第一篇：關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)的應(yīng)用論文

摘要：文章通過分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性和工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教學特點，從人才培養(yǎng)的教學模式和教學手段的創(chuàng)新方面入手，提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學和人才培養(yǎng)的可行性和模式，旨在將具有真實性、交互性、娛樂性的虛擬現(xiàn)實場景融入工業(yè)設(shè)計教學，開展情境式教學，提升工業(yè)設(shè)計類課程的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);工業(yè)設(shè)計;互動性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門綜合性技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及計算機圖形學、數(shù)字圖像處理、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模式識別、并行處理和人工智能等多個領(lǐng)域，在三維顯示和人機交互方面具備強大的呈現(xiàn)能力和互動優(yōu)勢。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助下，用戶可以完全融入其中,并與系統(tǒng)發(fā)生交互，產(chǎn)生身臨其境的效果。在工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)過程中，如何融合虛擬現(xiàn)實和三維動畫的優(yōu)勢輔助教學、豐富教學手段，從而加強學生自主學習的能力；如何通過運用這種新技術(shù)和實施新教學模式，豐富工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)內(nèi)容，提升高校工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)層次，是文章主要研究的內(nèi)容。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性與交互式學習情境搭建可行性分析

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征

本質(zhì)上來講，人與人之間存在各種接口，而虛擬現(xiàn)實就是其中的一種，它以先進的技術(shù)手段為用戶提供視覺、聽覺和觸覺等各種真實而又自然的體驗，極大地提高了系統(tǒng)的可用性和易用性，從而減輕用戶的認知壓力，提高系統(tǒng)的整體工作效率。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性可總結(jié)為以下幾點：其一，包括視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺、運動等的多感知性；其二，用戶在環(huán)境中完全作為主角的真實感和沉浸感；其三，用戶對操作對象的順暢把握和操作反饋的流暢自然性；其四，物體在虛擬環(huán)境中完全遵循物理定律。

2.虛擬現(xiàn)實的認知特性

根據(jù)建構(gòu)主義的觀點，教學的過程其實是借助一定的環(huán)境和工具，讓學生自主地建立起對知識體系的認知和理解的過程。而虛擬現(xiàn)實在架構(gòu)虛擬環(huán)境方面具備無與倫比的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上再植入豐富的學習資源，學生便能非常容易地融入其中，從而汲取到系統(tǒng)的知識點。虛擬現(xiàn)實的強交互性更是可以讓學生在知識的基礎(chǔ)上形成相應(yīng)的見解和觀點。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學習情境設(shè)計

在三維動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下，教師可以營造出虛擬的學習環(huán)境，學生通過虛擬環(huán)境進行體驗、訓練和探究，并通過與系統(tǒng)的交互，從而對知識點進行認知和理解。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點，情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)是學習環(huán)境中的四大基本要素，也正是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最大優(yōu)勢。

二、工業(yè)設(shè)計類課程教學特點與需求

工業(yè)設(shè)計是工業(yè)化生產(chǎn)和市場經(jīng)濟的產(chǎn)物，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)是科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的核心環(huán)節(jié)，其從消費者與市場終端拉動生產(chǎn)力的發(fā)展。在課程設(shè)置方面，教師應(yīng)注重使學生在達到各自專業(yè)方向基本要求的前提下能夠一專多能，使之能夠具備適應(yīng)設(shè)計領(lǐng)域多種設(shè)計工作的綜合能力。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)中的應(yīng)用模式

借助虛擬現(xiàn)實的高度可控性與真實的用戶體驗效果，教師可以開展嶄新的概念學習、技能訓練和協(xié)作學習模式。教師應(yīng)以學生為本，采用針對性強、個性突出的教學策略和教學活動，因材施教。在虛擬技術(shù)的幫助下，學生可以開展新知識和專業(yè)技能的學習，還可以根據(jù)自己的需要、愛好和能力進行興趣性學習、補償式學習、驗證性學習，從而實現(xiàn)真正的自主學習。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用，有以下幾個方面：其一，虛擬實驗和演示。在教學過程中，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學生可以開展各種實驗。如，針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性測試，受力情況下或在極端條件下的穩(wěn)定性測試。其二，數(shù)字場景漫游。虛擬現(xiàn)實具有沉浸性和交互性，可用于空間展示設(shè)計、產(chǎn)品展示的環(huán)境搭建等方面。其三，技能訓練。學生可以在虛擬的環(huán)境中實現(xiàn)角色扮演，從而全身心地融入虛擬學習環(huán)境，通過各種技能訓練，提高實踐能力。此外，由于虛擬的環(huán)境沒有任何危險，學生可以安全、反復地訓練，直到完全掌握。

通過三維建模、材質(zhì)制作、演示動畫設(shè)計、虛擬交互開發(fā)等一整套的制作，人們可實現(xiàn)基于電腦的虛擬產(chǎn)品開發(fā)與展示系統(tǒng)。教師可建立一種聲像立體全息的表現(xiàn)形式，給予學生視、聽、觸覺多方位的感官刺激，使得產(chǎn)品開發(fā)與教學流程更有表現(xiàn)力和吸引力，將廉價、可行、實用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)學融入工業(yè)設(shè)計教學，開啟情境式教學，提升工業(yè)設(shè)計類課程教學質(zhì)量。對于工業(yè)設(shè)計專業(yè)來說，這種沉浸式的用戶體驗感有助于設(shè)計過程中的模型構(gòu)造、材質(zhì)設(shè)定和交互式動畫演示，這種實時交互的操作方式也有利于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學生實現(xiàn)虛擬的技能訓練和協(xié)作學習。

作者:章新成 單位:九江學院藝術(shù)學院

第二篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)論文

虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述總結(jié)

一、虛擬現(xiàn)實的概念內(nèi)涵及應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)又稱“靈境技術(shù)”、“虛擬環(huán)境”、“賽伯空間”等，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機技術(shù)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，可借助傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套等專業(yè)設(shè)備，讓用戶進入虛擬空間，實時感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而通過視覺、觸覺和聽覺等獲得身臨其境的真實感受。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計算機圖形學、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的融合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于軍事、建筑、工業(yè)仿真、考古、醫(yī)學、文化教育、農(nóng)業(yè)和計算機技術(shù)等方面，改變了傳統(tǒng)的人機交換模式。

二、虛擬現(xiàn)實的基本特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征可以簡潔地表征為沉浸性、交互性和構(gòu)想性。? 沉浸性

沉浸性是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達到使用難以分辨真假的程度例如可視場景應(yīng)隨著視點的變化而變化甚至超越真實如生成比現(xiàn)實更逼真的照明和音響效果等。? 交互性

交互性是指用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)的物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度包括實時性。例如用戶可以用手直接取虛擬環(huán)境中的物體, 這時手應(yīng)該有觸摸感, 并可以感覺物體的重量, 場景中被取的物體也立刻能夠隨著手的移動而移動。? 構(gòu)想性

構(gòu)想是指用戶沉浸在多維信息空間中, 依靠自己的感知和認知能力全方位地獲取知識, 發(fā)揮主觀能動性, 尋求解答方式, 形成新的概念。

三、虛擬現(xiàn)實的硬件設(shè)備與軟件技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，硬件設(shè)備主要由3個部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、虛擬世界生成設(shè)備。此外系統(tǒng)還需要虛擬現(xiàn)實的相關(guān)技術(shù)。

1、虛擬現(xiàn)實的輸入設(shè)備

有關(guān)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入設(shè)備主要分為兩大類：一類是基于自然的交互設(shè)備，用于對虛擬世界信息的輸入；另一類是三維定位跟蹤設(shè)備，主要用于對輸入設(shè)備在三維空間中的位置進行判定，并送入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中。

虛擬世界與人進行自然交互的實現(xiàn)形式很多，有基于語音的、基于手的等多種形式，如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、三維控制器、三維掃描儀等。

手是我們與外界進行物理接觸及意識表達的最主要媒介，在人機交互設(shè)備中也

是如此?；谑值淖匀唤换バ问阶顬槌Ｒ姡鄳?yīng)的數(shù)字化設(shè)備很多，在這類產(chǎn)品中最為常用的就是數(shù)據(jù)手套。

數(shù)據(jù)手套是美國VPL公司在1987年推出的一種傳感手套的專有名稱?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)手套已成為一種被廣泛使用的傳感設(shè)備。數(shù)據(jù)手套戴在用戶手上，作為一只虛擬的手用于與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行交互，可以在虛擬世界中進行物體抓取、移動、裝配、操縱、控制等操作，并把手指和手掌伸屈時的各種姿勢轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給計算機，計算機通過應(yīng)用程序識別出用戶的手在虛擬世界中操作時的姿勢，執(zhí)行相應(yīng)的操作。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)手套還必須配有空間位置跟蹤器，檢測手在空間中的實際方位及其運動方向。

