【正文】 rYdium 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VR。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。、虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程虛擬技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱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。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。 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。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(wèn)題。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(lái)處理CAD中的三維形體模型，通過(guò)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(lái)；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(wèn)題。很多飛行員都感慨在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，見到的環(huán)境都在模擬器中見到過(guò)，因此大大減少了執(zhí)行任務(wù)的難度和傷亡率。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)。目前，美軍更進(jìn)一步采取措施，通過(guò)設(shè)置“軍官虛擬現(xiàn)實(shí)教程”來(lái)強(qiáng)化人員培訓(xùn)。由于采用VR 技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，就能夠向飛行員提供直接體驗(yàn)新設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)的“虛擬”系統(tǒng)，并能隨時(shí)按照訂貨方要求現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)計(jì)，美軍利用這一技術(shù)成功設(shè)計(jì)了“阿帕奇”和“科曼奇”武裝直升機(jī)的電子座艙等【13】。 向敵指揮官和士兵發(fā)布敵方軍官假命令，使敵軍事行動(dòng)陷入混亂。該軟件以任務(wù)為主線，首先，由教師制定一系列學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生在領(lǐng)會(huì)學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)的前提下，通過(guò)引導(dǎo)而最大程度地獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。 減壓蒸餾試驗(yàn)、金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室 金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，軟件界面設(shè)計(jì)靈活，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較豐富，實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性和開放的交互性，既是化學(xué)課堂中的教學(xué)平臺(tái)，也是化學(xué)教師的課件制作平臺(tái)和學(xué)生的交互式學(xué)習(xí)平臺(tái)。從技術(shù)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)， 目前應(yīng)用于化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大部分都是二維的結(jié)構(gòu)， 金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及東師理想初中化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中涉及的分子結(jié)構(gòu)模型是三維呈現(xiàn)。、虛擬設(shè)計(jì)　虛擬設(shè)計(jì)(Virtual Design)【19~20】就是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬的產(chǎn)品,來(lái)分析、研究、檢查所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否滿意設(shè)計(jì)要求,有問(wèn)題及時(shí)修改,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為完善. 或者說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì). ,一是虛擬環(huán)境生成器,這是虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主體,另一個(gè)是外圍設(shè)備(人機(jī)交互工具以及數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)控制裝置) ,虛擬環(huán)境生成器可以根據(jù)任務(wù)的性能和用戶要求,在工具軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下產(chǎn)生任務(wù)所需的、多維的、適人化的情景和實(shí)例. 它由計(jì)算機(jī)基本軟硬件、軟件開發(fā)工具和其他設(shè)備組成,實(shí)際上就是一個(gè)包括各種數(shù)據(jù)庫(kù)的高性能圖形工作站. 虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的交互技術(shù)是虛擬設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn),目前虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的交互技術(shù)主要集中于視覺、聽覺、觸覺三個(gè)方面,這三個(gè)方面的輸入和輸出設(shè)備是虛擬交互的主要方式. 例如:頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維聲音處理器、視點(diǎn)跟蹤、數(shù)據(jù)衣、語(yǔ)音輸入等等. 虛擬設(shè)計(jì)涉及到許多的學(xué)科和專業(yè)技術(shù),屬于多學(xué)科交互技術(shù),在工程設(shè)計(jì)上,目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)方法. 一種是利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生模型,再將其轉(zhuǎn)換成虛擬現(xiàn)實(shí)軟件支持的格式,然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的環(huán)境中,完成虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì),用戶充分利用各種增強(qiáng)的效果設(shè)備,如頭盔顯示器等產(chǎn)生臨境感。、虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性 抽象的信息模型并不能直接為人類所直接感知，這就需要研究虛擬環(huán)境的視覺、聽覺、力覺和觸覺等感知信息的合成方法，重點(diǎn)解決合成信息的高保真性和實(shí)時(shí)性問(wèn)題，以提高沉浸感。本質(zhì)上，上述6個(gè)問(wèn)題的解決使得用戶能夠身臨其境地感知虛擬環(huán)境【24】，從而達(dá)到探索、認(rèn)識(shí)客觀事物的目的。、新型交互設(shè)備的研制虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對(duì)象進(jìn)行交互，猶如身臨其境，借助的輸入輸出設(shè)備主要有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等【26】。仿真訓(xùn)練和教學(xué)訓(xùn)練【27】是DVE的又一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，包括虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、輔助教學(xué)等。只有當(dāng)真正開始涉及并找到對(duì)這些問(wèn)題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，人和信息處理系統(tǒng)間的隔閡才有可能被徹底的克服了。虛擬現(xiàn)實(shí)逐步從萌芽狀態(tài)成長(zhǎng)為今天日趨成熟的綜合信息技術(shù)。雖然如此．但它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)為各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了一個(gè)全新的突破口，同時(shí)，我們也相信，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)得到更為長(zhǎng)足的發(fā)展．必將更為廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?yàn)槿祟惖纳a(chǎn)生活帶來(lái)全新的面貌。由于更新的數(shù)據(jù)量大，以致計(jì)算機(jī)還無(wú)法完成實(shí)時(shí)計(jì)算。我國(guó)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)的研究起步較晚、時(shí)間較短，但發(fā)展迅速，尤其是在商業(yè)領(lǐng)域及各高校均有研究應(yīng)用，而在軍事領(lǐng)域雖有一定應(yīng)用，總體來(lái)說(shuō)卻相對(duì)滯后。特別是在航空航天中應(yīng)用價(jià)值極為明顯，因?yàn)閲?guó)際空間站的參與國(guó)分布在世界不同區(qū)域，分布式VR訓(xùn)練環(huán)境不需要在各國(guó)重建仿真系統(tǒng)，這樣不僅減少了研制費(fèi)和設(shè)備費(fèi)用，減少了人員出差的費(fèi)用以及異地生活的不適。我們對(duì)模型的屬性、方法和一般特點(diǎn)的描述通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)轉(zhuǎn)化成建模所需的數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、導(dǎo)航以及評(píng)價(jià)，將模型用對(duì)象表示出來(lái)，并且將各種基本模型靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地連接起來(lái)，最終形成系統(tǒng)模型?？梢灶A(yù)測(cè)短期內(nèi)游戲玩家可以戴上頭盔身著游戲?qū)Ｓ靡路笆痔渍嬲w驗(yàn)身臨其境的“虛擬現(xiàn)實(shí)”游戲空間，它的出現(xiàn)將淘汰現(xiàn)有的各種大型游戲，推動(dòng)科技的發(fā)展【25】。這種技術(shù)需要強(qiáng)有力的硬件條件的支撐，例如速度極快的圖形工作站和三維圖形加速卡，但目前即使是最快的圖形工作站也不能產(chǎn)生十分逼真，同時(shí)又是實(shí)時(shí)交互的VR。對(duì)于軸、齒輪等零件加工過(guò)程仿真,通過(guò)虛擬加工(Virtual Machining) ,選擇最佳的機(jī)床刀具路徑和加工參數(shù),分析和評(píng)定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性、可加工性、加工方法以及加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的加工缺陷等。以上系統(tǒng)都只是采用傳統(tǒng)的以教為中心的教學(xué)模式，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程只是按照既定的教學(xué)步驟而進(jìn)行，不能對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行引導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能突出對(duì)學(xué)生技能的訓(xùn)練，缺乏對(duì)學(xué)生的智慧技能以及協(xié)作學(xué)習(xí)能力的考察；對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤沒有作出預(yù)測(cè)并及時(shí)更正也是以上系統(tǒng)所缺乏的功能。、東師理想初中化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室軟件 東師理想初中化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室軟件， 囊括了整個(gè)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 對(duì)全部實(shí)驗(yàn)儀器做了總結(jié)并給出了圖形介紹，每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)儀器展示、實(shí)驗(yàn)介紹四個(gè)部分。但是該軟件只設(shè)置了部分實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)藥品和裝置都不是很充足，在實(shí)驗(yàn)范圍的廣度上有待提升；針對(duì)學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤沒有做出預(yù)測(cè)，缺乏錯(cuò)誤的提示和糾正功能。 美國(guó)國(guó)防科技委員會(huì)認(rèn)為: 美國(guó)在沙漠風(fēng)暴、巴爾干半島、阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)的低傷亡率，很大程度上是源于平時(shí)的作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練，在這種模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中充分運(yùn)用了VR 等一系列技術(shù)，全方位、多層次、多角度實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的綜合表現(xiàn)。福特”號(hào)。 2) 采用基于VR 技術(shù)的作戰(zhàn)方案分析系統(tǒng)對(duì)指揮決策人員提出的決策方案進(jìn)行仿真分析，以便更好地為決策人員服務(wù)。該系統(tǒng)