虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用-計算機圖形學論文(編輯修改稿)
2024-12-01 14:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 t System 是由英國 Division 公司開發(fā)的分布式虛擬環(huán)境工具軟件，它主要運行于 Pro Vision 和 Super Vision 等并行處理機上。 DVS 的設(shè)計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++語言）編寫 DVS 應(yīng)用，但也可以利用 DVS 提供的高級動畫服務(wù)器，直接進行虛擬環(huán)境的模擬，從而避免程序編寫這一較為專業(yè)的環(huán)節(jié)。 (6)VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言） VRML(Virtual reality modeling language,虛擬現(xiàn)實建模語言 )也常用于VR 系統(tǒng)的開發(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)范提供了對于聲音和各種類型的行為描述的支持。 VRML 對虛擬世界的描述包括形狀、與其它 Web 實體的連接、動畫腳本和其它簡單的行為，還包括聲音。 (7)OpenGL OpenGL 的英文全稱是“ Open Graphics Library”即“開放的圖形程序接口”，它的前身是 SGI 公司開發(fā)的 IRIS GL，目前已經(jīng)發(fā)展到 。 OpenGL 被嚴格定義為“一種到圖形硬件的軟件接口”。從本質(zhì)上說，它是一個完全可移植并且速度很快的 3D 圖形和建模庫。它是開放的三維圖形軟件包，獨立于窗口系統(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可比擬的優(yōu)越性 [36]。OpenGL 不但具有開放性、獨立性和兼容性三大特點。使用 OpenGL，可以創(chuàng)建出視覺質(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. 國外虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究現(xiàn)狀 計算機的發(fā)展提供了一種計算工具和分析工具，并因此導(dǎo)致了許多解 決問題的新方法的產(chǎn)生。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也同樣如此，概括的國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它主要涉及到三個研究領(lǐng)域：通過計算圖形方式建立實時的三維視覺效果；建立對虛擬世界的觀察界面；使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)加強諸如科學計算技術(shù)等方面的應(yīng)用。 (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 40 年代。最初的研究應(yīng)用主要集中在美國軍方對飛行駕駛員與宇航員的模擬訓(xùn)練。然而，隨著冷戰(zhàn)后美國軍費的削減，這些技術(shù)逐步轉(zhuǎn)為民用，目前美國在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟 件和硬件四個方面。 上世紀 80 年代，美國宇航局 (NASA)及美國國防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，美國宇航局 Ames 實驗室致力于一個叫 “ 虛擬行星探索 ”(VPE) 的實驗計劃。現(xiàn) NASA 已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護VR 訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站 VR 訓(xùn)練系統(tǒng)，并已經(jīng)建立了可供全國使用的 VR 教育 系統(tǒng)。北卡羅來納大學的計算機系是進行 VR 研究最早最著名的大學。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。喬治梅森大學研制出一套在動態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實時仿真系統(tǒng)。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)。波音公司的波音 777 運輸機采用全無紙化設(shè)計，利用所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實環(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，從而簡化加工過程。 圖形圖像處理技術(shù)和傳感器技 術(shù)是以上 VR 項目的主要技術(shù)。就目前看，空間的動態(tài)性和時間的實時性是這項技術(shù)的最主要焦點。 (2)歐洲的研究現(xiàn)狀 在歐洲，英國在 VR 開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備 (包括觸覺反饋 )設(shè)計和應(yīng)用研究方面。在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國 Bristol 公司發(fā)現(xiàn)， VR 應(yīng)用的交點應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們在軟件和硬件的某些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國 ARRL 公司關(guān)于遠地呈現(xiàn)的研究實驗，主要包括 VR 重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學可視化計算。 歐洲其它一些較發(fā)達的國家如：荷蘭、德國、瑞典等也積 極進行了 VR 的研究與應(yīng)用。 瑞典的 DIVE 分布式虛擬交互環(huán)境，是一個基于 Unix 的，不同節(jié)點上的多個進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驗室 (TNO PEL)開發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過改進人機界面來改善現(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、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風險；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。 2020 年 10 月 2729 日在法國舉行的ACM Symposium on Virtual Reality Software
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