2024年6月5日发(作者：)
虚拟现实技术
1、 定义
虚拟现实（Virtual Reality，VR），又译为虚拟实在、灵境、临境等。它是近年来出现
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。
2、 基本特征
沉浸性（Immersion）：人能沉浸到计算机系统创建的环境中，人由观察者变为全身
心的投入者，成为虚拟现实系统的一部分，虚拟场景可随着人的视点做全方位运动。
交互性（Interaction）：人能通过键盘、鼠标以及各种传感器与多维化信息的环境发
生交互，人如同在真实的环境中与虚拟环境中的对象发生交互关系。为达到这个目标，
高速计算和处理必不可少。
想象性（Imagination）：通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中,与虚拟环境进行了
各种交互作用,从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识,从而可以深化概
念,萌发新意,产生认识上的飞跃。因此,虚拟现实不仅仅是一个用户与终端的接口,而且可
以使用户沉浸于此环境中获取新的知识,提高感性和理性认识,从而产生新的构思。这种
构思结果输入到系统中去,系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。如
此反复,这是一个学习—创造—再学习—再创造的过程,因而可以说,虚拟现实是启发人的
创造性思维的活动。
3、 参与者在虚拟环境中的活动和经历
主观参与（First-person activities）：参与者是整个经历的中心，一切围绕参与者进
行。利用桌面计算机或头盔式眼镜进行的活动就是这种类型的参与。
主观参与（Second-person activities）：客观参与时，参与者可在虚拟环境中看到他
自己与其他物体的交互。
4、 建立有效的虚拟环境
（1） 用虚拟环境精确表示物体的状态模型
（2） 环境的可视化表示及渲染出的景象
5、 虚拟现实的分类
非沉浸类虚拟现实系统
特点
又称桌面虚拟现实系统、窗口中
的虚拟现实系统。采用标准的显
示器和立体显示、声音技术，并
可用多种空间操纵设备进行操
纵。
利用设备把参与者的视觉、听觉
和其他感觉封闭起来，参与者能
全身心投入和沉浸其中的感觉。
在以上两种系统基础上实现多用
户参与，通过网络共享同一虚拟
空间。
增强操作员对真实环境的感受
实际系统
全景视频系统
桌面虚拟现实CAD系统
沉浸类虚拟现实系统
分布式虚拟现实系统
增强现实系统
基于头盔的系统
遥在系统（Telepresence）
投影虚拟现实系统
Mud/Moo
协同实验室（Collaboratory）
VRML
飞机上的平视显示器
6、 虚拟现实技术的发展及应用
（1）
发展：
美国是虚拟现实技术研究的发源地,第一个虚拟设备是在1962年由Morton Heiling
设计的"全传感仿真器",该仿真器仿真骑车穿越纽约市的过程,"骑车人"能感受到风,感受到
路面的颠簸,当经过饭店时,"骑车人"甚至能闻到食品的香味。
1984年,美国宇航局Ames研究中心开始了虚拟视觉环境显示项目的研究,后来还开发
虚拟界面环境工作站Ames,研究中心的虚拟行星探测实验室的McGreevy和J Humphries
博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器,将发回的数据输入到计算机中为地
面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。
1986年美国宇航局的科学家们成功研制出了第一套基于HMD及数据手套的虚拟交
互环境工作站VIEW,成为世界上第一个较为完善的多用途多感知的虚拟现实系统。
到了20世纪90年代,迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹
配,使基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能。
1992年,大型虚拟现实系统CAVE的建立标志着虚拟现实技术与网络的结合变的越来
越紧密。与此同时,新的网络编程语言的出现促使了新的虚拟现实建模语言的诞生,如X3D
Java3D等。
（2）
应用：
作为教育和研究的媒体
作为虚拟环境
作为新的研究主题
作为一种合理空间
在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离,但是近十年来虚
拟现实技术已经得到了相当的重视。国家科委国防科工委都已将虚拟现实技术的研究列为重
点攻关项目,国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错
的研究成果,如北京航空航天大学计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室集成的分布式虚
拟环境,清华大学国家光盘工程研究中心所做的布达拉宫实现了大全景虚拟现实等。现在,虚
拟现实系统已突破了过去航空航天、军事、娱乐等几个特定应用领域,打破了只有政府才能
用得起的技术,渗入到了生活的各个方面,比如航空、航天、铁道、建筑、土木、科学计算可
视化等各个领域。
7、 虚拟实验室
发布评论