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東莞數(shù)字仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

作者:播廣傳媒 瀏覽:時間:2019-10-14 14:15:08

東莞數(shù)字仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述
數(shù)字仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

面對當(dāng)前知識經(jīng)濟、信息產(chǎn)業(yè)和國防現(xiàn)代化迅速發(fā)展的形勢,我國政府、軍隊和企業(yè)十分重視信息技術(shù)的創(chuàng)新研究和長遠(yuǎn)發(fā)展,正制定和實施包括基礎(chǔ)研究、高技術(shù) 開發(fā)和產(chǎn)業(yè)攻關(guān)在內(nèi)的各類國家規(guī)劃,并已經(jīng)或準(zhǔn)備給予大量投入。作為技術(shù)發(fā)展重要驅(qū)動力的“虛擬現(xiàn)實”,又一次成為人們關(guān)注的熱點之一。

虛擬現(xiàn)實英文為(Virtual Reality)簡稱VR技術(shù),這一名詞是由美國VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾(Jaron Lanier)在80年代初提出的,也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。作為一項尖端科技,虛擬現(xiàn)實集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯 示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果,是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng),它最早源自于美國軍方的作戰(zhàn)模擬系統(tǒng),九十年代初逐漸為各界所關(guān)注并且 在商業(yè)領(lǐng)域得到了進一步的發(fā)展。這種技術(shù)的特點在于計算機產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境,這種虛擬的環(huán)境是通過計算機圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型,并編制到計算機中 去生成一個以視覺感受為主,也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環(huán)境,從而使得在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于這個環(huán)境的感覺,可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周 圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化,并能與之發(fā)生“交互”作用,使人和計算機很好地“融為一體”,給人一種“身臨其境”的感覺。

虛擬現(xiàn)實的特點與重要意義

虛擬現(xiàn)實是發(fā)展到一定水平上的計算機技術(shù)與思維科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它的出現(xiàn)為人類認(rèn)識世界開辟了一條新途徑。虛擬現(xiàn)實的最大特點是:用戶可以用自然方式與 虛擬環(huán)境進行交互操作,改變了過去人類除了親身經(jīng)歷, 就只能間接了解環(huán)境的模式,從而有效的擴展了自己的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。另外,虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設(shè)計工具,它以視覺形式產(chǎn)生一個適 人化的多維信息空間,為我們創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了有力的支持。
由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實時三維空間表現(xiàn)能力、人機交互式的操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受,它在軍事和航天領(lǐng)域的模擬和訓(xùn)練中起到了舉足輕重的作用。近 年來,隨著計算機硬件軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們越來越認(rèn)識到它的重要作用,虛擬技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展,并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛 擬戰(zhàn)場、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”無一不是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的轉(zhuǎn)變。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成

一般的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要由專業(yè)圖形處理計算機、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、輸入設(shè)備和演示設(shè)備等組成。

硬件平臺
由于虛擬現(xiàn)實本身的復(fù)雜性,產(chǎn)生虛擬環(huán)境所需的計算量極為巨大,這對中心計算機的配置提出了極高的要求。目前,國外的VR系統(tǒng)一般配備有SGI或SUN工 作站;大型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),采用的是計算機并行處理系統(tǒng)。這些超級計算機雖然性能超群,但是價格非常昂貴,入門級的系統(tǒng)往往也要數(shù)十萬美金以上。

軟件系統(tǒng)
虛擬現(xiàn)實的軟件系統(tǒng)是實現(xiàn)虛擬技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。虛擬技術(shù)在國外的應(yīng)用比國內(nèi)早,培育出一些大型的VR開發(fā)及演示軟件,但他們在建筑、城市規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用有較大的先天不足。主要問題包括:軟件應(yīng)用需要二次開發(fā)、與行業(yè)特點結(jié)合不夠緊密以及價格比較昂貴等。

輸入工具和演示設(shè)備
虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征之一就是人機之間的交互性(interaction)。為了實現(xiàn)人機之間充分交換信息,必須設(shè)計特殊輸入工具和演示設(shè)備,以識別人的各 種輸入命令,且提供相應(yīng)反饋信息,實現(xiàn)真正的仿真效果。不同的項目可以根據(jù)實際的應(yīng)用可以有選擇的使用這些工具,主要包括:
頭盔式顯示器 、 跟蹤器 、 傳感手套 、 屏幕式、房式立體顯示系統(tǒng)
三維立體聲音生成裝置

最具吸引力的領(lǐng)域

  虛擬現(xiàn)實是一項難度很大的綜合技術(shù),要達(dá)到逼真的多種感覺和實時的自然交互是非常不容易的。例如:逼真的立體視感(沉浸感)需要寬視野和高分辨率的顯 示設(shè)備,而現(xiàn)有的頭盔顯示器不僅分辨率低、價格貴,而且?guī)г陬^上更是不方便;又如,要對大型地理數(shù)據(jù)(如地形圖)進行三維瀏覽和交互處理,往往響應(yīng)時間很 慢;至于觸覺反饋或嗅覺設(shè)備離實用更有很大距離,等等。
  虛擬現(xiàn)實涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有:大規(guī)模數(shù)據(jù)的場景建模技術(shù);動態(tài)實時的立體視覺、聽覺等生成技術(shù);三維定位、方向跟蹤、觸覺反饋等傳感技術(shù)和設(shè)備;符合人類認(rèn)知心理的三維自然交互技術(shù);三維交互軟件及系統(tǒng)集成技術(shù)等。
  由于虛擬現(xiàn)實具有極其重要的應(yīng)用前景,因而促使人們不斷去創(chuàng)新、克服困難!哪些方面是最有吸引力的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域呢?
  軍事:美國國防部和軍方認(rèn)為:虛擬現(xiàn)實將在武器系統(tǒng)性能評價、武器操縱訓(xùn)練及指揮大規(guī)模軍事演習(xí)三方面發(fā)揮重大作用。他們制定了戰(zhàn)爭綜合演示廳計劃、防務(wù)仿真交互網(wǎng)絡(luò)計劃、綜合戰(zhàn)役橋計劃及虛擬座艙等應(yīng)用環(huán)境,并在核武器試驗及許多局部戰(zhàn)爭中進行了應(yīng)用。

  航天航空:美國宇航局是虛擬現(xiàn)實最早的研究單位和應(yīng)用者。宇宙飛船及各類航空器是需耗費巨資的現(xiàn)代化工具,而進入宇宙有大量未知、危險的因素,因而模擬各種航空器可能遇到的環(huán)境,不僅可節(jié)省大量費用,而且是十分必要的。虛擬風(fēng)洞就是一例。
  計算機輔助設(shè)計:各種工業(yè)產(chǎn)品、建筑物均需反復(fù)構(gòu)思和設(shè)計,但往往用戶仍不滿意。美國波音公司Butler設(shè)計了一架稱為VS-X的虛擬飛機,它可使 設(shè)計人員有身臨其境觀察飛機外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局的效果。建筑設(shè)計師可在蓋樓前通過虛擬建筑物,讓用戶自己來觀察外形和內(nèi)部房間部位,也便于設(shè)計師修改設(shè) 計。
  外科手術(shù)和人體器官的模擬:外科醫(yī)生的培訓(xùn)是一項投資大、時間長的工作,這是因為不能隨便讓實習(xí)醫(yī)生在病人身上動手術(shù),可是不親自動手,又如何學(xué)會手 術(shù)呢?虛擬手術(shù)臺已能部分模仿外科手術(shù)的現(xiàn)場。同樣,提供模擬的人體器官,可讓學(xué)生逼真地觀察器官內(nèi)部的構(gòu)造和病灶,具有極高的實驗價值。
  科學(xué)研究和計算的可視化:各種分子結(jié)構(gòu)模型、大壩應(yīng)力計算的結(jié)果、地震石油勘探數(shù)據(jù)處理等,均十分需要三維(甚至多維)圖形可視化的顯示和交互瀏覽,虛擬現(xiàn)實技術(shù)為科學(xué)研究、探索微觀形態(tài)等提供了形象直觀的工具。
  遠(yuǎn)程控制:虛擬現(xiàn)實可采用遙控手段,通過機械手、機器人對危險或有毒環(huán)境進行操作。
  教育、游戲與其他:這是向人們,尤其是青少年提供生動的課堂和娛樂手段的好機遇,它具有三維聲像效果,能進行交互操作的功能,因而已被商家們看好,競相開發(fā)低檔虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品。

