虛擬現實的關鍵技術

1、虛擬現實的關鍵技術虛擬現實是多種技術的綜合，其關鍵技術和研究內容包括以下幾 個方面：1、交互技術虛擬現實中的人機交互遠遠超出了鍵盤和鼠標的傳統模式，利用數字 頭盔、數字手套等復雜的傳感器設備，三維交互技術與語音識別、語 音輸入技術成為重要的人機交互手段。2、觸覺反饋技術在虛擬現實系統中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬 物體的反作用力，從而產生身臨其境的感覺。3、環(huán)境建模技術即虛擬環(huán)境的建立，目的是獲取實際三維環(huán)境的三維數據，并根 據應用的需要，利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環(huán)境模型。4、系統集成技術由于虛擬現實系統中包括大量的感知信息和模型，因此系統的集 成技術為重中之重:包括信息同步

2、技術、模型標定技術、數據轉換技 術、識別和合成技術等等。5、立體聲合成和立體顯示技術在虛擬現實系統中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關性，同 時在復雜的場景中實時生成立體圖形。虛擬現實是在計算機中構造出一個形象逼真的模型。人與該模型 可以進行交互，并產生與真實世界中相同的反饋信息，使人們獲得和 真實世界中一樣的感受。當人們需要構造當前不存在的環(huán)境（合理虛 擬現實）、人類不可能達到的環(huán)境（夸張?zhí)摂M現實）或構造純粹虛構的 環(huán)境（虛幻虛擬現實）以取代需要耗資巨大的真實環(huán)境時，就可以利用 虛擬現實技術。為了實現和在真實世界中一樣的感覺，就需要有能實現各種感覺 的技術。人在真實世界中是通過眼睛、耳朵、手

3、指、鼻子等器官來實 現視覺、觸覺（力覺）、嗅覺等功能的。人們通過視覺觀看到色彩斑斕 的外部環(huán)境，通過聽覺感知豐富多彩的音響世界，通過觸覺了解物體 的形狀和特性，通過嗅覺知道周圍的氣味?？傊ㄟ^各種各樣的感 覺，使我們能夠同客觀真實世界交互（交流），使我們浸沉于和真實世 界一樣的環(huán)境中。在這里，實現聽覺最為容易；實現視覺是最基本的也是必不可少 的和最常用的;實現觸覺只有在某些情況下需要，現在正在完善;實現 嗅覺還剛剛開始。人從外界獲得的信息，有80%-90%來自視覺。因 此在虛擬環(huán)境中，實現和真實環(huán)境中一樣的視覺感受，對于獲得逼真 感、浸沉感至為重要。在虛擬現實中和通常圖像顯示不同的是，要求顯

4、示的圖像要隨觀 察者眼睛位置的變化而變化。此外，要求能快速生成圖像以獲和實時 感。例如，制作動畫時不要求實時，為了保證質量每幅畫面需要多長 時間生成不受限制。而虛擬現實時生成的畫面通常為30幀/秒。有 了這樣的圖像生成能力，再配以適當的音響效果，就可以使人有身臨 其境的感受。能夠提供視覺和聽覺效果的虛擬現實系統，已被用于各種各樣的 仿真系統中。城市規(guī)劃中，這樣的系統正發(fā)揮著巨大作用。例如，許 多城市都有自己的近期、中期和遠景規(guī)劃。在規(guī)劃中需要考慮各個建 筑同周圍環(huán)境是否和諧相容，新建筑是否同周圍的原有的建筑協調， 以免造成建筑物建成后，才發(fā)現它破壞了城市原有風格 和合理布局。這樣的仿真系統還可

5、用以保護文物、重現古建筑。把珍貴的文物 用虛擬現實技術展現出來供人參觀，有利于保護真實的古文物。山東 曲阜的孔子博物院就是這么做的。它把大成殿也制成模型，觀眾通過 計算機便可瀏覽到大成殿幾十根鏤空雕刻的盤龍大石柱，還可以繞到 大成殿后面游覽。用虛擬現實技術建立起來的水庫和江河湖泊仿真系統，更能使人 一覽無遺。例如建立起三峽水庫模型后，便可在水庫建成之前，百觀 地看到建成后的壯觀景象。蓄水后將最先淹沒哪些村莊和農田，哪些 文物將被淹沒，這樣能主動及時解決問題。如果建立了某地區(qū)防汛仿 真系統，就可以模擬水位到達警戒線時哪些堤段會出現險情，萬一發(fā) 生決口將淹沒哪些地區(qū)。這對制定應急預案有莫大的幫助。

6、虛擬現實的廣泛用途，把計算機應用提高到一個嶄新的水平，其作用 和意義顯而易見。此外，還可從更高的層次上來看待其作用和意 義。一是在觀念上，從“以計算機為主體”變 成“以人為主體”。二是在哲學上使人進一步認識“虛”和“實”之間的關系。虛和實的關系是一個古老的哲學命題。我們是處于真實的客觀世 界中，還是只處于自己感覺世界中，一直是唯物論和唯心論爭論的焦 點。以視覺為例，我們所看到的一切，不過是視網膜上的影像。過去， 視網膜上的影像都是真實世界的反映，因此客觀的真實世界同主觀的 感覺世界是一致的。現在，虛擬現實導致了二重性，虛擬現實的景物 對人感官來說是實實在在的存在，但它又的的確確是虛構的東西?？?是，按照虛構東西行事，往往又會得出正確的結果。因此就引發(fā)了哲 學上要重新認識“虛”和“實”之間關系的課題。過去的人機界面（人同計算機的交流）要求人去適應計算機，而使 用虛擬現實技術后，人可以不必意識