虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介.doc

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. 虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介及行業(yè)發(fā)展前景 一、虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物 百科內(nèi)容： VR是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅覺(jué)等感覺(jué)，使人作為參與者通過(guò)適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。 概括地說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。 虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。 二、虛擬現(xiàn)實(shí)分類 行業(yè)概況： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生認(rèn)為：供求關(guān)系是一個(gè)行業(yè)能否快速發(fā)展的前提。目前來(lái)看，市場(chǎng)需求是很大的，而供應(yīng)方面卻略顯不足，尤其是擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，專利產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量過(guò)硬的企業(yè)并不多，行業(yè)整體缺乏品牌效應(yīng)。在需求旺盛的階段，行業(yè)需求巨大，發(fā)展前景好，這是毋庸置疑的。但如何保持行業(yè)的健康，穩(wěn)定且可持續(xù)發(fā)展，需要業(yè)內(nèi)企業(yè)的共同努力，尤其需要發(fā)揮吃毛求疵的研發(fā)精神，進(jìn)一步提高研發(fā)技藝，降低成本，真正解決客戶的實(shí)際困難，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，提供最可靠的產(chǎn)品及服務(wù)。當(dāng)前，北京傲唯刃道科技有限公司比較關(guān)注的領(lǐng)域包括：（AR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、VR、 虛擬現(xiàn)實(shí)、 多點(diǎn)觸摸、 多點(diǎn)觸控、云技術(shù)、 云端、云智慧、數(shù)字沙盤(pán)、 電子沙盤(pán)、數(shù)字城市 、數(shù)字社區(qū)、數(shù)碼城市 、智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)城市 、數(shù)字地產(chǎn)、虛擬旅游、數(shù)字旅游、汽車仿真 、 軍事仿真、 多媒體沙盤(pán)、 互動(dòng)沙盤(pán)、數(shù)字家庭、數(shù)字農(nóng)業(yè)、數(shù)字地球、數(shù)字校園、地理信息系統(tǒng)、城市作息化、Ipad售樓、邊緣融合、 三維數(shù)字仿真、全息技術(shù)、數(shù)字模型、環(huán)幕投影、虛擬樓盤(pán)、文物古物復(fù)原、展品復(fù)原 、 電子翻書(shū) 、虛擬仿真、建筑動(dòng)畫(huà)、 三維圖形、 企業(yè)宣傳片、仿真技術(shù)、立體投影、影視動(dòng)畫(huà)、非線性編輯、電腦動(dòng)畫(huà)、 數(shù)字媒體 、虛擬制造、視景仿真、人工智能、 虛擬世界 、產(chǎn)品動(dòng)畫(huà)、 虛擬社區(qū) 、增強(qiáng)實(shí)境、體感游戲、體感手機(jī) 、、 體感運(yùn)動(dòng)機(jī)、體感技術(shù)、 體感控制 、數(shù)字互動(dòng)媒體、人機(jī)交互等） 三、空間信息可視化的形式 地圖是空間信息可視化的最主要的形式，也是最古老的形式。在計(jì)算機(jī)上，將空間信息用圖形和文本表示，是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)出現(xiàn)的同時(shí)也就出現(xiàn)了。這是空間信息可視化的較為簡(jiǎn)單而常用的形式，可以說(shuō)是一維形式，多媒體技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，使空間信息可視化進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期?？梢暬男问揭参宀世_紛，呈現(xiàn)多維化的局面，并正在發(fā)展，現(xiàn)把空間信息可視化主要形式介紹于下： 1、地圖：它有兩種形式：紙質(zhì)或其它介質(zhì)地圖及屏幕上的電子地圖。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這兩種形式僅是計(jì)算機(jī)上數(shù)字地圖的硬、軟拷貝的差別。硬拷貝的是紙質(zhì)地圖，軟拷貝--屏幕上的電子地圖比前者具有更多的優(yōu)點(diǎn)：其制作靈活，形式極其多樣，修改制作方便，周期短，色彩豐富，動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，查詢方便、快捷。