浅谈虚拟现实技术

科技信息　０　ＩＴ技术论坛０　ＳｃⅢＮｃＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第３ｌ期　

浅谈虚拟现实技术的现状及发展趋势　

于文艳’－一　（１．沈阳理工大学辽宁　沈阳　１１０１６８；２。沈阳市于洪区职业教育中心辽宁　沈阳　１１０１４１）　

【摘要】本文并对虚拟现实的研究现状作出了详细的论述，预测了虚拟现实未来的发展趋势。　【关键词】虚拟现实；沉浸；交互；想象　

虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ，简称ｖＲ）是上个世纪９Ｏ年代迅速发展　起来的一种高新技术。它利用计算机的软硬件资源生成实时的三维虚　拟现实世界，从视觉、听觉、运动觉、触觉等多感官通道为用户提供身　临其境的真实感觉，允许用户与虚拟世界进行交互。目前虚拟现实技　术已被广泛地应用到军事训练、教育、医疗、游戏娱乐等领域　虚拟现　实是一门包含相当多研究内容和关键技术的综合性学科，涉及到计算　机图形学、多媒体技术，网络技术、人工智能技术。ＶＲ技术已经被公认　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　一、虚拟现实技术的内涵与特征　ＶＲ技术最早起源于２Ｏ世纪５Ｏ年代的美国，发展至今也还处于　不断探索阶段。同时由于软硬件环境的限制和研究应用方向的不同．　人们对虚拟现实技术的理解也仁者见仁智者见智。综合来说，ＶＲ技术　是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟　人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术。虚拟环　境通常是由计算机生成并控制的，使用户身ｌ｝缶其境地感知虚拟环境中　的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机　交互，可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的。　ＶＲ技术的发展始终围绕它的三个特征而前进，即沉浸感、交互性　和想象性。沉浸感是指计算机生成的虚拟世界能给人一种身临其境的　感觉，如同进入了一个真实的客观世界；交互性是指人能够很自然地　跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流：想象性是指虚拟环境可　使人沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而深化概　念并萌发新意，虚拟现实可以启发人的创造性思维。　二、国内外虚拟现实技术的研究现状　ＶＲ技术最早在２０世纪中期由美国ＶＰＬ探索公司和它的创始人　Ｊａｍｎ　ＩＪａｌｌｉｅｒ提出这一概念，后来美国宇航局的艾姆斯空间中心利用　流行的液晶显示电视和其它设备，开始研制低成本的虚拟现实系统．　推动了该技术硬件的进步。目前，虚拟现实技术已获得了长足的发展　在国内，２Ｏ世纪８０年代末开始进行研究，目前还处于初级阶段　１．国外的发展状况　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。目前从技术角度来看，场馆虚拟漫游的　最大难点在于建模和实时绘制。由于场馆漫游所看到的景象距离人们　很近，因此需要绘制的非常逼真并且建模时需要构建得非常精细，这　往往需要牺牲很多处理时间。同样，对于构造出来的非常复杂的三维　模型，在对其进行绘制时．由于机器性能的制约往往很难达到实时的　效果，这也是人们难以接受的。一般来说，人们需要在模型的精细程度　和绘制的速度方面取一个折衷值，这样既可保证一定的绘制质量．又　不造成用户的运动不适感。另外还可以利用一些图形学的解决方法。　国外虚拟现实技术的集中发展经历了几十年的时间，虚拟现实技　术的先行者和规范的制订者主要包括ＳＧＩ，Ｓｏｎｙ，Ｍｉｔｒａ，ＮＥＴＳＣＡＰ，　Ｉｎｔｅｒｖｉｓｔａ，以及ＶＰＬＲＥＳＡＲＣＨ（他是世界上第一家向美国宇航中心提　供ＶＲ设备的公司，被普遍认为是业界的先行者）的ＧＬＯＶＥ，ＡＣＣＥ，　ＩＡＯＳＴＡＴＥ的ＣＡＶＥ等。　当今存在不少用于开发虚拟现实应用程序的软件开发包．如国外　已经开发出一些有代表性的虚拟现实软件开发平台．如美国Ｓｅｎｓｅ８　公司的ｗ０ｒ１ｄＴ０ｏｌＫｉｔ（ＷＴＫ），它提供一个完整的三维虚拟环境开发平　台；美国爱荷华州立大学虚拟现实应用中心的ＶＲ　Ｊｕ刚ｅｌ＂，ｖＲ　Ｊｕｇｇｌｅｒ　在底层技术的支持下提供了快速开发实时、交互的虚拟现实软件的面　向对象的开发环境；另外如ＣＡＧＡ　Ｌｉｂｒａｒｙ，是一个针对多屏虚拟现实　

