虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

VR是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。

概括地說，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。

虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”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(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)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(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

VR是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。

概括地說，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。

虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”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(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)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(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

【虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征】

多感知性(Multi-Sensory)

所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)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(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)等幾種。

浸沒感(Immersion)

又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)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(dòng)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(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣。

交互性(Interactivity)

指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)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(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)而移動(dòng)。

構(gòu)想性(Imagination)

強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

由于浸沒感、交互性和構(gòu)想性三個(gè)特性的英文單詞的第一個(gè)字母均為I，所以這三個(gè)特性又通常被統(tǒng)稱為3I特性。

一般來說，一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計(jì)算機(jī)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(shí)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(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。

【虛擬現(xiàn)實(shí)在各行業(yè)的應(yīng)用】

虛擬現(xiàn)實(shí)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

城市規(guī)劃一直是對(duì)全新的可視化技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃的各個(gè)方面，并帶來切實(shí)且可觀的利益： 展現(xiàn)規(guī)劃方案虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸感和互動(dòng)性不但能夠給用戶帶來強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊，獲得身臨其境的體驗(yàn)，還可以通過其數(shù)據(jù)接口在實(shí)時(shí)的虛擬環(huán)境中隨時(shí)獲取項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料，方便大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投標(biāo)、報(bào)批、管理，有利于設(shè)計(jì)與管理人員對(duì)各種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與方案評(píng)審。 規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn) 虛擬現(xiàn)實(shí)所建立的虛擬環(huán)境是由基于真實(shí)數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴(yán)格遵循工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求建立逼真的三維場(chǎng)景，對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)行真實(shí)的“再現(xiàn)”。用戶在三維場(chǎng)景中任意漫游，人機(jī)交互，這樣很多不易察覺的設(shè)計(jì)缺陷能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項(xiàng)目的評(píng)估質(zhì)量。 加快設(shè)計(jì)速度運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，我們可以很輕松隨意的進(jìn)行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質(zhì)、顏色，改變綠化密度，只要修改系統(tǒng)中的參數(shù)即可。從而大大加快了方案設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量，提高了方案設(shè)計(jì)和修正的效率，也節(jié)省了大量的資金，提供合作平臺(tái) 。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使政府規(guī)劃部門、項(xiàng)目開發(fā)商、工程人員及公眾可從任意角度，實(shí)時(shí)互動(dòng)真實(shí)地看到規(guī)劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規(guī)劃師的設(shè)計(jì)意圖。有效的合作是保證城市規(guī)劃最終成功的前提，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為這種合作提供了理想的橋梁，這是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動(dòng)畫等所不能達(dá)到的。 加強(qiáng)宣傳效果對(duì)于公眾關(guān)心的大型規(guī)劃項(xiàng)目，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以將現(xiàn)有的方案導(dǎo)出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項(xiàng)目中來。當(dāng)項(xiàng)目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進(jìn)一步提高項(xiàng)目的宣傳展示效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用

VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個(gè)SGI工作站建立了一個(gè)虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練器，用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個(gè)虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺(tái)與手術(shù)燈，虛擬的外科工具(如手術(shù)刀、注射器、手術(shù)鉗等)，虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套，使用者可以對(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)，如需提高環(huán)境的真實(shí)感，增加網(wǎng)絡(luò)功能，使其能同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)使用者，或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等。另外，在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排，手術(shù)過程的信息指導(dǎo)，手術(shù)后果預(yù)測(cè)及改善殘疾人生恬狀況，乃至新型藥物的研制等方面，VR技術(shù)都有十分重要的意義。

在醫(yī)學(xué)院校，學(xué)生可在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行“尸體”解剖和各種手術(shù)練習(xí)。用這項(xiàng)技術(shù)，由于不受標(biāo)本、場(chǎng)地等的限制，所以培訓(xùn)費(fèi)用大大降低。一些用于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、實(shí)習(xí)和研究的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，仿真程度非常高，其優(yōu)越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如，導(dǎo)管插入動(dòng)脈的模擬器，可以使學(xué)生反復(fù)實(shí)踐導(dǎo)管插入動(dòng)脈時(shí)的操作;眼睛手術(shù)模擬器，根據(jù)人眼的前眼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出三維立體圖像，并帶有實(shí)時(shí)的觸覺反饋，學(xué)生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程，并觀察到眼睛前部結(jié)構(gòu)的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。還有麻醉虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、口腔手術(shù)模擬器等。

外科醫(yī)生在真正動(dòng)手術(shù)之前，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助，能在顯示器上重復(fù)地模擬手術(shù)，移動(dòng)人體內(nèi)的器官，尋找最佳手術(shù)方案并提高熟練度。另外，在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排，手術(shù)過程的信息指導(dǎo)，手術(shù)后果預(yù)測(cè)及改善殘疾人生活狀況，乃至新藥研制等方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都能發(fā)揮十分重要的作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)在娛樂、藝術(shù)與教育方面的應(yīng)用

豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具。由于在娛樂方面對(duì)VR的真實(shí)感要求不是太高，故近些年來VR在該方面發(fā)展最為迅猛。如Chicago(芝加哥)開放了世界上第一臺(tái)大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng)，其主題是關(guān)于3025年的一場(chǎng)未來戰(zhàn)爭;英國開發(fā)的稱為“Virtuality”的VR游戲系統(tǒng)，配有HMD，大大增強(qiáng)了真實(shí)感;1992年的一臺(tái)稱為“Legeal Qust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能，使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)功能，大大增強(qiáng)了趣味性及難度，使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)品獎(jiǎng)。另外在家庭娛樂方面VR也顯示出了很好的前景。

作為傳輸顯示信息的媒體，VR在未來藝術(shù)領(lǐng)域方面所具有的潛在應(yīng)用能力也不可低估。VR所具有的臨場(chǎng)參與感與交互能力可以將靜態(tài)的藝術(shù)(如油畫、雕刻等)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的，可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術(shù)。另外，VR提高了藝術(shù)表現(xiàn)能力，如一個(gè)虛擬的音樂家可以演奏各種各樣的樂器，手足不便的人或遠(yuǎn)在外地的人可以在他生活的居室中去虛擬的音樂廳欣賞音樂會(huì)等等。

對(duì)藝術(shù)的潛在應(yīng)用價(jià)值同樣適用于教育，如在解釋一些復(fù)雜的系統(tǒng)抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一個(gè)“虛擬的物理實(shí)驗(yàn)室”，用于解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等。

虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事與航天工業(yè)的應(yīng)用

模擬與練一直是軍事與航天工業(yè)中的一個(gè)重要課題，這為VR提供了廣闊的應(yīng)用前景。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)，以提供坦克協(xié)同訓(xùn)1練，該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié)200多臺(tái)模擬器。另外利用VR技術(shù)，可模擬零重力環(huán)境，以代替現(xiàn)在非標(biāo)準(zhǔn)的水下訓(xùn)練宇航員的方法。

虛擬現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺形式反映了設(shè)計(jì)者的思想，比如裝修房屋之前，你首先要做的事是對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)、外形做細(xì)致的構(gòu)思，為了使之定量化，你還需設(shè)計(jì)許多圖紙，當(dāng)然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實(shí)可以把這種構(gòu)思變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以完全按照自己的構(gòu)思去構(gòu)建裝飾“虛擬”的房間，并可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設(shè)計(jì)的效果，直到滿意為止。既節(jié)約了時(shí)間，又節(jié)省了做模型的費(fèi)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)在房產(chǎn)開發(fā)中的應(yīng)用

隨著房地產(chǎn)業(yè)競爭的加劇，傳統(tǒng)的展示手段如平面圖、表現(xiàn)圖、沙盤、樣板房等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足消費(fèi)者的需要。因此敏銳把握市場(chǎng)動(dòng)向，果斷啟用最新的技術(shù)并迅速轉(zhuǎn)化 為生產(chǎn)力，方可以領(lǐng)先一步，擊潰競爭對(duì)手。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是集影視廣告、動(dòng)畫、多媒體、網(wǎng)絡(luò)科技于一身的最新型的房地產(chǎn)營銷方式，在國內(nèi)的廣州、上海、北京等大城市，國外的加拿大、美國等經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)達(dá)的國家都非常熱門，是當(dāng)今房地產(chǎn)行業(yè)一個(gè)綜合實(shí)力的象征和標(biāo)志，其最主要的核心是房地產(chǎn)銷售!同時(shí)在房地產(chǎn)開發(fā)中的其他重要環(huán)節(jié)包括申報(bào)、審批、設(shè)計(jì)、宣傳等方面都有著非常迫切的需求。

虛擬現(xiàn)實(shí)在工業(yè)仿真中的應(yīng)用

當(dāng)今世界工業(yè)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，大規(guī)模人海戰(zhàn)術(shù)早已不再適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用顯現(xiàn)出巨大的威力，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用正對(duì)工業(yè)進(jìn)行著一場(chǎng)前所未有的革命。虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)被世界上一些大型企業(yè)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)企業(yè)提高開發(fā)效率，加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集、分析、處理能力，減少?zèng)Q策失誤，降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)起到了重要的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入,將使工業(yè)設(shè)計(jì)的手段和思想發(fā)生質(zhì)的飛躍,更加符合社會(huì)發(fā)展的需要,可以說在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是可行且必要的。

虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事模擬中的應(yīng)用

虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境 采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使受訓(xùn)者在視覺和聽覺上真實(shí)體驗(yàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、熟悉將作戰(zhàn)區(qū)域的環(huán)境特征。用戶通過必要的設(shè)備可與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)方法可通過相應(yīng)的三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境圖形圖像庫，包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場(chǎng)景、各種武器裝備和作戰(zhàn)人員等。通過背景生成與圖像合成創(chuàng)造一種險(xiǎn)象環(huán)生、幾近真實(shí)的立體戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。使演練者“真正”進(jìn)入形象逼真的戰(zhàn)場(chǎng)。從而可以增強(qiáng)受訓(xùn)者的臨場(chǎng)感覺，大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。

單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判在該應(yīng)用系統(tǒng)中導(dǎo)調(diào)人員可設(shè)置不同的戰(zhàn)場(chǎng)背景，給出不同的情況，而受訓(xùn)者則通過立體頭盔、數(shù)據(jù)服、和數(shù)據(jù)手套或三維鼠標(biāo)操作傳感裝置可做出或選擇相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，輸入不同的處置方案，體驗(yàn)不同的作戰(zhàn)效果，進(jìn)而像參加實(shí)戰(zhàn)一樣，鍛煉和提高技戰(zhàn)術(shù)水平、快速反應(yīng)能力和心理承受力。與常規(guī)的訓(xùn)練方式相比較，虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練具有環(huán)境逼真，“身臨其境”感強(qiáng)、場(chǎng)景多變，訓(xùn)練針對(duì)性強(qiáng)和安全經(jīng)濟(jì)，可控制性強(qiáng)等特點(diǎn)。如美空軍用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研制的飛行訓(xùn)練模擬器，能產(chǎn)生視覺控制，能處理三維實(shí)時(shí)交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現(xiàn)實(shí)中飛機(jī)以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。

諸軍種聯(lián)合虛擬演習(xí)建立一個(gè)“虛擬戰(zhàn)場(chǎng)”，使參戰(zhàn)雙方同處其中，根據(jù)虛擬環(huán)境中的各種情況及其變化，實(shí)施“真實(shí)的”對(duì)抗演習(xí)。在這樣的虛擬作戰(zhàn)環(huán)境中，可以使眾多軍事單位參與到作戰(zhàn)模擬來中，而不受地域的限制，可大大提高了戰(zhàn)役訓(xùn)練的效益;還可以評(píng)估武器系統(tǒng)的總體性能，啟發(fā)新的作戰(zhàn)思想。

虛擬軍事演習(xí)系統(tǒng)可以任意增加聯(lián)合演習(xí)的次數(shù)。這樣便于作戰(zhàn)方案與理論的研究。傳統(tǒng)的實(shí)兵演習(xí)周期長、耗費(fèi)大，如果借助虛擬軍事演習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，就可以較小的代價(jià)、較短的時(shí)間實(shí)施大規(guī)模戰(zhàn)區(qū)、戰(zhàn)略級(jí)演習(xí)，并可通過多次演習(xí)或一次演習(xí)多種方案，發(fā)現(xiàn)、解決實(shí)戰(zhàn)中可能出現(xiàn)的問題。 進(jìn)行指揮員訓(xùn)練利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)偵察情況資料合成出戰(zhàn)場(chǎng)全景圖，讓受訓(xùn)指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰(zhàn)場(chǎng)情況，以便判斷敵情，定下正確決心。例如美國海軍開發(fā)的“虛擬艦艇作戰(zhàn)指揮中心”就能逼真地模擬與真的艦艇作戰(zhàn)指揮中心幾乎完全相似的環(huán)境，生動(dòng)的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓(xùn)軍官沉浸于“真實(shí)的”戰(zhàn)場(chǎng)之中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使相距幾千公里的士兵與作戰(zhàn)指揮人員在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行對(duì)抗作戰(zhàn)演習(xí)和訓(xùn)練，效果如同在真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)上一樣。

虛擬現(xiàn)實(shí)在文物古跡中的應(yīng)用

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將文物的展示、保護(hù)提高到一個(gè)嶄新的階段。首先表現(xiàn)在將文物實(shí)體通過影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起實(shí)物三維或模型數(shù)據(jù)庫，保存文物原有的各項(xiàng)型式數(shù)據(jù)和空間關(guān)系等重要資源，實(shí)現(xiàn)瀕危文物資源的科學(xué)、高精度和永久的保存。 其次利用這些技術(shù)來提高文物修復(fù)的精度和預(yù)先判斷、選取將要采用的保護(hù)手段，同時(shí)可以縮短修復(fù)工期。 通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來整合統(tǒng)一大范圍內(nèi)的文物資源，并且通過網(wǎng)絡(luò)在大范圍內(nèi)來利用虛擬技術(shù)更加全面、生動(dòng)、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實(shí)現(xiàn)資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產(chǎn)。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以推動(dòng)文博行業(yè)更快地進(jìn)入信息時(shí)代，實(shí)現(xiàn)文物展示和保護(hù)的現(xiàn)代化。

