vr虚拟现实技术期末论文
vr虚拟现实技术期末论文 虚拟现实技术初探篇一 【摘要】 本文通过定义、系统构成、特征、应用及发展前景等几个 方面对虚拟现实技术做了一个的简要介绍。【关键词】 虚拟现实 3I 应用 虚拟现实即Virtual Reality ,简称VR,这个名词始创于上个世纪八十年 代,由美国发明家Jaron Lanier提出,是一门崭新的综合性信息技术,而且已经成为 当今计算机科学界最振奋人心的研究课题之一。
一、什么是虚拟现实 VR是指利用多媒体计算机技术生成一个具有逼真的视觉、听觉、触 觉及嗅觉等的模拟现实环境,利用人的自然技能对这一虚拟出来的现实环境进行 交互体验,体验的结果(即该虚拟的现实反应)与在相应的真实现实中的体验结果 相似或完全相同。
二、虚拟现实技术的系统构成 如图所示,VR的系统由以下模块构成: 1.检测模块:检测用户的操作指令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。
2. 反馈模块:接受来自传感器模块的信息,为用户提供动感、触觉、力 觉等多方面感受的实时反馈。
3. 传感器模块:一方面接受来自用户的操作指令,并将其作用于虚拟 环境;另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。
4. 控制模块:对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产 生作用。
5. 建模模块:运用知识库、模式识别、人工智能等技术,获取现实世界 组成部分的三维表示,通过音响制作实现对现实世界的声音模拟,并由此构成对应的虚拟环境。
6. 三维模块:通过三维技术实现对虚拟环境的视觉模拟。
此外,在开放式的虚拟现实系统中,还可以通过传感装置与现实世界构 成反馈闭环,在用户控制下,利用虚拟环境对现实世界进行直接操作或遥控操作。
三、虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术具有如下四个特征,即:多感知性、沉浸感、交互性、想 象性。
1. 多感知性(Multi-Sensory)――所谓多感知性,是指通过多种媒体,产 生视觉、听觉、触觉、力觉、和运动等的感知。理想的虚拟现实技术应该实现人 所具有的一切感知功能。由于科技发展的局限性和不成熟,目前的虚拟现实技术 所开发的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
2. 沉浸感(Immersion)――又称临场感,指用户感到作为主角存在于虚 拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。当 用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中时,眼睛看到的、耳朵听到的、 鼻子闻到的、嘴巴尝到的、还有身体触摸到的等等,都跟在现实世界里体会到的 感觉是一样的。
3. 交互性(Interactivity)――指用户对虚拟环境内的物体进行操作时, 对象将给用户以感觉上的反馈。例如,在虚拟环境中参加足球比赛,当用户用脚去 踢虚拟环境中的足球时,会产生触觉和力的反馈。
4. 构想性(Imagination)――强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象 空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不 存在的甚至是不可能发生的环境。
一般来说,“身临其境”般的沉浸感,友好亲切的人机交互性,和发人深 思的构想性是虚拟现实的三大主要特征,亦即我们常说的“3I”特性。
四、虚拟现实技术的应用 虚拟现实技术创建伊始,就承载着巨大的应用价值,它涉及科研、军事、 航天、医学、教育、工程技术、影视娱乐等众多领域。典型的应用领域有:1. 医学方面 虚拟现实技术在医学上的应用大致分为两类,一类是虚拟人体,也就是 数字化人体,可用于构造人体模型,便于医生对人体构造和功能的辨识;另一类是 虚拟手术系统,可用于指导高难度手术的进行。
2. 教育方面 在教育领域,虚拟现实技术具有广泛的作用和影响。基于虚拟现实技 术带来的崭新的教育模式,使我们的教育理念和教育方法也在随之变革,授课内容 以大量详实、生动、直观的虚拟情节出现,寓教于乐。
3. 娱乐方面 娱乐领域是虚拟现实技术的一个重要应用领域。它能够提供更为逼真 的虚拟环境,借助于头盔显示器、数据服、立体声耳机、数据手套等传感装置,使 人们能够享受到强烈的感官刺激,带来更好的娱乐感觉。
4.军事科研领域方面 军事和科研都是需要巨额资金投入的领域,而且难度大、危险系数高, 在某种情况下,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,既可以节省人力物力资源,打破 时间和空间的限制,又可以缩短开发周期、提高生产效率、削减项目经费。
五、虚拟现实技术的发展前景 虚拟现实技术是许多相关学科领域集成、交叉的产物,它融合了人工 智能、电子学、数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术、心理 学等多个技术分支,大大推进了计算机科学软硬件技术的全面发展。虚拟现实技 术的发展,从根本上改变了人们的工作方式和生活方式,将劳逸真正结合了起来, 而且虚拟现实技术与美术、音乐等文化艺术的结合,将诞生出人类的第九大艺术, 前景一片光明。而且虚拟现实技术继理论分析、科学实验之后,成为人类探索客 观世界规律的又一手段和方式。
虽然虚拟现实领域的技术潜力是巨大的,应用前景也是很广阔的,但仍 存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论,目前虚拟现 实技术所取得的成就,绝大部分来说,还只是扩展了计算机的接口能力,刚刚开始涉及到人的感知系统、肌肉系统与计算机的集合作用问题。只有当真正开始涉及 并找到针对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被 彻底地克服。
六、小结 综上所述,无论是现在还是将来,虚拟现实技术在各行各业都将得到不 同程度的发展,并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟城市、虚拟战场、虚拟 校园、甚至“数字地球”都会不断涌现,带给我们一种全新的视觉、身心体验。虚 拟现实技术将使众多传统行业和产业发生颠覆性的变革,给我们的生产和生活带 来巨大的经济效益。