虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)期末論文(編輯修改稿)
2025-07-04 08:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 知外部世界、獲取信息的最主要的傳感通道，視覺(jué)通道成為多感知的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。在視覺(jué)顯示技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)立體顯示技術(shù)是較為復(fù)雜與關(guān)鍵的，立體視覺(jué)顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要支撐技術(shù)。環(huán)境建模技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，營(yíng)造的虛擬環(huán)境是它的核心內(nèi)容，要建立虛擬環(huán)境，首先要建模，然后在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制、立體顯示，形成一個(gè)虛擬的世界。虛擬環(huán)境建模的目的在于獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)其應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。只有設(shè)計(jì)出反映研究對(duì)象的真實(shí)有效的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，環(huán)境建模應(yīng)該包括有基于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué)通道的建模。但基于目前的技術(shù)水平，常見(jiàn)的是三維視覺(jué)建模和三維聽(tīng)覺(jué)建模。而在當(dāng)前應(yīng)用中，環(huán)境建模一般主要是三維視覺(jué)建模，這方面的理論也較為成熟。三維視覺(jué)建模又可細(xì)分為幾何建模、物理建模、行為建模等。1,幾何建模是基于幾何信息來(lái)描述物體模型的建模方法，它處理物體的幾何形狀的表示，研究圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本問(wèn)題；2,物理建模涉及物體的物理屬性；3,行為建模反映研究對(duì)象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作機(jī)理。真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬世界，僅有立體顯示技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，虛擬現(xiàn)實(shí)中還有真實(shí)感與實(shí)時(shí)性的要求，也就是說(shuō)虛擬世界的產(chǎn)生不僅需要真實(shí)的立體感，而且虛擬世界還必須實(shí)時(shí)生成，這就必須要采用真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)。所謂真實(shí)感繪制是指在計(jì)算機(jī)中重現(xiàn)真實(shí)世界場(chǎng)景的過(guò)程。真實(shí)感繪制的主要任務(wù)是要模擬真實(shí)物體的物理屬性，即物體的形狀、光學(xué)性質(zhì)、表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置、遮擋關(guān)系等等。三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中加入與視覺(jué)并行的三維虛擬聲音，一方面可以在很大程度上增強(qiáng)用戶(hù)在虛擬世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以減弱大腦對(duì)于視覺(jué)的依賴(lài)性，降低沉浸感對(duì)視覺(jué)信息的要求，使用戶(hù)能從既有視覺(jué)感受又有聽(tīng)覺(jué)感受的環(huán)境中獲得更多的信息。四，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美國(guó)的研究開(kāi)發(fā)20 世紀(jì)40 年代初,作為虛擬現(xiàn)實(shí)前身的飛行仿真器在美國(guó)出現(xiàn)。1966 年,美國(guó)的MIT 林肯實(shí)驗(yàn)室在海軍科研辦公室的資助下,研制出了第一個(gè)頭盔式顯示器(HMD) ,隨后又將模擬力和觸覺(jué)的反饋裝置加入到系統(tǒng)中。1970 年,研制出了第一個(gè)功能較齊全的HMD 系統(tǒng)。自80 年代后期起,美國(guó)VPL公司陸續(xù)研制出較實(shí)用的頭盔式三維顯示器、能提供六個(gè)自由度的數(shù)據(jù)手套、立體聲耳機(jī)及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。80 年代初, 美國(guó)的DARPA (Defense AdvancedResearch Projects Agency) 為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)SIMNET。SIMNET 系統(tǒng)中的每個(gè)獨(dú)立的模擬器都能單獨(dú)模擬M1 坦克的全部特性,包括導(dǎo)航、武器、傳感和顯示等性能,對(duì)坦克裝置上的武器、傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)等的模擬是在特定的作戰(zhàn)環(huán)境下進(jìn)行的。DPRPA 計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大仿真數(shù)據(jù)庫(kù),從目前的1000 個(gè)對(duì)象擴(kuò)大到100000 個(gè)。北大西洋公約組織(NATO) 計(jì)劃把各個(gè)不同國(guó)家的兵力逐步“匯集SIMNET 而成為一個(gè)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)”,然后把空戰(zhàn)仿真系統(tǒng)(AWSIMS Air Warfare Simulation System) 和海戰(zhàn)仿真系統(tǒng)( NWSIMS Naval Warfare Simulation System) 與SIMNET相聯(lián)。另外,美國(guó)NASA 積極地將VR 技術(shù)應(yīng)用于對(duì)航天運(yùn)載器外的空間活動(dòng)研究、空間站自由操縱研究和對(duì)哈勃空間維修的研究等項(xiàng)目中。1981 年,加州大學(xué)博士研究生Michael McCreevey得
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