虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用-計(jì)算機(jī)圖形學(xué)論文(編輯修改稿)
2024-12-01 14:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 t System 是由英國(guó) Division 公司開(kāi)發(fā)的分布式虛擬環(huán)境工具軟件，它主要運(yùn)行于 Pro Vision 和 Super Vision 等并行處理機(jī)上。 DVS 的設(shè)計(jì)適合于不同的并行體系結(jié)構(gòu)并支持松耦合網(wǎng)絡(luò)、對(duì)成多處理器和單處理器系統(tǒng)。 與其他 VR 系統(tǒng)不同的是，用戶可以從底層（如 C/C++語(yǔ)言）編寫(xiě) DVS 應(yīng)用，但也可以利用 DVS 提供的高級(jí)動(dòng)畫(huà)服務(wù)器，直接進(jìn)行虛擬環(huán)境的模擬，從而避免程序編寫(xiě)這一較為專業(yè)的環(huán)節(jié)。 (6)VRML（虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言） VRML(Virtual reality modeling language,虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言 )也常用于VR 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，它是為了在 Inter 上共享 3D 圖形虛擬世界而創(chuàng)造的，它提供一種用于網(wǎng)上的虛擬世界的描述方法。 VRML97 規(guī)范提供了對(duì)于聲音和各種類型的行為描述的支持。 VRML 對(duì)虛擬世界的描述包括形狀、與其它 Web 實(shí)體的連接、動(dòng)畫(huà)腳本和其它簡(jiǎn)單的行為，還包括聲音。 (7)OpenGL OpenGL 的英文全稱是“ Open Graphics Library”即“開(kāi)放的圖形程序接口”，它的前身是 SGI 公司開(kāi)發(fā)的 IRIS GL，目前已經(jīng)發(fā)展到 。 OpenGL 被嚴(yán)格定義為“一種到圖形硬件的軟件接口”。從本質(zhì)上說(shuō)，它是一個(gè)完全可移植并且速度很快的 3D 圖形和建模庫(kù)。它是開(kāi)放的三維圖形軟件包，獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)，在交互式三維圖形建模能力和編程方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性 [36]。OpenGL 不但具有開(kāi)放性、獨(dú)立性和兼容性三大特點(diǎn)。使用 OpenGL，可以創(chuàng)建出視覺(jué)質(zhì)量接近射線跟蹤程序的精致漂亮的 3D 圖形 [37]。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。 6. 國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀 計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供了一種計(jì)算工具和分析工具，并因此導(dǎo)致了許多解 決問(wèn)題的新方法的產(chǎn)生。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此，概括的國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它主要涉及到三個(gè)研究領(lǐng)域：通過(guò)計(jì)算圖形方式建立實(shí)時(shí)的三維視覺(jué)效果；建立對(duì)虛擬世界的觀察界面；使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)諸如科學(xué)計(jì)算技術(shù)等方面的應(yīng)用。 (1)美國(guó)的研究現(xiàn)狀 美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以追溯到上世紀(jì) 40 年代。最初的研究應(yīng)用主要集中在美國(guó)軍方對(duì)飛行駕駛員與宇航員的模擬訓(xùn)練。然而，隨著冷戰(zhàn)后美國(guó)軍費(fèi)的削減，這些技術(shù)逐步轉(zhuǎn)為民用，目前美國(guó)在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟 件和硬件四個(gè)方面。 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?，F(xiàn) NASA 已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR 訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站 VR 訓(xùn)練系統(tǒng)，并已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的 VR 教育 系統(tǒng)。北卡羅來(lái)納大學(xué)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行 VR 研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。施樂(lè)公司研究中心在 VR 領(lǐng)域主要從事利用VRT 建立未來(lái)辦公室的研究，并努力設(shè)計(jì)一項(xiàng)基于 VR 使得數(shù)據(jù)存取更容易的窗口系統(tǒng)。波音公司的波音 777 運(yùn)輸機(jī)采用全無(wú)紙化設(shè)計(jì)，利用所開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實(shí)環(huán)境之上，把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上，工人根據(jù)此模板控制待加工尺寸，從而簡(jiǎn)化加工過(guò)程。 圖形圖像處理技術(shù)和傳感器技 術(shù)是以上 VR 項(xiàng)目的主要技術(shù)。就目前看，空間的動(dòng)態(tài)性和時(shí)間的實(shí)時(shí)性是這項(xiàng)技術(shù)的最主要焦點(diǎn)。 (2)歐洲的研究現(xiàn)狀 在歐洲，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。在歐洲來(lái)說(shuō)是領(lǐng)先的。英國(guó) Bristol 公司發(fā)現(xiàn)， VR 應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們?cè)谲浖陀布哪承╊I(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。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。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。 歐洲其它一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家如：荷蘭、德國(guó)、瑞典等也積 極進(jìn)行了 VR 的研究與應(yīng)用。 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)。 荷蘭海牙 TNO 研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室 (TNO PEL)開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過(guò)改進(jìn)人機(jī)界面來(lái)改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。 德國(guó)在 VR 的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本，避免新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；二是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭(zhēng)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(lái)提高工人的操作水 平。 2020 年 10 月 2729 日在法國(guó)舉行的ACM Symposium on Virtual Reality Software
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