【正文】 第一階段，50～70年代，為虛擬現(xiàn)實(shí)的探索階段【4】。1965年，由美國(guó)的MortonHeileg開發(fā)了一個(gè)稱做Sensorama的摩托車仿真器，不僅具有三維視頻及立體聲效果，還能產(chǎn)生風(fēng)吹的感覺和街道氣味。1968年，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家I1E1Sutherland在哈佛大學(xué)組織開發(fā)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器HMD及頭部位跟蹤系統(tǒng)（），成為VR技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，為虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。：頭部位跟蹤系統(tǒng)第二階段，80年代初至80年代中期，開始形成VR技術(shù)的基本概念，開始由實(shí)驗(yàn)進(jìn)入實(shí)用階段，其重要標(biāo)志是：1985年在MichaelMcGreevy領(lǐng)導(dǎo)下完成的VIEW虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（），裝備了數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器，提供了手勢(shì)、語(yǔ)言等交互手段，使VIEW成為名副其實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，成為后來開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的體系結(jié)構(gòu)。其他如VPL公司開發(fā)了用于生成虛擬現(xiàn)實(shí)的RB2軟件和DataGlove數(shù)據(jù)手套，為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了開發(fā)工具。：VIEW虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)第三階段，80年代末至90年代初，為虛擬現(xiàn)實(shí)全面發(fā)展階段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)階段走向了市場(chǎng)的實(shí)用階段，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究也從基本理論和系統(tǒng)構(gòu)成的研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用中所遇到的具體問題的探討。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中只有各種交互設(shè)備還不夠，還必須提供基本的軟件支撐環(huán)境，用戶能方便地構(gòu)造虛擬環(huán)境并與虛擬環(huán)境進(jìn)行高級(jí)交互。為了使VR技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，很有必要分析虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟件支撐環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，例如Dialogue系統(tǒng)，提出了一種通過基于事件驅(qū)動(dòng)的中驅(qū)用戶接口管理系統(tǒng)（UMIS），能進(jìn)行多進(jìn)程通訊的軟件體系結(jié)構(gòu)，解決了虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)靈活性問題，推進(jìn)了軟件支撐環(huán)境的發(fā)展。為了滿足虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)計(jì)算復(fù)雜性的幾乎是無限的要求，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)必須提供足夠強(qiáng)的靈活性及可擴(kuò)充性。要做到這一點(diǎn)，可以從軟件與硬件來考慮，在硬件體系結(jié)構(gòu)方面，DIVISON公司在SuperVision系統(tǒng)（）中提出了一種基本的并行模型，開發(fā)了并行處理器件和DVS操作系統(tǒng)，使虛擬現(xiàn)實(shí)得以全面發(fā)展。：SuperVision系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)的研究現(xiàn)狀、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美國(guó)的研究現(xiàn)狀美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，美國(guó)VR技術(shù)的研究水平基本上代表了國(guó)際VR發(fā)展的水平。最初的研究應(yīng)用主要集中在美國(guó)軍方對(duì)飛行駕駛員與宇航員的模擬訓(xùn)練。然而,隨著冷戰(zhàn)后美國(guó)軍費(fèi)的削減,這些技術(shù)逐步轉(zhuǎn)為民用。目前美國(guó)在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面【5】。 上世紀(jì)80年代，美國(guó)宇航局(NASA)及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，美國(guó)宇航局Ames實(shí)驗(yàn)室致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索”(VPE)的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃?，F(xiàn)NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng),空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(xué)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)，他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)（）。施樂公司研究中心在VR領(lǐng)域主要從事利用VRT建立未來辦公室的研究，并努力設(shè)計(jì)一項(xiàng)基于VR使得數(shù)據(jù)存取更容易的窗口系統(tǒng)。波音公司的波音777運(yùn)輸機(jī)采用全無紙化設(shè)計(jì)，利用所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實(shí)環(huán)境之上，把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上，工人根據(jù)此模板控制待加工尺寸，從而簡(jiǎn)化加工過程。：流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀在歐洲，英國(guó)在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面【6】，在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國(guó)Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們?cè)谲浖陀布哪承╊I(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國(guó)ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn)，主要包括VR重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。歐洲其它一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家如：瑞典、荷蘭、德國(guó)等也積極進(jìn)行了VR的研究與應(yīng)用。瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個(gè)基于Unix的，不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。荷蘭海牙TNO研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室(TNOPEL)開發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過改進(jìn)人機(jī)界面來改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。德國(guó)在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；二是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭(zhēng)取定單；三是用于培訓(xùn)，在新生產(chǎn)設(shè)備投入使用前用虛擬工廠來提高工人的操作水平。、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)【7】的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就。在東京技術(shù)學(xué)院精密和智能實(shí)驗(yàn)室研究了一個(gè)用于建立三維模型的人性化界面，稱為SpmAR（）；NEC公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用代用手來處理CAD中的三維形體模型，通過數(shù)據(jù)手套把對(duì)模型的處理與操作者的手聯(lián)系起來；日本國(guó)際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置；東京大學(xué)的高級(jí)科學(xué)研究中心的研究重點(diǎn)主要集中在遠(yuǎn)程控制方面，他們最近的研究項(xiàng)目是可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個(gè)模擬人手的隨動(dòng)機(jī)械人手臂的主從系統(tǒng)；東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題。他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)，用于克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性。：SpmAR搜索界面、國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀在我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，研究與應(yīng)用VR、建立虛擬環(huán)境、虛擬場(chǎng)景模型分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。國(guó)家科委國(guó)防科工委部已將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用并取得了一些不錯(cuò)的研究成果【8】。浙江大學(xué)CADamp。CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于圖像的虛擬實(shí)現(xiàn)、分布式虛擬環(huán)境的建立、多細(xì)節(jié)層次模型、真實(shí)感三維重建、基于幾何和圖像的混合式圖形實(shí)時(shí)繪制算法（）等領(lǐng)域開展了深入的研究，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響。：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的國(guó)內(nèi)最大的數(shù)字城市仿真項(xiàng)目——數(shù)字興義第二章：虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)應(yīng)用舉例、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美軍模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展、構(gòu)建虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境通過相應(yīng)的三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形圖像庫(kù)，包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場(chǎng)景、各種武器裝備和作戰(zhàn)人員等，為使用者創(chuàng)造一種險(xiǎn)象環(huán)生、逼近真實(shí)的立體戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，以增強(qiáng)其臨場(chǎng)感覺，提高訓(xùn)練質(zhì)量。在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中【9】，美軍采用綜合了航空照片、衛(wèi)星影像和數(shù)字高層地形數(shù)據(jù)來生成高分辨率的作戰(zhàn)區(qū)域三維地形環(huán)境，以幾乎一致的三維環(huán)境來訓(xùn)練執(zhí)行任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員。很多飛行員都感慨在執(zhí)行任務(wù)的過程中，見到的環(huán)境都在模擬器中見到過，因此大大減少了執(zhí)行任務(wù)的難度和傷亡率。、進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練 基于VR 的軍事模擬訓(xùn)練最初就是針對(duì)單兵操作武器裝備的，因此在單兵訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用也最為廣泛和成熟。美國(guó)的“F － 16”【10】戰(zhàn)斗機(jī)虛擬訓(xùn)練模擬器采用了三維圖形可視化生成系統(tǒng)、全封閉立體頭盔顯示器、三維交互式聲音合成技術(shù)、Provision 高性能圖形工作站、六自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等先進(jìn)的技術(shù)手段，并制造了與實(shí)物同樣大小的戰(zhàn)斗座艙。其三維圖形生成系統(tǒng)不僅能夠生成逼真的大范圍虛擬地形環(huán)境，模擬不同自然環(huán)境下如霧天、雨天、暴風(fēng)雪等各種飛行條件，而且其三維的聲音合成系統(tǒng)還能夠合成出逼真的三維空間聲音的效果，能處理虛擬現(xiàn)實(shí)中飛機(jī)以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。據(jù)調(diào)查，從未參加過實(shí)戰(zhàn)的飛行員在首次執(zhí)行任務(wù)時(shí)的生存概率只有60%，而經(jīng)過模擬對(duì)抗訓(xùn)練后，此概率可以提高到90%。 來自佛羅里達(dá)州Raydon 公司的虛擬勇士互動(dòng)( VWI) 訓(xùn)練機(jī)能夠幫助步兵師在虛擬的戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行訓(xùn)練，與仿真的坦克、裝甲車和直升機(jī)進(jìn)行互動(dòng)。自伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)至今，美國(guó)已動(dòng)員近20 萬(wàn)人次的軍人前往當(dāng)?shù)刈鲬?zhàn)，其中接受過模擬訓(xùn)練系統(tǒng)培訓(xùn)的達(dá)八成以上。 The F － 16 virtual training simulator、通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地同環(huán)境作戰(zhàn)訓(xùn)練運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分布式交互仿真并結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練中心控制設(shè)置在不同地域的作戰(zhàn)單位及各級(jí)指揮官處的模擬系統(tǒng)終端來實(shí)現(xiàn)不同地域、相同環(huán)境的模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練。美陸軍的“近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)” 【11】( Close CombatTactical Trainer，CCTT) 采用先進(jìn)的主干光纖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合分布式交互仿真，建立一個(gè)虛擬作戰(zhàn)環(huán)境，能夠仿真包括“艾布拉莫斯”坦克、“布雷德利”戰(zhàn)車、HUMVEES武器系統(tǒng)在內(nèi)的多種武器裝備，供作戰(zhàn)人員在人工合成環(huán)境中完成作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)。該系統(tǒng)通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)聯(lián)結(jié)著從韓國(guó)到歐洲的大約65 個(gè)工作站，各站之間可迅速傳遞裝備模型和訓(xùn)練數(shù)據(jù)，使參演人員能在虛擬環(huán)境的動(dòng)態(tài)形式中進(jìn)行近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。在美國(guó)肯塔基州克斯堡的乘車作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)室里，坦克駕駛員不必離開房間，就可操縱“艾布拉莫斯”