计算机虚拟现实技术在建筑景观重现中的研究与应用
作者：谢京鹏摘要:本论文首先从计算机虚拟现实技术本身的概念出发，主要探讨了虚拟现实技术的的三个主要特征和其复杂的技术系统构成要素，还介绍了虚拟现实技术在建筑景观中的关键性技术手段，并且分析了虚拟现实技术于建筑景观应用的好处，所谓的计算机虚拟现实技术( Virtual Reality Technology 简称VR技术)即是通过计算机网络技术对现实事物做出模拟和研究。作为数字城市的支撑技术之一的计算机虚拟现实技术，对建筑景观重现具有极为重要的意义。它具有安全、低成本、几乎不受环境条件的约束、随时可按意愿改变时间或是比例尺等实际优点，就目前的建筑景观设计中已成为集设计、运行、分析、评估系统为一体的常用工具。并以广州市城市规划勘测设计研究院规划设计的珠江新城虚拟系统为例，集中探讨了虚拟现实技术应用于建筑景观的具体实施，最后对该项目虚拟现实系统进行客观性的评价，即提出了关于虚拟现实技术的应用劣势。
关键词:虚拟现实技术；建筑景观；虚拟环境；研究和运用虚拟现实技术最早起源于二十世纪末的美国，它是一种综合性很强的信息技术。主要是通过计算机来模拟计算真实的现场施工环境，通过逼真的视听触三位一体的感受来表现特定范围的虚拟环境，用户可以在完全根本还不存在的环境中体验游历过程，使人可以产生身临其境的感受。
虚拟现实技术应用于自上个世纪80年代的美国，在这期间展开了
有关建筑景观的数字模型作为研究的重点。主要的适用领域是应用在虚拟现实技术的建筑、景观等工程中。目前国外在建筑景观设计中开始对虚拟现实技术进行应用型探索，比如说开始建立了相应的由建筑外观，建筑内结构，景观带，景观小景等组成虚拟现实系统的软硬件配套环境设施，研究建筑景观工程在虚拟环境下三种视点的漫游形式。在国内的建筑景观领域中，就目前有关虚拟现实技术的应用与研究还处于刚刚萌芽发展的阶段时期，虚拟现实技术的在国内的研究项目中的应用还是岌岌可危的，也很少有所涉及。总之, 虚拟现实技术在建筑景观领域中的基础性理论研究与应用都有待进一步完善。
由于虚拟现实技术的不成熟，所以导致在建筑景观中的应用就目前来说还很有限。尤其在国内目前主要还是利用三维建模与视觉模拟等技术手段，从而将整体方案直观地展现在计算机中，最大的好处是可以帮助相关设计人员对各种规划设计方案更加直观地进行后期的评估与方案的审核。而目前国外较先进的技术中，已能实现在虚拟现实系统中进行虚拟漫游，可以更直观的体验规划的成果。
因此，本论文拟在以下论述中虚拟现实技术的相关理论成果:首先是虚拟现实技术及其特征，其次是在建筑景观中的关键技术等，论述虚拟现实技术运用于建筑景观的优势和意义，并以广州市珠江新城虚拟现实的建筑建设为例，从而探讨虚拟现实技术在建筑景观中的实施步骤，使大众对虚拟现实技术及其在建筑景观中的应用有更深层次的了解，从而促使虚拟现实技术在建筑景观中的得到更为广泛的实效。
1虚拟现实技术
1.1虚拟现实技术与其特征
虚拟现实技术，是利用计算机虚拟生成一个模拟现实，逼真的交互性的动态界面，人们可以通过诸如视觉，听觉，触觉，嗅觉的感官来对某个建筑景观虚拟对象的虚拟实体进行交叉互动的信息交流，并使人产生一种仿佛身临其境的逼真感受，它同时具有可查询，可分析，可评价，可执行和决策等多项功能。虚拟现实技术同时具备了交叉互动性、真实感和联想程度这三个基本的特点。
交叉互动性指在虚拟环境中，用户对特定的地理环境的可操作程度和从中得到反馈的自然程度，还包括了实效性的特点。这种交叉互动主要通过比如头盔显示器、数据手套等这些专用设备来实现。
真实感，真实感又称临场感，指用户在虚拟环境中感知到真实情况的程度系数，主要让用户感觉自己是虚拟环境中的一个部分，并能沉浸于虚拟环境中去体验。
联想程度指设计人员通过主观意识的自我推理逻辑判断或是联想等思考行为，在虚拟环境中根据所获取的多种多样的信息，对设计人员自身在在虚拟系统中的动态行为，随着系统的运行状态的更改，主动对其本身的发展态势进行相关的想象的能力。
1.2虚拟现实在建筑景观中的应用
1.2.1虚拟现实技术与建筑景观的结合
随着虚拟现实技术的不断成熟及其在建筑景观中应用的不断深入，建筑景观的延续性和前瞻性在近年来的要求不断得到提高，建筑
景观领域一直对现实虚拟技术最为紧迫需求的领域。用户还可通过感知空间设计的合理性来将各种规划方案构建于一个虚拟环境中进行评估与方案评审，从而避免实际实施方案时所消耗的成本和时间，这对提高建筑景观设计的效率有着重要的作用。在建筑景观领域中运用虚拟现实技术的最大好处是应用于建筑景观领域可以起到弥补传统建筑景观与设计在表现形式上的短处。首先，用户包括设计和规划人员在内都可以在虚拟的三维地理环境中进行交互式的体验活动，以便于进行评估与方案评审或修改规划方案，从而大大提高了方案审批的速率;其次，可以向评审者或大众展示设计方案的内容。科学、客观、合理地演绎建筑景观的发展变化过程，通过虚拟现实技术的再现建筑景观设计的方案，可以减少更或者避免由于规划设计方案的不合理而带来的巨大损失。
1.3虚拟现实技术的相关应用
(1)三维建模技术
通常为了实现基于web三维虚拟世界，在建筑景观设计中，必须建立有大量的相应三维模型。三维模型的建立是整个虚拟现实世界的基础工程。
虚拟现实技术中的三维建模技术主要分为两大类:一是几何数字建模，二是行为建模。几何数字建模是基于物体的几何形态和外形特点等信息的模拟表现，主要研究图形数据等有关问题。行为建模顾名思义是对物体的运动和行为轨迹的综合描述，通常被称为动画。较常用的主要包括3D Max、Maya、reator等用于虚拟现实系统中的建模
