一、虚拟现实技术的解释
1、虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality, 简称VR) 一词,于1989年由美国VPL Research Inc.的董事长Jaron Lanier所创,用来描述计算机信息空间中栩栩如生、令人完全沈浸的模拟世界。此一概念源于1965年Sutherland教授所提出之"Ultimate Display"的想法,他希望通过计算机图形的显示,人们可以进入爱丽斯的梦游仙境,并感受到如同处于一个真实的环境。1984,美国科幻小说作家William Gibson提出另一个名词--Cyberspace,它是指可以在世界的范围内,几千人同时体验的计算机虚拟环境。
随着计算机技术的发展,人们对仿真建模、计算机辅助设计、计算机艺术、计算机视觉、智能机器人等的需求,又在客观上推动了虚拟现实技术的发展,成为虚拟现实发展的动力之一。源自于60年代Horton Heiling 发明的多感、仿真环境的原型"Sensorama"。70年代, Myron Krueger 提出了"人工现实(Artificial Reality)",描述了实际并不存在的一种概念化的环境;80年代Scott Fisher等研制了多感知、多用途的虚拟接口环境系统,为虚拟现实提供发展的可能。
2、虚拟现实的特性
虚拟现实技术首先是一种现实,因为它可以使人通过视觉、色觉、听觉、力觉、触觉和运动等多维感官,沉浸(Immersion)在身临其境之感的虚拟环境之中,并能根据自己的愿望实时地操纵和改变此种环境,与虚拟境界进行实时交互(Interaction),从定位、定量计算的综合环境中获得感性和理性的认识,给人以一种真实的存在感。但是,这种在虚拟环境中的真实程度,并不是一种真实的物理世界,如把自己在虚拟环境中描述成一位大力神,能单手托起一辆载重汽车,而这在现实世界中是不可能做到的事,在虚拟环境中则可以通过自由构想(Imagination)做到这一点,即通过想像而虚构的现实。所以,虚拟现实是一种感觉到的现实,并非真实的现实,故称其为虚拟现实。
沉浸其境、实时交互、自由构想三个要素构成了虚拟现实的基本特征。其中前两个要素反映了现实性,后一个要素反映了虚拟性,虚拟现实是现实性与虚拟性对立统一的结果。若用逻辑关系表达,则有:虚拟现实(VR)= 沉浸×交互×构想。Joe Gradeck将"虚拟现实"形象地定义为"一个三维的交互式游乐场"。实质上是一个由计算机及其他传感器组成的、满足人们需要的、创建和体验虚拟世界的多维信息处理的交互系统。
3、 虚拟现实的技术特征
从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。
多感知性 :所谓多感知性就是说除了一般计算机所具有的视觉感知外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实就是应该具有人所具有的感知功能。
存在感:又称临场感,它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。
交互性:交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如,用户可以用手去直接抓取环境中的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视场中的物体也随着手的移动而移动。
二、虚拟现实的应用
(1) 企业和电子商务
三维的表现形式,能够全方位的展现一个物体,具有二维平面图象不可比拟的优势。企业将他们的产品发布成网上三维的形式,能够展现出产品外形的方方面面,加上互动操作,演示产品的功能和使用操作,充分利用互连网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。对于网上电子商务,将销售产品展示做成在线三维的形式,顾客通过对之进行观察和操作能够对产品有更加全面的认识了解,决定购买的几率必将大幅增加,为销售者带来更多的利润。
(2)教育业
现今的教学方式,不再是单纯的依靠书本、教师授课的形式。计算机辅助教学(CAI)的引入,弥补了传统教学所不能达到的许多方面。在表现一些空间立体化的知识,如原子、分子的结构、分子的结合过程、机械的运动时,三维的展现形式必然使学习过程形象话,学生更容易接受和掌握。
许多实际经验告诉我们,\"做比听和说更能接受更多的信息。\"使用具有交互功能的3D课件,学生可以在实际的动手操作中得到更深的体会。
对计算机远程教育系统而言,引入Web3D内容必将达到很好的在线教育效果。
(3)娱乐游戏业
娱乐游戏业永远是一个不衰的市场。
现今,互连网上已不是单一静止的世界,动态HTML、flash动画、流式音视频,使整个互连网呈现生机黯然。动感的页面较之静态页面更能吸引更多的浏览者。三维的引入,必将造成新一轮的视觉冲击,使网页的访问量提升。娱乐站点可以在页面上建立三维虚拟主持这样的角色来吸引浏览者。
游戏公司除了在光盘上发布3D游戏外,现在可以在网络环境中运行在线三维游戏。利用互连网络的优势,受众和覆盖面得到迅速扩张。
(4)虚拟现实展示与虚拟社区
使用Web3D实现网络上的VR展示,只须构建一个三维场景,人以第一视角在其中穿行。场景和控制者之间能产生交互,加之高质量的生成画面使人产生身临其境的感觉。对于象虚拟展厅、建筑房地产虚拟漫游展示,提供了解决方案。
如果是建立一个多用户而且可以互相传递信息的环境,也就形成了所谓的虚拟社区。“Second Life”就是这种运用的典范。
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