數(shù)碼技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用
一、歷史
1963年電腦具備了繪圖能力,將電腦繪圖(computer graphics)的功能運用到建筑設(shè)計,便是建筑中第一代CAD—電腦輔助繪圖(computer—aided drafting)。
自20世紀(jì)60年代起,將電腦在人工智能上的發(fā)展應(yīng)用到建筑設(shè)計思考過程中,以及用電腦繪圖功能來記錄大量“建筑圖文資料”,這一過程稱為電腦輔助設(shè)計CAD——(computer—aided design)。這一直到今天仍是重要的發(fā)展方向。
1990年起,電腦的數(shù)碼影像處理與合成技術(shù)日漸成熟,再加上電腦模擬與動畫發(fā)展也趨健全,此時電腦在許多設(shè)計學(xué)科中不再只是被視為“工具”,而是進一步 成為思考與表現(xiàn)設(shè)計理念與操作方式的“媒體”(media)。因此出現(xiàn)了電腦媒體化設(shè)計(computer—mediated design)—CAD。甚至被直呼為電腦設(shè)計(design with computer)——DWC。這一階段著名的代表是美國設(shè)計大師Frank gehrg 和Peter Eisenman。他們在世界各地的設(shè)計作品,完全稱得上是一次革命。
自1993年互聯(lián)網(wǎng)浪潮帶給建筑業(yè)更大的沖擊。一方面,將全球的距離完全拉近以及將全球的建筑資源完全整合,形成所謂“網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計”(internet —aided design)——IAD或“網(wǎng)際設(shè)計”(web—based design)——WBD。另一方面,網(wǎng)絡(luò)能形成的網(wǎng)際空間(cyberspace networked space),更是從根本上打破了建筑向來以點、線、面等幾何關(guān)系所構(gòu)建的空間概念。大約至1995年起,電腦在自由形體(free forms)的塑造支持上日益成熟,再加上能呈現(xiàn)更逼真設(shè)計的虛擬實境技術(shù)也更成熟,越來越多以前想像的到的建筑和空間可被建構(gòu)、甚至某些已付諸實施,形 成所謂“虛擬建筑(Virtual architecfure)與虛擬空間(Virtual space)”。

二、數(shù)碼建筑的意義
2、1 數(shù)碼建筑是一種新工具。
如果數(shù)碼技術(shù)僅僅代表著“電腦繪圖”或“電腦輔助繪圖”不具備任何設(shè)計思考過程,則電腦真的只是種工具。而且,作為工具的數(shù)碼技術(shù)是第一個新的突破,影響力將大大勝于羅馬時期的平面或繪圖與文藝復(fù)興的建模法。

2、2 數(shù)碼建筑是一種新理論。
如果目前的數(shù)碼技術(shù)具備了輔助設(shè)計思考的能力,同時又能利用網(wǎng)絡(luò)來輔助設(shè)計方法與設(shè)計過程,那么建筑設(shè)計自20世紀(jì)30年代包豪期的設(shè)計方法理論應(yīng)會大量 改寫。另一方面,若電腦可作為重要的設(shè)計思考媒體,進而透過數(shù)碼媒體的特質(zhì),產(chǎn)生前所未有的設(shè)計思考模式與在此新模式下的建筑物,則我們將會見到自16世 紀(jì)文藝復(fù)興早期的早期思考理論,在停滯了500年后有了重大發(fā)展。最近,如果網(wǎng)際空間的經(jīng)驗可能影響到對實質(zhì)空間的經(jīng)驗,而且自由形體和虛擬現(xiàn)實可以營造 出以前無法想像的建筑空間“virtual space”,則建筑賴以維生的空間理論,將繼埃及的量體空間、希臘羅馬的幾何空間、哥特式的神秘空間、文藝復(fù)興后期到巴洛克的動態(tài)空間、現(xiàn)代與后現(xiàn)代空 間之后,一種新的建筑和城市空間。