2、虛擬現(xiàn)實的輸出設(shè)備

人置身于虛擬世界中，要體會到沉浸的感覺，必須讓虛擬世界能模擬人在現(xiàn)實世界中的多種感受，如視覺、聽覺、觸覺、力覺、痛感、味覺、嗅覺等。

基于目前的技術(shù)水平，成熟和相對成熟的感知信息的產(chǎn)生和檢測技術(shù)僅有視覺、聽覺和觸覺（力覺）3種。感知設(shè)備的作用是將虛擬世界中各種感知信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿怂芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?，現(xiàn)在主要應(yīng)用的有基于視覺、聽覺和力覺感知的設(shè)備，基于味覺、嗅覺等的設(shè)備有待開發(fā)研究。

3、虛擬現(xiàn)實的生成設(shè)備

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，計算機是虛擬世界的主要生成設(shè)備，所以有人稱之為“虛擬現(xiàn)實引擎”，它首先創(chuàng)建出虛擬世界的場景，同時還必須實時響應(yīng)用戶各種方式的輸入。

通常虛擬世界生成設(shè)備主要分為基于高性能個人計算機、基于高性能圖形工作站、高度并行的計算機系統(tǒng)和基于分布式計算機的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)四大類。

① 基于高性能個人計算機虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要采用普通計算機配置圖形加速卡，通常用于桌面式非沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；

② 基于高性能圖形工作站虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一般配備有SUN或SGI公司可視化工作站；

③ 高度并行的計算機系統(tǒng)采用高性能并行體系；

④ 基于分布式計算機的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)則采用網(wǎng)絡(luò)連接的分布式結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)。

4、虛擬現(xiàn)實的相關(guān)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標是由計算機生成虛擬世界，用戶可以與之進行視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等全方位的交互，并且虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能進行實時響應(yīng)。

要實現(xiàn)這種目標，除了需要有一些專業(yè)的硬件設(shè)備外，還必須有較多的相關(guān)技術(shù)及軟件加以保證，特別是在現(xiàn)階段計算機的運行速度還達不到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)所需要求的情況下，相關(guān)技術(shù)就顯得更加重要。

虛擬現(xiàn)實的相關(guān)技術(shù)主要有立體視覺顯示技術(shù)，環(huán)境建模技術(shù)，真實感實時繪制技術(shù)，三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術(shù)，自然交互與傳感技術(shù)等等。? 立體視覺顯示技術(shù)

人類從客觀世界獲得的信息的80％以上來自視覺，視覺信息的獲取是人類感知外部世界、獲取信息的最主要的傳感通道，視覺通道成為多感知的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。

在視覺顯示技術(shù)中，實現(xiàn)立體顯示技術(shù)是較為復雜與關(guān)鍵的，立體視覺顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實的重要支撐技術(shù)。? 環(huán)境建模技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，營造的虛擬環(huán)境是它的核心內(nèi)容，要建立虛擬環(huán)境，首先要建模，然后在其基礎(chǔ)上再進行實時繪制、立體顯示，形成一個虛擬的世界。

虛擬環(huán)境建模的目的在于獲取實際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)其應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。只有設(shè)計出反映研究對象的真實有效的模型，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)才有可信度。

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，環(huán)境建模應(yīng)該包括有基于視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺等多種感覺通道的建模。

但基于目前的技術(shù)水平，常見的是三維視覺建模和三維聽覺建模。而在當前應(yīng)用中，環(huán)境建模一般主要是三維視覺建模，這方面的理論也較為成熟。

三維視覺建模又可細分為幾何建模、物理建模、行為建模等。

1)幾何建模是基于幾何信息來描述物體模型的建模方法，它處理物體的幾何形狀的表示，研究圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本問題； 2)物理建模涉及物體的物理屬性；

3)行為建模反映研究對象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作機理。? 真實感實時繪制技術(shù)

要實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的虛擬世界，僅有立體顯示技術(shù)是遠遠不夠的，虛擬現(xiàn)實中還有真實感與實時性的要求，也就是說虛擬世界的產(chǎn)生不僅需要真實的立體感，而且虛擬世界還必須實時生成，這就必須要采用真實感實時繪制技術(shù)。

所謂真實感繪制是指在計算機中重現(xiàn)真實世界場景的過程。真實感繪制的主要任務(wù)是要模擬真實物體的物理屬性，即物體的形狀、光學性質(zhì)、表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對位置、遮擋關(guān)系等等。三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中加入與視覺并行的三維虛擬聲音，一方面可以在很大程度上增強用戶在虛擬世界中的沉浸感和交互性，另一方面也可以減弱大腦對于視覺的依賴性，降低沉浸感對視覺信息的要求，使用戶能從既有視覺感受又有聽覺感受的環(huán)境中獲得更多的信息。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)展望

虛擬現(xiàn)實技術(shù)依賴于計算機的高速運算和傳輸。高速運算和傳輸能解決虛擬現(xiàn)實環(huán)境的復雜逼真的環(huán)境構(gòu)造和海量數(shù)據(jù)處理的問題，從而解決因計算和傳輸滯后引起參與者的心理疾病。

虛擬體的基本屬性是與幾何、物理和生物行為融合的。再好的真實感也離不開虛擬體的仿真行為。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的真實感主要體現(xiàn)在視覺和聽覺上，“多感知交互”正在成為熱點。對力反饋系統(tǒng)的進一步研究、嗅覺、味覺和體表感受都是未來虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實伴隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而成為熱點。

我國的虛擬軟件還處于起步的階段，希望國內(nèi)有更多的自主知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)平臺。

廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域又向虛擬現(xiàn)實技術(shù)提出了新的創(chuàng)意和難題，應(yīng)進一步推動虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展僅限于人們的想象力。

五、論文小結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個極具潛力的前沿研究方向，是面向21世紀的重要技術(shù)之一。

它在理論，軟硬件環(huán)境的研究方面依賴于多種技術(shù)的綜合，其中有很多技術(shù)有待完善?？梢灶A(yù)見，隨著技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用會越來越廣泛。

本論文概述了虛擬現(xiàn)實的定義、硬件、軟件和應(yīng)用，并對虛擬現(xiàn)實技術(shù)和應(yīng)用的新熱點做了展望，最后對學習“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”這部分知識進行了總結(jié)。

任雨佳 1205170202 計本1202班

第三篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)論文

云南師范大學旅游與地理科學學院

虛擬現(xiàn)實技術(shù)論文（設(shè)計）

題目 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 學院 旅游與地理科學學院 專業(yè) 測繪工程

學號 1443206000215 班級 14測繪工程 姓名 黃 興 旺

《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：1443206000215

2016-2017年第一學期

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與特征 ········································································································ 3

1.1虛擬現(xiàn)實的概念 ················································································································· 3

1.1.1關(guān)于Virtual的釋義 ································································································· 3 1.1.2關(guān)于Reality的釋義 ································································································· 3 1.1.3我國對Virtual Reality的翻譯 ················································································· 3 1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義 ········································································································· 4

1.2.1狹義虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義 ······················································································ 4 1.2.2廣義虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義 ······················································································ 4 1.2.3有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的其他定義 ·············································································· 5 1.3虛擬現(xiàn)實的特征和類型 ····································································································· 5

1.3.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征 ······························································································ 5 1.3.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的類型 ······························································································ 5

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)與問題 ························································································ 6

2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) ································································································· 6 2.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幾個瓶頸問題 ························································································· 7 3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ································································································ 8

3.1國外虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究現(xiàn)狀 ····························································································· 8

3.1.1美國·························································································································· 8 3.1.2歐洲·························································································································· 9 3.1.3亞洲·························································································································· 9 3.2國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀 ······················································································· 10 4.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用 ·················································································································· 12 4.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 ······························································································· 12 4.1.1軍事領(lǐng)域 ················································································································ 12 4.1.2醫(yī)學························································································································ 13 4.1.3教育························································································································ 14 4.1.4工程領(lǐng)域 ················································································································ 14 4.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用案例 ······························································································· 15 5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的未來展望 ·········································································································· 18 6.總結(jié) ············································································································································· 19

《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

虛擬現(xiàn)實技術(shù)

摘要虛擬現(xiàn)實(VirtualReality, VR)技術(shù)是近年來新興的借助計算機及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機交互手段,其核心是建模與仿真。概括介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、特征及原理,涉及的關(guān)鍵技術(shù),研究狀況,應(yīng)用領(lǐng)域與前景展望.關(guān)鍵字虛擬現(xiàn)實技術(shù),VR,研究現(xiàn)狀,相關(guān)應(yīng)用,信息安全

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與特征

1.1虛擬現(xiàn)實的概念

1989年，美國VPA（Virtual Programming Language）公司的創(chuàng)作者之一Lanier首先提出“VirtualReality”這個稱謂，引發(fā)了科學界對這一術(shù)語的關(guān)注和研究。

1.1.1關(guān)于Virtual的釋義

首先從VR這個詞上進行分析，VirtualReality（VR）中的Virtual是形容詞，Reality是名詞，Virtual是修飾Reality的。

雖然不存在，但效果感覺存在；盡管事實并非如此，但就某些效果而言，也可以感覺是這樣的。

1.1.2關(guān)于Reality的釋義

VirtualReality中Reality為名詞，Reality它更為復雜。

很多書籍表明，Reality具有實質(zhì)的狀態(tài)或者性質(zhì)，是真實的實際存在著，而不是僅具有表象的事物（或衍生物）。Reality表達的是世界上存在的一切事物。

1.1.3我國對VirtualReality的翻譯

我過學者和翻譯家對VirtualReality有很多種不同的認識，譯名也有多種多樣。有翻譯為“虛真實”、“臨境”、“靈境”、“電象”的，也有譯為“虛擬真實”、“虛擬鏡像”和“虛擬現(xiàn)實”的。隨著對VirtualReality的認識不斷加深入，以及VirtualReality研究的拓展和研究事業(yè)的轉(zhuǎn)換，國內(nèi)學者根據(jù)自己的理解對VirtualReality給予了不同的理解?！短摂M現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

有人認為世界的現(xiàn)象是現(xiàn)實，但不一定實在。“實在”在不同的條件和場合下將展開不同的現(xiàn)實，大至虛擬世界，虛擬城市，虛擬企業(yè)，虛擬圖書館等；小到虛擬分子，虛擬細胞等等。

1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向是仿真技術(shù)與計算機圖形學人機接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

1.2.1狹義虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義

1990年在美國達拉斯召開的SIGGRAPH國際會議上，明確了VR的上要技術(shù)構(gòu)成，即三維計算機圖形生成技術(shù)、多功能傳感式交互式接口技術(shù)及高分辨率的告訴顯示技術(shù)。VR技術(shù)系統(tǒng)主要包括，（1）輸入輸出設(shè)備，如頭盔式顯示器、立體耳機、頭部跟蹤系統(tǒng)以及數(shù)字手套；（2）虛擬環(huán)境及其軟件，用以描述具體的虛擬環(huán)境等動態(tài)特性、結(jié)構(gòu)以及交互式規(guī)則；（3）計算機系統(tǒng)以及圖形、聲音合成設(shè)備等外部設(shè)備三個主要部分。

1.2.2廣義虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義

所謂廣義VR技術(shù)的定義，認為VR技術(shù)是對虛擬想象或真實的、多感官的三維虛擬世界模擬。換而言之，是計算機技術(shù)所創(chuàng)建的三維環(huán)境，這個環(huán)境可以是虛擬想象的三維環(huán)境（三維可視化的），也可以是對真實世界的三維模擬，是一個既是物理又是心里的空間，它的本質(zhì)應(yīng)該是“人類想象力付諸實施的想象空間”，是對人所處的自然真實環(huán)境的空間特性以及時間特性的一種擴展。VR不僅僅是一種人機接口，更主要的是對虛擬世界內(nèi)部的模擬。人機交互接口采用VR的方式，對某個特定環(huán)境真實再現(xiàn)后，用戶通過自然的方式接受或響應(yīng)模擬環(huán)境的各種感官刺激，與虛擬世界中的任何物體進行思想和行為等方面的交流，使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺?！短摂M現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

1.2.3有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的其他定義

有一些書上表明，VR是一種高端人機接口，包括通過聽覺、視覺、觸覺、嗅覺和味覺等多種感覺通道的實時模擬和實時交換。

也有一些我國學者指出，VR技術(shù)使體驗者通過傳感器進入虛擬世界，讓體驗者發(fā)生感觸，沉浸其中。這個虛擬世界可以說是純粹虛構(gòu)空間，也可以是現(xiàn)實世界的虛擬再現(xiàn)。

1.3虛擬現(xiàn)實的特征和類型

1.3.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)又稱靈境技術(shù)是利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，使用者戴上特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，或利用鍵盤、鼠標等輸入設(shè)備，便可以進入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下五個主要特征：

（1）沉浸性使之所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境能使學生產(chǎn)生“身臨其境”感覺，使其相信在虛擬環(huán)境中人也是確實存在的，而且在操作過程中它可以自始至終的發(fā)揮作用，就像真正的客觀世界一樣。

（2）交互性是在虛擬環(huán)境中，學生如同在真實的環(huán)境中一樣與虛擬環(huán)境中的任務(wù)、事物發(fā)生交互關(guān)系，其中學生是交互的主體，虛擬對象是交互的客體，主體和客體之間的交互是全方位的。

（3）構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實是要能啟發(fā)人的創(chuàng)造性的活動，不僅要能使沉浸于此環(huán)境中的學生獲取新的指示，提高感性和理性認識，而且要能使學生產(chǎn)生新的構(gòu)思。

（4）動作性是指學生能以客觀世界的實際動作或以人類實際的方式來操作虛擬系統(tǒng)，讓學生感覺到他面對的是一個真實的環(huán)境。

（5）自主性是虛擬世界中物體可按各自的模型和規(guī)則自主運動。

1.3.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的類型

虛擬現(xiàn)實技術(shù)按照不同的標準有不同的分類，通常分為以下四類：

1、桌面虛擬現(xiàn)實

桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

觀察虛擬境界的一個窗口。通過各種輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括鼠標，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過計算機屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時參與者缺少完全的沉浸，因為它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實最大特點是缺乏真實的現(xiàn)實體驗，但是成本也相對較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。常見桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實QuickTime VR、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實、MUD等。

2、沉浸的虛擬現(xiàn)實

高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、遠程存在系統(tǒng)。

3、增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實

增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機或?qū)Ш狡睢?/p>

4、分布式虛擬現(xiàn)實

如果多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，多個用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對同一虛擬世界進行觀察和操作，以達到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓練。通過SIMNET，位于德國的仿真器可以和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰(zhàn)演習。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)與問題

2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

1、動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，它包括實現(xiàn)環(huán)境三維數(shù)據(jù)獲取方法、非接觸式視覺建模技 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

術(shù)等等。

2、實時、現(xiàn)實三維動畫技術(shù)，即實時三維動畫生成技術(shù)。

3、立體現(xiàn)實和傳感技術(shù)，它包括頭盔式三維立體顯示器、數(shù)據(jù)手套、力覺和觸覺傳感器技術(shù)的研究。

4、快速、高精度的三維跟蹤技術(shù)

5、系統(tǒng)集成技術(shù)，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、語音識別與合成技術(shù)等等。

2.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幾個瓶頸問題

(1)虛擬環(huán)境表示的準確性。為使虛擬環(huán)境與客觀世界相一致，需要對其中種類繁多、構(gòu)形復雜的信息做出準確、完備的描述。同時，需要研究高效的建模方法，重建其演化規(guī)律以及虛擬對象之間的各種相互關(guān)系與相互作用。

(2)虛擬環(huán)境感知信息合成的真實性。抽象的信息模型并不能直接為人類所直接感知，這就需要研究虛擬環(huán)境的視覺、聽覺、力覺和觸覺等感知信息的合成方法，重點解決合成信息的高保真性和實時性問題，以提高沉浸感。

(3)人與虛擬環(huán)境交互的自然性。合成的感知信息實時地通過界面?zhèn)鬟f給用戶，用戶根據(jù)感知到的信息對虛擬環(huán)境中事件和態(tài)勢做出分析和判斷，并以自然方式實現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互。這就需要研究基于非精確信息的多通道人機交互模式和個性化的自然交互技術(shù)等，以提高人機交互效率。

(4)實時顯示問題。盡管理論上講能夠建立起高度逼真的，實時漫游的VR，但至少現(xiàn)在來講還達不到這樣的水平。這種技術(shù)需要強有力的硬件條件的支撐，例如速度極快的圖形工作站和三維圖形加速卡，但目前即使是最快的圖形工作站也不能產(chǎn)生十分逼真，同時又是實時交互的VR。其根本原因是因為引入了用戶交互，需要動態(tài)生成新的圖形時，就不能達到實時要求，從而不得不降低圖形的逼真度以減少處理時間，這就是所謂的景物復雜度問題。

(5)圖形生成。圖形生成是虛擬現(xiàn)實的重要瓶頸，虛擬現(xiàn)實最重要的特性是人可以在隨意變化的交互控制下感受到場景的動態(tài)特性，換句話說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)要求隨著人的活動(位置、方向的變化)即時生成相應(yīng)的圖形畫面。

