虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及其應用-計算機圖形學論文-wenkub
2022-11-06 14:18:00 本頁面
【正文】 箱，其目的是為了便于開發(fā) VR 應用程序。 (5)系統(tǒng)集成技術(shù)。然而研究力學反饋裝置是相當困難的，如何解決現(xiàn)有高精度裝置的高成本和大重量是一個需要進一步研究的問題。 在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，如何消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關(guān)性已成為聲學專家們研究的熱點。而輸出設(shè)備是由 VR 系統(tǒng)把虛擬環(huán)境綜合產(chǎn)生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的逼真感。 (4)構(gòu)想性（ Imagination） 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。 (2)浸沒感（ Immersion） I3 IMAGINATION 構(gòu)想 INTERACTION 交互 IMMERSIONNN 沉浸 浸沒感又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)將成為一種對多維信息處理的強大系統(tǒng)，成為人進行思維和創(chuàng)造的助手及對人們已有的概念進行深化和獲取新概念的有力工具。“ Virtual Reality”一詞是由美國VPL(“ Virtual Programming Languages” )研發(fā)公司的創(chuàng)始人之一加隆然而，隨著時間的推移，處理器、圖象和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)變得更加強大，并具有本效益，這些限制將最終被克服。在一些高級的觸覺系統(tǒng)中還包含了觸覺信息，也叫作力反饋，在醫(yī)學和游戲領(lǐng)域有這 樣的應用。 從技術(shù)的角度來說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有下面三個基本特征：即三個“I”immersion interactionimagination（沉浸 — 交互 — 構(gòu)想），它強調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導作用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展與應用 虛擬現(xiàn)實， 也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，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。從過去人只能從計算機系統(tǒng)的外部去觀測處理的結(jié)果，到人能夠沉浸到計算機系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中，從過去人只能通過鍵盤、鼠標與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生作用，到人能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用；從過去的人只能以定量計算為主 的結(jié)果中啟發(fā)從而加深對事物的認識，到人有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感知和理性的認識從而深化概念和萌發(fā)新意。人們與虛擬環(huán)境相互要么通過使用標準裝置例如一套鍵盤與鼠標，要么通過仿真裝置例如一只有線手套，要么通過情景手臂和 /或全方位踏車。 1. 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷程 虛擬現(xiàn)實的 發(fā)展從 1962 年， Ivan Sutherland 教授在他的博士論文《終極顯示》（ The Ultimate Display）中對有關(guān)計算機圖形交互系統(tǒng)方面作了論述。雷尼爾(Jaron Lanier)在 1989 年正式提出的。 2. 虛擬現(xiàn)實的特點 (1)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。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。 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(shè)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。 4. 虛擬現(xiàn)實 的關(guān)鍵技術(shù) (1)環(huán)境建模技術(shù)。同時，雖然三維圖形生成和立體圖形生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但復雜場景的實時顯示一直是計算機圖形學的重要研究內(nèi)容。 (4)交互技術(shù)。 由于虛擬 現(xiàn)實 系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。它不僅提供了對普通 VR硬件的接口，而且提供了繪制虛擬世界的命令。 WTK 還 支持多顯示器和同步合作體驗。 Vega 的功能可以通過附加的特效模塊來擴展。它可以在多種計算平臺上運行，不需要昂貴的圖形加速器。 與其他 VR 系統(tǒng)不同的是，用戶可以從底層（如 C/C++語言）編寫 DVS 應用，但也可以利用 DVS 提供的高級動畫服務器，直接進行虛擬環(huán)境的模擬，從而避免程序編寫這一較為專業(yè)的環(huán)節(jié)。 (7)OpenGL OpenGL 的英文全稱是“ Open Graphics Library”即“開放的圖形程序接口”，它的前身是 SGI 公司開發(fā)的 IRIS GL，目前已經(jīng)發(fā)展到 。OpenGL 不但具有開放性、獨立性和兼容性三大特點。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此，概括的國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它主要涉及到三個研究領(lǐng)域：通過計算圖形方式建立實時的三維視覺效果；建立對虛擬世界的觀察界面；使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)加強諸如科學計算技術(shù)等方面的應用。
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