虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展

摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。

关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势

一、虚拟现实的概念和特性

虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。

1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。

2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。

3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。

二、虚拟现实技术的发展历程

虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。

第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。

第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。

第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。

第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

真实军事演习的效果，浙江大学开发的虚拟故宫虚拟建筑环境系统和CAD&CG国家重点实验室开发出桌面虚拟建筑环境实时漫游系统，北京航空航天大学开发的虚拟现实与可视化新技术研究室的虚拟环境系统。

三、虚拟现实技术发展趋势

虚拟现实技术是高度集成的技术,涵盖计算机软硬件、传感器技术、立体显示技术等。虚拟现实技术的研究内容大体上可分为虚拟现实技术本身的研究和虚拟现实技术应用的研究两大类。根据虚拟现实所倾向的特征的不同,目前虚拟现实系统主要划分为四个层次:即桌面式、增强式、沉浸式和网络分布式虚拟现实。虚拟现实技术的实质是构建一种人能够与之进行自由交互的“世界”,在这个“世界”中参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标,实现的主要方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器,通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。桌面式虚拟现实系统被称为“窗口仿真”,尽管有一定的局限信息技术与信息化人机交互性,但由于成本低廉而仍然得到了广泛应用。增强式虚拟现实系统主要用来为一群戴上立体眼镜的人观察虚拟环境,性能介于以上两者之间,也成为开发的热点之一。总体上看,纵观多年来的发展历程,虚拟现实技术的未来研究仍将遵循“低成本、高性能”这一原则,从软件、硬件上展开,并将在以下主要方向发展:

1、动态环境建模技术

虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据需要建立相应的虚拟环境模型。

2、实时三维图形生成和显示技术

三维图形的生成技术已比较成熟,而关键是如何“实时生成”,在不降低图形的质量和复杂程度的前提下,如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外,虚拟现实还依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的虚拟设备还不能满足系统的需要,有必要开发新的三维图形生成和显示技术。

3、适人化、智能化人机交互设备的研制

虽然头盔和数据手套等设备能够增强沉浸感,但在实际应用中,它们的效果并不好,并未达到沉浸交互的目的。采用人类最为自然的视觉、听觉、触觉和自然语言等作为交互的方式,会有效地提高虚拟现实的交互性效果。

4、大型网络分布式虚拟现实的研究与应用

网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合中,利用新型的人机交互设备介入计算机产生多维的、适用于用户(即适人化)应用的、相关的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了满足复杂虚拟环境计算的需求外,还应满足分布式仿真与协同工作等应用对共享虚拟环境的自然需求。分布式虚拟现实系统必须支持系统中多个用户、信息对象之间通过消息传递实现的交互。分布式虚拟现实可以看作是基于网络的虚拟现实系统,是可供多用户同时异地参与的分布式虚拟环境,处于不同地理位置的用户如同进入到同一个真实环境中。目前,分布式虚拟现实系统已成为国际上的研究热点,相继推出了相关标准,在国家“八六三”计划的支持下,由北京航空航天大学、浙江大学、中国科学院计算所、中国科学院软件所和装甲兵工程学院等单位共同开发了一个分布虚拟环境基础信息平台,为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的网络平台和软硬件基础环境。

四、总结

虚拟现实技术正如火如荼的发展，在很多领域例如军事、考古、娱乐、教育培训、工业制造、农业方面都有很广阔的发展前景。随着计算机技术的不断发展和完善，相信在不久的将来虚拟现实技术在以上领域会得到更广泛的运用，让人们的生活更加方便。

参考文献

[1]郭巍.信息与电脑(理论版).中国学术期刊（光盘版）电子杂志社,2010(5)