常用工具软件。
用户利用建筑景观设计建立的3D虚拟空间状态可以在网上进行漫游并且实现多用户的交流互动，并且还可以针对展示结果提出对建筑发展规划的意见和后期修改措施。
(2)人机交互技术
在计算机系统的虚拟空间中，虚拟现实技术是可以通过人的耳朵、嘴巴、眼睛、手势等各种感官直接与之发生交叉互动的技术，它是一种新兴的信息综合性很强的技术，它集中融合了数字图像处理技术、多媒体技术、传感器技术、计算机的图形学等多方面的信息技术，它的研究目标是消除人与计算机之间所处环境的障碍，这便是虚拟环境下的人机交互技术。
(3)实时动态绘制技术
虚拟现实系统要求随着用户的活动变化轨迹实时生成相对应的图形图像画面，也就是说，虚拟现实技术系统中最重要的特点就是人可以在随意变化的交叉互动情况下感受场景的动态特征。目前，三维图形生成技术已经相当成熟，关键问题在于如何实现模型的实时技术。在建筑景观中的环境虚拟是最为典型的大场景，数据处理的过程中难以达到实时绘制的技术要求是因为具有数据量庞大的特点，所以常常需要高性能配置的计算机才能得以实施，如建立计算机图形处理工作站等。
(4)传感器技术和立体显示技术
虚拟现实技术的发展受到很多因素的影响，主要是基于传感器技术与立体显示技术的共同进展。三维立体得以实现显示的主要方法就目前的市场上来说大致有四种途径，一是体视法，二是集成成像法，三是体素法，四是基于全息显示技术。究其本质来说，前三种方式并非严格意义的三维信息技术，而全息显示技术是基于再现原本物体原型，存贮其详细的三维信息的途径。在多媒体展示科学的快速虚拟成型技术时，数字全息三维显示技术为大众提供了理想的视觉媒介。
2实证案例：广州市珠江新城
综合上述理论，以广州市建筑景观勘测设计研究院研究人员规划设计的珠江新城的城市建筑仿真系统，介绍虚拟现实技术应用于建筑景观的主要实施步骤。
珠江新城虚拟仿真系统采用虚拟现实技术与三维可视化技术相合并建立的三维虚拟仿真系统，它的虚拟仿真系统的建立是以二维的数据信息和规划成果数据及其他数据为数据基础的，整个系统可进行交叉互动式的程序操作。首先通过美国三维仿真领域的龙头企业
MultiGen-Paradigm公司的Creator Terrain Studio是一个独特的3D场景，材质制作工具建模软件，它主要起到建立珠江新城三维模型的作用，再利用Vega软件环境对该模型进行驱动和功能开发和VC编程语言对其进行尽一步的分析。
2.1实例区位概况
珠江新城的地理位置实属特
殊，它位于中国三大城市之一的广
州市的天河区，地处海珠，天河及
越秀的交叉处，东接华南快线，西
起广州大道，近靠珠江，北面直通黄埔大道，九二年开始开发规划的珠江新城，用地规模6.2平方公里。城市空间位置的优越性是他发生巨大的变化的重要原因，珠江新城由于在改革开放的背景下，广州经济迅速发展的力量带动了一个新的商业中心的形成，在以天河体育中心为中心的地区逐渐形成了统一的商务氛围，由此开始组建了一条崭新的城市发展轨迹，不仅贯穿了高楼林立的南部建筑团，还连接了西边传统的商务区域——越秀区和待开发的东部地区，地理位置可以说是得天独厚，无可挑剔。规划中的珠江新城西区以商务办公为主，东区以居住生活休闲为主，在广州城市新中轴线上和珠江景观带的交叉处，有着多处规划拟建的项目，例如广州歌剧院、广州观光塔等建筑。
2.2虚拟仿真系统软硬件设施的选择
硬件环境:，采用高配置的PC机，目的是为保证较好的运行情况。人机接口设备则采用大屏幕显示器、键盘、鼠标的PC机的基本配置。
运行机器的配置为:
PentiumIV；
内存512 M；
硬盘128 GB；
主频2.4 G；
显卡GeForce 4600。
软件环境:采用两种主要操作系统：Windows NT操作系统，Microsoft Access数据库系统。
三维建模软件为MultiGen Creator;
软件编程工具采用Visual C++ 6.0。
2.3数据的采集转换工作
数据采集工作是将拍摄的建筑航拍照片经过智能扫描后，人工数字转入虚拟现实技术软件中的过程，并通过使用图像分割和边缘查找的方法重新生成图像，并在这基础上进行过滤处理。通过记录下来的各种数据信息的语言转换分析，分门别类转入虚拟的建模软件中去进行其他的工作。
2.4虚拟场景建模及后期渲染
目前可以直接利用Open GL 建立相应的开发专门的建模工具或模型库来进行分组建模，但这样做的弊端是工作量很大。另一种方法是用Auto CAD, 3D Max等常用的建模工具建立起三维模型，最终通过编程或借助其他辅助工具，将模型导入模拟的视景中。
在建筑物、构筑物等虚拟场景建模过程中建议使用软件为
CAD,3D max, GIS软件和虚拟现实语言等三维实体的制作。除了三维实体外，还包括这些物体的三维信息，如光源方向，光源特性等，比如材料的质地，光泽度，透明度等以及场景信息。
2.5珠江新城虚拟仿真系统评价及思考
开发设计人员及规划人员
从某种意义上可以通过本文
上述方法和实施步骤建立对
珠江新城的虚拟漫游系统。由
于复杂的虚拟现实技术的和
对软硬件的要求比较高的原
因，在实践中，最终可以建立上述系统的主要功能，侧重于直观显示
和查询处理，但是却被忽视未能达到真正意义上的漫游。如图2所反
映，其中显示功能表现在任意的缩放旋转、行进的动画功能，还比如
可以沿任意路径行进和鼠标引导浏览当前模型，还可以进行二维空间
的导航图。
在属性中查询数据信息，根据数据库内的信息查询出选中目标的信
