展望虚拟现实技术

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1、!!第!2!1!卷!!第!!1期!!!!!!!!!!!!!!!计!!!算!!!机!!!仿!!!!真!!!!!!!!!!!!!!!!!2!00!4!年!1!月!!!!文章编号：1006-934（82004）01-0018-04展望虚拟现实技术苏建明，张续红，胡庆夕（上海大学CIMS及机器人中心，上海200072）摘要：虚拟现实技术是多功能的交互技术，该文介绍了虚拟现实技术及其发展过程、概念特征、研究内容以及应用的主要领域，并且结合虚拟现实技术的应用展望了虚拟现实技术的发展前景。关键词：虚拟现实技术；分布式虚拟环境；交互技术；心理

2、学中图分类号：TP391.9文献标识码：A!引言形奠定了理论基础。虚拟现实（Virtuaireaiity，VR）是一种综合计算机图形技80年代计算机的性能和速度大大提高，研究人员已经能术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体够在计算机上生成逼真的图像，并陆续研制出了比较实用的显示技术以及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计三维头盔显示器，以及能够提供六个自由度的数据手套、立算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等体音箱等设备。1989年，美国JaronLanier正式提出“Virtuai各种学科

3、的综合应用。目前，所涉及的研究应用领域包括：Reaiit（y虚拟现实）”一词。军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、工80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系程训练等。虚拟现实已经被人们公认为是21世纪重要发展列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成学科以及影响人们生活的重要技术之一。果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和"虚拟现实技术的发展历程J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环

4、境视觉虚拟现实技术并不是近几年才突然出现的。第一个具显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究有虚拟现实思想的装置是由MortonHeiiig在1962年研制成人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互功的称为Sensorama，具有多种感官刺激的立体电影设备。环境工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人该设备具有立体声功能，能够产生不同的气味。它向用户展仿真器和遥感设备。同时期，美国的DARPA（DefenseAd-示了一次曼哈顿的想象之旅。座椅可以根据情节而摇摆和vancedResearchP

5、rojectAgency）开发了虚拟战场，将200多个振动，随着观众在车流中改变速度时，甚至风速也会跟着变坦克训练器互联成为网络，用于复杂训练和作战演习。这是化，也可以闻到路边花香。实际上Heiiig已经制造了一种被世界上最为庞大的虚拟现实系统。动式的“虚拟现实”体验。90年代为虚拟现实全面发展阶段，出现了一些优秀的软1965年计算机图形学的奠基者IvanSutherian发表了“终件开发平台，虚拟现实技术的硬件设备性能也大大提高和改极显示”（TheUitimateDispiay）的论文，提出了一种全新的图善。并且虚拟现实技术

6、已经成功应用于各种领域，波音公司形显示技术。他在论文中指出“：计算机屏幕犹如一个窗口，成功地应用虚拟现实技术设计出波音777。但是通过这个窗口，我们就可以看到一个虚拟世界。我们面近10年，虚拟现实技术的研究在我国已经得到了相当临的问题是如何使这个世界看起来真实、听起来真实、摸起的重视，国家科委、国防科工委都已经将虚拟现实技术的研来真实！”究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校都在进行1967年，美国北卡罗来纳大学开始了Group计划，探讨VR的研究和应用，例如清华大学、浙江大学、北京航空航天力反馈（ForceFeedbac

7、k）装置，该装置可以将物理压力通过用大学、上海大学、中科院计算所等，并且都已经取得了初步成户接口引向用户，可以使人感到一种计算机仿真力。果，研究也在进一步深入之中。1968年Sutherian组织设计了第一台HMD（Head-MountedDispiay）。#虚拟现实技术的概念及特征70年代，计算机图形学以及相关技术的飞速发展，给以虚拟现实（VR）技术发展至今，也只能说处于起步阶段。后计算机仿真系统提供了高质量、实时、交互作用的三维图同时由于软硬件环境的限制和研究应用方向的不同，人们对虚拟现实技术的理解方面也有所偏差。各专家学

8、者为了不收稿日期：2002-12-11限制其发展，并没有给出一个统一的定义。笔者综合各种信—18—息以及自己的经验和认识认为：虚拟现实技术是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术。虚拟环境通常是由计算机生