【正文】 。參與者在虛擬世界中就象身臨其境一樣。環(huán)境中的物體和特性，按照自然規(guī)律發(fā)展和變化，而人在其中經(jīng)歷視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感受。電視的空間是二維空間而不是現(xiàn)實(shí)世界的三維空間，電視的所謂“立體聲”效果也不同于現(xiàn)實(shí)世界的聲音的立體特征。二維與三維的視覺(jué)形象有本質(zhì)的區(qū)分：在一個(gè)二維屏幕上看三維的圖像就如同從一個(gè)玻璃船底看下面的海水，這時(shí)感到自己還是在船上，處于三維環(huán)境的邊緣，從它的邊緣看這個(gè)世界的深處。通過(guò)一個(gè)電腦化的手套來(lái)操縱一個(gè)三維顯示器，我們進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實(shí)的多重感覺(jué)的世界中，就如同戴著潛水裝置潛入到深海，我們沉浸在水下環(huán)境中，在礁石間穿行，聽(tīng)著鯨魚(yú)的低鳴，撿起貝殼來(lái)仔細(xì)端詳，與別的潛水員交談，完全參與到海底探險(xiǎn)的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中。其次，虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)交互性。經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)，汽車會(huì)顛簸。因?yàn)橛^察點(diǎn)是在觀察者的眼睛上，這樣，觀察者就可以得到與在真實(shí)世界中同樣的感受。但是，當(dāng)人們希望用手來(lái)觸摸虛擬模型，或用手直接對(duì)虛擬模型進(jìn)行操作時(shí)，只是視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)就無(wú)能為力了，因而需要研制和開(kāi)發(fā)具有觸覺(jué)功能的交互手段，也就是具有力反饋功能的裝置。比如你可以拿起一虛擬的火炬并打開(kāi)其開(kāi)關(guān)，你一推操縱桿，仿佛可以在里面漫游，你甚至可以用虛擬的手感觸到虛擬物體存在。(1)仿真型虛擬現(xiàn)實(shí)它根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)存在，由計(jì)算機(jī)將其模擬出來(lái)。仿真虛擬現(xiàn)實(shí)被廣泛用于培訓(xùn)中。學(xué)員坐在座艙里便可獲得和真實(shí)飛行中一樣的感受。旅游業(yè)同樣可以利用仿真虛擬現(xiàn)實(shí)招攬游客，讓公眾通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)觀賞到名山大川之雄偉、深谷小溪之清幽、名勝古跡之豐富、風(fēng)土人情之多彩，必能激發(fā)其游興，增加客源。超越型虛擬現(xiàn)實(shí)可以充分發(fā)揮人的認(rèn)識(shí)和探索能力，揭示未知世界的奧秘。例如，可以模擬宇宙太空和原子世界發(fā)生的情況，把人帶入浩瀚無(wú)比或纖細(xì)入微的世界里，對(duì)那里發(fā)生的一切取得感性認(rèn)識(shí)。(3)幻想型虛擬現(xiàn)實(shí)隨心所欲地營(yíng)造出現(xiàn)實(shí)世界不可能出現(xiàn)的情景。因此，幻想型虛擬現(xiàn)實(shí)給人帶來(lái)廣闊的想象時(shí)空，盡管有時(shí)是荒誕不經(jīng)的，卻促進(jìn)了人類想象和創(chuàng)造力的發(fā)展；完全是子虛烏有的，卻可供人消遣娛樂(lè)。逼真的感受，宛如真正置身于龍宮。這一點(diǎn)是目前現(xiàn)實(shí)生活中其它娛樂(lè)手段所做不到的。人機(jī)交互設(shè)備則是指將虛擬環(huán)境與操作者連接起來(lái)的傳感與控制裝置。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，在視覺(jué)方面有頭盔式立體顯示儀等；聽(tīng)覺(jué)方面有立體音響；觸覺(jué)、位置感方面有“數(shù)據(jù)手套”、“數(shù)據(jù)服”等，以及一些語(yǔ)音識(shí)別，眼球運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等裝置，未來(lái)還會(huì)開(kāi)發(fā)出模擬味覺(jué)和嗅覺(jué)的設(shè)備，那時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)將更加真實(shí)。絕大多數(shù)頭盔式顯示器使用兩個(gè)顯示器，能夠顯示立體圖像。為了實(shí)現(xiàn)逼真的效果，滿足人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)習(xí)慣，虛擬環(huán)境的圖像和聲響應(yīng)是三維立體的；為了達(dá)到實(shí)時(shí)性，圖像至少應(yīng)有60 Hz的幀頻，還要隨時(shí)響應(yīng)人們的操縱信號(hào)。頭戴式顯示器將觀察者的頭部位置及運(yùn)動(dòng)方向告訴計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就可以調(diào)整觀察者所看到的圖景，使得呈現(xiàn)的圖像更趨于真實(shí)感。