【正文】 0世紀(jì)90年代末期，在虛擬現(xiàn)實(shí)仿真理論與開(kāi)發(fā)方面，國(guó)內(nèi)研究和國(guó)外研究工作幾乎處于同步階段。虛擬現(xiàn)實(shí)概念從1984年被William Gibson提出來(lái)以前，在系統(tǒng)仿真領(lǐng)域造成了巨大的影響。各種新技術(shù)層出不窮，而各個(gè)學(xué)科相互融合發(fā)展，又產(chǎn)生了許多新的學(xué)科技術(shù)。仿真與虛擬技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代，到90年代才逐步發(fā)展完善起來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到了制造、軍工、醫(yī)學(xué)、航天、建筑等很多領(lǐng)域，并且都取得了很大的成功。另一個(gè)知名的Java仿真系統(tǒng)是由Thread Tec公司研究開(kāi)發(fā)的Silk仿真系統(tǒng)，基于當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和仿真界”免編程”思想的重新認(rèn)識(shí)，利用Java本身的平臺(tái)無(wú)關(guān)性提出了一種通用性網(wǎng)上仿真系統(tǒng)。近年來(lái)，我國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真方面的研究工作也又迅速發(fā)展，特別是國(guó)防院校、科研單位，在虛擬現(xiàn)實(shí)研究和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等方面都有重要進(jìn)展。人們?cè)谑褂梅抡嫦到y(tǒng)時(shí)希望在仿真系統(tǒng)中與在真實(shí)系統(tǒng)中所得到的感受盡量相同, 需要仿真系統(tǒng)具有身臨其境的逼真感。其特點(diǎn)是它屬于一種可控制的、無(wú)破壞性的、耗費(fèi)小的、并允許多次重復(fù)的試驗(yàn)手段，它以其高效、優(yōu)質(zhì)、低廉體現(xiàn)其強(qiáng)大的生命力和潛在的能力，它是迄今為止最有效的、經(jīng)濟(jì)的綜合集成方法，是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的戰(zhàn)略技術(shù)。用研究對(duì)象的實(shí)體或?qū)嵨锬Ｐ团湟韵冗M(jìn)的測(cè)量手段和設(shè)備進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)，獲得必要的結(jié)淪。第三類(lèi)仿真是基于信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、人文科學(xué)技術(shù)等生成的，使人處于一種同時(shí)具有沉浸、交互、投人等綜合感覺(jué)的擬實(shí)世界的綜合高科技技術(shù)，稱為虛擬現(xiàn)實(shí)( Virtual Reality)技術(shù)。它表示VR系統(tǒng)使人從過(guò)去的只能從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部去觀測(cè)計(jì)算處理的結(jié)果，發(fā)展到能夠沉浸到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的系統(tǒng)中；從過(guò)去人只能通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)與計(jì)算環(huán)境中的數(shù)字化信息發(fā)生交互作用，到能夠利用多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互作用；從過(guò)去的人只能從以定量計(jì)算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)從而加深對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，到有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)從而深化概念和萌發(fā)新意。(3)沉浸式系統(tǒng)(Immersive Systems)：這種系統(tǒng)完全將用戶的視角及感覺(jué)包容在虛擬世界內(nèi)部，用戶所看到、聽(tīng)到、碰到乃至聞到和嘗到的都是虛擬世界中的物體。比如醫(yī)生在做腦外科手術(shù)時(shí)看到的可能是預(yù)先用CT掃描獲得的圖象與實(shí)時(shí)超聲波掃描圖象的疊加圖象；或者戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員看到的是地圖與數(shù)據(jù)的合成圖象等。所以從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，VR系統(tǒng)也是一類(lèi)仿真系統(tǒng)。：(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。(4)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的初步階段，它的目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息。COVIRDS提供兩種建模方式：參數(shù)建模和自由建模。三維表面的草圖創(chuàng)建以后，便可利用先進(jìn)的”非制控點(diǎn)”法進(jìn)行修改。華盛頓州立大學(xué)開(kāi)發(fā)研制了一個(gè)名為”虛擬裝配設(shè)計(jì)環(huán)境”(Virtual Assembly Design Environment)簡(jiǎn)稱VADE[1]的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)。實(shí)踐證明：聽(tīng)覺(jué)反饋有時(shí)比視覺(jué)反饋更容易引起用戶的注意，使用戶更快地做出反映。Crystal River Engineering公司推出的Convolvotron系統(tǒng)是一個(gè)典型的三維虛擬聲音處理系統(tǒng)。用戶的大腦向手發(fā)出動(dòng)作的命令，手根據(jù)來(lái)自大腦的命令做出不同的手勢(shì)動(dòng)作。