[2]王梅艳. 虚拟现实技术的历史与未来[J].中国现代教育装备,2007,(1)：108-110

[3]许微.虚拟现实技术的国内外研究现状与发展[J].现代贸易工业,2009(2)：279-280

美国虚拟现实技术

美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示 王健美，张旭，王勇，赵蕴华 (中国科学技术信息研究所，北京100038) 摘要:美国在虚拟现实技术领域拥有着无可争议的优势。不仅美国政府各部门积极资助虚拟现实技术的研发， 而且企业、高校及科研院所竞相掀起虚拟现实技术研究和应用热潮，同时它们还有一套适时有效的科技政策。 对美国虚拟现实技术的发展现状和相关政策法案的阐释，为我国相关技术领域的发展提供有益的借鉴。 关键词:虚拟现实;研发现状;科技政策;启示 中图分类号:G353.11∶TP391.9文献标识码:A Development Status and Policy of the Virtual Reality Technology of United States and their Enlightenment to China WANG Jianmei，ZHANG Xu，WANG Yong，ZHAO Yunhua (Institute of Scientific and Technical Information of China，Beijing 100038) Abstract:There is no doubt that the United States has superiority in the field of virtual reality technology.Several gov- ernment departments have been funding on the research and development of this technology，a surge of research and ap- plication into the technology has been found among large enterprises，universities and scientific research institutes.In ad- dition，they are carrying out a set of proper and effective science and technology policy.This article intends to provide some references for the development of relevant technology in China with a focus on the development status of the virtual reality technology and an good explanation on the policy and act of the technology concerned in US. Key words:virtual reality;current situation of research and development;scientific and technical policy;enlightenment 1引言 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术与多 媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术， 是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器 技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以 及仿真技术等多种技术而发展起来的综合性技术 ［1］ 。 根据IEEE(电气和电子工程师协会)的定义，虚拟 现实是指在视、听、触、嗅、味觉等方面高度逼真 的计算机模拟环境 ［2］ 。用户可与此环境进行互动， 产生身临其境的体验。 VR技术起源于1965年Ivan Sutherland在IFIP

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

虚拟现实技术的国内外研究现状与发展

138 虚拟现实技术的国内外研究现状与发展 杨江涛 （铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300） 摘要：虚拟现实技术是一项新兴技术，结合了多种技术如多媒体技术、计算及图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技 术以及立体显示技术等等，前景非常的广阔。文章结合了虚拟现实技术国内外的研究现状对虚拟现实技术的发展趋势进行了分析。关键词：虚拟现实；三维现实；分布式中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）01-0138-01 虚拟现实（Virtual Reality ，简称VR ）是一种综合了多媒体技术、计算机图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机最新技术，综合应用了力学、光学、数学、机构运动学等学科。这种技术的特点就是用模仿的方式给用户创造一种虚拟的环境，通过感知行为如视觉、听觉和触觉等让用户有一种身临其境的感觉，并带有交互作用。现在虚拟现实的发展速度越来越快，内容也扩大了很多。 1国外虚拟现实技术研究现状 （1）虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地，对于虚拟现实技术的研究最早是在20世纪40年代。一开始用于美国军方对宇航员和飞行驾驶员的模拟训练。随着科技和社会的不断发展，虚拟现实技术也逐渐转为民用，集中在用户界面、感知、硬件和后台软件四个方面。20世纪80年代，美国国防部和美国宇航局组织了一系列对于虚拟现实技术的研究，研究成果惊人。到了现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统，也建立了可供全国使用的VR 教育系统；乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统；波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化；施乐公司主要将虚拟现实技术用于未来办公室上，设计了一项基于VR 的窗口系统。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术，从目前来看，时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。 （2）虚拟现实技术在欧洲的研究现状。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位。欧洲其它一些比较发达的国家如德国以及瑞典等也积极进行了虚拟现实技术的研究和应用：德国将虚拟现实技术应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面，可以降低成本，吸引客户等等；瑞典的DIVE 分布式虚拟交互环境是一个在不同节点上的多个进程可以在同一个师姐中工作的一直分布式系统。 2国内虚拟现实技术研究现状 我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离，但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快，我国各界人士对于虚拟现实技术也越来越重视，正在积极进行虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发等等。国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用，并取得了不错的成果： 北京航空航天大学时国内最早进行虚拟现实技术研究的 单位之一，建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等，并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究，并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发，并提出了相关的算法和实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫；哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。 3虚拟现实技术的发展趋势 （1）动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，而动态环境建模技术的目的就是对实际环境的三维数据进行获取，从而建立对应的虚拟环境模型，创建出虚拟环境。 （2）实时三维图形生成和显示技术。在生成三维图形方面，目前的技术已经比较成熟，关键是怎么样才能够做到实时生成，在不对图形的复杂程度和质量造成影响的前提下，如何让刷新频率得到有效的提高是今后重要的研究内容。另外，虚拟现实技术还依赖于传感器技术和立体显示技术的发展，现有的虚拟设备还不能够让系统的需要得到充分的满足，需要开发全新的三维图形生成和显示技术。 （3）适人化、智能化人机交互设备的研制。虽然手套和头盔等设备能够让沉浸感增强，但在实际使用当中效果并不尽如人意。交互方式使用最自然的视觉、听觉、触觉和自然语言的话，能够让虚拟现实的交互性效果得到有效的提高。 （4）大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合当中，对新型的人机交互设备进行一个用，介入计算机中，产生适用于用户的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了要让复杂虚拟环境计算的需求得到满足之外，还需要让协同工作以及分布式仿真等应用对共享虚拟环境的自然需要得到满足。分布式虚拟现实可以看成是一种基于网络的虚拟现实系统，可以让多个用户同时参与，让不同地方的用户进入到同一个虚拟现实环境当中。目前，分布式虚拟现实系统已经成为了全世界的研究热点，我国也由杭州大学、北京航空航天大学、中国科学院软件所、中国科学院计算所以及装甲兵工程学院等单位共同感开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的软硬件基础环境和网络平台。 2015 （Sum.No 145） 信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS 2015年第1期（总第145期）

