、水文地質模型和專業模型,進而實現對含水層結構、地下水流、地下水質和環境地質問題(例如地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化、鹽漬化、沼澤化及區域降落漏斗擴展趨勢)的虛擬表達。具體實現步驟包括建立虛擬現實數據庫、三維地質模型、地下水水流模型、專業模型和實時預測模型。

虛擬現實在維修中的應用

  虛擬維修是虛擬技術近年來的一個重要研究方向,目的是通過采用計算機仿真和虛擬現實技術在計算機上真實展現裝備的維修過程,增強裝備壽命周期各階段關于維修的各種決策能力,包括維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等。
  虛擬維修是虛擬現實技術在設備維修中的應用, 在現代化煤礦、核電站等安全性要求高的場所, 或在設備快速搶修之前, 進行維修預演和仿真。突破了設備維修在空間和時間上的限制, 可以實現逼真的設備拆裝、故障維修等操作, 提取生產設備的已有資料、狀態數據, 檢驗設備性能。虛擬維修技術還可以通過仿真操作過程, 統計維修作業的時間、維修工種的配置、維修工具的選擇、設備部件拆卸的順序、維修作業所需的空間、預計維修費用

編輯本段關鍵技術

  虛擬現實是多種技術的綜合,包括實時三維計算機圖形技術,廣角(寬視野)立體顯示技術,對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術,以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網絡傳輸、語音輸入輸出技術等。下面對這些技術分別加以說明。

實時三維計算機圖形技術

  相比較而言,利用計算機模型產生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準確的模型,又有足夠的時間,我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像,但是這里的關鍵是實時。例如在飛行模擬系統中,圖像的刷新相當重要,同時對圖像質量的要求也很高,再加上非常復雜的虛擬環境,問題就變得相當困難。

廣角(寬視野)的立體顯示

  人看周圍的世界時,由于兩只眼睛的位置不同,得到的圖像略有不同,這些圖像在腦子里融合起來,就形成了一個關于周圍世界的整體景象,這個景象中包括了距離遠近的信息。當然,距離信息也可以通過其他方法獲得,例如眼睛焦距的遠近、物體大小的比較等。
  在VR系統中,雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產生的,顯示在不同的顯示器上。有的系統采用單個顯示器,但用戶帶上特殊的眼鏡后,一只眼睛只能看到奇數幀圖像,另一只眼睛只能看到偶數幀圖像,奇、偶幀之間的不同也就是視差就產生了立體感。
  用戶(頭、眼)的跟蹤:在人造環境中,每個物體相對于系統的坐標系都有一個位置與姿態,而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。
  跟蹤頭部運動的虛擬現實頭套:在傳統的計算機圖形技術中,視場的改變是通過鼠標或鍵盤來實現的,用戶的視覺系統和運動感知系統是分離的,而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角,用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯系起來,感覺更逼真。另一個優點是,用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認識環境,而且可以通過頭部的運動去觀察環境。
  在用戶與計算機的交互中,鍵盤和鼠標是目前最常用的工具,但對于三維空間來說,它們都不太適合。在三維空間中因為有六個自由度,我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標的平面運動映射成三維空間的任意運動。現在,已經有一些設備可以提供六個自由度,如3Space數字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優異的設備是數據手套和數據衣。

立體聲

  人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上,我們靠聲音的相位差及強度的差別來確定聲音的方向,因為聲音到達兩只耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實現的,所以會有一種方向感。現實生活里,當頭部轉動時,聽到的聲音的方向就會改變。但目前在VR系統中,聲音的方向與用戶頭部的運動無關。

觸覺與力覺反饋

  在一個VR系統中,用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設法去抓住它,但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺,并有可能穿過虛擬杯子的“表面”,而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。

語音輸入輸出

  在VR系統中,語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環境能聽懂人的語言,并能與人實時交互。而讓計算機識別人的語音是相當困難的,因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復雜性。例如,連續語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓,同一詞、同一字的發音受前后詞、字的影響,不僅不同人說同一詞會有所不同,就是同一人發音也會受到心理、生理和環境的影響而有所不同。
  使用人的自然語言作為計算機輸入目前有兩個問題,首先是效率問題,為便于計算機理解,輸入的語音可能會相當羅嗦。其次是正確性問題,計算機理解語音的方法是對比匹配,而沒有人的智能。

編輯本段虛擬現實藝術(VR藝術)

  VR藝術是伴隨著“虛擬現實時代”的來臨應運而生的一種新興而獨立的藝術門類,在《虛擬現實藝術: 形而上的終極再創造》一文中,關于VR藝術有如下的定義:“以虛擬現實(VR)、增強現實(AR)等人工智能技術作為媒介手段加以運用的藝術形式,我們稱之為虛擬現實藝術,簡稱VR藝術……該藝術形式的主要特點是超文本性和交互性?!?
  “作為現代科技前沿的綜合體現,VR藝術是通過人機界面對復雜數據進行可視化操作與交互的一種新的藝術語言形式,它吸引藝術家的重要之處,在于藝術思維與科技工具的密切交融和二者深層滲透所產生的全新的認知體驗。與傳統視窗操作下的新媒體藝術相比,交互性和擴展的人機對話,是VR藝術呈現其獨特優勢的關鍵所在。從整體意義上說,VR藝術是以新型人機對話為基礎的交互性的藝術形式,其最大優勢在于建構作品與參與者的對話,通過對話揭示意義生成的過程。
  …… 藝術家通過對VR、AR等技術的應用,可以采用更為自然的人機交互手段控制作品的形式,塑造出更具沉浸感的藝術環境和現實情況下不能實現的夢想,并賦予創造的過程以新的含義。如具有VR性質的交互裝置系統可以設置觀眾穿越多重感官的交互通道以及穿越裝置的過程,藝術家可以借助軟件和硬件的順暢配合來促進參與者與作品之間的溝通與反饋,創造良好的參與性和可操控性;也可以通過視頻界面進行動作捕捉,儲存訪問者的行為片段,以保持參與者的意識增強性為基礎,同步放映增強效果和重新塑造、處理過的影像;通過增強現實、混合現實等形式,將數字世界和真實世界結合在一起,觀眾可以通過自身動作控制投影的文本,如數據手套可以提供力的反饋,可移動的場景、360度旋轉的球體空間不僅增強了作品的沉浸感,而且可以使觀眾進入作品的內部,操縱它、觀察它的過程,甚至賦予觀眾參與再創造的機會?!?——摘自李懷驥論文《主體的終結: VR藝術的游戲性體驗》(《雕塑》2010年05期)

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