圖7是典型的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。３．３虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用1998年，美國(guó)航空航天局向新聞界公布了火星表面圖像，這些圖像逼真清晰，給人以身臨其境之感，它們是根據(jù)火星探測(cè)器發(fā)回的大量數(shù)據(jù)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)合成的。國(guó)際企業(yè)管理挑戰(zhàn)賽的核心是一套完善的電腦軟件系統(tǒng)，它用模擬方式把一個(gè)企業(yè)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)環(huán)境中所面臨的各種管理問(wèn)題反映出來(lái)，參賽者作為虛擬企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人就此進(jìn)行決策。早在1995年，華盛頓的中小學(xué)校就開(kāi)始了虛擬教學(xué)。虛擬教學(xué)已開(kāi)始走向全球化，相信我國(guó)的教學(xué)在這一方面的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須解決運(yùn)動(dòng)構(gòu)件工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系、運(yùn)動(dòng)范圍設(shè)計(jì)、可能的運(yùn)動(dòng)干涉檢查、產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)性能、強(qiáng)度、剛度等?，F(xiàn)在的產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)只是在二維的平面顯示三維的物體，只能稱之為二維設(shè)計(jì)。其中波音公司的777飛機(jī)的設(shè)計(jì)就是采用了虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，開(kāi)發(fā)周期從通常的8年減少到了5年。相信這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展定會(huì)有助于實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬制造。1962年，Morton Heilig的?！袄珎鞲蟹抡嫫鳌钡陌l(fā)明，有振動(dòng)、聲的感覺(jué)。1980年代初到1980年代中期。1987年，《Scientific American》上發(fā)表了一篇題為《先進(jìn)的計(jì)算機(jī)界面（》Interfaces for Advanced Computing）一文；美國(guó)《Scientific American》雜志還發(fā)表了一篇報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)手套的文章，這篇文章及其后在各種報(bào)刊上發(fā)表的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的文章引起了人們的極大興趣。 VR技術(shù)在歐洲的研究開(kāi)發(fā)英國(guó)在VR開(kāi)發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備（包括觸覺(jué)反饋）設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面，在歐洲是領(lǐng)先的。（4）Division Ltd公司，它的成就是在開(kāi)發(fā)Vision、ProVision和Supervision系統(tǒng)/模塊化高速圖形引擎中，率先使用了Transputer和i860技術(shù)。NEC公司開(kāi)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)。筑波大學(xué)研究一些力反饋顯示方法，開(kāi)發(fā)了九自由度的觸覺(jué)輸入器，虛擬行走原型系統(tǒng)。西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)———立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。另外虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的最主要的特色就是它的直觀性，它應(yīng)使設(shè)計(jì)者甚至產(chǎn)品的最終用戶在直觀自然的環(huán)境中對(duì)近乎真實(shí)的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，這就要求實(shí)時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)并具有一整套性能優(yōu)良的交互設(shè)備。這樣的折衷應(yīng)該考慮系統(tǒng)的具體應(yīng)用環(huán)境和對(duì)沉浸感的要求。在虛擬環(huán)境中便可利用三維交互設(shè)備(如數(shù)據(jù)手套，三維顯示監(jiān)視器等)在一個(gè)”真實(shí)”的環(huán)境中對(duì)模型進(jìn)行不同角度的觀察。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，新的方法和支持技術(shù)不斷涌現(xiàn)。科學(xué)計(jì)算的可視化(VISC) 作為仿真的重要基礎(chǔ)將進(jìn)一步發(fā)展, 為了適應(yīng)VD 環(huán)境的要求, 高質(zhì)量的跟蹤和控制仿真模型運(yùn)行方式將有很大發(fā)展。VR 設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和用新型傳感裝置測(cè)得大量數(shù)據(jù)的高效處理軟件也將面市, ISO 標(biāo)準(zhǔn)化組織將推出有關(guān)的信息交換標(biāo)準(zhǔn), VR 技術(shù)在2010 年左右將獲得普遍應(yīng)用, 但由于它對(duì)人腦思維和人體行為的基礎(chǔ)研究難以在短時(shí)期內(nèi)突破,故VR 技術(shù)還會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期。