虚拟现实技术应用及其未来展望

虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练

毕业论文：浅谈虚拟现实技术

论文虚拟现实技术

浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全 一．虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。 （虚拟现实技术穿戴的装备）

GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能，由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。 所以，“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今，虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今，众多的设备可被用于虚拟现实，包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域，虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二．虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术，实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，触觉、力觉反馈技术，立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR系统的核心内容，目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。

虚拟现实技术现状及发展趋势

虚拟现实技术现状及发展趋势 虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术,研究内容涉及多个领域,应用十分广泛,被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。从虚拟现实的概念出发,对虚拟现实技术的国内外研究现状进行了充分论述,并展望了虚拟现实的发展趋势。 一、虚拟现实技术简介 虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又译为灵境技术，从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境,通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。 二、虚拟现实发展现状 计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具,并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,概括的国内外虚拟现实技术,它主要涉及到三个研究领域:通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面;使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 1国外虚拟现实发展现状 1.1 VR技术在美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地，目前大部分研究机构都在美国。NASA Ames实验室一直是许多VRT思想的发源地.早在1981年,他们就开始研究空间信息显示，1984年开始了虚拟视觉环境显示项目,后来还开发了虚拟界面环境工作站。目前,Ames实验室正在致力于一个叫“虚拟行星探索”的试验计划。这一项目能使“虚拟探索者”利用虚拟环境来考察遥远的行星。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。 1.2 VR技术在欧洲的研究现状 在欧洲，英国的Bristol公司开发的软件系统DVS是一个领先于某些标准操作系统环境。公司还提供了领先于DVS的环境编辑语言。在该语言中，VR被分成3类:实际环境检测、虚拟环境控制、虚拟环境显示。每个类别里有门的操作符模型，DVS软件则使每个操作符产生不同的功能。英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面,在欧洲来说是领先的。 1.3 VR技术在欧洲的研究现状 日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。东京大学的原岛研究室开展了3项研究：人类面部表情特征的提取、三维结构的判定

