虛擬現(xiàn)實(shí)

1、走近虛擬現(xiàn)實(shí)走近虛擬現(xiàn)實(shí)趙美琪、余勝泉“虛擬現(xiàn)實(shí)，什么呀？”伽啡貓皺著雙眉嘟囔著。看著小博士遠(yuǎn)去的背影，一大串“？”浮現(xiàn)在伽啡貓的眼前。“伽啡貓，過(guò)來(lái)?！毙〔┦繘_著他笑笑，“來(lái)，坐這兒，戴上這個(gè)頭盔、手套?！薄安┦?，你干什么？”伽啡貓又驚又怕。“帶你去個(gè)好地方?！毙〔┦拷器锏匦α诵??！巴廴瑂kyscrape，博士，這是在哪兒啊？”“幾年后的這兒?！薄罢嫦脒M(jìn)去看看里面的裝飾噯！”“沒(méi)問(wèn)題，Let’sgo！”伽啡貓迫不及待地推開(kāi)門(mén)，東瞅瞅

2、西看看，“不錯(cuò)不錯(cuò)，不過(guò)我喜歡把臺(tái)燈放在書(shū)桌左側(cè)?！薄澳阕约号惨幌拢痪托辛藛?？”“好！”伽啡貓歡蹦亂跳地把家具搬來(lái)搬去，忙得不亦樂(lè)乎。重新布置過(guò)的房間充滿(mǎn)了個(gè)人氣息，令人舒暢不已?！昂昧?，伽啡貓，今天就到這兒了?！辈┦窟呎f(shuō)邊幫他摘下頭盔、手套。伽啡貓使勁地眨了眨眼睛，發(fā)現(xiàn)自己還是坐在椅子上，前面就一臺(tái)電腦，傻了。“這就是虛擬現(xiàn)實(shí)?！毙〔┦坑终Ａ苏Ｑ劬?，笑著走了?！斑@到底是怎么回事？”看著博士的背影，眼前的“？”更大更多。“不行，我一定

3、要把它弄個(gè)水落石出?！辟し蓉堃荒樀牟环?。說(shuō)干就干。跑圖書(shū)館、上網(wǎng)查資料，一點(diǎn)不馬虎。噢，原來(lái)“虛擬現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR：VirtualReality）”這個(gè)小baby1989年誕生于美國(guó)VRLResearchInc公司的J.Lanier筆下，它通常是指用立體眼鏡（見(jiàn)圖）、傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實(shí)，人們通過(guò)這些設(shè)施以自然的方式（如頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、身體的運(yùn)動(dòng)等）向計(jì)算機(jī)送入各種動(dòng)作信息，并且通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)實(shí)施使人們得到

4、三維的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及觸覺(jué)等感覺(jué)世界。隨著人們不同的動(dòng)作信息，這些感覺(jué)也隨之改變。伽啡貓托著腮幫子想了想：確實(shí)，那天他真的把臺(tái)燈從右邊挪到了左邊，而且折騰了半天之后，他確實(shí)感覺(jué)自己胳臂酸酸的。小baby一開(kāi)始孤家寡人，滿(mǎn)可憐的。不過(guò)近幾年小家伙茁壯成長(zhǎng)，家族也慢慢龐大，“人工現(xiàn)實(shí)”（ArtificialReality）、“虛擬環(huán)境”（VirtualEnvironment）、“賽伯空間”(Cyberspace)等都是他的親兄弟。伽啡貓還發(fā)現(xiàn)，

5、事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅是指那些戴著頭盔和手套的技術(shù)，而且還應(yīng)該包括一切與之有關(guān)的具有自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法。小家伙來(lái)到這個(gè)世界的根本目的就是達(dá)到真實(shí)體驗(yàn)和基于自然技能的人機(jī)交互，能夠達(dá)到或者部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。根據(jù)用戶(hù)參與VR的不同形式以及沉浸的程度不同，可以把各種類(lèi)型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)劃分四類(lèi)：1桌面虛桌面虛擬現(xiàn)實(shí)擬現(xiàn)實(shí)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶(hù)觀察虛擬境界的一

6、個(gè)窗口。沉浸感(Immersion)使用者與計(jì)算機(jī)完全通過(guò)自然的交互方式，完全沉浸在計(jì)算機(jī)所營(yíng)造的虛擬環(huán)境中。交互性(Interaction)是VR系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)三維動(dòng)畫(huà)(Animation)的特征，使用者不再是被動(dòng)地接受信息或者是旁觀，而是能夠使用交互輸入設(shè)備操縱虛擬物體，改變虛擬世界。想象(Imagination)是指使用者利用VR系統(tǒng)可以從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)從而深化概念和萌發(fā)新意。伽啡貓自言自語(yǔ)道：“小

