虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用-計算機圖形學(xué)論文-免費閱讀
【正文】 分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)必須支持系統(tǒng)中多個用戶、信息對象 (實體 )之間通過消息傳遞實現(xiàn)的交互。 (2)實時三維圖形生成和顯示技術(shù)。而信息可視化則更進一步，主要用于表現(xiàn)系統(tǒng) 中信息的種類、結(jié)構(gòu)、流程以及相互間的作用等。虛擬制造從本質(zhì)上講就是利用計算機生產(chǎn)出“虛擬產(chǎn)品”。虛擬戰(zhàn)場 (Virtual Battlefield)是其重要的應(yīng)用體現(xiàn)。因此，通過飛機模型器是訓(xùn)練飛行員的最可行、有效、經(jīng)濟的途徑。 在東京技術(shù)學(xué)院精密和智能實驗室研究了一個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)實系統(tǒng)，用代用手來處 理 CAD 中的三維形體模型。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計算。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)計一項基于 VR 使得數(shù)據(jù)存取更容易的窗口系統(tǒng)。 (1)美國的研究現(xiàn)狀 美國是虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的發(fā)源地，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以追溯到上世紀(jì) 40 年代。 OpenGL 被嚴(yán)格定義為“一種到圖形硬件的軟件接口”。另外， WTK 是基于文本的，而 VRT3 采用了基于菜單和圖標(biāo)的圖形編程模型，這就使人們更容易學(xué)習(xí)編程，但由于可用函數(shù)菜單有限，支持的接口數(shù)目有限， VRT 在功能上有所減弱。 (2)MultiGen MultiGen 公司的 VR 建模軟件 MultiGen for WindowsNT 是目前最好的交互式圖形建模工具之一，具有強大的紋理貼圖功能、 LOD 現(xiàn)實功能、任意路徑漫游功能，可以用于虛擬碰撞實驗，道路模擬實驗，測試數(shù)字產(chǎn)品。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、識別和合成技術(shù)等等。 (3)觸覺反饋。 這里，虛擬環(huán)境處理器是 VR 系統(tǒng)的心臟，完成虛擬世界的產(chǎn)生和處理功能。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。并在 1968 年他開發(fā)了頭盔式立體顯示器，他的論文及其實現(xiàn)的簡單的虛擬世界展示了具有初始意義的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，也是虛擬技術(shù)的萌芽?？傊谖磥淼奶摂M系統(tǒng)中，人們的目的是使這個由計算機及其它傳感器所組成的信息處理系統(tǒng)去盡量 “ 滿足 ” 人的需要，而不是強迫人去 “ 湊合 ” 那些不是很親切的計算機系統(tǒng)。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(luò)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)。就目前的實際情況來說，它還很難形成一個高逼真的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，這主要是技術(shù)上的限制造成的，這些限制來自計算機處理能力，圖像分辨率和通信帶寬。 如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂、軍事、航天、設(shè)計、生產(chǎn)制造、危險及惡劣環(huán)境下的遙控控制、教育和培訓(xùn)等方面得到了廣 泛的應(yīng)用。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。 (2)立體聲合成和立體顯示技術(shù)。此外，語音識別與語音輸入技術(shù)也是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一種重要人機交互手段。 WTK 具有完整的硬件支持，包括各種身體跟蹤器、手套接口、鼠標(biāo)之類的非 VR 桌面設(shè)備和 6 自由度輸入設(shè)備。 Vega 用戶也可以開發(fā)與 Vega 的各個單元兼容的自定義模塊。 VRML97 規(guī)范提供了對于聲音和各種類型的行為描述的支持。許多三維演示系統(tǒng)都用OpenGL 作為三維圖形生成和控制的編程接口。北卡羅來納大學(xué)的計算機系是進行 VR 研究最早最著名的大學(xué)。在歐洲來說是領(lǐng)先的。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險；二是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭取定單；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。 北京航空航天大學(xué)計算機系也是國內(nèi)最早進行 VR 研究、最有權(quán)威的單位之一，其虛擬實現(xiàn)與可視化新技術(shù)研究室集成了分布式虛擬環(huán)境，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境、用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等，并在以下方面取得進展：著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實現(xiàn)方法。音響系統(tǒng)模擬發(fā)動機噪聲、氣流噪聲等音響效果。雖然武器平臺不在同一地區(qū)，距離相隔很遠，但虛擬戰(zhàn)場環(huán)境描述的是在同一空間、同一地域和同一時間。如美國波音 777 飛 機采用了虛擬技術(shù)實現(xiàn)了無圖紙設(shè)計和生產(chǎn)，波音公司利用 SGI 計算機系統(tǒng)成功地創(chuàng)建了波音 777 飛機的虛擬樣機，使設(shè)計師、工程師們能穿行于這個虛擬飛機中，審視飛機的各項設(shè)計。為了滿足這些新的需求，近年來，虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)研究遵循 “ 低成本、高性能 ”原則取得了快速發(fā)展，表現(xiàn)出一些新的特點和發(fā)展趨勢。采用人類最為自然的視覺、聽覺 、觸覺和自然語言等作為交互的方式，會有效地提高虛擬現(xiàn)實的交互性效果。 參考 文獻 ： 虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜述 巫影 何琳 ， 計算機與數(shù)字工程 ， 2020 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進展 周前祥 ， 計算機 仿真 , 2020 國內(nèi)外虛擬
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