Ｎ　謇磋　忝论坛　２０１３￣１期（总第１９３期）　

浅谈虚拟现实技术在历史教学中的优势　

关叠华　

江门市景贤学校，广东　江ｆ］　５２９０００　

人类社会已进入信息时代，信息技术的飞速发展，已经　

向教育提出了挑战。“全国中小学信息技术教育工作会议”　

就曾明确提出教育要跟上科学和社会现代化发展的步伐，　

就必须加快教育的信息化。虚拟技术是信息技术领域的一　

项高新技术，它被广泛地运用于各行各业，如艺术、教育、娱　

乐、医学等许多领域。在国外，虚拟现实技术已应用于课堂　

教学。虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的优越性是显　

而易见的，在教育领域内具有广泛的前景。　

一、虚拟现实技术的种类及基本特征　

虚拟现实技术（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）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。　

（－－）虚拟现实技术具有以下三个基本特征　

１．沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的　

生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像。使用　

者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置　

身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的…员。使用者与虚拟　

环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一　样。当使用者移动头部时，虚拟环境中的图像也实时地跟　

随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可　

以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都　

是那么逼真，有一种身临其境的感觉。　

２．交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自　

然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，　

而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。　

计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调　

整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体　

浅谈虚拟现实技术特点1000字

虚拟现实技术是一种通过计算机生成的数字世界，是人与计算机之间交互的一种形式。相较于传统的3D图像和视频，虚拟现实技术提供了更加真实的沉浸式体验，可以给用户带来纯粹的感官体验。

虚拟现实技术的特点主要有以下几点：

1.沉浸感强。虚拟现实技术在视觉、听觉、触觉等多个方面进行模拟，用户可以身临其境地感受到虚拟世界中的事物，从而建立一种强烈的沉浸感。

2.交互性高。虚拟现实技术使得用户可以在虚拟世界中进行各种活动，与虚拟世界中的事物进行互动，增强了用户的参与感和满足感。

3.实时性强。虚拟现实技术能够实时响应用户的行为和操作，让用户感到虚拟和现实之间不存在明显的时间差距。

4.创造性强。虚拟现实技术基于计算机绘图和模拟技术，可以创造出各种想象中的事物和场景，让用户可以感受到更加丰富和独特的体验。

5.跨领域应用广泛。虚拟现实技术不只是在游戏方面有应用，包括医疗、军事、娱乐、教育以及建筑等领域都可以使用虚拟现实技术进行模拟、培训和演练，提升效率和安全性。

6.可视化成果具有直观性。通过虚拟现实技术将物理空间转化为数字空间，可以使用户通过虚拟的方式看到真实的成果，提高了可视化的直观性和效果。

虚拟现实技术具有以上特点，越来越得到认同和应用，在未来将进一步推动人类认知和技术进步。

计算机图形学在虚拟现实方面的应用与研究

虚拟现实(virtual reality,VR)是一项崛起于二十世纪八十年代末九十年代初的高新技术、实用技术。它是利用计算机软硬件以及各种传感器构成三维信息的人工环境——虚拟环境，从而真实地模拟现实世界中可以实现的甚至是不可实现的物理上的、功能上的事物和环境。

作为一项综合技术，虚拟现实技术主要涉及到计算机技术、传感器技术和人工智能等领域。如前所述，虚拟现实的主要目的在于提供虚拟环境，并在虚拟环境中实现用户和环境的互动，从这个角度上说，虚拟现实主要有三个方面的含义：首先借助虚拟现实技术生成虚拟实体，虚拟实体主要是针对用户的生理感觉（视、听、触、嗅等）而言；其次，用户可以通过人的生理的自然技能同这个环境交互，人的生理的自然技能主要是头部、眼球的转动，身体四肢、躯干的运动等人体力学运动；最后虚拟现实技术主要利用传感器完成人和虚拟环境的交互。

我们可以说，虚拟现实的基础是对环境的虚拟，而对环境的虚拟又主要基于计算机图形学运用。近年来计算机图形学的发展对虚拟现实技术极大的推动作用，也说明了计算机图形学在虚拟现实技术领域中的主要领导地位。

它主要具备四个重要特征：

一、多感知性：即虚拟现实能多维感知，不仅包括视觉，还包括听觉、触觉和嗅觉等；

二、存在感：即临场感，指用户感到存在于虚拟环境中的真实度；

三、交互性：指用户和环境的双向交流；

四、自主性：指虚拟环境中物体根据物理定律运动的程度。

虚拟现实的技术因素主要包括图形图像的处理、语音处理与音响、模式识别、人工智能、智能借口、传感器、实时分布系统和数据库技术等。典型的虚拟现实系统的基本组成主要包括：一、效果产生器：完成人与虚拟环境交互的硬件接口装置；二、实景仿真器：系统的核心部分，由计算机软件系统、软件开发工具等组成；三、应用系统：面向具体问题的软件部分，描述仿真的具体内容；四、几何构造系统：提供描述仿真对象的物理特性的信息。