息是系统的查询功能主要体现之一，比如建筑物的建筑名称，建筑面
积，建造单位和落成时间等信息。
该系统就其展示效果来说，不仅可以真实地记录广州珠江新城每一
栋建筑的地形地貌特征、城市空间地理位置和重点地段的建筑物三维
外轮廓，还可以直观地形象地反映珠江新城的整体面貌特征，从而使
得大众对珠江新城的视觉效果可以进行完整的方案评估。另一个优势
是对进行模拟方案的直观比较。
但本论文认为，虚拟现实系统往往需要处理大面积，大尺幅的城市建筑景观三维场景，这从中涉及了大量数据的采集，存储，分析，查找替换，显示更新等环节的处理，这也就意味着虚拟现实系统建设过程中数据信息的建立以及管理成为首要解决的决策性问题。要想解决这一难题，人们还需要对虚拟现实技术进行进一步的探索和研究。然而，虚拟城市系统的建设需要大量的人力，物力和财力，不应单纯只为特定的时间或地域展现模拟现实，应该同时也为后续的设计施工管理服务。这就需要考虑到建立一个虚拟现实系统，同时必须考虑到在现有的规划数据信息系统和信息管理系统的兼容性问题，从而帮助项目管理者使得规划审批和管理决策更加准确，公正，高效。
最后，虚拟现实技术，计算机图形学，虚拟现实系统，都对系统具有较高的硬件要求。规划人员必须找到通过讨论和实践适合的虚拟现实系统的硬件平台。
3 结论
当虚拟现实技术在建筑景观中得以运用和实施时，虚拟现实技术在建筑景观中应用的也渐渐得到了广泛的关注深入，在提高建筑景观的科技含量和推动数字化建筑景观的发展建设方面，起到了积极的推动改革作用。当计算机技术，虚拟现实技术和互联网技术共同发展的同时，虚拟现实技术也为确保建筑景观与设计的科学性提供了更大的支柱。
虽然如此，但就目前的虚拟现实技术发展水平来看，它的发展依
然还有诸多弊病的存在，归更到底是因为我国的虚拟现实技术的发展在国内建筑景观领域中还应用的不够深入。主要是由于以下几个方面的原因造成的:从目前的技术手段来说，建筑景观相关涉及环境因素范围广泛，从而三维模型所需要的数据量也是巨大的，这就导致了后期处理中数据处理和三维建模中的工作容量大大提高，造成人力和物力上的损失。再说软硬件方面，当前市场的三维建模软件局限性较大，主要还只是擅长对建筑三维模型的建立，而对大量现建筑三维景观模型建立适宜自身的软件与品牌还不多，尤其就国内市场更是较为狭窄。还有一点，计算机模拟虚拟现实技术的实施过程方面对计算机的软硬件环境问题有着极高的要求。从某种意义上来说，一套真正完整的虚拟现实系统往往需要很长的工作周期，有时建设几个月的时间，有的甚至要几年，这其中所带来的人力物力的资金投入耗费大。由于目前的有关技术缺乏统一的信息管理评价的准则，模式化问题已成为当前制约我国虚拟现实技术发展或其他虚拟化工程建设的一大短板，在这样的情况下可以看出建立虚拟现实的系统中实现随时随地的数据共享、交流、重组的重要性。
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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，
虚拟现实技术旅游中的应用 2013年10月27日
虚拟现实技术在旅游业中的应用 （一）.虚拟现实技术简介: 虚拟现实技术（Virtual Reality），又称灵境技术, 为人机交互界面, 特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 （二）.虚拟现实技术的发展概述 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器, 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。1993年的11月,用虚拟现实技术设计波音777获得成功. 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、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。 （三）.虚拟现实的定义： 虚拟现实技术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 （四）.虚拟现实技术的四个技术特征 I.多感知性 II．存在感 III交互性 IV．自主性 （五）.虚拟现实系统主要由以下六个模块构成 1).检测模块2). 反馈模块3). 传感器模块4.) 控制模块5). 建模模块
（六）.虚拟现实技术的应用 1.虚拟旅游的概述：所谓虚拟旅游，指的是建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景，构建一个虚拟旅游环境，网友能够身临其境般地逛逛看看。虚拟仿 真visual simulation技术的应用范围之一。应用计算机技术实现场景的三维模拟， 借助一定的技术手段使操作者感受目的地场景。 2.它的方式大致是: 虚拟现实技术系统营造虚拟旅游环境,旅游者首先通过网 络平台上, 运用某些设备完全进入虚拟环境中, 并可根据需要利用多种交互设备(如头盔、数据手套和数据服等) 来驾驭该环境, 同时用于操作该环境中的物体(如山水、园 林建筑、植物等) ; 在虚拟环境中, 旅游者还可参与发生的事件,或与其他参与者(旅 游者等) 相互交流; 当虚拟旅游结束时, 旅游者可以自主地退出虚拟旅游环境返回到 现实环境中来。 3.