【文章內(nèi)容簡介】 一家工程公司研制出一種打高爾夫球的虛擬現(xiàn)實(shí)模擬虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 13 器。在很大的房間內(nèi)，懸掛一個(gè)有彈性的尼龍屏幕，你在室內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)的高爾夫球桿和真正的球，進(jìn)行打球活動(dòng)，只要你從球座上發(fā)球后，球飛出碰到屏幕便掉在你的房間地板上。這時(shí)屏幕上可以顯示出球在真實(shí)球場的上空飛行的狀況。這是因?yàn)?，由傳感器、紅外線發(fā)射器、電子跟蹤系統(tǒng)確定出球的飛行 情況，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出球繼續(xù)飛行的路徑，并確定出是左曲球還是右曲球，于是在屏幕上顯示出球的飛行過程。這種虛擬的室內(nèi)打高爾夫球模擬器，可以模擬 16個(gè)著名高爾夫球場的實(shí)況，打 18個(gè)洞的高爾夫球。 虛擬滑雪 東京一家公司開發(fā)的滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)，是典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。當(dāng)你戴上頭盔顯示器，穿上滑雪鞋，站到由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的金屬板上，就可滑雪了，在你的頭盔顯示器里就顯示出高山雪道和斜坡石崖。當(dāng)你手持滑雪桿，向下滑去，腳下的金屬板在驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)下，模擬人從高山上滑下來的過程以及撞擊情況。你站在金屬板上，身體的感 覺就是順雪道飛馳而下，頭盔里可以看到皚皚白雪從你身邊掠過，前面的山崖向你沖來?? 虛擬樂隊(duì) “虛擬樂隊(duì)”是芬蘭赫爾辛基技術(shù)大學(xué)開發(fā)的一套培訓(xùn)樂隊(duì)指揮的系統(tǒng)。它通過受訓(xùn)者身上佩戴的磁性傳感器來收集數(shù)據(jù)，根據(jù)受訓(xùn)者指揮動(dòng)作的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的演奏效果。譬如，受訓(xùn)者一只手揮動(dòng)指揮棒，可改變虛擬樂隊(duì)的演奏速度，另一只手則可控制演奏音量的大小。這種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用了八聲道音頻技術(shù)，它能產(chǎn)生與置身于音樂廳相類似的音響效果，同時(shí)還可模擬在觀眾席上不同位置所感受到的演出效果的差異。另外，由于在聲音的合成上采 用了對不同樂器單獨(dú)處理的辦法，這一系統(tǒng)還能夠幫助教師分析“虛擬樂隊(duì)”不同“成員”的演奏效果，從而對學(xué)生的指揮進(jìn)行評估測試。 虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 14 有了這支“虛擬樂隊(duì)”，一方面可省去諸如租用場地一類的開支；另一方面，由于不存在樂隊(duì)是否愿意配合等問題，學(xué)生們可反復(fù)訓(xùn)練一些基本動(dòng)作和技巧。這不僅為教學(xué)帶來了極大的便利，也有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。 虛擬工廠 世界著名的摩托羅拉公司，從 1994年開始，建立了工廠裝配線的虛擬模型。這種虛擬模型是由硬件和軟件組成的。硬件包括計(jì)算機(jī)、各種傳感器、頭盔顯示器、鼠標(biāo)等。軟件包括計(jì)算機(jī) 控制程序，由實(shí)際裝配線拍攝下來的照片并變成計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的圖像資料。操作者在啟動(dòng)、運(yùn)行、關(guān)閉裝配系統(tǒng)的虛擬模型中，可以聽到像從真實(shí)系統(tǒng)發(fā)出的響聲，從顯示器上可看見與真實(shí)系統(tǒng)一樣的動(dòng)作反應(yīng)。摩托羅拉公司用該虛擬模型，對世界各地的員工進(jìn)行培訓(xùn)，獲得良好效果。用虛擬模型有兩點(diǎn)好處：一是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)用的裝配線模型比真實(shí)的裝配線便宜（只有 3～ 10 萬美元），并且可以很方便地運(yùn)到任何地方去；二是當(dāng)真正的裝配線上的機(jī)械設(shè)備變更或改進(jìn)時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的模型很容易得到及時(shí)的更新。 虛擬 飛機(jī) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生 產(chǎn)，可以節(jié)省大量的成本，提高效率。美國用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音 777 飛機(jī)，獲得巨大成功。三百多萬個(gè)零部件的設(shè)計(jì)與飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)的互相組合，都是在一個(gè)由數(shù)百臺工作站組成的虛擬環(huán)境系統(tǒng)上進(jìn)行的。設(shè)計(jì)師帶上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)裝配的頭盔顯示器后，可穿行于這個(gè)虛擬的“飛機(jī)”中，去審視“飛機(jī)”的各項(xiàng)設(shè)計(jì)是否合乎理想。