虛擬現實(什么是虛擬現實?)
1.什么是虛擬現實?
【一句話助你理解】：游戲中的房屋、武器、人物就是虛擬現實的一種體現啊 【簡單的說】： VR(Virtual Reality)是虛擬現實的簡稱，這項技術原本是美國軍方開發(fā)研究出來的一項計算機技術。
VR媒體就是將VR技術應用于當今最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒚襟w Internet及其它的數字元媒介（如CD-ROM光盤、觸摸屏等）上。 它通過其專用軟件，整合圖像、聲音、動畫等，將三維的現實環(huán)境、物體等模擬成二維形式表現的虛擬現實，再由數字元媒介作為載體傳播給人們。
當人們通過該媒體瀏覽、觀賞時就如身臨其境一般，并且可以選擇任一角度，觀看任一范圍內的場景或選擇觀看物體的任一角度。 虛擬現實不僅可以模擬現實的世界，更重要的是它將過計算機虛擬出我們夢想中的天堂，人們將有廣闊的虛擬空間，在其間娛樂生活！虛擬現實最重要也是最誘人之處是其實時性和交互性。
虛擬現實技術將給人們帶來全新的視野，我們可以想象，在一個更絢麗多彩的虛擬的三維場景中，一些數字化的有著真正三維身體的"人" 在其間交談工作。 【專業(yè)地說】： 虛擬現實是在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術的基礎上發(fā)展起來的交叉學科，對該技術的研究始于20世紀60年代。
直到90年代初，虛擬現實技術才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關注。 基本概念 概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。
虛擬現實中的“現實”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，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。 而“虛擬”是指用計算機生成的意思。
因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。 從本質上來說，虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。
根據虛擬現實技術所應用的對象不同，其作用可表現為不同的形式，例如將某種概念設計或構思可視化和可操作化，實現逼真的遙控現場效果，達到任意復雜環(huán)境下的廉價模擬訓練目的等。該技術的主要特征有以下幾方面： 多感知性（Multi-Sensory）——所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。
浸沒感（Immersion）——又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。 理想的模擬環(huán)境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。
交互性（Interactivity）——指用戶對模擬環(huán)境內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，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。
構想性（Imagination）——強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環(huán)境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 一般來說，一個完整的虛擬現實系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計算機為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數據手套和數據衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等功能單元構成。
這里，虛擬環(huán)境處理器是VR系統(tǒng)的心臟，完成虛擬世界的產生和處理功能。輸入設備給VR系統(tǒng)提供來自用戶的輸入，并允許用戶在虛擬環(huán)境中改變自己的位置、視線方向和視野，也允許改變虛擬環(huán)境中虛擬物體的位置和方向。
而輸出設備是由VR系統(tǒng)把虛擬環(huán)境綜合產生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產生一種身臨其境的逼真感。 其主要的研究內容包括以下幾個方面： 動態(tài)環(huán)境建?！摂M環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內容，動態(tài)環(huán)境建模技術的目的就是獲取實際環(huán)境的三維數據，并根據應用的需要建立相應的虛擬環(huán)境模型。
三維數據的獲取可以采用CAD技術，更多的情況則需采用非接觸式的視覺技術，兩者有機結合可以有效地提高數據獲取的效率。 實時三維圖形生成技術——三維圖形的生成技術已經較為成熟，這里的關鍵是如何實現“實時”生成。
為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。 在不降低圖形的質量和復雜程度的前提下，如何提高刷新頻率是該技。
2.什么是虛擬現實技術
虛擬現實是在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感技術的基礎上發(fā)展起來的交叉學科，對該技術的研究始于20世紀60年代。
直到90年代初，虛擬現實技術才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關注。 基本概念 概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。
虛擬現實中的“現實”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，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。
因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。 從本質上來說，虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實時感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。
根據虛擬現實技術所應用的對象不同，其作用可表現為不同的形式，例如將某種概念設計或構思可視化和可操作化，實現逼真的遙控現場效果，達到任意復雜環(huán)境下的廉價模擬訓練目的等。 該技術的主要特征有以下幾方面： 多感知性（Multi-Sensory）——所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。 由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。
浸沒感（Immersion）——又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。
交互性（Interactivity）——指用戶對模擬環(huán)境內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，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。
構想性（Imagination）——強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環(huán)境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。 一般來說，一個完整的虛擬現實系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計算機為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數據手套和數據衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等功能單元構成。
這里，虛擬環(huán)境處理器是VR系統(tǒng)的心臟，完成虛擬世界的產生和處理功能。輸入設備給VR系統(tǒng)提供來自用戶的輸入，并允許用戶在虛擬環(huán)境中改變自己的位置、視線方向和視野，也允許改變虛擬環(huán)境中虛擬物體的位置和方向。
而輸出設備是由VR系統(tǒng)把虛擬環(huán)境綜合產生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產生一種身臨其境的逼真感。 其主要的研究內容包括以下幾個方面： 動態(tài)環(huán)境建?！摂M環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內容，動態(tài)環(huán)境建模技術的目的就是獲取實際環(huán)境的三維數據，并根據應用的需要建立相應的虛擬環(huán)境模型。
三維數據的獲取可以采用CAD技術，更多的情況則需采用非接觸式的視覺技術，兩者有機結合可以有效地提高數據獲取的效率。 實時三維圖形生成技術——三維圖形的生成技術已經較為成熟，這里的關鍵是如何實現“實時”生成。
為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。 在不降低圖形的質量和復雜程度的前提下，如何提高刷新頻率是該技術的主要內容。
立體顯示和傳感器技術——虛擬現實的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展，現有的設備遠遠不能滿足需要，比如頭盔式三維立體顯示器有以下缺點：過重（1。5 kg至2kg）、分辨率低（圖像質量差）、延遲大（刷新頻率低）、行動不便（有線）、跟蹤精度低、視場不夠寬、眼睛容易疲勞等，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術。
同樣，數據手套、數據衣服等都有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點。另外，力覺和觸覺傳感裝置的研究也有待進一步深入，虛擬現實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。
應用系統(tǒng)開發(fā)工具——虛擬現實應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想像力和創(chuàng)造性。 選擇適當的應用對象可以大幅度提高生產效率，減輕勞動強度，提高產品質量。
為了達到這一目的，必須研究虛擬現實的開發(fā)工具，例如VR系統(tǒng)開發(fā)平臺、分布式虛擬現實技術等。 系統(tǒng)集成技術——由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術起著至關重要的作用。
集成技術包括信息的同步技術。