虚拟旅游的发展现状: 依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。 和虚拟现实技术在旅游业发展中的应用 万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台，客户端应用软件。采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。WebGIS可以最大限度的满足旅游政府部门，旅游企业，旅游者不同的需求 首先利用WebGIS的电子地图支持功能实现地图的生成，管理，显示，和网路共享，然后利用旅游专题数据库储存的景区地形数据和建筑，道路等矢量数据，以及相应的 纹理图片，实景图像，音频视频等多媒体数据资料，通过应用虚拟现实建模语言 （X3D,VRML）建模生成逼真的虚拟旅游景区三维场景或全景图像。 利用虚拟现实技术，旅游相关部门和企业能够把本地区具有代表性的景点（园林 古迹，山水人家，寺庙等）数字化，虚拟化到网络上去，供旅游咨询者通过浏览器下 载和浏览，实现在线的虚拟现实旅游，在虚拟化旅游场景中，旅游者可以任意地在其 中漫游，如以鸟的方式俯视景区全景，或者以走动，飞行等不同的方式从上下左右任 意角度进行游览，或者走进建筑物，甚至能够潜入海底世界。旅游者还可以在进行虚 拟旅游的同时，免费听到幕后“导游者”悉心的介绍，这将给旅游者以全新的旅游体验，无疑会比文字，图片之类的广告更吸引，更有效果。
２００７．２ 73 虚拟现实技术及其在教学中的应用 李科峰 湖南省第一师范学校 湖南 ４１０００２ 摘要：将虚拟现实技术应用到教学中，能够更好地满足教学中情景化及自然交互性的要求，学生可以亲身探索不能到达的环境，观察现实中难以观测的现象，更重要的是教师可以简化现实世界中过于复杂的细节，从而可以更好的突出事物的特点，随着该技术在教学应用中的不断研究开发，它在教育领域内将有着极其巨大的应用前景。 关键词：虚拟现实；教学；应用 ０ 引言 虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。 虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。 虚拟现实技术的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。以虚拟现实技术为代表的新型人机交互技术旨在探索自然和谐的人机关系，使人机界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉、力觉、嗅觉和动觉等多种感觉通道感知；从以手动输入为主发展到包括语音、手势、姿势和视线等多种效应通道输入。 １ 虚拟现实技术的基本特征及类型１．１ 虚拟现实技术具有以下五个主要特征 （１）沉浸性 使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境” 感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。 （２）交互性 是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体，主体和客体之间的交互是全方位的。 （３）构想性 是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动， 不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示，提高感性和理性认识，而且要能使学生产生新的构思。 （４）动作性 是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。 （５）自主性 是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。 １．２ 虚拟现实系统按其功能可分成三种类型 （１）桌面三位虚拟现实这由一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。系统的特点是结构简单，价格低廉，经济使用，易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。 （２） 沉浸的虚拟现实 它是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去，由于其价格昂贵，所以难以推广。 （３） 共享性虚拟现实 它是由多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，达到协同工作的目的。 ２ 虚拟现实技术在教学中的应用 虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，培养学生的技能都将起到积极的作用。经过初步调查，１００％的学生表示对此软件很有兴趣，比课件更直观，并愿意使用它来进行学习 ；９５％的学生认为它能够较好地解决教学中的难点，对于理解所学知识内容有很大的帮助 ；１００％的学生认为它是一种很丰富的教学资源。 （１）化学和物理实验的应用 化学、物理学科昂贵实验仪器的介绍与展示、参观那些不可能进入的实验空间，如核反应堆、粒子对撞空间等等， 对 基金项目： 湖南省教育厅优秀青年科研项目，课题号：ＮＯ．０４Ｂ０１５和湖南省“十一五”规划重点资助课题项目，课题号：ＸＪＫ０６ＡＺＣ０１０。 作者简介：李科峰（１９８２－），男，助理实验师，研究方向：虚拟现实技术与校园网应用。
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
虚拟现实技术及其应用 摘要 迄今为止虚拟现实技术已经成为计算机技术领域中炙手可热的技术之一。在本文中会基于虚拟现实技术的概况，发展趋势等方面做一些详细的描述并且对其具有的特点进行详细描述，在另一方面会介绍虚拟现实技术在现实生活中的各类丰富多彩的应用，还针对其当前的真实状况，对未来虚拟现实的发展总结了一些展望。 【关键词】虚拟现实技术应用交互 1 虚拟现实概念 虚拟现实来源于英文“Virtual Reality”一词的翻译，还被译为“灵境”的意思。虚拟现实技术最早可以追溯到上世纪50年代，那时候的立体电影配合着大视野的电影图像与声响，就能够让人们能够置身到图像环境中，这也算得上是早起虚拟现实的雏形。 随着科学技术的发展，虚拟技术得到了机遇获得了快速的发展，1990年时专业人员首次对其进行了具体的定义：三维计算机图形学技术，运用多功能传感器的交互式接口技术和高度清晰度的显示技术。虚拟现实技术基于这三种技术创建了一个虚拟的感受环境，使得人们可以感受到现实生活中的一切感官的感受，包括：视觉，听觉，触觉等感官的感受，甚至于感受到一些超越现实技术的环境。 2 虚拟现实的特征 2.1 沉浸感 “沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。 2.2 交互性 在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。 2.3 构想性 所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。
虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训
虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户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。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练
虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍
5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业
虚拟现实技术在高校教育中的应用 摘要：虚拟现实技术被普遍认为是继计算机技术、网络技术后,在21世纪最有潜力的技术。本文介绍了虚拟现实技术的发展历史及在高校教育中的作用及优势。根据虚拟现实技术具备的特征，分析了虚拟现实技术在高校中的教育应用方向。 关键字：虚拟现实技术；教育应用； 1.引言 随着信息化教育的快速发展，高新技术的应用已经成为了教育领域前进的方向，用以帮助学习者培养自我学习能力以及知识更新能力。而虚拟现实技术是当今国内外最热门的研究领域之一。在教学中使用虚拟现实技术，可以充分调动学习者的思维和感觉器官，对于一些难以接近的教学内容以及难以还原的情景，也可通过虚拟现实技术进行景物内部多方位观察和情境再现。 2.虚拟现实技术概述 虚拟现实, 英文为V irtual 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。VR 是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术, 生成三维逼真的虚拟环境。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。同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用, 用户从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的 认识, 从而深化概念和建构新的构思和创意。 虚拟现实包括多感知性（Multi-Sensory）、沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）四个关键特性。它们强调了在虚拟现实环境中人所占据的主导地位。 所谓“多感知性”，是指视觉感知、听觉感知、触觉感知、力觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。 所谓的“沉浸感”，是指用户在虚拟环境中所体会到的真实感程度。最佳的效果是使用者在体验过程中难辨真假。 所谓的“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（包括实时性）。 所谓的“构想性”，是指用户在使用虚拟现实系统过程中，结合各类信息及自身的行为，展开想象、联想、推理和逻辑判断等，从而习得更多的知识，达到更深层次的实践锻炼 3. 虚拟现实技术在国内外教育领域的研究现状 VR提出于上个世纪60年代, 但只是在近10年随着计算机技术的快速发展, 才在越来越 多的领域得到了推广应用。美国是从事VR 研究最早、研究范围最广、研究水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家。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[1]。日本也是在当前实用VR 的研究与开发中居于领先地位的国家之一, 主要致力于建立大型VR知识库的研究。 3.1虚拟现实技术在国外教育领域的研究现状 目前在发达国家, VR在教育领域已得到了广泛的应用。早在1985 年, 美国国立医学图书馆(NLM )就开始人体解剖图像数字化研究, 并利用虚拟人体开展虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学；1992年，马克·英格里伯格和洛宾·比得迪提合作创建了一个虚拟物理实验室, 其目标是使它成为具有高度可操作性的实验环境, 以便学
虚拟现实技术行业应用范围 1.城市规划 在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，能运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，为城市建设提供可靠的参考数据。而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，能了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。 2.医学 虚拟现实技术在医学领域上的应用主要体现在医学动画上。传统的医学动画仅仅只能在平面、三维的角度展示医学原理、人体结构等。而虚拟现实技术的应用突破了视角的限制，让人能进到“体内”，在人体内漫游，以任意角度观察人体结构。 3.文物保护 虚拟现实技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。 4.交通 无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。 5.房地产 近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，把虚拟现实和传统的建筑动画、地产动画结合起来，不仅十分完美的表现室内的环境和整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，https://www.doczj.com/doc/9814221784.html,喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在三维的室内空间中自由行走、任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。 6.游戏 对于游戏的开发，目前虚拟现实技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。 7.军事 虚拟现实技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。 8.家电 家电产品的展示、展览、发布上。运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9814221784.html, 虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究作者：曾鹏 来源：《学习与科普》2019年第30期 摘要：本文基于笔者的教学实践和相关研究，首先介绍了虚拟现实技术的前景和实训课程出现的问题，然后问题从教学理念、教学方式、教学反馈三个方面，对虚拟现实应用技术专业实训课程的优化进行了研究。 关键词：虚拟现实应用技术专业;实训课程;优化 伴随着我国新一轮产业革命的临近，虚拟现实应用技术也开始逐渐活跃在人们的视野之中。虚拟现实应用技术可供应用的领域非常广泛，在影视、航天、建筑和医学等方面都能得到应用，各个高校顺应产业改革的步伐，也纷纷开始了虚拟现实技术与应用专业的相关课程。本文以虚拟现实应用技术专业实训课程为例，基于产教融合的思想对实训课程加以优化，为虚拟现实应用技术专业的进一步发展提供参考。 一、相关性分析 1.虚拟现实应用技术前景 虚拟现实应用技术也称灵境技术，属于仿真技术的一个前沿方向。虚拟现实应用技术依托电子信息、计算机技术和仿真技术，构造出虚拟环境来给用户以沉浸式的体验，当前最为代表性的虚拟现实技术当属VR眼镜。虚拟现实技术集交互性、沉浸性、自主性、构想性和多感知性于一体，当前各高校纷纷开设了虚拟现实技术专业，旨在为社会培育出高素质的技术型人才。 2.实训课程教学现状 因为虚拟现实应用技术专业开设的时间较为短暂，使得其实训课程在构建时便遇到了许多的问题。首先是资源的引入和整体实训课程缺乏一定的系统性，虚拟现实应用技术专业是一项集多种技术于一体的系统性开发工程，要求岗位工作人员不仅需要掌握相关建模语言的编写，更要掌握插补器和传感器的具体应用，需要完备的开发流程进行整体的规范，部分学校在进行实训课程时采用的是手工作坊式的开发模式，与企业的岗位需求有不小的差距;其次是整体积极性不足，主要表现为企业的积极性和学生的热情不足，使得整体的实训进度达不到预期的目标。企业方面主要是因为需要一线人员的长期参与，同时无法获得足够的短期效益，所以积极性不高，学生方面主要是因为实训课程的难度较大，使得部分学生无法跟上实训课程的进度。 二、专业实训课程教学优化设计 1.教学理念优化
虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技