過去要設(shè)計(jì)一架新型飛機(jī)必須先造兩架實(shí)體模型飛機(jī)，至少要花 120 萬美元，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，更重要的是縮短了新產(chǎn)品上市的時(shí)間，大大增加了市場競爭能力。 虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 15 虛擬汽車 近年在美國通用、福特等汽車公司 的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)工作室里，人們可以看到擁有各種各樣的新穎裝備和制作工具，工程師們正在進(jìn)行著試驗(yàn)性的工作，通過頭盔和感應(yīng)手套等工具，使工作站上生成立體的汽車原型圖像，也有用 1:1 的大型屏幕，把立體圖像的汽車，完全與實(shí)體一樣顯示出來，并可以隨意進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，使人們感到一種完全身臨其境的逼真體驗(yàn)。 德國汽車業(yè)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最快也最廣泛。目前，德國所有的汽車制造企業(yè)都建成了自己的虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)中心。奔馳、寶馬、大眾等大公司的報(bào)告顯示，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、以“數(shù)字汽車”模型來代替木制或鐵皮制的汽車模型，可將新車型 開發(fā)時(shí)間從一年以上縮短到 2 個(gè)月左右，開發(fā)成本最多可降低到原先的十分之一。 目前，德國汽車制造企業(yè)已將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到零部件設(shè)計(jì)、內(nèi)部設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)和模擬撞車安全試驗(yàn)等細(xì)小局部的工作中。汽車零部件的設(shè)計(jì)因?yàn)槭褂昧颂摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)，成本降低達(dá) 40％。研究人員還計(jì)劃將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)降低成本后進(jìn)一步應(yīng)用于銷售、客戶服務(wù)和市場調(diào)查。屆時(shí)，客戶可以先體驗(yàn)多媒體“數(shù)字汽車”之后再選擇定購。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用大幅度提高了德國汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力。 虛擬 太空機(jī)器人 1999年 4月 19至 21日，德國多特 蒙德大學(xué)機(jī)器人研究所與日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)合作完成了用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)遙控太空機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。兩國科學(xué)家在日本筑波的衛(wèi)星地面控制中心通過虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和數(shù)字手套指揮一臺機(jī)器人。這臺機(jī)器人搭載于日本的工程實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“ ETS7”上，在距地面 500 千米的近地軌道運(yùn)行。借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，地面上的科學(xué)家在頭盔中看到的景物就是機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 16 器人在太空中“視線”所及。與此相應(yīng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的專家轉(zhuǎn)動(dòng)頭部或揮揮手，機(jī)器人也會(huì)做同樣動(dòng)作。地面上的真人和太空中的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了“心有靈犀一點(diǎn)通”?？茖W(xué)家戴上頭盔和手套操縱機(jī)器人，能遙控機(jī)器人避開各種障礙物。 該實(shí)驗(yàn)證明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得遠(yuǎn)距離操縱機(jī)器人完成研究和探測使命更加容易和方便。比如一位生物學(xué)家能夠在自己的辦公室里戴上頭盔和手套研究太空中實(shí)驗(yàn)生物的生長情況，而在太空中“親臨現(xiàn)場”的卻是一臺機(jī)器人。 虛擬戰(zhàn)場 美國陸軍 1994 年的“路易斯安娜 94”作戰(zhàn)演習(xí)就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的。這次演習(xí)不但試驗(yàn)論證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊(duì)編成，使之更加符合 21世紀(jì)的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習(xí)經(jīng)費(fèi)近 20億美元。 在波斯尼亞伊格爾基地，美國陸軍采用一種計(jì)算機(jī)武器模擬作戰(zhàn)系統(tǒng)對維和部隊(duì)士兵進(jìn)行作戰(zhàn)訓(xùn)練。猛一 看，這種場面更象是在電子游藝廳里，人們用假槍玩電子游戲。目前，這一系統(tǒng)已在該基地使用兩個(gè)月了，將逐步取代過去采用實(shí)彈進(jìn)行的作戰(zhàn)準(zhǔn)備訓(xùn)練。 虛擬診斷 1999年 3月報(bào)道，美國明尼蘇達(dá)州梅奧診所將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于結(jié)腸癌診斷， 使醫(yī)生可仿佛身臨其境地在結(jié)腸中“穿行”，尋找腫瘤或息肉部位。新技術(shù)還可將結(jié)腸圖像局部放大， 以便對細(xì)小部位進(jìn)行研究， 將其“切開” 露出腸壁，讓醫(yī)生作更好的檢查 。 在對 70名患者所作的研究中，醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行檢查要精確得多。這種方法對患者來說也更好，因?yàn)樗鼰o需 讓病人保持鎮(zhèn)靜狀態(tài)，整個(gè)掃描過程所需時(shí)間不到 2 分鐘。而使用最普遍的驗(yàn)血方法，不但患者承受一定的痛苦，且確診率不虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 17 到 50%。 虛擬手術(shù)臺 澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織的研究人員發(fā)明了一種虛擬手術(shù)臺。該手術(shù)臺把三維鏡像系統(tǒng)與具有輸入和感覺反饋裝置的機(jī)器人手臂結(jié)合起來。使用者戴上三維眼鏡坐在手術(shù)臺上，在機(jī)器人手臂末端握著筆式、工具式、手術(shù)刀樣，或者是系統(tǒng)程序設(shè)置的別的樣式器械?？刂茩C(jī)器人手臂移動(dòng)方式的大功率微型電機(jī)，可產(chǎn)生導(dǎo)致使用者感覺的阻力，這種感覺就像實(shí)際接觸人體一樣。由于如同在活體手術(shù) 一樣，人們能驚訝地感到注射器穿刺皮膚和靜脈注射的感覺，然后看到注射器里充滿了血液。在“手術(shù)”期間，通過對切口的壓力與角度、組織損害及其他指標(biāo)的準(zhǔn)確性測定，可監(jiān)測受訓(xùn)練者手術(shù)操作技術(shù)的進(jìn)步。因此該項(xiàng)技術(shù)的意義巨大，它將使手術(shù)操作訓(xùn)練產(chǎn)生一場革命。 虛擬病房 美國伊利諾斯州的科普利紀(jì)念醫(yī)院病房設(shè)計(jì)出來之后，請一大批殘疾老戰(zhàn)士，坐在輪椅上，戴上顯示器頭盔和數(shù)據(jù)手套，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)世界，對病房的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查、評論。他們從頭盔中看到的是猶如真的病房，他們到處查看，結(jié)果發(fā)現(xiàn)。水池上方的水龍頭調(diào)節(jié)手柄距 離地面太遠(yuǎn)，坐輪椅的人夠不著。用虛擬現(xiàn)實(shí)世界，查出設(shè)計(jì)中的毛病，加以改進(jìn)，使真實(shí)的建筑更加完美。 虛擬 小寵物 日本富士通公司用計(jì)算機(jī)制造出一個(gè)小動(dòng)物，它一半像海豚，一半像鳥。這個(gè)由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的電子寵物叫“菲蘭克”。它和人能進(jìn)行相互交流，它會(huì)記人的臉和聲音，當(dāng)主人呼喚它的時(shí)候，它會(huì)高興得又叫又跳。你用溫柔的聲音對它說話，它就會(huì)作出小鳥依人狀；如果你粗聲吼叫，它就會(huì)飛行得無影無蹤。它會(huì)虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 18 唱歌，能學(xué)唱新歌，還會(huì)表演雜技。 虛擬 大猩猩 美國佐治亞理工學(xué)院開發(fā)出虛擬動(dòng)物 園的大猩猩系統(tǒng)。游人戴上頭盔，看到立體景物，就像身臨其境一樣，在大猩猩群中走動(dòng)。如果游客太靠近雄性大猩猩，它會(huì)發(fā)出咳嗽聲，好像是警告你。你若不離遠(yuǎn)點(diǎn)，大猩猩就會(huì)虛張聲勢地?fù)溥^來。 虛擬廚房 日本松下公司用來招攬買主的“廚房世界”，就是用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓顧客去品評廚房設(shè)備是否合自己的心意的一個(gè)嘗試。當(dāng)你走進(jìn)陳列室，只要戴上特殊的頭盔和一雙銀色的手套，你在原地就可以去漫游“廚房世界”了。在頭盔的顯示器內(nèi)，你可以看到廚房及它的門。你伸出手去開門，門隨手而開，廚房內(nèi)所有的設(shè)備就會(huì)映入你的眼簾。你 可以用手打開柜櫥的門和抽屜，查看里面的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，可從碗架上拿下盤子看看，也可以打開水龍頭，立即看見水流出來，聽見流水聲，還可查看水池下面的排水是否流楊，也可查看照明是否亮堂，試試通水排氣是否正常。如果您對廚房的布置不滿意，可按照自己的意愿重新安排。這一切在你的感覺中和真的一模一樣。經(jīng)過親眼目睹和親自操作，你如果感到滿意，只要填一張訂單，計(jì)算機(jī)立即把訂單傳輸?shù)焦S，兩周內(nèi)，就可以得到所訂的廚具了。 虛擬 演員 美國迪斯尼公司宣稱推出虛擬演員，這將使“演員”藝術(shù)青春常在，并將導(dǎo)致個(gè)人數(shù)字電影 的誕生。 好萊塢征服世界的一個(gè)法寶是“明星制度”。對明星偶像的追逐，為電影業(yè)帶來了滾滾財(cái)源。明星制度也讓道格拉斯范朋克、葛麗泰嘉寶等一批明星成為一些人崇拜的偶像。 但是，明星是吃“青春飯”的，而虛擬演員卻可青春常在、虛擬現(xiàn)實(shí) — 讓生活更逼真 ————————————— 19 活力永存。虛擬演員可以比斯瓦辛格更強(qiáng)壯、比卓別林更滑稽、比費(fèi)雯麗更嫵媚。由計(jì)算機(jī)拍成的游戲節(jié)目《古墓麗影》，片中的虛擬女主角入選為全球的知名人物，預(yù)示著虛擬演員時(shí)代即將來