從而使人們能從不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的詳細(xì)程度來(lái)觀察空間客體信息； 2、多媒體地學(xué)信息：綜合、形象地表現(xiàn)空間信息的使用文本、表格、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫(huà)、音頻、視頻各種形式邏輯地聯(lián)接并集成為一個(gè)整體概念，是空間信息可視化的重要形式。 各種多媒體形式能夠形象、真實(shí)地表示空間信息某些特定方面，作為全面地表示空間信息的不可缺少的手段。 3、三維仿真地圖 三維仿真地圖是基于三維仿真和計(jì)算機(jī)三維真實(shí)圖形技術(shù)而產(chǎn)生的三維地圖，經(jīng)具有仿真的形狀、光照、紋理……，也可以進(jìn)行各種三維的量測(cè)和分析。 4、虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)是空間信息可視化進(jìn)一步研究和發(fā)展的新方式。它是由計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備如頭盔、數(shù)據(jù)手套等組成的高級(jí)人--機(jī)交互系統(tǒng)，以視覺(jué)為主，也結(jié)合聽(tīng)、觸、嗅甚至味覺(jué)來(lái)感知的環(huán)境，使人們有如進(jìn)入真實(shí)的地理空間環(huán)境之中并與之交互作用。 四、地學(xué)可視化的類型 GIS的多維可視化是指采用2.5維、3維和4維等地圖表現(xiàn)形式反映地理實(shí)體的多維特征。包括： 地圖可視化 GIS可視化 專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域可視化 1、地圖可視化類型 （1）虛擬地圖，在計(jì)算機(jī)屏幕上產(chǎn)生的地圖。 （2）動(dòng)態(tài)地圖，由于地學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)存，可以動(dòng)態(tài)顯示地學(xué)數(shù)據(jù)的不同角度的觀察，不同方法的表示結(jié)果，或者隨時(shí)間的變化結(jié)果。 （3）交互交融地圖，是指人可與地圖進(jìn)行相互作用和信息交流。交互即相互改變顯示行為，交融即投入感和沉浸感。 （4）超地圖，多媒體地圖。是與超文本概念對(duì)應(yīng)的。 地理可視化的范圍大于地圖可視化。 2、GIS可視化： 主要指真三維的可視化、2.5維、動(dòng)態(tài)可視化等。 3、專業(yè)可視化： 專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算、模擬和結(jié)果在GIS支持下的可視化顯示。 4、VR-GIS（虛擬地理信息系統(tǒng)） 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和GIS技術(shù)的結(jié)合。對(duì)于GIS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，目前還不需要數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字外衣等設(shè)備，它使用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（VRML）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)GIS可視化的技術(shù)。是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和GIS技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。主要是充實(shí)GIS可視化的技術(shù)內(nèi)容。 五、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：又稱靈鏡技術(shù)。是指通過(guò)數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字外衣，以及三維立體顯示器、三維鼠標(biāo)、立體聲耳機(jī)等使人能完全沉浸計(jì)算機(jī)生成創(chuàng)造的一種特殊三維圖形環(huán)境，并且人可以操作三維圖形環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件、軟件、傳感、人工智能、心理學(xué)及地理科學(xué)發(fā)展的結(jié)晶。它是通過(guò)計(jì)算機(jī)生成一個(gè)逼真的環(huán)境世界，人可以與此虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行交互的技術(shù)。 從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種嶄新的人機(jī)交互界面，是物理現(xiàn)實(shí)的仿真。它的出現(xiàn)徹底改變了用戶和系統(tǒng)的交互方式，創(chuàng)造了一種完全的、令人信服的幻想式環(huán)境，人們不但可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的虛擬世界，而且可以通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，甚至嗅覺(jué)和味覺(jué)多維地與該世界溝通。