數(shù)據(jù)手套通過(guò)手指上的彎曲、扭曲傳感器和手掌上的彎度、弧度傳感器，確定手及關(guān)節(jié)的位置和方向。數(shù)據(jù)服也是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中用的人機(jī)交互設(shè)備。當(dāng)人戴上頭盔時(shí)，就把立體圖像，由多媒體計(jì)算機(jī)從頭盔的顯示器顯示給參觀者。計(jì)算機(jī)接到這一信息，就去控制圖像，使門打開(kāi)，你眼前就出現(xiàn)了室內(nèi)的圖像景物，并給出相應(yīng)的聲音及運(yùn)動(dòng)感覺(jué)。切記，此時(shí)僅是數(shù)據(jù)緊身服在收縮罷了，只是這一切來(lái)得那么自然，那么逼真，那么不露痕跡。第三章 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展人類自古以來(lái)都有一種對(duì)某個(gè)未知、未及的世界的想象和想象性地占有。人類不僅把對(duì)另外世界的向往和想象訴諸神話、詩(shī)歌等語(yǔ)言形式，而且以既有的技術(shù)手段將它們?cè)V諸視覺(jué)形象和聲音形式。畫(huà)、電影、電話、電視、計(jì)算機(jī)的發(fā)展為虛擬現(xiàn)實(shí)問(wèn)世打下了基礎(chǔ)。他得到墨西哥教育部長(zhǎng)的支持，研究制造出一臺(tái)機(jī)器，叫“傳感影院”，但效果不佳。幸好又有對(duì)此感興趣的人提供投資，他才制成第二臺(tái)樣機(jī)?？上У氖牵@種裝置只能為一個(gè)人服務(wù)，每次花費(fèi)驚人，所以沒(méi)有引起電影界的重視。薩瑟蘭，在篇名為終極的顯示的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想，后來(lái)被公認(rèn)為在虛擬環(huán)境領(lǐng)域中起著里程碑的作用。該系統(tǒng)含有能模擬力量和觸覺(jué)的力反饋裝置。美國(guó)宇航局及美國(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，從而引起了人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。1990年在美國(guó)達(dá)拉斯召開(kāi)的國(guó)際會(huì)議上明確了虛擬現(xiàn)實(shí)的主要技術(shù)構(gòu)成，即實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)及高分辨率顯示技術(shù)。而這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。1997年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院“使用VRML的制造系統(tǒng)建?！保接懥颂摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)及在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用。主頁(yè)的鏈接也不再是高亮顯示的圖片和文字，而是在三維空間打開(kāi)一扇門或者觸摸一個(gè)物體，就進(jìn)入了另一個(gè)主頁(yè)。你能在Internet上設(shè)計(jì)自己的三維虛擬空間。能用虛擬的家具、汽車、人員、飛機(jī)或你能想象的任何東西來(lái)填充虛擬的世界。各大公司努力開(kāi)發(fā)的各種設(shè)備，在促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用上起到了相當(dāng)?shù)淖饔?。按立體成像方式和圖像是否跟隨觀察者頭的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)，視覺(jué)信息再現(xiàn)裝置大體上可以分為兩大類，一種是利用立體電影原理生成立體圖像的視覺(jué)信息再現(xiàn)裝置。另一種視覺(jué)信息再現(xiàn)裝置是頭盔式顯示器，其立體圖像可以跟隨觀察者的頭而轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方式可以獲得較高的臨場(chǎng)感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生之后，頭盔式顯示器得到了廣泛的應(yīng)用。島津制作所生產(chǎn)的頭盔式顯示器采用CRT顯像方式，重量雖然增加了一些，但圖像的清晰度比液晶顯像高。索尼公司為了降低頭盔式顯示器的價(jià)格以把它推向個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)，于1997年6月開(kāi)發(fā)了廉價(jià)、簡(jiǎn)易、攜帶型的新產(chǎn)品（MLM50）。索尼公司計(jì)劃以每月5000臺(tái)的數(shù)量推向個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)。該產(chǎn)品只要與電腦相接便可顯示圖像，與早期的產(chǎn)品相比，新產(chǎn)品的最大改進(jìn)之處在于減輕了重量，僅為80g，據(jù)稱這是目前最輕的頭盔式顯示器。