7、家伙天資聰慧，本事也夠硬，不知他在我們這個(gè)花花世界中扮演的又是什么樣的角色？據(jù)我目前所知，好像只在游戲中聽(tīng)到過(guò)“虛擬現(xiàn)實(shí)”這個(gè)詞，噢，還有就是博士讓我進(jìn)“屋”參觀，讓我自己修改不滿(mǎn)意的地方，估計(jì)這在商場(chǎng)上算得上是一個(gè)絕招吧！”“MyGod!”伽啡貓一翻資料慚愧地直想鉆到老鼠洞里，“這么多東西我都不知道，太沒(méi)面子了，這家伙的威力也真夠不小??！”一起來(lái)看看這家伙的本事，不由你不驚嘆！軍事：1983年DARPA和美國(guó)陸軍共同制定的SIM（SI

8、Mulatwking）研究計(jì)劃，將分散在不同地點(diǎn)的地面坦克、車(chē)輛仿真器通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合在一起，進(jìn)行各種復(fù)雜任務(wù)的訓(xùn)練和作戰(zhàn)演練。這是VR技術(shù)最早的研究與應(yīng)用的領(lǐng)域之一。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)：波音777由300萬(wàn)個(gè)零件組成，所有的設(shè)計(jì)在一個(gè)由數(shù)百臺(tái)工作站組成的虛擬環(huán)境中進(jìn)行。設(shè)計(jì)師戴上頭盔顯示器后，可以穿行于設(shè)計(jì)中的虛擬“飛機(jī)”，審視“飛機(jī)”的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。教育：將VR技術(shù)應(yīng)用于教育可以使學(xué)生能夠游覽海底、遨游太空、觀摩歷史城堡，甚至深入

9、原子內(nèi)部觀察電子的運(yùn)動(dòng)軌跡和體驗(yàn)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論世界，從而更形象地獲取知識(shí)，激發(fā)思維。娛樂(lè)：第一個(gè)大規(guī)模的VR娛樂(lè)系統(tǒng)“BattleTech”，將每個(gè)“座艙”仿真器連網(wǎng)進(jìn)行組之間的對(duì)抗，3D逼真視景、游戲桿、油門(mén)、剎車(chē)和受到打擊時(shí)的晃動(dòng)給用戶(hù)很強(qiáng)的感官刺激。VR還可以應(yīng)用于高難度和危險(xiǎn)環(huán)境下的作業(yè)訓(xùn)練。如醫(yī)療手術(shù)訓(xùn)練的VR系統(tǒng)，用CT或MRI數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中重構(gòu)人體或某一器官的幾何模型，并賦予一定的物理特征（例如密度、韌度、組織比例等），

10、通過(guò)機(jī)械手或數(shù)據(jù)手套等高精度的交互工具在計(jì)算機(jī)中模擬手術(shù)過(guò)程，以達(dá)到訓(xùn)練、研究的目的。美國(guó)的NASA和歐洲空間局ESA曾成功地將VR技術(shù)應(yīng)用于航天運(yùn)載器的空間活動(dòng)、空間站的操作和對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡維修方面的地面訓(xùn)練?！昂眉一铮臼逻€真不小?！辟し蓉堈媸欠怂恕！斑?，不對(duì)啊，‘人無(wú)完人’，它還處在發(fā)展初期，肯定還有許多不足和急需發(fā)展的地方，我來(lái)找找看。”要想這個(gè)小家伙能健康成長(zhǎng)，就必須提高VR系統(tǒng)的交互性、逼真感和沉浸感，因?yàn)檫@是它的靈魂

11、所在。為了達(dá)到這個(gè)目的，在新型傳感和感知機(jī)理、幾何與物理建模新方法、高性能計(jì)算，特別是高速圖形圖像處理，以及人工智能、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等方面都有許多挑戰(zhàn)性的問(wèn)題有待解決。同時(shí)，解決因虛實(shí)結(jié)合而引起的生理和心理問(wèn)題是建立和諧的人機(jī)環(huán)境的最后難點(diǎn)。例如，在以往的飛行模擬器中就存在一個(gè)長(zhǎng)期未曾解決的現(xiàn)象，即模擬器暈眩癥。無(wú)論是在簡(jiǎn)單的還是高級(jí)的飛行模擬器中，受訓(xùn)者都會(huì)或多或少地會(huì)產(chǎn)生一種類(lèi)似動(dòng)暈癥的癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至影響到受訓(xùn)者在操作中的安全性。