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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的現(xiàn)狀綜述(四)

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從某種意義上講，我國(guó)才是VR的發(fā)源地，早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，《墨子.魯問》篇中就記載著“公輸般竹木為鵲，成而飛之，三日不下”，其原材料是極薄的木片或竹片。后來人們?cè)陲L(fēng)箏上系上竹哨，利用風(fēng)吹竹哨，聲如箏鳴，故稱“風(fēng)箏。模擬飛行動(dòng)物發(fā)明的有聲風(fēng)箏，這是有關(guān)中國(guó)古代人試驗(yàn)飛行器模型的最早記載。后來該技術(shù)傳到西方，利用風(fēng)箏的原理才發(fā)明了飛機(jī)。
但我國(guó)對(duì)VR技術(shù)的正式研究起步卻很晚，大概在20世紀(jì)90年代初，發(fā)展到現(xiàn)在已初步取得了成果但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。其研究概述如下。
國(guó)內(nèi)最早開展此項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)的是西安虛擬現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)研究中心；北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系也是國(guó)內(nèi)最早研究VR的單位之一，它在VR視覺接口方面獲得了一部分研究成果；北京大學(xué)設(shè)計(jì)了基于PC機(jī)的VR系統(tǒng)；清華大學(xué)國(guó)家光盤工程研究中心所作的“布達(dá)拉宮”，采用了QuickTime技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大全景VR制；浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地合成了人的高級(jí)行為中的特定人臉圖像，解決了表情的合成和唇動(dòng)合成技術(shù)問題，并正在研究人說話時(shí)手勢(shì)和頭勢(shì)的動(dòng)作、語音和語調(diào)的同步等；西安交大信息工程研究所對(duì)VR中的關(guān)鍵技術(shù)—立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究；中國(guó)科技開發(fā)院威海分院研究了視覺接口技術(shù)，完成了VR中的體視圖及軟件接口；北方工業(yè)大學(xué)CAD中心是我國(guó)最早開展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫研究的單位之一，完成了通訊圖像顯示系統(tǒng)的多媒體平臺(tái)及相關(guān)音頻資料庫(kù), 并且中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心；上海大學(xué)CIMS中心開發(fā)了一套基于IRIX的虛擬科技園區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)；另外，上海交通大學(xué)圖像處理模式識(shí)別研究所，長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所、華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與住處科學(xué)系等單位也進(jìn)行了一些研究工作和嘗試。
3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景是很廣闊的。它可應(yīng)用于建模與仿真、科學(xué)計(jì)算可視化、設(shè)計(jì)與規(guī)劃、教育與訓(xùn)練、遙作與遙現(xiàn)、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)與娛樂等多個(gè)方面。下面我們分別討論幾個(gè)典型的應(yīng)用例子。
3.1用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù)
遙現(xiàn)技術(shù)是指當(dāng)實(shí)際上在某一個(gè)地方時(shí)，可以產(chǎn)生在另一個(gè)地方的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)涉及到體驗(yàn)由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維虛擬環(huán)境，而遙現(xiàn)則涉及到體驗(yàn)一個(gè)遙遠(yuǎn)的真實(shí)環(huán)境。遙現(xiàn)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要虛擬環(huán)境的指導(dǎo)。例如，在遙控宇宙空軍站的開發(fā)計(jì)劃中，從安全性以及費(fèi)用的角度考慮，我們有必要使用空間機(jī)器人。這種空間機(jī)器人的特點(diǎn)是由地面上的操作員進(jìn)行遙操作，或進(jìn)行部分自主操作。對(duì)于像零件更換的固定操作可以完全自主進(jìn)行，而對(duì)于故障檢修等難以預(yù)測(cè)的操作則有必要依賴于遙操作。這時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和遙現(xiàn)技術(shù)將發(fā)揮重要的作用。為研究新一代空間機(jī)器人的遙操作技術(shù)，日本開發(fā)了宇宙開發(fā)地面實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有人－機(jī)交互、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及機(jī)器人系統(tǒng)所構(gòu)成。現(xiàn)在，在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了零件更換等空間機(jī)器人的典型操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本功能。
3.2仿真技術(shù)
虛擬環(huán)境是計(jì)算機(jī)生成的具有沉浸感的環(huán)境，它對(duì)參與者生成諸如視覺、聽覺、觸覺、味覺等各種感官信息，給參與者一種身臨其境的感覺。因此，虛擬環(huán)境是一種新發(fā)展的、具有新含義的一種人機(jī)交互系統(tǒng)。
3.2.1飛行仿真系統(tǒng)
飛行仿真系統(tǒng)由四部分組成，即飛行員的操縱艙系統(tǒng)顯示外部圖象的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算和控制飛行運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是飛行仿真系統(tǒng)的中樞，用它來計(jì)算飛行的運(yùn)動(dòng)、控制儀表及指示燈、駕駛桿等信號(hào)。視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實(shí)密切相關(guān)，其中，視覺系統(tǒng)向飛行員提供外界的視覺信息。該系統(tǒng)由產(chǎn)生視覺圖象的“圖象產(chǎn)生部”和將產(chǎn)生的信號(hào)提供給飛行員的“視覺顯示部”組成。在圖象產(chǎn)生部，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)在使用稱為CGI（Computer Generated Imagery）的視覺產(chǎn)生裝置。在CGI中利用紋理圖形駕駛可以產(chǎn)生云彩、海面的波浪等效果。另外，利用圖象映射駕駛可以從航空照片上將農(nóng)田以及城市分離出來，并作為圖象數(shù)據(jù)加以利用。視覺顯示部向飛行員提供具有真實(shí)感的圖象，圖象的顯示有無限遠(yuǎn)顯示方式、廣角方式、半球方式以及立體眼鏡和頭盔式顯示器等四種方式。

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Tags：虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù) 現(xiàn)狀綜述

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