視角也從25度增至30度。該產(chǎn)品由液晶板和反射光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的曲面鏡組成。(2)數(shù)據(jù)手套賽伯手套公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)手套在每個(gè)手指上有三個(gè)彎曲傳感器和一個(gè)扭曲傳感器，在手掌上還有兩個(gè)傳感器。VPL公司開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)手套，在手指關(guān)節(jié)處安裝有光學(xué)傳感器，手套周圍遍布磁場(chǎng)跟蹤器。 軟件現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展至今，已有了許多的建模軟件，它們使用的機(jī)制各有不同，對(duì)用戶的要求也有高低，當(dāng)然，其功能上的差異也是很大的。該程序支持DDE，因而可以通過(guò)電子表格、數(shù)據(jù)庫(kù)或其它程序來(lái)控制虛擬世界；虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言VRML(Virtual Reality Modeling Language)是HTML的3D模型，其目的是提供一種用于網(wǎng)上的虛擬世界的描述方法。語(yǔ)音輸入為用戶與虛擬環(huán)境交互提供了一種方便的方法。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)能在貨架上見(jiàn)到待出售的語(yǔ)音識(shí)別軟件。 應(yīng)用現(xiàn)狀九十年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究全面展開(kāi)。(1)虛擬游戲 由于娛樂(lè)方面對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感要求不是太高，故虛擬現(xiàn)實(shí)在該方面發(fā)展最為迅猛。1991年英國(guó)開(kāi)發(fā)的稱為“Virtuality”的虛擬游戲系統(tǒng)，配頭盔式顯示器，大大增強(qiáng)了真實(shí)感；1992年的一臺(tái)稱為“Legeal Qust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能，使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)能力，大大增強(qiáng)了趣味性及難度，使該系統(tǒng)獲年度虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品獎(jiǎng)。比如在好萊塢大片《侏羅紀(jì)公園》中，幾千萬(wàn)年前已經(jīng)滅絕的恐龍?jiān)谄聊簧匣铎`活現(xiàn)地肆虐；《勇敢者游戲》中，大象沖上街頭踏破小汽車等，都是在電腦上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)做出的效果。它是世界上第一個(gè)大規(guī)模虛擬現(xiàn)實(shí)娛樂(lè)系統(tǒng)，有一個(gè)座艙，前方有一個(gè)屏幕。下方有個(gè)副屏幕，從它的上面可看到損傷情況?！皯?zhàn)斗機(jī)器”是這個(gè)娛樂(lè)系統(tǒng)的“主要人物”，是一個(gè)超級(jí)機(jī)器人。用腳去踏腳踏板，就使“戰(zhàn)斗機(jī)器模擬器”開(kāi)始工作，于是模仿一千多年以后的戰(zhàn)爭(zhēng)就開(kāi)始了。虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)游戲受到人們歡迎；日本橫濱的“戰(zhàn)技中心”是有32個(gè)座艙的大系統(tǒng)，比芝加哥的“戰(zhàn)技中心”座艙要多一倍。這種虛擬模型是由硬件和軟件組成的。軟件包括計(jì)算機(jī)控制程序，由實(shí)際裝配線拍攝下來(lái)的照片并變成計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的圖像資料。摩托羅拉公司用該虛擬模型，對(duì)世界各地的員工進(jìn)行培訓(xùn)，獲得良好效果。(3)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。三百多萬(wàn)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(tái)工作站組成的虛擬環(huán)境系統(tǒng)上進(jìn)行的。過(guò)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(wàn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 德國(guó)汽車業(yè)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最快也最廣泛。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(lái)代替木制或鐵皮制的汽車模型，可將新車型開(kāi)發(fā)時(shí)間從一年以