国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势的技术报告

国内外虚拟现实技术发展现状和发展趋势的技术报告 一. 国内外虚拟现实几种主流技术的介绍 VRML技术 虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。自1962年，美国青年（Morton Heilig）,发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。在国际互联网发展迅猛的今天，具有广泛的应用前景。重大的发展过程如下： VRML开始于20世纪90年代初期。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。1994年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上公布了规范的VRML1.0标准。VRML1.0可以创建静态的3D景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。 1996年8月在新奥尔良召开的优秀3D图形技术会议-Siggraph'96上公布通过了规范的VRML2.0标准。它在 VRML1.0的基础上进行了很大的补充和完善。它是以SGI公司的动态境界Moving Worlds提案为基础的。比 VRML1.0增加了近 30个节点，增强了静态世界，使3D场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。 1997年12月VRML作为国际标准正式发布，1998年1月正式获得国际标准化组织ISO批准（国际标准号ISO/IEC14772-1:1997）。简称VRML97。VRML97只是在VRML2.0基础进行上进行了少量的修正。但它这意味着VRML已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999年底，VRML的又一种编码方案X3D草案发布。X3D整合正在发展的XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000年6月世界web3D协会发布了VRML2000国际标准（草案），2000年9月又发布了VRML2000国际标准（草案修订版）。预计将在2002年，正式发表X3D标准。及相关3D浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 Wed3D协会其组织包括各种97家会员公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。 其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司为代表，它们都有各自的VR浏览器插件。并各自开发基于VRML标准的扩展节点功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等视频文件， Rm等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多种音频文件，Flash动画文件，多种材质效果，支持Nurbs曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D的发展，以X3D为核心，有Blaxxun3D 等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML标准为核心的技术具有独特的优势。相关网址如下：https://www.wendangku.net/doc/e414445199.html, , https://www.wendangku.net/doc/e414445199.html,

虚拟现实技术的发展过程及研究现状

收稿日期:2002-06-24;修订日期:2002-08-29 3基金项目:高等学校重点实验室访问学者基金资助(02117) 虚拟现实技术的发展过程及研究现状 吴　迪1　黄文骞1,2 (11海军大连舰艇学院海洋测绘系,辽宁大连　116018;21武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉　430079) 【摘要】　分析了虚拟现实(VR )技术区别于相邻近的技术的重要特征,回顾了虚拟现实技术发展的三个阶段。介绍了虚拟现实技术在美国等国家的研究现状、主要技术及关键技术的开发状况。 【关键词】　虚拟现实技术　发展过程　研究现状 1　引　言 虚拟现实(VR )技术是近年来发展最快的信息 技术之一,它与多媒体技术、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。与其他高新技术一样,客观需求是虚拟现实技术发展的动力。近年来,在仿真建模、计算机辅助设计、可视化计算、遥控机器人等领域,提出了一个共同的需求,即建立一个比现有计算机系统更为直观的输入输出系统,成为能与各种传感器相联、更为友好的人机界面、人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的多维化信息环境[1]。VR 技术是人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、网络技术、并行计算技术等多种技术的集成。它是一种有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。2　发展过程 211　VR 的概念 虚拟现实(Virtual Reality -VR ),是一种最有效 的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术,是综合计算机图形技术、多媒体技术、并行实时计算技术、人工智能、仿真技术等多种学科而发展起来的20世纪90年代计算机领域的最新技术。 VR 以模拟方式为使用者创造一个实时反映实 体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、 触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参与者可直接探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于虚拟的现实世界中,产生沉浸感(immersive )、想象(imaginative )和实现交互性(interactive )。212　VR 技术的特点 VR 技术的每一步发展,都是围绕它的三个特征 而前进的。这三个特征为沉浸特征、交互特征和构想特征。这三个重要特征用以区别相邻近的技术,如多媒体技术、计算机可视化技术[4]。沉浸特征,即在VR 提供的虚拟世界中,使用户能感觉到是真实的进入了一个客观世界;交互特征,要求用户能用人类熟悉的方式对虚拟环境中的实体进行观察和操纵;构想特征,即“从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识,从而深化概念和萌发新意”(汪成为,1996)。213　VR 技术发展的三个阶段 VR 技术的发展大致可分为三个阶段:20世纪50年代至70年代,是VR 技术的准备阶段;80年代初至80年代中期,是VR 技术系统化、开始走出实验室进入实际应用的阶段;80年代末至90年代初,是VR 技术迅猛发展的阶段。 第一阶段,50～70年代,为虚拟现实的探索阶段。1965年由美国的M orton Heileg 开发了一个称做Sens orama 的摩托车仿真器,不仅具有三维视频及立 体声效果,还能产生风吹的感觉和街道气味。1968年,美国计算机科学家I 1E 1Sutherland 在哈佛大学组织开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器H MD 及头部位置跟踪系统,成为VR 技术发展史上的一个重要里程碑,为虚拟现实的发展奠定了基础。 第二阶段,80年代初至80年代中期,开始形成VR 技术的基本概念,开始由实验进入实用阶段,其重要标志是:1985年在Michael Mc G reevy 领导下完成的VIEW 虚拟现实系统,装备了数据手套和头部跟踪器,提供了手势、语言等交互手段,使VIEW 成 第22卷第6期2002年11月 海　洋　测　绘 HY DROGRAPHIC SURVEYING AND CHARTING Vol.22,No.6 Nov.,2002