這是一種具有巨大意義和潛力的技術(shù)，正在迅速的發(fā)展之中。 1、VR硬件： VR的硬件目前并不定形，主要有以下幾種 (1)圖像生成器，它的作用是快速進(jìn)行圖形運(yùn)算； (2)操縱和控制設(shè)備： ①實(shí)現(xiàn)位置跟蹤和控制的鼠標(biāo)器，跟蹤球和游戲桿； ②數(shù)據(jù)手套，其手指部分裝有傳感器； ③數(shù)據(jù)緊身衣； ④最新的操縱是通過(guò)眼睛和思維操縱，這是通過(guò)測(cè)定神經(jīng)系統(tǒng)的微小電流來(lái)操作的； (3)位置跟蹤裝置： ①機(jī)械盔甲：提供快速準(zhǔn)確的跟蹤； ②超聲波傳感器； ③光學(xué)位置跟蹤器； ④慣性跟蹤器； (4)立體視見(jiàn)裝置： 采用偏光眼鏡或屏幕分割或立體鏡產(chǎn)生圖像的左右視差等手段來(lái)產(chǎn)生立體。 (5)頭盔：產(chǎn)生立體圖像或二維地圖。 2、VR的硬件級(jí)別 1．初級(jí)VR是以PC機(jī)或低檔工作站為硬件基礎(chǔ)； 2．基本VR是在初級(jí)VR上，增加立體觀察器，3D或6D鼠標(biāo)或游戲桿和數(shù)據(jù)手套等； 3．高級(jí)3D是在上述基礎(chǔ)上增加圖像加速器，幀緩存等，對(duì)于PC機(jī)則是必須增加3D加速卡和3D音卡； 4．沉浸式VR，其中必須增加沉浸顯示裝置，如多個(gè)大型投影式顯示器，還可以增加觸覺(jué)、力感和接觸反饋等交互設(shè)備。 5．駕駛艙仿真器：這是一個(gè)封閉式的虛擬環(huán)境，設(shè)備個(gè)人化并較為昂貴； 6．DIVE（Distributed Interactive Virtual Environment）分布式交互虛擬環(huán)境，這是一個(gè)Internet上開(kāi)發(fā)基于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶的虛擬環(huán)境、其用戶界面及地域廣闊，用戶眾多，分布式交互，共享性高；基于其享式或3D綜合環(huán)境等應(yīng)用系統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，這完全稱得上是一個(gè)小型的世界； 7．SIMNET和作戰(zhàn)仿真互聯(lián)網(wǎng)（Defense Simulation Internet）是目前世界上最大的VR項(xiàng)目，目的是使不同的仿真器可在網(wǎng)絡(luò)上互聯(lián)，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練和演習(xí)，即位于德國(guó)的坦克仿真器可與位于美國(guó)的坦克仿真器一起聯(lián)合進(jìn)行軍事演習(xí)。 上述7種VR，硬件部分一級(jí)比一級(jí)復(fù)雜、投入也高得多。 3、軟件系統(tǒng) 共分兩類：一類是工具包，即程序庫(kù)，往往需要程序員根據(jù)具體需要來(lái)進(jìn)行編程；另一類是創(chuàng)作工具，后者不需要復(fù)雜的編程，有較多不同層次的商品軟件: 1．免費(fèi)VR：這些是VR系列的入門(mén)級(jí)產(chǎn)品，代表產(chǎn)品為Rend386、Maltiverse。一般可從國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載。 2．低價(jià)VR程序：代表產(chǎn)品為Dimension International 的Virtual Reality Stud10（VRS）。 3．中檔VR軟件包：它們一般可稱是優(yōu)秀的專業(yè)軟件包，而且僅要求計(jì)算機(jī)作為基本硬件，這類代表產(chǎn)品有Vitus 的Virtus Walkthrough, Quick Time Vr以及Sense 8的World Tollkit For Windows。 4．高價(jià)VR軟件：是高檔的精彩的VR產(chǎn)品，需要多種硬件支持。代表產(chǎn)品有Straylight公司的MotoVB, Dimension, International 的Superscape VRTB等。 4、VR的分類 VR的類型是根據(jù)它的交互性質(zhì)來(lái)分的，也即是根據(jù)它能實(shí)現(xiàn)人的視感、聽(tīng)感、觸感、嗅感和傳感器的程度和質(zhì)量來(lái)區(qū)分。根據(jù)目前所見(jiàn)資料，可分下列幾種： 1．世界之窗（WOW: Window on World System） 它僅用顯示器和音卡來(lái)顯示虛擬世界，它的衡量標(biāo)準(zhǔn)是"看起來(lái)真實(shí)，聽(tīng)著真實(shí)，物體的行為真實(shí)"； 2．視頻映射 它在上述WOW基礎(chǔ)上把用戶的輪廓剪影作為視頻輸入與屏幕二維圖形合成，屏幕上顯示用戶身體和虛擬世界的交互過(guò)程； 3．沉浸式系統(tǒng) 完全的VR系統(tǒng)把用戶的視點(diǎn)和其它感覺(jué)，完全沉浸到虛擬世界中，它可以是頭盔加其它交互硬件，也可以是多個(gè)大型投影儀產(chǎn)生的一個(gè)洞穴； 4．遙視、遙作 遙視把用戶的感覺(jué)和真實(shí)世界中的遠(yuǎn)程傳感器、遙測(cè)儀連接起來(lái)，并用機(jī)器人，機(jī)器手進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。