(6)智能技術(shù)(Artificial Intelligence，簡稱AI)。在VR中，計算機是從人的各種動作，語言等變化中獲得信息，要正確理解這些信息，需要借助于AI技術(shù)來解決，如語音識別、圖像識別、自然語言理解等，這些智能接口領(lǐng)域的研究課題是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，同時也是VR技術(shù)的難點。本質(zhì)上，上述6個問題的解決使得用戶能夠 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

身臨其境地感知虛擬環(huán)境，從而達到探索、認識客觀事物的目的。概括地說，圍繞著虛擬現(xiàn)實展開的研究都是圍繞著這6個基本問題的。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3.1國外虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1.1美國

美國是VR技術(shù)的發(fā)源地。美國VR研究技術(shù)的水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。目前美國在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。

美國宇航局的Ames實驗室：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實時仿真。大量運用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)。對哈勃太空望遠鏡的仿真?，F(xiàn)在正致力于一個叫“虛擬行星探索”（VPE）的試驗計劃?，F(xiàn)在NASA己經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護VR訓練系統(tǒng)，空間站VR訓練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的VR教育系統(tǒng)。

北卡羅來納大學（UNC）的計算機系是進行VR研究最早最著名的大學。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。

Loma Linda大學醫(yī)學中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計算機圖形及VR的設(shè)備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問題，首創(chuàng)了VR兒科治療法。

麻省理工學院（MIT）是研究人工智能、機器人和計算機圖形學及動畫的先鋒，這些技術(shù)都是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，1985年MIT成立了媒體實驗室，進行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。

SRI研究中心建立了“視覺感知計劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進一步發(fā)展。1991年后，SRI進行了利用VR技術(shù)對軍用飛機或車輛駕駛的訓練研究，試圖通過仿真來減少飛行事故。

華盛頓大學華盛頓技術(shù)中心的人機界面技術(shù)實驗室（HIT Lab）將VR研究引入了教育、設(shè)計、娛樂和制造領(lǐng)域。伊利諾斯州立大學研制出在車輛設(shè)計中支持遠程協(xié)作的分布式VR系統(tǒng)?！短摂M現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

喬治梅森大學研制出一套在動態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實時仿真系統(tǒng)。從90年代初起，美國率先將虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于軍事領(lǐng)域，主要用于以下四個方面：一是虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。二是進行單兵模擬訓練。三是實施諸軍兵種聯(lián)合演習。四是進行指揮員訓練。

3.1.2歐洲

在歐洲，英國在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計和應(yīng)用研究方面，在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們在軟件和硬件的某些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國ARRL公司關(guān)于遠地呈現(xiàn)的研究實驗，主要包括VR重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學可視化計算。

歐洲其它一些較發(fā)達的國家如：荷蘭、德國、瑞典等也積極進行了VR的研究與應(yīng)用。

瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個基于Unix的，不同節(jié)點上的多個進程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。

荷蘭海牙TNO研究所的物理電子實驗室(TNO-PEL)開發(fā)的訓練和模擬系統(tǒng)，通過改進人機界面來改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。

德國在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果。在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風險；二是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭取定單；三是用于培訓，在新生產(chǎn)設(shè)備投入使用前用虛擬工廠來提高工人的操作水平。

2008年10月27-29日在法國舉行的ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology大會，整體上促進了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的深入發(fā)展。

3.1.3亞洲

在亞洲，日本虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究發(fā)展十分迅速，同時韓國、新加坡等國家也在積極開展虛擬現(xiàn)實技術(shù)方面的研究工作。

在當前實用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究與開發(fā)中日本是居于領(lǐng)先地位的國家之一，主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫的研究。另外在虛擬現(xiàn)實的游戲方面的研究也做了很多工作。

東京技術(shù)學院精密和智能實驗室研究了一個用于建立三維模型的人性化界面?！短摂M現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

NEC公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，它能讓操作者都使用“代用手”去處理三維CAD中的形體模型，該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)手套把對模型的處理與操作者手的運動聯(lián)系起來。

京都的先進電子通信研究所（ATR）正在開發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來識別手勢和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入。

日本國際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學研究院開發(fā)了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置。

東京大學的高級科學研究中心將他們的研究重點放在遠程控制方面，最近的研究項目是主從系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以使用戶控制遠程攝像系統(tǒng)和一個模擬人手的隨動機械人手臂。

東京大學原島研究室開展了3項研究：人類面都表情特征的提取、三維結(jié)構(gòu)的判定和三維形狀的表示、動態(tài)圖像的提取。

東京大學廣瀨研究室重點研究虛擬現(xiàn)實的可視化問題。為了克服當前顯示和交互作用技術(shù)的局限性，他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)。

筑波大學研究一些力反饋顯示方法，開發(fā)了九自由度的觸覺輸入器，虛擬行走原型系統(tǒng)。

富士通實驗室有限公司正在研究虛擬生物與VR環(huán)境的相互作用。他們還在研究虛擬現(xiàn)實中的手勢識別，已經(jīng)開發(fā)了一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)姿勢識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以識別姿勢，也可以識別表示詞的信號語言。

3.2國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀

和一些發(fā)達國家相比，我國VR技術(shù)還有一定的差距，但已引起政府有關(guān)部門和科學家們的高度重視。根據(jù)我國的國情，制定了開展VR技術(shù)的研究。九五規(guī)劃、國家自然科學基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃等都把VR列入了研究項目。在緊跟國際新技術(shù)的同時，國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。國內(nèi)最早開展此項技術(shù)試驗的是掛靠在西北工業(yè)大學電子工程系的西安虛擬現(xiàn)實工程技術(shù)研究中心。該中心的成立，對發(fā)揮學校電子信息工程學院等其他院系和研究所在虛擬現(xiàn)實、虛擬仿真與虛擬制造等方面的研究優(yōu)勢將具有積極作用。

北京科技大學虛擬現(xiàn)實實驗室成功開發(fā)出了純交互式汽車模擬駕駛培訓系統(tǒng)。由于開發(fā)出的三維圖形非常逼真,虛擬環(huán)境與真實的駕駛環(huán)境幾乎沒有什么差別,因此投入使用后效果良好。到目前為止,已經(jīng)有150余人通過這個系統(tǒng)的學習取得駕駛執(zhí)照,路考通過率達到98％。《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

國防科技大學研制的虛擬空間會議系統(tǒng)1999年12月在長沙通過專家鑒定。虛擬空間會議系統(tǒng)隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展而被提出，是國際上公認的前沿性高難度課題，具有“終極會議系統(tǒng)” 之稱。國防科技大學于1995年開始進行前期研究，1997年正式立項，研究人員經(jīng)過5年的艱苦探索，大膽創(chuàng)新，終于解決了對象提取、三維虛擬對象、會場合成、場景感知、視音頻壓縮與傳輸及高分辨率顯示等一系列關(guān)鍵技術(shù)，使中國虛擬現(xiàn)實技術(shù)獲得突破性進展。虛擬會議空間通過多個大屏幕投影機無縫組成虛擬會場顯示環(huán)境，采用視頻合成技術(shù)構(gòu)造一個超高分辨率、寬視角、一體化的虛擬會議空間，實現(xiàn)了與會者之間相互關(guān)注及對會場虛擬場景的感知等普通多媒體會議系統(tǒng)無法實現(xiàn)的功能。在虛擬會議空間系統(tǒng)中，所有與會者仿佛在同一個會議室開會，每個與會者所處的空間位置、行為動作及面部表情都能相互感知，并能通過多種形式進行信息交流。發(fā)言人也可通過對每個與會者的反應(yīng)和提出的問題，調(diào)整講話內(nèi)容、回答有關(guān)問題。

北京航空航天大學計算機系也是國內(nèi)最早進行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，他們首先進行了一些基礎(chǔ)知識方面的研究，并著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實研究論壇，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫，提供虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境，提供用于飛行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，提供開發(fā)虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺，并將要實現(xiàn)與有關(guān)單位的遠程連接。

浙江大學CAD&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，采用了層面迭加繪制技術(shù)和預(yù)消隱技術(shù)，實現(xiàn)了立體視覺，同時還提供了方便的交互工具，使整個系統(tǒng)的實時性和畫面的真實感都達到了較高的水平。另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網(wǎng)格的快速生成算法。

哈爾濱工業(yè)大學已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題，并正在研究人說話時頭勢和手勢動作，話音和語調(diào)的同步等。

清華大學計算機科學和技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和臨場感的方面進行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍的措施和深度感實驗等方面都具有不少獨特的方法。他們還針對室內(nèi)環(huán)境水平特征豐富的特點，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三堆結(jié)構(gòu)的新穎算法。

