虚拟现实技术是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性实用信息技术,它融合数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感与测量技术、仿真与人工智能等多学科于一体,为人们建立起一种逼真的虚拟交互式的三维空间环境,并能对人的活动或操作做出实时准确的响应,使人仿佛置身于现实世界之中。虽然这种虚拟境界是由计算机生成的,但它又是现实世界的真实反映,故称为虚拟现实。它所生成的视觉环境是三维的、音效是立体的、人机交互是和谐友好的,一般的虚拟现实系统主要包括计算机系统、头盔、数据手套、六自由度鼠标、操纵杆和传感器等装置。因此,虚拟现实技术能为接受培训的人员创造出一种流连忘返的学习和工作环境。虚拟现实系统框架如图1-4所示。
图1-4 虚拟现实系统框架
虚拟现实系统的特点:
(1)多感知性:感知视、听、触、味等多种信息能力。
(2)沉浸感:使参与者与现实暂时脱离。
(3)交互性:参与者可通过三维交互设备与系统实时对话。
(4)自主性:系统中的仿真体可以按照各种模型和规则自主运动。(www.xing528.com)
因此,人们形容虚拟现实技术具有“3I”特点:强烈的“身临其境”沉浸感(Immer-sion);友好亲切的人机交互性(Interactivity);强烈的刺激性、创造性所催生的想象性(I-magination)。
其中,交互性主要是指参与者通过使用专门设备,用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度;沉浸感即投入感,力图使参与者在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态,有身临其境的感觉;想象性是指最大限度发挥人类的创造性和想象力。桌面虚拟现实系统和立体眼镜如图1-5所示。
虚拟现实技术从不同的角度有不同的分类方法,根据虚拟现实构建情景的合理性可分为合理的虚拟现实、夸张的虚拟现实和虚构的虚拟现实三种。例如,桌面式虚拟现实有结构简单、价格低廉、易于普及推广等特点,但缺少完全的沉浸感,操作者会受环境干扰,如QTVR(QuickTimeVR)等。沉浸型虚拟现实沉浸感非常强,但系统设备价格昂贵,难以普及推广,如远程存在系统。增强现实性的虚拟现实不仅模拟、仿真现实世界,而且增强参与者对现实中无法感知或不方便的感受。分布式虚拟现实系统是利用远程网络,多个用户对同一虚拟世界进行观察和操作,达到协同学习、工作及相互交流的目的,如SIMNET(Simula-torNe tworking)。
采用虚拟技术还可构成“虚拟工厂”、“虚拟企业”、“虚拟商业网”等环境。例如,虚拟制造就是通过计算机虚拟模型,对产品的设计、工艺规程、加工制造、装配、调试以及生产过程的管理等进行模拟。
综上所述,虚拟现实通过建立三维实体和虚拟现实场景,提供给用户一个浏览的空间,但在这样的环境中用户往往不能控制对象的运动。
图1-5 桌面虚拟现实系统和立体眼镜
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