實(shí)際上，阿波曼登月計(jì)劃和網(wǎng)絡(luò)會(huì)診，網(wǎng)絡(luò)手術(shù)已顯現(xiàn)了這方面的實(shí)際進(jìn)展； 5．混合現(xiàn)實(shí) 遙現(xiàn)和虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合產(chǎn)生了混合現(xiàn)實(shí)和無(wú)縫仿真，例如腦外科手術(shù)時(shí)，腦外科醫(yī)生看到的是由真實(shí)場(chǎng)景，預(yù)先得到的掃描圖像和實(shí)時(shí)超聲圖像組合而成的場(chǎng)景；領(lǐng)航員則在它的頭盔或顯示屏上既看到電子地圖和數(shù)據(jù)，又看到真實(shí)景象。 5、VR的意義 由上已完全可以見(jiàn)VR具有極大深遠(yuǎn)的意義。它將組成人們的環(huán)境--一個(gè)極其廣闊的世界級(jí)環(huán)境，它本身是共享的，協(xié)同的，分布的。這個(gè)環(huán)境是虛擬的現(xiàn)實(shí)，必須是真實(shí)世界的仿真，因而地理信息的可視化將是第一位的。 世界是不能試驗(yàn)的，大的環(huán)境工程也不能試驗(yàn)。甚至小到一個(gè)雕塑、一個(gè)零件，進(jìn)而一棟房屋，一項(xiàng)工程，大而言之一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，其實(shí)際運(yùn)作需要很多時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而且大型的過(guò)程無(wú)法重新進(jìn)行，現(xiàn)在可能以在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)，找出最佳方案。VR技術(shù)使用前景是無(wú)可估量的，其意義是極其巨大的，它是影響整個(gè)21世紀(jì)及未來(lái)的信息技術(shù)。 要制造好一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)，就必須加深理解我們的現(xiàn)實(shí)世界，尤其是地學(xué)環(huán)境，這是不可缺的。途徑幾千年歷史長(zhǎng)河的地學(xué)科學(xué)，它對(duì)地學(xué)環(huán)境的描寫(xiě)，對(duì)浩瀚信息的綜合概括，層次化圖形符號(hào)的模型化表達(dá)是正在迅速發(fā)展中VR的基石和向?qū)?。相?duì)而言VR技術(shù)的發(fā)展，對(duì)地理信息的可視化將提出更高、更復(fù)雜的要求。 5、VR技術(shù)的應(yīng)用 VR技術(shù)最先進(jìn)的應(yīng)用領(lǐng)域就是軍事國(guó)防。 飛行模擬：飛行員的飛行訓(xùn)練是一件十分昂貴、危險(xiǎn)和困難的事，由于飛行費(fèi)用昂貴，飛行均在高速中進(jìn)行，天空中對(duì)飛行員的保護(hù)又很有限，對(duì)飛機(jī)的保護(hù)幾近于零。一個(gè)細(xì)小的疏忽，就會(huì)造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。因此，世界上VR的應(yīng)用均首先從飛行模擬開(kāi)始。飛行員載上頭盔，坐在VR裝備的飛行座倉(cāng)內(nèi)，由VR制作的飛行"氣氛"和電子地圖及飛行儀表的顯示，以及駕駛員進(jìn)行操作，機(jī)械和儀表的相應(yīng)運(yùn)作及反饋，使飛行員在虛擬的飛行狀態(tài)中進(jìn)行各種訓(xùn)練。大大提高了飛行員訓(xùn)練密度、強(qiáng)度和質(zhì)量以及降低了訓(xùn)練的費(fèi)用。 戰(zhàn)斗模擬：VR應(yīng)用不僅用于飛機(jī)，而且還用于船艦、坦克通訊及步兵演習(xí)。隨著網(wǎng)絡(luò)VR技術(shù)的出現(xiàn)，美軍得以在被其稱為"防御模擬互聯(lián)網(wǎng)"的全球范圍內(nèi)實(shí)施Simnet坦克戰(zhàn)斗計(jì)劃。最先廣泛應(yīng)用的場(chǎng)合是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，Simnet幾乎可以使每場(chǎng)戰(zhàn)斗或戰(zhàn)役之前在VR中進(jìn)行模擬訓(xùn)練。海灣戰(zhàn)場(chǎng)已變成大規(guī)模的電子沙盤(pán)實(shí)景，用于其中的地形環(huán)境仿真。 實(shí)際上，今后的VR技術(shù)在利用電子地圖技術(shù)制作大型電子沙盤(pán)實(shí)景，給出戰(zhàn)斗、戰(zhàn)役的地形地貌環(huán)境，使每場(chǎng)戰(zhàn)斗之前能夠進(jìn)行模擬實(shí)習(xí)，將大大提高戰(zhàn)爭(zhēng)藝術(shù)，減少傷亡，爭(zhēng)取勝利是十分有利的。 制作虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境與利用地理信息，制作數(shù)字地圖，三維電子地圖，具有直接的聯(lián)系，在VR技術(shù)中，存放在"世界數(shù)據(jù)庫(kù)"中的VR環(huán)境數(shù)據(jù)是不可缺少的部分。 VR是一個(gè)正在迅速發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域, 其前景無(wú)可限量。 精選word范本！