西安交通大學信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進行了研究。他們在借鑒人類視覺特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼新方 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且己經(jīng)通過實驗結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。

中國科技開發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實中視覺接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實中的體視圖像對算法回顯及軟件接口。他們在硬件的開發(fā)上己經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實現(xiàn)商品化。

北方工業(yè)大學CAD研究中心是我國最早開展計算機動畫研究的單位之一，中國第一部完全用計算機動畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。關(guān)于虛擬現(xiàn)實的研究已經(jīng)完成了2個“863”項目，完成了體視動畫的自動生成部分算法與合成軟件處理，完成了VR圖像處理與演示系統(tǒng)的多媒體平臺及相關(guān)的音頻資料庫，制作了一些相關(guān)的體視動畫光盤。

另外，北京郵電大學自動化學院、西北工業(yè)大學CAD/CAM研究中心、上海交通大學圖像處理模式識別研究所，長沙國防科技大學計算機研究所、華東船舶工業(yè)學院計算機系、安徽大學電子工程與住處科學系等單位也進行了一些研究工作和嘗試。

4.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

4.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,它可以用于軍事、教育訓練、設(shè)計規(guī)劃、產(chǎn)品建模、心理學治療及藝術(shù)與娛樂等多方面。

4.1.1軍事領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已成為軍事和航天領(lǐng)域的先鋒技術(shù)虛擬技術(shù)最初是美國航空航天局與軍事部門為了模擬訓練而開發(fā)的?，F(xiàn)在廣泛用于各兵種部隊的戰(zhàn)術(shù)研究、演習、模擬訓練和培訓等,戰(zhàn)斗實驗室已成為數(shù)控戰(zhàn)士的戰(zhàn)場?！八玖畈寇娛卵萘暋币惨殉蔀橐环N軍事演習的重要形式,這類演習可用于為未來戰(zhàn)爭組織裝備、主導原則和綜合訓練等決策提供參考數(shù)據(jù)。美國航空航天局埃姆斯研究中心還建立了一座虛擬實驗室,它所擁有的飛機模型器無論從規(guī)模上還是從逼真程度來看都處于世界之最,主要用于研究現(xiàn)在的或擬議中的飛機飛行控制、制導、座艙顯示、自動化和操縱的品質(zhì),它能夠獲得有關(guān)飛機性能的實時數(shù)據(jù)和視圖,并且航空研究人員和設(shè)計師坐在家里就可以“進入”該實驗室進行操作,其靈敏度遠遠高于現(xiàn)在的任何其他此類研究手段?！短摂M現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用,被廣泛的應(yīng)用于軍事訓練、武裝裝備的研究和生產(chǎn)以及軍事教育等各個方面。目前的軍事模擬訓練大多是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在海灣戰(zhàn)爭中,美國士兵原本對周邊環(huán)境非常陌生,是虛擬

現(xiàn)實技術(shù)把他們帶到那漫無邊際的風塵黃沙中,讓他們“身臨其境”感受到大漠的荒涼。英國國防部向外界公開了全世界最大和最精確地模擬作戰(zhàn)訓練系統(tǒng)“合成兵戰(zhàn)術(shù)訓練師”,由170輛全面聯(lián)網(wǎng)的高技術(shù)戰(zhàn)車模擬器組成,全面革新了裝甲戰(zhàn)斗集群的戰(zhàn)術(shù)仿真訓練。NASA虛擬工作站是美國航空航天局與軍事部門為了模擬訓練而開發(fā)的。美國陸軍的自動虛擬實驗室CAVE是一個典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。至2000年,美國陸軍已擁有一個包括綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)環(huán)境所用作戰(zhàn)單元CCTT的模擬仿真器。目前美國正在開發(fā)空軍的任務(wù)支援系統(tǒng)(AFMSS)和海軍的特種作戰(zhàn)部隊計劃和演習系統(tǒng)(SOFPARS)。我國趙沁平教授從1996年開始研究“分布式虛擬環(huán)境”,在863計劃的資助下,以北京航空航天大學計算機系為系統(tǒng)集成單位,中科院軟件所、國防科技大學等單位為關(guān)鍵技術(shù)單位,包括合成環(huán)境、虛擬士兵、武器等研究,目前已達到美國同類產(chǎn)品的水平。

4.1.2醫(yī)學領(lǐng)域

2003年年初,我國第一軍醫(yī)大學宣布完成了國內(nèi)首例女虛擬人的數(shù)據(jù)采集,獲得了8556個切片,切片間距為0.2 mm,而美國人公布的切片間距為男性1 mm、女性0.33 mm。切片精度對于獲取數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量至關(guān)重要,因為切片建模是數(shù)字化虛擬人研究的基礎(chǔ),但又不是全部。國家863計劃“數(shù)字化虛擬人體若干關(guān)鍵技術(shù)”課題組組長李華博士解釋說“目前我們所完成的還不是真正意義上的虛擬人,準確的提法是可視人,而且現(xiàn)階段還是在探索數(shù)字化虛擬人的關(guān)鍵技術(shù),還不可能完成虛擬人”。從1989年美國國立醫(yī)院圖書館發(fā)起的可視人計劃,到1996年美國橡樹林國家實驗室牽頭醞釀的虛擬人創(chuàng)新計劃,1999年美國橡樹林國家實驗室向國會提出的虛擬人計劃,再到我國的數(shù)字化虛擬人計劃,其真正的目的是設(shè)想構(gòu)建能對外界有反應(yīng)的“物理人”,即會像真人一樣對外界有反應(yīng);骨頭會斷、血管會出血。比如說,在作汽車碰撞試驗時,“虛擬人”可以提供人體意外創(chuàng)傷的數(shù)據(jù),幫助改進汽車的安全防護體系等。虛擬技術(shù)在醫(yī)學教學、臨床診斷和手術(shù)等方面的應(yīng)用前景極為廣闊。對于第一次走上手術(shù)臺的醫(yī)生來說,難免會感到緊張和恐慌,而在虛擬技術(shù)的幫助下,他們就可以非常輕松地在顯示器上一遍又一遍地作模擬手術(shù),移動人體器官等,以尋找最佳手術(shù)方案。醫(yī)生們憑借虛擬技術(shù)所產(chǎn)生的圖像可以“步行”到人體內(nèi)部去查看腫瘤,以便制定有效的治療方案并檢查治療效果。利用這一技術(shù)手段還可以確保放射治療的輻射只聚集到腫瘤部位,而不致傷害周

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域可以用于教學及復雜手術(shù)的規(guī)劃。并且可以提供操作和對手術(shù)結(jié)果進行預(yù)測,進行人體解剖仿真、外科手術(shù)仿真等,利用虛擬的醫(yī)療手術(shù)治療 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

系統(tǒng),對患者進行遠程的救治。2003年,我國第一軍醫(yī)大學宣布完成了首例女虛擬人的數(shù)據(jù)采集。首都醫(yī)科大學對虛擬中國女性數(shù)據(jù)集的高分辨率可視化和上海交通大學對虛擬人體運動建模的研究各有特色。1985年美國國立醫(yī)學圖書館(NLM)就開始人體解剖圖像數(shù)字化研究和利用,目前已經(jīng)有虛擬人體模型可供下載。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以遙感外科手術(shù)。在偏遠的山區(qū),通過遠程的醫(yī)療虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),醫(yī)生只需要對虛擬病人模型進行手術(shù),通過網(wǎng)絡(luò)將醫(yī)生動作傳送到另一端的手術(shù)機器人,由機器人對病人實施遠程手術(shù)。手術(shù)實時進展的情況也可以通過機器人攝像機實時傳給醫(yī)生的頭盔立體顯示器,以便醫(yī)生實時的掌握手術(shù)情況。

4.1.3教育領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教育是教育發(fā)展的一個飛躍。它使傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式被取而代之為學習者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識。國內(nèi)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)了多媒體教學軟件,如鄒湘軍、周榮安等人開發(fā)的機械制造工程學多媒體教學軟件,效果逼真。該軟件已在南華大學和國防科技大學指揮專業(yè)的教學中使用。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行仿真教學和實驗,可以模擬顯現(xiàn)那些在現(xiàn)實中存在的、但在課堂教學環(huán)境下不容易做到或要花費很大代價才能顯現(xiàn)的各種事物,供學生學習和探索。美國一個“虛擬物理實驗室”系統(tǒng)的設(shè)計就使得學生可以通過親身的做、看、聽來學習的方式成為可能。