VR虚拟现实发展史

第8感VR主题乐园：VR虚拟现实的发展史 VR英文全称Virtual Reality，中文翻译为虚拟现实，它利用电脑模拟产 生一个三维空间的虚拟世界，为用户提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如身历其境，可以及时、无限制地观察三维空间内的事物。 我们一般认为VR的发展分为四个阶段。1963 年以前，虚拟现实思想的萌 芽阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的初现阶段；1973 年 ~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初期阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实思想的萌芽阶段。（1963年以前） 其实VR思想究其根本是对生物在自然环境中的感官和动态的交互式模拟，所以这又与仿生学息息相关，中国战国时期的风筝的出现是仿生学较早的在人类生活中 的体现，包括后期西方国家根据类似的原理发明的飞机。 1935年，美国科幻小说家斯坦利·温鲍姆（Stanley G.Weinbaum）在他的 小说中首次构想了以眼镜为基础、涉及视觉、触觉、嗅觉等全方位沉浸式体验 的虚拟现实概念，这是可以追溯到的最早的关于VR的构想。 1957-1962年莫顿·海利希（Morton Heilig），研究并发明了Sensorama，并在1962年申请了专利。这种“全传感仿真器”的发明，蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。 第二阶段：虚拟现实技术的初现阶段。（1963-1972年） 1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是VR技术发展史上一个 重要的里程碑。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初期阶段。（1972-1963年）

国内外虚拟现实技术的发展及应用现状

国内外虚拟现实技术的发展及应用现状 来源：投影时代更新日期：2008-12-03 作者：佚名 从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。 各国虚拟现实技术的研究及应用情况 美国 美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR 发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA)的Ames实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可

供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早的大学，他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年M1T成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab)，将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。 英国 在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：Windustries(工业集团公司)，是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技术设计高级战斗机座舱；Dimension International，是桌面VR的先驱。该公司生产了一系列的商业VR软件包，都命名为Superscape；Divison LTD公司在开发VISION、Pro Vision和su—pervision系统／模块化高速图形引擎中，率先使用了Tmnsputer和i860技术。 日本

