浅谈虚拟现实技术11780new

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1、浅谈虚拟现实技术及其对教育的影响第一章虚拟现实技术概论1.1虚拟现实技术概述虚拟现实技术（简称VR），又称“灵境技术”、“虚拟环境”等。虚拟现实从英文“VirtualReality”一词翻译过来，“Virtual”的含义即这个世界或环境是虚拟的，不是真实的，是由计算机生成的，存在于计算机内部的世界；“Reality”的含义是真实的世界或现实的环境，把两者合并起来就称为虚拟现实，也就是说采用计算机等设备，并通过各种技术手段创建出一个新的环境，让人感觉到就如同处在真实的客观世界一样。虚拟现实技术是20世纪以来科学技术进步的结晶，集中体现了计算机技术、计算机图形学、多媒体技术、系统仿真技术、传

2、感技术、显示技术、人体工程学、人机交互理论、人工智能等多个领域的最新成果。虚拟现实技术现在已成为信息领域中及多媒体技术、网络技术之后被广泛关注及研究、开发与应用的热点，也是目前发展最快的一项多科学综合技术。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。1.2虚拟现实技术的特性虚拟现实技术系统提供了一种先进的人机接口，它通过为用户提供视觉、听觉、触觉等多种直观而自然的实时感知交互的方法与手段，最大程度地方便了用户的操作，从而减轻了用户的负担、提高了系统的工作效率，其效率

3、主要由系统的沉浸程度与交互程度来决定。美国科学家BurdeaG.和PhilippeCoiffet在1993年世界电子年会上发表了一篇题为“VirtualRealitySystemandApplications”（虚拟现实系统与应用）的文章，在该文中提出一个“虚拟现实技术的三角形”，它表示虚拟现实技术具有的3个突出特征：沉浸性、交互性和想象性。1.沉浸性沉浸性（Immersion）又称浸入性，是指用户感觉到好像完全置身于虚拟世界之中一样，被虚拟世界所包围。虚拟现实技术的主要特征就是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，使用户由被动的观察者变成主动的参与者，沉浸与虚拟世界之中

4、，参与虚拟世界的各种活动。比较理想的虚拟世界可以达到使用户难以分辨真假程度，甚至超越真实，实现比现实更逼真的效果。虚拟现实的沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性，所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知、听觉感知之外，还有力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知、身体感知等。从理论上来说，虚拟现实系统应该具有一切人在现实生活中所具有的所有感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实系统中，研究与应用中较为成熟或相对成熟的主要是视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸、嗅觉沉浸，有关味觉等其它的感知技术正在研究之中，不是很成熟。1.交互性在虚拟现实系统中，交互性（In

5、teractivity）的实现与传统的多媒体技术有所不同。从计算机发明到现在，在传统的多媒体技术中，人机之间的交互工具主要是通过键盘与鼠标进行交互，而虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间要以自然的方式进行，如人的走动、头的转动、手的移动等，通过这些，用户与虚拟世界交互，并且借助于虚拟系统中特殊的硬件设备（如数据手套，力反馈设备等），以自然的方式，与虚拟世界进行交互，实时产生在真实世界中一样的感知。例如，用户可以用手直接抓取虚拟世界中的物体，这时手有触摸感，并可以感觉物体的重量，能区分所拿的东西，并且场景中被抓的物体也立刻随着手的运动而移动。虚拟现实技术的交互性具有以下特点：1)拟环境中人的参

6、与与反馈虚拟现实系统中人是一个重要的因素，这是产生一切变化的前提，正是因为有了人的参与和反馈，才会有虚拟环境中实时交互的各种要求与变化。虚2)人机交互的有效性人与虚拟现实系统之间的交互是基于真实感情的虚拟世界，并与人进行自然的交互，人机交互的有效性是指虚拟场景的真实感，真实感是前提和基础。3)人机交互的实时性实时性是指虚拟现实系统能够快速响应用户的输入。例如头的转动后能立即在所显示的场景中产生相应的变化，并且能得到相应的其它反馈；用手移动虚拟世界的一个物体，物体位置会立即发生相应的变化。没有人机交互的实时性，虚拟环境就失去看真实感。2.想象性想象性（Imagination）指虚拟的环境是

7、人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。所以说虚拟现实技术不仅仅是一种媒体或一种高级用户接口，它同时还是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件，通常它以夸大的形式反映设计者的思想，虚拟现实系统开发是虚拟现实技术与设计者并行操作，为发挥它们的创造性而设计的。例如当你在设计一座大楼之前，传统的方法是绘制建筑设计图纸，无法形象展示建筑物更多的信息，而现在可以采用虚拟现实系统来进