并發(fā)仿真技術(shù)的主要目的是將仿真任務(wù)各個(gè)階段的“人”和“工序”有機(jī)及時(shí)地聯(lián)系, 從而將逐步實(shí)現(xiàn)的仿真工程變?yōu)椴l(fā)實(shí)現(xiàn)的工程, 當(dāng)前研制的一體化仿真環(huán)境是邁向并發(fā)仿真環(huán)境的重要一步。VR 支撐系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)。虛擬組織主要有1997年7國(guó)集團(tuán)組建的網(wǎng)上虛擬警察組織,以監(jiān)視和偵破英特網(wǎng)上的犯罪活動(dòng)。參考文獻(xiàn)[1]陳定方，羅亞波等．虛擬設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．8[2]韋有雙，楊湘龍，王飛．虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真．國(guó)防工業(yè)出版社，2004．1.[3]崔杏園，錢(qián)樺．虛擬現(xiàn)實(shí)及演變發(fā)展．工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005．4[4]陳愛(ài)閩，李生錄等．仿真和虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)．起重運(yùn)輸機(jī)械．2003．8[5] 張茂軍，：科學(xué)出版社，2002 [6] 洪炳鎔, 蔡則蘇, ：國(guó)防工業(yè)出版社， [7](美) Grigore C. 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Simulation modeling and analysis正如其它新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。 多媒體技術(shù), 如數(shù)據(jù)壓縮與編碼、媒體同步、多媒體網(wǎng)絡(luò)和超媒體等。智能仿真技術(shù)中主要研究的是如何引入知識(shí)表達(dá)及處理技術(shù)以擴(kuò)大仿真模型中知識(shí)描述的能力。所以, 在產(chǎn)品或工程系統(tǒng)的整體仿真和虛擬設(shè)計(jì)階段, 研究實(shí)現(xiàn)以復(fù)雜工程分析計(jì)算為背景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形仿真技術(shù)就顯得特別重要。分布仿真系統(tǒng)將成為我國(guó)電力、郵電、鐵路、金融等行業(yè)的通用技術(shù)。盡管這些方法尚不夠成熟，但已經(jīng)現(xiàn)出強(qiáng)大的活力，它們使虛擬環(huán)境的建造向著多感知、更直觀、更自然的方向邁進(jìn)語(yǔ)音識(shí)別和手勢(shì)跟蹤已經(jīng)成為目前人機(jī)交互研究的重要內(nèi)容?；谔摂M現(xiàn)實(shí)的CAD系統(tǒng)：利用這樣的設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)。5．硬件方面的問(wèn)題處理器計(jì)算能力不足、頭盔式顯示器分辨率太低、觸覺(jué)/力量反饋系統(tǒng)能力太差。1．由虛擬環(huán)境到CAD的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題由于虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)在圖形輸出和模型操縱方法上與其他計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用系統(tǒng)如CAD、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃)等存在很大的不同，從而導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息不能很好地被其它現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)共享。中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺(jué)接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖像對(duì)算法回顯及軟件接口。浙江大學(xué)CADamp。東京技術(shù)學(xué)院研究了一個(gè)用于建立三維模型的人性化界面，稱為SPmAR。瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個(gè)基于Unix的、不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。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。1992年Sense8公司開(kāi)發(fā)了WTK開(kāi)發(fā)包，為VR技術(shù)提供更高層次上的應(yīng)用。這一時(shí)期出現(xiàn)了兩個(gè)比較典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，即VIDEOPLACE與VIEW系統(tǒng)。1965年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基者Ivan Sutherlan發(fā)表“了終極顯示（”The Ultimate Display）的論文,提出了感覺(jué)真實(shí)、交互真實(shí)的人機(jī)協(xié)作新理論。美國(guó)VR技術(shù)的研究水平基本上就代表國(guó)際VR發(fā)展的水平。在以往的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，光是實(shí)物模型和樣機(jī)的制作就花去了很多人力物力財(cái)力，還有對(duì)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)更是費(fèi)時(shí)費(fèi)