虚拟现实技术的现状及发展趋势

虚拟现实技术的现状及发展趋势 □主福洋江西省九江职业大学 随之信息技术的高速发展，虚拟现实技术已逐步渗透人们生活的各个领域，并在这些领域中起到重要作用。虚拟现实技术是一门神奇的技术，它能把人类带入各种梦幻般的境界，引起人们的广泛关注。但虚拟现实技术还存在大量的难题没有攻克，本文通过概述虚拟现实技术特点和分析虚拟现实技术系统的应用现状，预测虚拟现实技术在未来社会的发展趋势。 1虚拟现实技术的概念及特征 虚拟现实技术（Virtual Reality，简记为VR），又称灵境技术,是一种综合计算机图形技术、传感器技术、多媒体技术、网络技术、仿真技术、人机交互技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是数学、光学、机构运动学、力学等各种学科的综合应用。目前，虚拟现实技术所涉及的研究应用领域已经包含军事、教育、影视、医学、商业、心理学、工程训练、科研、娱乐、制造业等。虚拟现实技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。 虚拟现实技术具有三个主要特征：1.沉浸感，是指当用户置身于通过虚拟现实技术产生的三维虚拟环境中，就如同真实存在客观世界一样，使人有一种身临其境的感觉。如海湾战争的美国士兵通过虚拟现实技术，已经身临其境感受到大漠的荒凉，作战时不再对周边的环境感觉到陌生。2.交互性，当用户处在由虚拟现实技术产生的三维虚拟环境中，人们可以像在真实客观世界中一样进行交会，而且这种交互是多感知的。比如，当用户处在虚拟现实技术产生的三维虚拟环境中用手去抓物体时，手不仅有握东西的感觉，还可以感觉到物体的重量。3.构想，是指用户可以通过沉浸在虚拟环境中进行各种交互作用获取新的知识，并且需要有丰富的想象力,使得从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性认识,从而得到启发、深化概念并萌发新意。 2虚拟现实技术的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地,第一个虚拟设备是在1962年由M orton Heiling设计的“全传感仿真器”，该仿真器仿真骑车穿越纽约市的过程，用户如同真实的车穿越纽约市，他们能感受到风、路面的颠簸、甚至是当经过饭店时闻到的食品香味。 我国虚拟现实技术研究起步较晚，但与国外发达国家还是存在很大的差距。目前，由于虚拟现实技术的应用已经包含人们生活的各个领域，已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。我国有关部门已经高度重视虚拟现实技术的研究，并将虚拟现实技术列入到九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等研究项目中。国内许多知名高校也积极投入到虚拟现实技术的研究领域中去。 如北京航空航天大学计算机系是国内最早进行虚拟现实技术研究、最有权威的单位之一，并在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件,并提出有关算法及实现方法；虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；实现了分布式虚拟环境网络设计，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实应用系统的开发平台、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统等方面取得了进展。 哈尔滨工业大学已经成功地合成了虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成、表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等问题。 浙江大学CAD&CG国家重点实验室研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法，还开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统。 清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”采用了QuickT ime技术,实现大全景虚拟现实制作。 西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术—— —立体显示技术进行了研究，提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案。 3虚拟现实技术的未来发展趋势 虚拟现实技术在现实生活中的应用已经非常广泛，而且随着虚拟现实技术的不断发展，VR应用领域将会更加广泛和深入。近年来，为了满足应用领域的新需求，虚拟现实技术研究遵循“低成本、高性能”的原则，表现出一些新的发展趋势。如：动态环境建模技术；实时三维图形生成和显示技术；适人化、智能化人机交互设备的研制；大型网络分布式虚拟现实的研究与应用等。 虚拟现实技术是一门新兴的科学技术，它与许多相关学科领域交叉、集成，应用领域非常广泛，应用前景也非常广阔。随着计算机技术飞速发展，虚拟现实技术将更为广泛地为人类的生产生活带来全新的面貌。 新观察 ew Obs ervation N 37

虚拟现实技术简介

虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，发展前景好，这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康，稳定且可持续发展，需要业内企业的共同努力，尤其需要发挥吃毛求疵的研发精神，进一步提高研发技艺，降低成本，真正解决客户的实际困难，严把质量关，提供最可靠的产品及服务。当前，北京傲唯刃道科技有限公司比较关注的领域包括：（AR、增强现实、VR、虚拟现实、多点触摸、多点触控、云技术、云端、云智慧、数字沙盘、电子沙盘、数字城市、数字社区、数码城市、智慧城市、互联网城市、数字地产、虚拟旅游、数字旅游、汽车仿真、军事仿真、多媒体沙盘、互动沙盘、数字家庭、数字农业、数字地球、数字校园、地理信息系统、城市作息化、Ipad售楼、边缘融合、三维数字仿真、全息技术、数字模型、环幕投影、虚拟楼盘、文物古物复原、展品复原、电子翻书、虚拟仿真、建筑动画、三维图形、企业宣传片、仿真技术、立体投影、影视动画、非线性编辑、电脑动画、数字媒体、虚拟制造、视景仿真、人工智能、虚拟世界、产品动画、虚拟社区、增强实境、体感游戏、体感手机、、体感运动机、体感技术、体感控制、数字互动媒体、人机交互等）