2、3 數(shù)碼建筑是一個新時代。
如果把所有的數(shù)碼技術(shù)整合起來,視為對建筑設(shè)計具備全面性的影響因素,并且接受現(xiàn)今人類歷史發(fā)展的新時代便是數(shù)碼電子時代這樣的觀念,則數(shù)碼建筑是繼史前 時代、埃及、希臘與羅馬、早期基督教、拜臺庭、哥特、文藝復(fù)興、巴洛克與洛可可、新古典、現(xiàn)代與后現(xiàn)代之后的一個新的時代。如果是這樣的話,數(shù)碼建筑將會 全面改寫建筑在產(chǎn)業(yè)、社會、文化方面的影響力,以及引發(fā)一種基于數(shù)碼性的價值體系,和美學(xué)體系(什么是好的,什么是美的)。

三、建筑設(shè)計界的動向
3、1 自1990年代以來,幾乎所有的“解構(gòu)建筑大師”都或多或少地采用了數(shù)碼技術(shù)進行設(shè)計,而且已在世界各地建成了不少實物。
F·蓋里所設(shè)計的西班牙古__海姆美術(shù)館已成為城市的新的標(biāo)志。在此前后,他還設(shè)計了類似自由形體的博物館、辦公樓和美術(shù)館,在設(shè)計過程中,他的團隊有一位來自法國的軟件工程師,他長期從事航天軟件的開發(fā)和研究,正是在他的參與和幫助下,蓋里的作品才得以完成。
另外一位解構(gòu)大師P . 艾森曼也以同樣的方式進行建筑構(gòu)思和設(shè)計。例如他在哈佛大學(xué)建工學(xué)院所做的課題《M—Emeny Games》就是借助量擬技術(shù)完成構(gòu)思。
其它著名設(shè)計師還有D.Libeskind,Tom Mayne,Greg Lynn,Eric Dwen Moss 等人以及OCEAN,VN Studio,Nox等新生代建筑事務(wù)所。
在他們的努力下,我們所熟悉的建筑基本要素—功能、形式、體量、空間,均已被重新定義。因此國際上已接受一種新的建筑—數(shù)碼建筑(digital Arditecture)。在建筑中,電腦的工具性已被提升為建筑的數(shù)碼性(digitality of Arditecture)。

3、2 近10年來,世界上著名的大學(xué)都對建筑系學(xué)生的教育形式,教育內(nèi)容進行了根本性的修正,這些大學(xué)為:哈佛大學(xué)、MIT、哥倫比亞大學(xué)、瑞士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)(ETH)。這些大學(xué)的建筑系的課程都進行了調(diào)整。

3、3 世界各地正進行著數(shù)碼建筑的國際性大賽,臺灣舉行的2000年遠(yuǎn)東國際數(shù)碼建筑設(shè)計大賽,來自43個國家的244件作品參加了競賽,獲前5名的設(shè)計被邀請 到美國俄勤岡大學(xué)建筑學(xué)院任教,成為UN Studia知名事務(wù)所擔(dān)任設(shè)計師。前100名的作品已紛紛被各校建筑系選為輔助性教材。

四、3DVRI在房地產(chǎn)行業(yè)和政府決策中的作用

3DVRI房地產(chǎn)開發(fā)設(shè)計輔助系統(tǒng)簡介

作為一種高技術(shù)模擬系統(tǒng)和可視化工具,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程性仿真領(lǐng)域有無可比擬的功能和優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設(shè)計工具,它以視覺形式反映了設(shè)計者的思想。
軟件定位:以3DVRI虛擬現(xiàn)實技術(shù)平臺功能結(jié)合房地產(chǎn)項目全程開發(fā)各項標(biāo)準(zhǔn)和要求的項目開發(fā)設(shè)計輔助系統(tǒng)。
軟件目的:3DVRI房地產(chǎn)開發(fā)設(shè)計輔助系統(tǒng)可創(chuàng)建一個一體化平臺,不僅能使開發(fā)商與建筑師、規(guī)劃師、景觀設(shè)計師排除由于技術(shù)語言而造成的交流障礙。使交 流更加直觀化、客觀化。而且能讓公司各部門排除由工種不同而造成的溝通障礙,使各部門的工作銜接更緊密,極大地促進了工作效率。系統(tǒng)對項目的每一個階段性 方案都實行動態(tài)模擬,互動對比和最佳優(yōu)化,降低或避免開發(fā)風(fēng)險,減短項目開發(fā)周期,降低開發(fā)成本從而提高房地產(chǎn)項目全面決策的科學(xué)性和整體開發(fā)管理的有效 性。

2002年7月2日,全國房產(chǎn)開發(fā)用地實行招標(biāo)制度,隨著幾年來的市場成熟度提高,房地產(chǎn)界的競爭會進一步的回歸到產(chǎn)品上來。在杭州,不少著名房地產(chǎn)企業(yè) 已意識到這一問題,并且以不同的方式作出響應(yīng),這集中表現(xiàn)在:①越來越多的開發(fā)商注重產(chǎn)品定位和設(shè)計,聘請國外二流或一流的設(shè)計師等主持產(chǎn)品設(shè)計。②某些 企業(yè)正在籌建房產(chǎn)品研究機構(gòu),研究范圍包括:行業(yè)預(yù)測、邊緣產(chǎn)品開發(fā)(如景觀房產(chǎn)、教育房產(chǎn)等)。集團遠(yuǎn)程操作規(guī)范化中國人的居住行為和心理、甚至建筑材 料和技術(shù),先進的景觀、建筑設(shè)計理念等等。③某些以實行進的房產(chǎn)企業(yè)已開始從實質(zhì)上認(rèn)識產(chǎn)品本身的質(zhì)量。④越來越多的企業(yè)在建設(shè)成本的上,對外表和內(nèi)部的 比例有所變化。
以上跡象和理論充分說明,杭州乃至中國的房地產(chǎn)已進入一個“產(chǎn)品本位”的時代。作為數(shù)碼技術(shù)中的領(lǐng)先層面,3DVRI恰恰在產(chǎn)品決策設(shè)計過程中可以發(fā)揮巨大的作用。
4、1 借助于3DVRI系統(tǒng)可使房地產(chǎn)項目開發(fā)整合決策過程理性化、直觀化、可試性。
常規(guī)而言,房產(chǎn)品定位過程的5個步驟,它們分別是:①基地評估和項目定位。②規(guī)劃設(shè)計(總圖),③單體設(shè)計,④景觀設(shè)計,⑤室內(nèi)設(shè)計。其中尤為重要的是基 地評估和項目定位,通常做法是實地勘察加以圖面方案。這一過程由于信息獲取的缺失而不斷反復(fù),最終的鳥瞰總圖(概括性)也不能解決以下問題。
這一方案是否最適合這塊基地?
這一方案中單位之間相互關(guān)系如何?
同一基地究竟有幾個可行方案?(在規(guī)劃條件范圍內(nèi))
發(fā)展商為了解決這一問題,通常的應(yīng)付策略是:①邀請3-5家設(shè)計單位做出3-5個方案。②條件允許的話做出基地模型(沙盤)。③利用三維圖面進行方案論證。
引進3DVRI系統(tǒng)可以做到:
①  基地模擬。
②  基地上方案模擬(虛擬)。
③  基地上諸方案替代。
④  單體關(guān)系模擬。
使項目定位階段能非常直觀地進行論證。