术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。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、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。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。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。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，并对用户的输入做出实时响应，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、数据手套、三维
虚拟现实技术的应用发展前景 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。 Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。 世峰数字科技丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago（芝加哥）开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统，配有HMD，大大增强了真实感；1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景。 模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训1练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，https://www.doczj.com/doc/9814221784.html,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。 对艺术的潜在应用价值同样适用于教育，如在解释一些复杂的系统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年建立了一个“虚拟的物理实验室”，用于解释某些物理概念，如位置与速度，力量与位移等。 VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性。如设计一新型建筑物时，可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下；当财政发生危机时，可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等。 世峰数字科技作为传输显示信息的媒体，VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外，VR提高了艺术表现能力，如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器，手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。 以上仅列出虚拟现实的部分应用前景，可以预见，在不久的将来，虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯，并将深入到人们的日常工作与生活。
虚拟现实应用开发职业技能等级标准
目录 前言 (1) 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4对应院校专业 (4) 5面向工作岗位（群） (5) 6职业技能要求 (5) 参考文献 (15)
前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准起草单位：北京新奥时代科技有限责任公司。 本标准主要起草人：谭志彬、丁艳、黄文、龚俊辉、高峰、程聪、方炬发、薛瑞、叶云飞、姚亮、程明智、龚玉涵。 声明：本标准的知识产权归属于北京新奥时代科技有限责任公司，未经北京新奥时代科技有限责任公司同意，不得印刷、销售。
1范围 本标准规定了虚拟现实应用开发职业技能等级对应的工作领域、工作任务及职业技能要求。 本标准适用于虚拟现实应用开发职业技能培训、考核与评价，相关用人单位人员聘用、培训与考核可参照使用。 2规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/Z20156-2006软件工程软件生存周期过程用于项目管理的指南 GB/T28170.1-2011信息技术计算机图形和图像处理可扩展三维组件（X3D）第1部分：体系结构和基础组件 GB/T17555-1998信息技术计算机图形与图像处理图形标准实现的一致性测试 GB/T5271.7-2008信息技术词汇第7部分：计算机编程 GB/T5271.15-2008信息技术词汇第15部分：编程语言 YD/T3078-2016移动增强现实业务能力总体技术要求 GB/T36341.1-2018信息技术形状建模信息表示第1部分：框架和基本组件 3术语和定义 国家、行业标准界定的以及下列术语的定义适用于本标准。
虚拟现实的技术与应用 ——南通市规划局信息中心胡志杰[摘要]自从计算机诞生以来，传统的信息处理环境一直是以计算机为中心，是“人适应计算机”。要实现以人为本，让“计算机适应人”，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实技术就是解决这一类问题的方法之一。 [关键词]基本特征规划中的应用关键技术建设与体会 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，让使用者如同身临其境一般，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。 【虚拟现实的基本特征】 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。 浸没感（Immersion）——又称临场感，指用户感到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使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 交互性（Interactivity）——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（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的
虚拟现实技术介绍及在各领域的应用 摘要：虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，实现了人类与虚拟 世界的交互。上世纪中期开始虚拟现实技术开始萌芽，而美国为其发源地，在随后发展过程中美国、日本、德国均有巨大突破，在我国VR技术与发达国家还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视，各大高校纷纷开展相关课程。当今世界，虚拟现实技术已渗透在各个领域，教育、军事、医疗、娱乐、工业仿真、应急演练等等。虚拟现实改变了人类与科技的关系，使我们能够与虚拟世界更好的交互，造福于人类。 关键字：虚拟现实发展应用 一、虚拟现实技术简介 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[1]，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中[1]。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。[2] 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。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。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、数据手套、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。[2]虚拟现实具有以下四个重要特征①多感知性。视觉感知、听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。②存在感。指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。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。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。[2] 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。[2] 通过虚拟现实技术，帮助人们更好的操作、体验一些在现实生活中存在困难或危险的事。例如危险的科学研究、军事演练、手术模拟等，人们可以通过虚拟现实技术感受各国风光、冒险等生活中难以做到的活动项目。同样，虚拟现实技术在娱乐游戏方面也做出巨大贡献，为人们的休闲生活增加更多乐趣。当今时代是科技高速发展的时代，虚拟现实技术的发展也有着重大突破。虚拟现实技术是一项造福人类的技术，在医疗、教育、军事、娱乐等各个领域均可应用，为世界科技的发展、社会的进步、人们的便利生活做出巨大贡献，目前人才空缺，发展前景很大。 二、虚拟现实技术在国内外发展现状 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963）年以前，虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ），虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ），虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。[1] 1.美国 美国是VR技术的发源地。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。 美国北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。麻省理工学院（MIT）是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR