【正文】 【摘要】 ：21世紀(jì)的人類(lèi)社會(huì)是信息化社會(huì)，以信息技術(shù)為主要標(biāo)志的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)在整個(gè)經(jīng)濟(jì)中的比重不斷增加，多媒體技術(shù)及產(chǎn)品是計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的活躍領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)如虎添翼。它是隨著科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步、軍事和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而興起的一門(mén)由多學(xué)科支撐的新理論技術(shù)，可以很好地面對(duì)市場(chǎng)全球化的要求，并且有助于人們更好地去解決資源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題與需求多樣性問(wèn)題。與傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品相比，大大減少了投放市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)性，也為企業(yè)決策人尋找商機(jī)、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)，也為人類(lèi)的生活和工作提供全新的信息服務(wù)。本文將從虛擬現(xiàn)實(shí)定義及原理、特征、應(yīng)用、未來(lái)發(fā)展方向及研究重點(diǎn)方面介紹虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)。【關(guān)鍵詞】 ：虛擬現(xiàn)實(shí) 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(shí)理論與技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)的定義及原理 虛擬現(xiàn)實(shí)特征 多感知性(MultiSensory) 浸沒(méi)感(Immersion) 交互性(Interactivity) 構(gòu)想性(Imagination) 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程 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 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀 9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 進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地同環(huán)境作戰(zhàn)訓(xùn)練 1進(jìn)行軍事指揮人員訓(xùn)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(luò)虛擬戰(zhàn) 1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析 1ChemLab 1IrYdium Chemistry Lab 1浙江大學(xué)有機(jī)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室 1金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 1東師理想初中化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室軟件 1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用 1虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 1虛擬設(shè)計(jì) 1虛擬制造 19第三章 ：虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)的發(fā)展方向及研究重點(diǎn) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幾個(gè)瓶頸問(wèn)題 虛擬環(huán)境表示的準(zhǔn)確性 虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性 人與虛擬環(huán)境交互的自然性 實(shí)時(shí)顯示問(wèn)題 圖形生成 智能技術(shù)(Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI) 2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 2動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù) 2實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù) 2新型交互設(shè)備的研制 2智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模 2分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望 22第四章 ：個(gè)人感想及總結(jié) 2個(gè)人感想 2整體總結(jié) 24附錄一：分工說(shuō)明 25附錄二：參考文獻(xiàn) 25第1章 ：虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)的定義及原理虛擬現(xiàn)實(shí)，(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR。又譯作靈境、幻真)是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱(chēng)靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的、具有視、聽(tīng)、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶(hù)通過(guò)使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。VR是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅覺(jué)等感覺(jué)，使人作為參與者通過(guò)適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)【2】。概括地說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。、虛擬現(xiàn)實(shí)特征、多感知性(MultiSensory)所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等【3】。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)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(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等幾種。 、浸沒(méi)感(Immersion)又稱(chēng)臨場(chǎng)感或存在感，指用戶(hù)感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶(hù)難以分辨真假，使用戶(hù)全身心地投入到計(jì)算機(jī)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(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。 、交互性(Interactivity)指用戶(hù)對(duì)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(shí)時(shí)性)。例如，用戶(hù)可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺(jué)，并可以感覺(jué)物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。 、構(gòu)想性(Imagination)又稱(chēng)為自主性——強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類(lèi)認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)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(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺(jué)系統(tǒng)、以語(yǔ)音識(shí)別、聲音合成與聲音定位為核心的聽(tīng)覺(jué)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(shè)備，以及味覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。、虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程虛擬技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)VR技術(shù)）的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：20世紀(jì)50年代至70年代，是VR技術(shù)的準(zhǔn)備階段；80年代初至80年代中期，是VR技術(shù)系統(tǒng)化、開(kāi)始走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)際應(yīng)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。