4、2 3DVRI能構(gòu)筑開發(fā)商與建筑師、規(guī)劃師、景觀設(shè)計師之間的交流平臺,排除由于技術(shù)語言而造成的交流障礙。使交流更加直觀化、客觀化。

4、3 3DVRI使房產(chǎn)品設(shè)計一體化。由于目前的設(shè)計相互脫節(jié),各專業(yè)為了表達(dá)自己的設(shè)計理念總是簡化其它專業(yè),更重要的是各專業(yè)由于服務(wù)一個共同的平臺而不能 真正的在設(shè)計理念上統(tǒng)一和相互理解。3DVRI系統(tǒng)可以在一個系統(tǒng)中使以上幾個專業(yè)設(shè)計同時展現(xiàn),也就是說可以同時評估和決策。

4、4 由于產(chǎn)品設(shè)計的脫節(jié),由于產(chǎn)品設(shè)計與實際產(chǎn)品之間的不對應(yīng)性,使得很多發(fā)展商造成產(chǎn)品建造過程中的返工和修改,甚至造成產(chǎn)品完成后的隱患。3DVRI可以有效地克服這一問題。三維虛擬便使得開發(fā)商在建造之前就可以逼真的觀看到實現(xiàn)后的真正效果。

4、5 3DVRI還能夠直觀地,最電子化地展示房產(chǎn)品
現(xiàn)有的展示方法無非是:效果圖、模型和文字。效果圖的失真已經(jīng)成了共識,致購房者不相信這一表現(xiàn)手段。模型(嚴(yán)格的)雖然較為準(zhǔn)確,但它的問題是使人永遠(yuǎn) 是鳥瞰(附瞰)的角度來看產(chǎn)品。而實際性情況,人們沒有機會鳥瞰真實的房產(chǎn)品。因此也不能真正地從人的尺度去把握單體與前體、單體與總體、單體與環(huán)境、單 體與人的關(guān)系,可以相信,隨著3DVRI系統(tǒng)的推廣,以后的房交會將會進入一個虛擬世界,每個展位將會大大縮小,甚至一臺筆記本電腦就會解決所有問題。


  
 近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)又有了很大的發(fā)展,主要是:1)使用基于圖像的繪制技術(shù)(或與圖形繪制相結(jié)合),以提高圖形生成的速度;2)各種新的交互設(shè)備,譬 如雙手輸入技術(shù),三維力反饋設(shè)備,美國Sensable Tech.公司的PHAN?ToM系統(tǒng)等;3)增強現(xiàn)實(Augmented Reality),也稱混合現(xiàn)實,它是將真實環(huán)境和虛擬現(xiàn)實的景象結(jié)合起來的一種技術(shù),既可減少生成復(fù)雜環(huán)境的開銷,又便于對實際物體的操作;4)分布式 虛擬現(xiàn)實環(huán)境,在因特網(wǎng)(包括高速Inter?net)環(huán)境下,充分利用各地資源的優(yōu)勢,協(xié)同開發(fā)虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用,如美國大型軍用交互仿真系統(tǒng) NPSNet及因特網(wǎng)上多人游戲MUD等;5)多通道人機交互技術(shù),即采用人體多種自然交互手段向系統(tǒng)輸入,如手勢、語音、頭部或身體動作等。
  實際應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)大體可分為四類:1)桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),也稱窗口中的VR,它成本低,主要用于CAD/CAM、建筑設(shè)計等領(lǐng)域;2)沉浸虛擬 現(xiàn)實系統(tǒng),使用頭盔顯示器把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來,產(chǎn)生一種身臨其境的錯覺;3)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),它建立在沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和分布式交 互仿真(Distributed Interaction Simulation)的基礎(chǔ)上;4)增強現(xiàn)實。

關(guān)于未來的思考
  
虛擬現(xiàn)實是技術(shù),還是媒體的欺騙?虛擬現(xiàn)實為何可能?這是一個古老的哲學(xué)問題。我們是處在現(xiàn)實中,還是在我們自己的感覺世界中?對于個人來說,更直接的是 感覺世界。以視覺為例,我們看到的一切,不過是視網(wǎng)膜上的影像。從這一角度出發(fā),我們應(yīng)和心理學(xué)家、生理學(xué)家一起,認(rèn)真研究人類的感知問題。虛擬現(xiàn)實有其 二重性:對于人的感官來說,它是真實存在的;對于所構(gòu)造的物體來說,它又是不存在的。因此,能利用這一技術(shù)模仿許多高成本的、對人有危險的、或目前尚未出 現(xiàn)的真實環(huán)境,人們可對它進行分析研究、仿真操作及改進設(shè)計等。
 技術(shù)現(xiàn)狀:虛擬現(xiàn)實目前在技術(shù)上仍處于探索中,90年代初有了較大的發(fā)展,如CAVE及分布式VR,但后來有一段時間發(fā)展相當(dāng)緩慢,由于響應(yīng)慢、真實感 差,人們只是把它當(dāng)作“玩具”或“演示”而已。近來,隨著因特網(wǎng)技術(shù)、基于圖像繪制技術(shù)、增強現(xiàn)實等的進展,虛擬現(xiàn)實又有不少新的成果。
 重視人機交互的研究:說到底,虛擬現(xiàn)實是一種新的人機交互范式。與以前任何人機交互形式相比,它有希望徹底實現(xiàn)“和諧的、擬人化的”人機界面。虛擬現(xiàn)實 系統(tǒng)有三個重要特點:沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和構(gòu)想性(Imagination),這決定了它與以往人機交互技 術(shù)的不同,反映了人機關(guān)系的演化過程。在復(fù)雜系統(tǒng)中,可能有許多參與者共同在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境中協(xié)同工作,各領(lǐng)域?qū)<倚杪?lián)合起來開展研究,協(xié)同攻關(guān)。
 關(guān)于信息可視化:信息可視化是科學(xué)計算可視化的擴展,通常是指不包括科學(xué)計算可視化的其他領(lǐng)域可視化技術(shù),如商業(yè)、金融可視化、軟件可視化等。多數(shù)情況 下,信息可視化及科學(xué)計算可視化并不需要采用昂貴的虛擬現(xiàn)實技術(shù),而用普通二維、三維圖形技術(shù)即可達(dá)到要求,這樣更便于推廣和普及。
 關(guān)于投入:現(xiàn)在各個部門均逐漸重視虛擬現(xiàn)實的研究與開發(fā),并在規(guī)劃中給予了較大的投入,這是十分必要的。但我們國家財力有限,應(yīng)集中各個渠道的經(jīng)費,開 發(fā)一些重點應(yīng)用,投入使用,以產(chǎn)生效益,而不應(yīng)該分散財力,只做幾個“原型”。國家在安排主要財力開發(fā)大型“沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)”的同時,應(yīng)給予一定的投 入,支持各種小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究開發(fā)。目前,因特網(wǎng)的應(yīng)用是一個大好機遇,國外游戲及教育類的系統(tǒng)已占據(jù)了大塊市場,我們應(yīng)以應(yīng)用為目標(biāo),大力開 發(fā)各類桌面虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)。
 作為長遠(yuǎn)研究目標(biāo),作為技術(shù)驅(qū)動力,作為新的人機交互范式,作為國家的一些關(guān)鍵應(yīng)用目標(biāo),虛擬現(xiàn)實都是值得高度重視的。與此同時,必須十分重視虛擬現(xiàn)實的廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實還有很長的路要走,機會和挑戰(zhàn)并存,而且虛擬現(xiàn)實和人機交互關(guān)系密切,必須重視人機交互的研究.詳情請登錄http://www.ecokaleyard.com

 

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