4.1.4工程領(lǐng)域

“身臨其境”和“可視化”是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的兩個最基本特征。他借助于計算機圖形學等技術(shù)手段,被譽為科學技術(shù)之眼,因而在工程技術(shù)設(shè)計方面顯示出無可比擬的優(yōu)越性。設(shè)計人員可以在交互式虛擬空間中精心設(shè)計,并對所涉及的產(chǎn)品加以觀察、操作和反復試驗。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用有很多方面,如城市建設(shè)、機械制造等。在機械制造中,利用它的直觀性和交互性可以幫助設(shè)計人員進行產(chǎn)品的設(shè)計和制造。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中也有非常廣泛的應(yīng)用,如嚴雋琪教授開發(fā)的“虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的理論體系研究”、孫健教授的“虛擬環(huán)境下啤酒灌裝生產(chǎn)線”的研究等均取得了一定的成果。在現(xiàn)代城市建設(shè)中,設(shè)計人員更關(guān)心的是建筑的整體設(shè)計效果。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計階段就可以動態(tài)的、可視的、多方位的展現(xiàn)建筑物的外貌、地理環(huán)境 和輔助設(shè)施,設(shè)計人員可以在虛擬建筑物中漫游,來查看自己的設(shè)計是否合理得當。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),日本開發(fā)了虛擬東京古羅馬時代最宏偉的建筑—— 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

Trajan廣場再現(xiàn)。我國浙江大學開發(fā)了虛擬故宮,武漢大學開發(fā)的數(shù)碼城市系統(tǒng),這些都是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用。

4.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用案例

數(shù)字城市

數(shù)字城市應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過三維建模逼真地模擬現(xiàn)在和未來的城市，支持數(shù)據(jù)分析、方案論證和優(yōu)化，支持地理信息系統(tǒng)等，通過這些詳實的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料可以是直觀真實固化方案評估、審核以及管理等日常工作，更為重要的是它可以為多部門參與和協(xié)同工作提供了有效的平臺。

場館仿真

場館仿真應(yīng)用解決方案介紹。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過計算機將在建或已建的場館虛擬出來，達到一個觸手可及的真實三維環(huán)境，以提前展示場館面貌，供市民瀏覽，從而對場館的規(guī)劃設(shè)計進行現(xiàn)場評估。通過市民虛擬游覽后的反饋意見，及時發(fā)現(xiàn)并解決場館存在的問題。

地產(chǎn)漫游

地產(chǎn)漫游應(yīng)用解決方案介紹地產(chǎn)漫游是集影視廣告、動畫、多媒體、網(wǎng)絡(luò)科技于一身的最新型的房地產(chǎn)營銷方式。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓購房者看到直觀的樣板房形象，讓購房者在電腦上親眼看到幾年后才建成的小區(qū)，游觀賞到優(yōu)美的小區(qū)環(huán)境設(shè)計，甚至能夠在電腦上選戶型，從而幫助地產(chǎn)開發(fā)商在逆境中求生存，順境中謀發(fā)展。

室內(nèi)設(shè)計

室內(nèi)設(shè)計應(yīng)用解決方案介紹。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，把這種構(gòu)思變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)的設(shè)計模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。

旅游教學

旅游教學應(yīng)用解決方案介紹。旅游和導游專業(yè)教學過程中存在實習資源匱乏而實地參觀成本又高的難題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以按照旅游專業(yè)的教學要求和實施特點，開發(fā)出適用于導游實訓、旅游模擬、旅游規(guī)劃的功能和模塊，讓師生足不出戶，就能在三維立體的虛擬環(huán)境中遍覽遙在萬里之外的風光美景。形象逼真，細致生動。從而，通過情景化的學習界面、人機交互式的模擬旅游體驗，改善教學環(huán)境、優(yōu)化教學過程、增強教學效果。《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

文物古跡

文物古跡應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將文物建筑、文物景點、文物物品、古代人像及行為、古代自然現(xiàn)象及天體現(xiàn)象等進行虛擬展示和虛擬復原，從而使文物脫離地域限制，實現(xiàn)資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。

工業(yè)仿真

工業(yè)仿真應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實仿真平臺，具有強大的物理實時計算功能，能夠真實模擬場景重力、環(huán)境阻尼等環(huán)境特性，真實的模擬剛體動力學特性，提供了多種動力學交互手段，并能支持多種高速運算的碰撞替代體。為廣大工業(yè)仿真需求用戶輕而易舉將此前許多只能停留于想法的優(yōu)秀互動仿真創(chuàng)意方案完美的呈現(xiàn)于眼前，為國內(nèi)廣大工業(yè)仿真用戶帶來了仿真手段和技術(shù)實現(xiàn)水平的革命性進步。

汽車仿真

汽車仿真應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實高畫質(zhì)渲染技術(shù)及汽車動力學仿真物理系統(tǒng)，將使汽車設(shè)計的數(shù)字化模型以更直觀的方式在網(wǎng)絡(luò)上展示出來，使世界各地的用戶都可以更快捷得到豐富準確的汽車信息，實現(xiàn)人與計算機之間無縫連接。

道路橋梁

道路橋梁應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實平臺依靠其精美絕倫的三維視覺表現(xiàn)力，照片級的真實效果，使設(shè)計中的道路橋梁直觀的呈現(xiàn)在人們面前，使得我們可以提前對其視覺效果和使用效率進行評估和預(yù)演，有效降低設(shè)計和施工風險，極大提高設(shè)計和施工效率。

油田礦井

油田礦井應(yīng)用解決方案介紹。在建立油田生產(chǎn)和管理流程優(yōu)化應(yīng)用模型的基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化和多維表達，并且通過智能化分析模型，為企業(yè)的經(jīng)營管理提供良好的信息支撐環(huán)境。

水利電力

水利電力應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實平臺可以與電力信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，逼真再現(xiàn)變電站現(xiàn)場場地、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、操作機構(gòu)、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器等一次設(shè)備的操作過程和設(shè)備運行狀態(tài)，從而為電力行業(yè)提供可視化系統(tǒng)解決方案。

數(shù)字展館

數(shù)字展館應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以與科技館的功能進行完美的結(jié)合，充分發(fā)揮虛擬科技館的種種優(yōu)勢，傳統(tǒng)的聲、光、電展覽已經(jīng)很難吸引觀眾的興趣，《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)把枯燥的數(shù)據(jù)變?yōu)轷r活的圖形，使科技館進入公眾可參與交互式的新時代，引發(fā)觀眾濃厚的興趣，從而達到科普的目的。

地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實仿真平臺可以實現(xiàn)水利工程仿真、地震應(yīng)急救援仿真、地震應(yīng)急推演仿真、地址災(zāi)害仿真，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害虛擬環(huán)境功能與展示的完美結(jié)合，通過在虛擬的環(huán)境中進行預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的模擬演練，達到提升防災(zāi)、避災(zāi)安全意識的目的。

應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案應(yīng)用解決方案介紹。應(yīng)急虛擬現(xiàn)實仿真演練系統(tǒng)通過對各類災(zāi)害數(shù)值模擬和人員行為數(shù)值模擬的仿真，在虛擬空間中仿真災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展的過程，以及人們在災(zāi)害環(huán)境中可能做出的各種反應(yīng)；并在演練平臺上，在最大限度仿真實際災(zāi)害的條件下，開展應(yīng)急演練。在此基礎(chǔ)上，制定各類企事業(yè)單位的數(shù)字化應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急仿真演練系統(tǒng)可以用來訓練各級決策與指揮人員、事故處置人員，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急處置過程中存在的問題，檢驗和評估應(yīng)急預(yù)案的可操作性和實用性，提高應(yīng)急能力。

虛擬展館

網(wǎng)上展館應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實網(wǎng)上三維交互功能可以將有形的實物產(chǎn)品三維化并且放在網(wǎng)上進行虛擬展示，還能嵌入相應(yīng)音頻和視頻等多媒體元素，用戶可以對虛擬場景中的物品進行實時的交互操作，例如開門、打開電視和播放音樂等等。相比目前網(wǎng)上主流的以圖片、Flash、視頻等展示方式來說，vrpie讓用戶有了瀏覽的自主感，可以以自己想看的角度去觀察，還可以添加許多特效和互動操作，讓用戶體驗身臨其境上網(wǎng)沖浪的美妙感覺。

網(wǎng)上看房

網(wǎng)上看房應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實網(wǎng)上三維交互功能可以虛擬房屋設(shè)計，展現(xiàn)獨特的設(shè)計風格，使客戶足不出戶就可對房屋的全貌了如指掌，互動瀏覽，可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設(shè)計的效果，了解房屋的精心布局?？梢詫崿F(xiàn)房屋三維戶型圖全景展示，使客戶全面了解房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)，走進虛擬現(xiàn)實樣板房。

網(wǎng)上產(chǎn)品

網(wǎng)上產(chǎn)品應(yīng)用解決方案介紹。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠虛擬各類產(chǎn)品，以一種全新的方式演繹各類產(chǎn)品，使客戶全方位全角度的了解最新產(chǎn)品。實現(xiàn)產(chǎn)品在互聯(lián)網(wǎng)上的全新展示，讓客戶提前體驗產(chǎn)品功能，更清楚的了解產(chǎn)品的特性及結(jié)構(gòu)。將銷售產(chǎn)品展示做成在線三維的形式，顧客通過對之進行觀察和操作能夠?qū)Ξa(chǎn)品有更加全面的認識了解，決定購買的幾率必將大幅增加，為銷售者帶來更多的利潤。展現(xiàn)出產(chǎn)品外形的方 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

方面面，加上互動操作，演示產(chǎn)品的功能和使用操作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)高速迅捷的傳播優(yōu)勢來推廣公司的產(chǎn)品。

網(wǎng)上看車

網(wǎng)上看車應(yīng)用解決方案介紹。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，對汽車的一種全新演繹方式產(chǎn)生。通過虛擬現(xiàn)實仿真平臺可以實現(xiàn)網(wǎng)上看車及交互功能，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的汽車。總結(jié)

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，相信在不久的將來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠給更多的領(lǐng)域帶來革命性的變化。

5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的未來展望

VR技術(shù)的實質(zhì)是構(gòu)建一種人為的能與之進行自由交互的“世界”，在這個“世界”中參與者可以實時地探索或移動其中的對象。沉浸式虛擬現(xiàn)實是最理想的追求目標，實現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗?？梢灶A(yù)測短期內(nèi)游戲玩家可以戴上頭盔身著游戲?qū)Ｓ靡路笆痔渍嬲w驗身臨其境的“虛擬現(xiàn)實”游戲空間，它的出現(xiàn)將淘汰現(xiàn)有的各種大型游戲，推動科技的發(fā)展?？v觀VR的發(fā)展歷程，未來VR技術(shù)的研究仍將延續(xù)“低成本、高性能”原則，從軟件、硬件兩方面展開，發(fā)展方向主要歸納如下：

(1)動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

(2)實時三維圖形生成和顯示技術(shù)。三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是怎樣“實時生成”，在不降低圖形的質(zhì)量和復雜程度的基礎(chǔ)上，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究內(nèi)容。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。

(3)新型交互設(shè)備的研制。虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對象進行交互，猶如身臨其境，借助的輸入輸出設(shè)備主要有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等。因此，新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來研究的重要方向。

(4)智能化語音虛擬現(xiàn)實建模。虛擬現(xiàn)實建模是一個比較繁復的過程，需要大量的時間和精力。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語音識別技術(shù)結(jié)合起來，可以很好地解決這個問題。我們對模型的屬性、方法和一般特點的描述通過語音識別技術(shù)轉(zhuǎn)化成建模所需的數(shù)據(jù)，然后利用計算機的圖形處理技術(shù)和人工智能技術(shù)進行設(shè)計、導航以及評價，將模型用對象表示出來，并且將各種基本模型靜態(tài)或動態(tài)地連接起來，最終形 《虛擬現(xiàn)實技術(shù)》期中論文姓名：黃興旺學號：***6-2017年第一學期

成系統(tǒng)模型。人工智能一直是業(yè)界的難題，人工智能在各個領(lǐng)域十分有用，在虛擬世界也大有用武之地，良好的人工智能系統(tǒng)對減少乏味的人工勞動具有非常積極的作用。

(5)分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的展望。分布式虛擬現(xiàn)實是今后虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著眾多DVE開發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn)，DVE本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè)，包括醫(yī)療、工程、訓練與教學以及協(xié)同設(shè)計。仿真訓練和教學訓練是DVE的又一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，包括虛擬戰(zhàn)場、輔助教學等。另外，研究人員還用DVE系統(tǒng)來支持協(xié)同設(shè)計工作。近年來，隨著Internet應(yīng)用的普及，一些面向Internet的DVE應(yīng)用使得位于世界各地多個用戶可以進行協(xié)同工作。將分散的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)或仿真器通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來，采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標準、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫，形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進行交互作用。特別是在航空航天中應(yīng)用價值極為明顯，因為國際空間站的參與國分布在世界不同區(qū)域，分布式VR訓練環(huán)境不需要在各國重建仿真系統(tǒng)，這樣不僅減少了研制費和設(shè)備費用，減少了人員出差的費用以及異地生活的不適。

6.總結(jié)

近幾十年來，通信技術(shù)、計算機的同步發(fā)展和相互促進成為世界上信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的主要特征。特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速崛起與普及，使得信息應(yīng)用系統(tǒng)在深度和廣度上發(fā)生了質(zhì)的變化。虛擬現(xiàn)實主要依靠人機交互的發(fā)展，目前技術(shù)上已初步解決人腦數(shù)據(jù)的讀取，在不久的將來，開發(fā)者將完全解決通過神經(jīng)系統(tǒng)自動進入虛擬現(xiàn)實環(huán)境的“人腦——計算機接口”問題，通過對人腦提取和反饋神經(jīng)信號使人完全融入“虛擬現(xiàn)實”世界。當然從技術(shù)角度，我們應(yīng)該對基于多用戶虛擬環(huán)境進行必要的技術(shù)研究。因為將來的VR技術(shù)將越來越重視人在其中的交互。虛擬現(xiàn)實充滿活力、具有無限的應(yīng)用前景的高新技術(shù)領(lǐng)域，但仍然存在許多有待解決與突破的問題。為了提高系統(tǒng)的交互性、逼真性和沉侵性，在新型傳感和感知肌理、幾何與建模新方法、高性能計算，特別是高速圖形圖像處理，以及人工智能、心理學、社會學等方面都有許多具有挑戰(zhàn)性的問題有待我們進一步解決。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是本世紀發(fā)展的重要技術(shù)之一，作為一門科學和藝術(shù)將會不斷走向成熟，在各行各業(yè)中將得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮神奇的作用，二十一世紀將是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的時代。

第四篇：管窺工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)論文

1工科工業(yè)設(shè)計課程體系的改進與優(yōu)化

工業(yè)設(shè)計不僅需要設(shè)計者有著優(yōu)良的造型表現(xiàn)能力，還需具備實際的對制造加工、市場的把握能力。目前工科工業(yè)設(shè)計的培養(yǎng)，從課程體系上來看仍有待改進與優(yōu)化。大致體現(xiàn)在以下幾個方面：工科工業(yè)設(shè)計的學生在正式開始專業(yè)課學習之前對絕大多數(shù)學生沒有接觸過設(shè)計基礎(chǔ)課程的學習，例如繪畫基礎(chǔ)、表現(xiàn)技法等對工科學生而言是新鮮的，但在實際學習的過程中，由于課時較少，很多學生感覺只是走馬觀花，還沒有真正掌握課程就結(jié)束了，這也導致在后期工業(yè)產(chǎn)品技法表現(xiàn)中出現(xiàn)了“力不從心”的尷尬局面。開放多元的課程體系尚未形成，教學內(nèi)容和方法仍以傳統(tǒng)模式為主，對國家和企業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性不足，缺乏行之有效的緊跟技術(shù)發(fā)展的實踐教學環(huán)節(jié)。教學方式上以單一學科理論教學為主，有效而連貫的綜合實踐訓練不足，導致學生對整個學科體系的理解局限在單一學科思維，難以實現(xiàn)知識的相互滲透和融會貫通。由于工業(yè)設(shè)計涉及的面比較廣，相關(guān)的學科知識點比較多，如文學、哲學、科學、制造加工等都會有所涉及，因此，開放多元的課程體系就目前工科工業(yè)設(shè)計的教學而言，對學生培養(yǎng)會有著較大的作用。

2工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)的理論與實踐的結(jié)合從目前筆者所從事的工科工業(yè)設(shè)計的教學及市場的反應(yīng)來看，校內(nèi)的教學質(zhì)量較難為企業(yè)接受。分析企業(yè)的反饋意見，主要原因還是在于學生對于理論的學習較淺，最重要的是缺乏對實際市場需要的掌握能力，設(shè)計的產(chǎn)品達不到市場的實際需要和標準，這種矛盾直接造成學校的教學“產(chǎn)品”與市場脫節(jié)，學生感到困惑、有挫敗感，而教師造成只會紙上談兵的印象。因此，實際的工業(yè)設(shè)計教學，應(yīng)該是在干中學的狀態(tài)，學生只有結(jié)合實際的操作和練習方能真正進入行之有效的工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域。每所高校所處的環(huán)境都有相應(yīng)的工業(yè)設(shè)計企業(yè)與單位，在教學活動中，可與這些企業(yè)以“校企合作”的形式進行實踐教學，如此一來，即可鞏固學生在課堂上所學的理論知識，又可讓學生真正掌握理論在實踐中出現(xiàn)的變化，這對今后踏上工作崗位無疑是一次順利的對接與演練。同時，工業(yè)設(shè)計是一個與時俱進的行業(yè)，人們的需要與時代因素共同造就了工業(yè)設(shè)計的迅猛發(fā)展，作為以提升人們生活品質(zhì)為出發(fā)點的一項創(chuàng)造性活動，學生在學習過程中，除了接受老師所講，還需適時接收到外界的先進理念，因此，邀請有經(jīng)驗的業(yè)內(nèi)人士到高校進行理念的傳達與交流是必不可少的一個環(huán)節(jié)。綜合上述幾點，對工科工業(yè)設(shè)計的教學只有真正落實理論與實踐的結(jié)合方能推動教學工作的順利與良性開展。

3師資的培養(yǎng)與提高

教師作為工業(yè)設(shè)計教學的直接參與者，在教學過程中不僅要完成課程的教學，還要為學生今后的就業(yè)指明方向。從目前的很多高校教師的調(diào)查來看，很大一部分工業(yè)設(shè)計教師很年輕，真正的企業(yè)實踐經(jīng)驗不足，甚至有不少教師是直接從學校過渡到學校，盡管有著高學歷的背景，但就工業(yè)設(shè)計的實際專業(yè)特點，無疑是不夠的。工科工業(yè)設(shè)計的教師除了需要懂理論、修文化，還需會制圖、能流暢表現(xiàn)，懂制造生產(chǎn)，還要有與時俱進的先進理念與創(chuàng)造能力，只有兼具這些方能算得上是合格的工業(yè)設(shè)計教師，才能在實踐教學中培養(yǎng)符合社會需要的工業(yè)設(shè)計師。因此，工業(yè)設(shè)計教學不僅要從學生的教學做文章，作為最主要的知識傳播者的師資也是一個亟待解決的問題。筆者認為，學校在師資培養(yǎng)方面可以從以下兩個方面改進：第一，適時選派優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計專業(yè)的青年教師深入到企業(yè)進行學習。此類學習不僅僅是簡單了解，應(yīng)該從生產(chǎn)線開始，只有真正懂生產(chǎn)，會制造、加工，才能在設(shè)計的過程中有針對性地進行設(shè)計。同時加強對青年教師與人運用圖形表現(xiàn)進行溝通的能力培養(yǎng)。圖形表現(xiàn)不僅是一種重要的技能，更是作為設(shè)計師、工程師必不可少的交流工具，教師只有熟練地掌握表現(xiàn)技法，才能更好地感染學生，在實際教學中做到教與學的順利溝通；第二，充分發(fā)揮青年教師的優(yōu)勢，加強青年教師對創(chuàng)意性與時代性的把握。鼓勵青年教師在實踐教學中組建團隊參與工業(yè)設(shè)計賽事，在主題性的限定下，鍛煉學生的思考能力、表現(xiàn)能力與團隊合作能力。青年教師充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，從自身做起，直接參與項目的思考與設(shè)計、制作，調(diào)動學生的積極性與思維創(chuàng)新能力。

4文化在教學過程中的滲透

工業(yè)設(shè)計作為人類創(chuàng)造性活動的一部分，其不僅為人們的生活帶來了便利與美的享受，更重要的是它充當了文化傳播的重要載體。產(chǎn)品的地域性特點成為人們區(qū)別其不同之處的重要因素，也成為文化傳播的重要表現(xiàn)手段文化為設(shè)計提供了有力的方向，而設(shè)計反過來推動了文化的不斷前進與發(fā)展，二者體現(xiàn)了相輔相成的重要關(guān)系?；谶@點，工業(yè)設(shè)計教學的目標不僅要培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力與表現(xiàn)力，更重要的是有文化修養(yǎng)和深度，并能在設(shè)計過程中融會貫通的綜合型人才。而文化性如何在教學過程中實現(xiàn)正確、良性的教授，這也成為對工科工業(yè)設(shè)計教學的一個重要挑戰(zhàn)。工科工業(yè)設(shè)計的學生由于其所學方向的特殊性，在實際學習過程中對文化的了解與運用較有難度，因此，在教學過程中，人文知識與理念的學習變得重要起來。筆者認為，對于工科工業(yè)設(shè)計教學中文化性的融入，可以從以下幾個方面著手：適度開設(shè)相關(guān)人文課程，了解民族文化在日常生活中的體現(xiàn)，強化學生對文化了解的重要性，從單純的文化了解過渡到對產(chǎn)品文化的認知。在日常教學過程中，加強學生對文化元素的提煉與運用，掌握文化元素從原有形態(tài)過渡到現(xiàn)代形態(tài)運用的方法，建立學生對設(shè)計與文化關(guān)系的正確把握。日常實踐實習過程中，培養(yǎng)學生的人文情懷，了解本民族文化的特點及運用，通過實地考察進一步加強民族榮譽感與自豪感，加深對本土文化的認識與掌握。在課堂上，引導學生在現(xiàn)代設(shè)計中融入本土文化。

5結(jié)語

工業(yè)設(shè)計教育在我國發(fā)展雖然短短幾十余年，但隨著與外界的交流與國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)目前的工業(yè)設(shè)計教育也呈現(xiàn)出了突飛猛進的態(tài)勢。隨著高校的不斷擴招，工業(yè)設(shè)計人才的“批量生產(chǎn)”也帶來了如多而不精、不適應(yīng)市場等諸多問題。因此，高校工業(yè)設(shè)計教育如何根據(jù)自身的實際情況提高教學質(zhì)量，找到屬于社會、文化發(fā)展需要的正確的教育方法，其角色任重而道遠。

第五篇：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用主要集中在桌面虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實,沉浸型虛擬現(xiàn)實由于所需設(shè)備昂貴,在教學中的應(yīng)用較少。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠程教育中的應(yīng)用主要有制作三維網(wǎng)絡(luò)課件、開設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗課程和建構(gòu)虛擬教室。

1.制作三維網(wǎng)絡(luò)課件

在教學中,基于HTML的網(wǎng)絡(luò)課件在不斷地發(fā)展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現(xiàn)實技術(shù),能掙脫這一枷鎖。將虛擬現(xiàn)實和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機結(jié)合,可以彌補二維平面課件的不足。如,用VRML設(shè)計各種三維的模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等,可以讓學生多角度地觀察和學習,更好地理解學習內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以再現(xiàn)現(xiàn)實生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程,為學生提供生動、逼真的感性學習材料,幫助學生解決學習中的知識難點。如學習物理知識時,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),向?qū)W生展示原子核裂變、半導體導電等復雜的物理現(xiàn)象,供學生觀察學習。

2.開設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗課程

虛擬實驗在網(wǎng)絡(luò)教育中有著巨大的優(yōu)勢,它可以彌補遠程教學條件的不足。虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)境的開發(fā)可以真正打破空間、時間的限制,促進網(wǎng)絡(luò)實驗課程的開展。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),還可以建立各種虛擬實驗室,如物理、化學、地理、生物等實驗室,在“實驗室”里,學生可以自由地做各種實驗,獲得真實的體驗。學生還可以通過虛擬實驗驗證所學的各種理論知識,提出各種假設(shè)模型進行虛擬,并通過虛擬系統(tǒng)觀察這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如,在虛擬的化學系統(tǒng)中,學生可以按照自己的假設(shè)設(shè)計某一化學反應(yīng),通過虛擬實驗,可以看到相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象。通過這種探索式的學習方式,可以培養(yǎng)學生的學習興趣,有利于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3.建構(gòu)虛擬教室

目前,在網(wǎng)絡(luò)教育中,學生大部分是通過網(wǎng)絡(luò)課程來學習的。學習時,學生能在網(wǎng)頁上看到課程的相關(guān)文字材料和一些靜止的圖片。當然,好一點的網(wǎng)絡(luò)課程,還提供了教學視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù),構(gòu)建虛擬教室,能使這個問題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運用分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造的一個虛擬真實的教學環(huán)境,分布在各個不同地方的學生,可以通過網(wǎng)絡(luò)參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實多媒體教室的整個場景,是師生共同活動的一個空間,在這里,可以完成教學、答疑等各種教學活動。借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),視音頻采集、處理技術(shù)以及交互代理等技術(shù),參與到課堂的各個對象可以看到彼此,學生可以看到老師的板書,聽到他的講解。教師也能看到學生的表情和動作,可以聽到學生的提問,并隨時解答。這種教學方式,可以增強師生之間的實時互動,激發(fā)學生的學習興趣,提高教學效率。