> 国防科普 > 虚拟现实

虚拟现实

虚拟现实

外文名称: virtual reality; VR

正 文: 计算机生成的使人有临场感觉的环境。virtual environ-ment, artificial reality, cyber space等都是VR的同义词。VR是一种全新的人机交互系统,特点是:计算机生成的是一个给人多种感官(视、听、触觉等)刺激的虚拟环境;虚拟世界给人身临其境感(沉浸感);用户能以自然方式与虚拟对象进行交互操作。
  1968年,美国研制成功一种头盔式显示器,并立即于1970年在战斗机飞行模拟器等地方获得应用。80年代中期,美国国家航空航天局(NASA)研制成功用于空间技术的VR雏形系统,是VR走向成功的重要一步。80年代末期开始,VR成为信息领域研究、开发和应用的热点。1992年3月,美国国家科学基金会召开虚拟现实研讨会,对虚拟现实环境的定义及其研究方向提出了详细建议,奠定了虚拟现实作为独立研究方向的地位。
  VR的概念模型如图1所示。由计算机创建的虚拟世界和用户两部分组成,核心是强调两者之间的交互操作,即用户感知虚拟世界提供的各种感官刺激(包括光、声、力等)信号并对其作出各种反应动作(如语言和头、手、肢体、身躯动作);虚拟世界检测并辨识用户各种动作,对虚拟对象作相应变更。
  VR系统的典型配置及部件功能见图2。VR的研究内容包括虚拟世界创建和人与虚拟世界之间的自然交互操作两部分。虚拟世界创建包括针对人的视觉、听觉和触(力)觉感知通道建立相应的感知模型,以及将各类感知模型转换为刺激信号的装置,如立体显示器,空间声播放和触(力)觉反馈装置等。人机自然交互操作包括基于手势和姿态,基于自然语言理解,三维抓取、指点和三维导航等方法,以及相应的交互设备,如传感手套(衣服)、位置跟踪器、触觉反馈装置和力觉反馈装置等。
  VR适用的领域有:①未知的宏观和微观世界的探索。②恶劣和危险环境的仿真。③替代制造业的实物样机。④远程协同工作、教育、医疗等。VR的应用分为真实世界仿真和抽象概念建模。真实世界仿真的应用有飞行模拟,战争的战略和战术演练,飞机、汽车等实物样机,手术规划和模拟等;抽象概念建模的应用有综合环境模型建立和评估,自然灾害预测、预报,新型药物分子结构合成,娱乐游戏等。