虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的歷史與發(fā)展

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1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的歷史與發(fā)展摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種綜合多種科學(xué)技術(shù)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域新技術(shù),已經(jīng)涉及眾多研究和應(yīng)用領(lǐng)域,被認(rèn)為是21世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特性以及發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展歷史發(fā)展趨勢(shì)一、虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和特性虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(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、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身

2、歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的技術(shù)，主要有三個(gè)特性，分別是沉浸性、交互性和構(gòu)想性。1.沉浸性，是指利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維立體圖像，讓人置身于一種虛擬環(huán)境中，就像在真實(shí)的客觀世界中一樣，能給人一種身臨其境的感覺。2.交互性，在計(jì)算機(jī)生成的這種虛擬環(huán)境中，人們可以利用一些傳感設(shè)備進(jìn)行交互，感覺就像是在真實(shí)客觀世界中一樣，比如：當(dāng)用戶用手去抓取虛擬環(huán)境中的物體時(shí)，手就有握東西的感覺，而且可感覺到物體的重量。3.構(gòu)想性，虛擬環(huán)境可使用戶沉浸其中并且獲取新的知識(shí)，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而使用戶深化

3、概念和萌發(fā)新的聯(lián)想，因而可以說,虛擬現(xiàn)實(shí)可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變發(fā)展史大體上可以分為四個(gè)階段：1963年以前，蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)思想的第一階段；1963年~1972年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽階段；1973年~1989年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段；1990年至今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。第一階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是對(duì)生物在自然環(huán)境中的感官和動(dòng)作等行為的一種模擬交互技術(shù)，它與仿真技術(shù)的發(fā)展是息息相關(guān)的。中國(guó)古代戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的風(fēng)箏，就是模擬飛行動(dòng)物和人之間互動(dòng)的大自然場(chǎng)景，風(fēng)

4、箏的擬聲、擬真、互動(dòng)的行為是仿真技術(shù)在中國(guó)的早期應(yīng)用，它也是中國(guó)古代人試驗(yàn)飛行器模型的最早發(fā)明。西方人利用中國(guó)古代風(fēng)箏原理發(fā)明了飛機(jī)，發(fā)明家EdwinA.Link發(fā)明了飛行模擬器，讓操作者能有乘坐真正飛機(jī)的感覺。1962年，MortonHeilig的“全傳感仿真器”的發(fā)明，就蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想理論。這三個(gè)較典型的發(fā)明，都蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身。第二階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽階段。1968年美國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父IvanSutherlan開發(fā)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器HMD及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

5、發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。此階段也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的探索階段，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本思想產(chǎn)生和理論發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第三階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段。這一時(shí)期出現(xiàn)了VIDEOPLACE與VIEW兩個(gè)比較典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。由M.W.Krueger設(shè)計(jì)的VIDEOPLACE系統(tǒng)，將產(chǎn)生一個(gè)虛擬圖形環(huán)境，使參與者的圖像投影能實(shí)時(shí)地響應(yīng)參與者的活動(dòng)。由M.MGreevy領(lǐng)導(dǎo)完成的VIEW系統(tǒng)，在裝備了數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器后，通過語言、手勢(shì)等交互方式，形成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。第四階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。在這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從研

6、究型階段轉(zhuǎn)向?yàn)閼?yīng)用型階段，廣泛運(yùn)用到了科研、航空、醫(yī)學(xué)、軍事等人類生活的各個(gè)領(lǐng)域中，如美軍開發(fā)的空軍任務(wù)支援系統(tǒng)和海軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)計(jì)劃和演習(xí)系統(tǒng)，對(duì)虛擬的軍事演習(xí)也能達(dá)到真實(shí)軍事演習(xí)的效果，浙江大學(xué)開發(fā)的虛擬故宮虛擬建筑環(huán)境系統(tǒng)和CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，北京航空航天大學(xué)開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化新技術(shù)研究室的虛擬環(huán)境系統(tǒng)。三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是高度集成的技術(shù),涵蓋計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、立體顯示技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容大體上可分為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的研究和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的研究?jī)纱箢?/p>

7、。根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)所傾向的特征的不同,目前虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)層次:即桌面式、增強(qiáng)式、沉浸式和網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是構(gòu)建一種人能夠與之進(jìn)行自由交互的“世界”,在這個(gè)“世界”中參與者可以實(shí)時(shí)地探索或移動(dòng)其中的對(duì)象。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)是最理想的追求目標(biāo),實(shí)現(xiàn)的主要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蹤器,通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行體驗(yàn)。桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)被稱為“窗口仿真”,盡管有一定的局限信息技術(shù)與信息化人機(jī)交互性,但由于成本低廉而仍然得到了廣泛應(yīng)用。增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要用來為一群戴上立體眼鏡的人

8、觀察虛擬環(huán)境,性能介于以上兩者之間,也成為開發(fā)的熱點(diǎn)之一?？傮w上看,縱觀多年來的發(fā)展歷程,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來研究仍將遵循“低成本、高性能”這一原則,從軟件、硬件上展開,并將在以下主要方向發(fā)展: