【正文】 【摘要】 ：21世紀的人類社會是信息化社會，以信息技術(shù)為主要標志的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)在整個經(jīng)濟中的比重不斷增加，多媒體技術(shù)及產(chǎn)品是計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的活躍領域。虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)的應用，使設計思路和設計表達如虎添翼。它是隨著科學和技術(shù)的進步、軍事和經(jīng)濟的發(fā)展而興起的一門由多學科支撐的新理論技術(shù)，可以很好地面對市場全球化的要求，并且有助于人們更好地去解決資源問題、環(huán)境問題與需求多樣性問題。與傳統(tǒng)開發(fā)設計的產(chǎn)品相比，大大減少了投放市場的風險性，也為企業(yè)決策人尋找商機、判斷概念產(chǎn)品能否進一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)，也為人類的生活和工作提供全新的信息服務。本文將從虛擬現(xiàn)實定義及原理、特征、應用、未來發(fā)展方向及研究重點方面介紹虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)。【關(guān)鍵詞】 ：虛擬現(xiàn)實 理論 技術(shù) 研究狀況 發(fā)展方向【Abstract】 ：Modular fixture configuration design is a plicated task requiring strong professional background and practical experience. However, automated or semiautomated puter aided modular fixture systems based on CAD packages still are not well accepted by the manufacturing industry due to the lack of intuitive interaction and immediate feedback pared with traditional models such as paper and physical models. In this paper, a novel Virtual Realitybased system for interactive modular fixture configuration design is presented. We use a multiview based modular fixture assembly model to assist information representation and management. In addition, the suggested strategy is patible with the principles of virtual environment and it is easy to reutilize the element model. Based on geometric constraints, we propose a precise 3Dmanipulation approach to improve intuitive interaction and accurate 3Dpositioning of fixture ponents in virtual space. Thus, the modular fixture configuration design task can precisely be performed in virtual space.【1】【Key words】 ：virtual reality, theory, technology, research status，development direction.目錄第一章 ：虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù) 虛擬現(xiàn)實的定義及原理 虛擬現(xiàn)實特征 多感知性(MultiSensory) 浸沒感(Immersion) 交互性(Interactivity) 構(gòu)想性(Imagination) 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程 國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在美國的研究現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究現(xiàn)狀 9第二章：虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)應用舉例 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在美軍模擬訓練中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展 構(gòu)建虛擬戰(zhàn)場環(huán)境 進行單兵模擬訓練 通過網(wǎng)絡進行異地同環(huán)境作戰(zhàn)訓練 1進行軍事指揮人員訓練 1提高指揮決策能力 1縮短武器裝備的研制周期 1信息網(wǎng)絡虛擬戰(zhàn) 1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學教學中的應用現(xiàn)狀分析 1ChemLab 1IrYdium Chemistry Lab 1浙江大學有機化學虛擬實驗室 1金華科仿真化學實驗室 1東師理想初中化學虛擬仿真實驗室軟件 1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設計與制造中應用 1虛擬產(chǎn)品概念設計 1虛擬設計 1虛擬制造 19第三章 ：虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)的發(fā)展方向及研究重點 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幾個瓶頸問題 虛擬環(huán)境表示的準確性 虛擬環(huán)境感知信息合成的真實性 人與虛擬環(huán)境交互的自然性 實時顯示問題 圖形生成 智能技術(shù)(Artificial Intelligence，簡稱AI) 2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 2動態(tài)環(huán)境建模技術(shù) 2實時三維圖形生成和顯示技術(shù) 2新型交互設備的研制 2智能化語音虛擬現(xiàn)實建模 2分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的展望 22第四章 ：個人感想及總結(jié) 2個人感想 2整體總結(jié) 24附錄一：分工說明 25附錄二：參考文獻 25第1章 ：虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)、虛擬現(xiàn)實的定義及原理虛擬現(xiàn)實，(Virtual Reality，簡稱VR。又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，它利用計算機技術(shù)生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環(huán)境中的實體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數(shù)字化人機接口技術(shù)。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。VR是一項綜合集成技術(shù)，涉及計算機圖形學、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行復雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計算機圖形(CG)技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)【2】。概括地說，虛擬現(xiàn)實是人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。、虛擬現(xiàn)實特征、多感知性(MultiSensory)所謂多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等【3】。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。 、浸沒感(Immersion)又稱臨場感或存在感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。 、交互性(Interactivity)指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實時性)。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。 、構(gòu)想性(Imagination)又稱為自主性——強調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 一般來說，一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計算機為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。、虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程虛擬技術(shù)（以下簡稱VR技術(shù)）的發(fā)展大致可分為三個階段：20世紀50年代至70年代，是VR技術(shù)的準備階段；80年代初至80年代中期，是VR技術(shù)系統(tǒng)化、開始走出實驗室進入實際應用的階段；80年代末至90年代初，是VR技術(shù)迅猛發(fā)展的階段。