论虚拟现实技术的发展与应用

论虚拟现实技术的发展与应用 姓名：黄文韬 学号：150401011053 年级：2015级 专业：经济学

摘要： 关键词： 虚拟现实技术，是一种通过对人的视觉、听觉以及触觉等行为进行模拟的高度仿真人机交互技术。这是一门交叉性的学科，涉及到了包括计算机图形学、计算机仿真技术、人机交互技术、人工智能技术、多媒体技术以及传感技术等领域的学科。无论是其生成的视觉环境，还是音效，都是立体的，所以这种技术改善了人和计算机之间原本单调、生硬以及被动的状态，让人在身临其境般的感受中恋恋不舍。 一、虚拟现实技术简介 （一）虚拟现实技术的概念及分类 虚拟现实技术也叫做vr技术，它所指的是借助于三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术以及人机接口技术等新兴技术，营造成三维逼真的虚拟环境。该技术是通过创设文字图形、图像、动画、声音以及视频等各种信息为一体的人机交互环境，建设内容丰富、图文并茂且动静结合的虚拟环境。置于此环境中，能够极大的刺激着人们的大脑、眼睛、手、口等器官，让人在身临其境中体会到近乎真实的感受。 按照支持设备来分类，可以分成沉浸式和非沉浸式。沉浸式主要是除了计算机的标准设备以外，还应该加入那些比较特殊的外部设备，从而为体验者提供更多可以感知的视觉、触觉以及嗅觉等信息。这些外部设备可以是三维立体显示器，也可以是数字手套等。非沉浸式主要指除了计算机的标准设备以外，不加入其他的外部设备，只为用户提供视觉和听觉的感受，尽可能的通过计算机软件，为用户营造出虚拟现实的环境。 按照漫游的方式来进行分类，可以分成自动漫游以及交互式漫游。自动漫游主要指制作者需要先将漫游的路径设定好，再由计算机按照预先设定好的路径将虚拟的场景展现出来。交互式漫游和自动漫游存在的一个最大不同之处便是其漫游路径，前者是由体验者借助于鼠标、键盘以及其他的特殊设备来进行操作的，不会受到角度和方位的限制便能够看到虚拟的场景。 （二）虚拟现实技术的特征 第一，沉浸感。主要指虚拟现实技术能够使得使用者和计算机之间实现完全的自然交互，从而陶醉于所创设的虚拟环境中。 第二，交互性。主要指虚拟现实技术能够使得使用者不再被动的接受信息，而是借助于交互输入设备，实现对虚拟物体的操作，从而将虚拟的环境改变。

虚拟现实现状及发展

虚拟现实研究现状及发展趋势 虚拟现实(Viaual Reality，简称VR)作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术，目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、工程训练等。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。 1 、虚拟现实技术的内涵与特征 VR技术最早起源于20世纪50年代的美国，发展至今也还处于不断探索阶段。同时由于软硬件环境的限制和研究应用方向的不同，人们对虚拟现实技术的理解也仁者见仁智者见智。综合来说，VR技术是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术。虚拟环境通常是由计算机生成并控制的，使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互。可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的。[1] VR技术的发展始终围绕它的三个特征而前进，即沉浸感、交互性和构想。这三个重要特征与其相邻近的技术(如多媒体技术、计算机可视化技术等)相区别。沉浸感，是指计算机生成的虚拟世界能给人一种身临其境的感觉，如同进入了一个真实的客观世界；交互性，是指人能够很自然地跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流；构想，是指虚拟环境可使人沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而深化概念并萌发新意。因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。 2、国外虚拟现实技术的研究现状 VR技术最早在20世纪中期由美国VPL探索公司和它的创始人Jamn IJaIlier提出这一概念，后来美国宇航局 (NASA)的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其它设备，开始研制低成本的虚拟现实系统，推动了该技术硬件的进步。目前，虚拟现实技术已获得了长足的发展。在国内，20世纪80年代末开始进行研究，目前还处于初级阶段。 2．1 美国虚拟现实技术的研究动态 美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。l2美国宇航局(NASA)的Ames实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。[3 ]现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早的大学，他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年M1T成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab)，将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。从90年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：虚拟战场环境；进行单兵模拟训练；实施诸军兵种联合演习；进行指挥员训练。 2．2 英国和日本虚拟现实技术的研究与开发 在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：[4]Windustries(工业集团公司)，是国际VR界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace(英国