虛擬現(xiàn)實(shí)在游戲中的應(yīng)用

三維游戲既是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重要的應(yīng)用方向之一，也為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展起了巨大的需求牽引作用。 盡管存在眾多的技術(shù)難題，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在競爭激烈的游戲市場(chǎng)中還是得到了越來越多的重視和應(yīng)用?？梢哉f，電腦游戲自產(chǎn)生以來，一直都在朝著虛擬現(xiàn)實(shí)的方向發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)已經(jīng)成為三維游戲工作者的崇高追求。從最初的文字MUD游戲，到二維游戲、三維游戲，再到網(wǎng)絡(luò)三維游戲，游戲在保持其實(shí)時(shí)性和交互性的同時(shí)，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加強(qiáng)。我們相信，隨著三維技術(shù)的快速發(fā)展和軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步，在不遠(yuǎn)的將來，真正意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲必將為人類娛樂、教育和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出新的更大的貢獻(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)在Web3d/產(chǎn)品/靜物展示中的應(yīng)用

Web3D主要有四類運(yùn)用方向：商業(yè)、教育、娛樂、和虛擬社區(qū)。對(duì)企業(yè)和電子商務(wù) 三維的表現(xiàn)形式，能夠全方位的展現(xiàn)一個(gè)物體，具有二維平面圖象不可比擬的優(yōu)勢(shì)。企業(yè)將他們的產(chǎn)品發(fā)布成網(wǎng)上三維的形式，能夠展現(xiàn)出產(chǎn)品外形的方方面面，加上互動(dòng)操作，演示產(chǎn)品的功能和使用操作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)高速迅捷的傳播優(yōu)勢(shì)來推廣公司的產(chǎn)品。對(duì)于網(wǎng)上電子商務(wù)，將銷售產(chǎn)品展示做成在線三維的形式，顧客通過對(duì)之進(jìn)行觀察和操作能夠?qū)Ξa(chǎn)品有更加全面的認(rèn)識(shí)了解，決定購買的幾率必將大幅增加，為銷售者帶來更多的利潤。

對(duì)教育業(yè)現(xiàn)今的教學(xué)方式，不再是單純的依靠書本、教師授課的形式。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)的引入，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)所不能達(dá)到的許多方面。在表現(xiàn)一些空間立體化的知識(shí)，如原子、分子的結(jié)構(gòu)、分子的結(jié)合過程、機(jī)械的運(yùn)動(dòng)時(shí)，三維的展現(xiàn)形式必然使學(xué)習(xí)過程形象話，學(xué)生更容易接受和掌握。許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，做比聽和說更能接受更多的信息。使用具有交互功能的3D課件，學(xué)生可以在實(shí)際的動(dòng)手操作中得到更深的體會(huì)。

對(duì)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)而言，引入Web3D內(nèi)容必將達(dá)到很好的在線教育效果。 對(duì)娛樂游戲業(yè)娛樂游戲業(yè)永遠(yuǎn)是一個(gè)不衰的市場(chǎng)?，F(xiàn)今，互連網(wǎng)上已不是單一靜止的世界，動(dòng)態(tài)HTML、flash動(dòng)畫、流式音視頻，使整個(gè)互連網(wǎng)呈現(xiàn)生機(jī)黯然。動(dòng)感的頁面較之靜態(tài)頁面更能吸引更多的瀏覽者。三維的引入，必將造成新一輪的視覺沖擊，使網(wǎng)頁的訪問量提升。娛樂站點(diǎn)可以在頁面上建立三維虛擬主持這樣的角色來吸引瀏覽者。游戲公司除了在光盤上發(fā)布3D游戲外，現(xiàn)在可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行在線三維游戲。利用互連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，受眾和覆蓋面得到迅速擴(kuò)張。

對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)展示與虛擬社區(qū)使用Web3D實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的VR展示，只須構(gòu)建一個(gè)三維場(chǎng)景，人以第一視角在其中穿行。場(chǎng)景和控制者之間能產(chǎn)生交互，加之高質(zhì)量的生成畫面使人產(chǎn)生身臨其境的感覺。對(duì)于象虛擬展廳、建筑房地產(chǎn)虛擬漫游展示，提供了解決方案。如果是建立一個(gè)多用戶而且可以互相傳遞信息的環(huán)境，也就形成了所謂的虛擬社區(qū)。

虛擬現(xiàn)實(shí)在道路橋梁中的應(yīng)用

城市規(guī)劃一直是對(duì)全新的可視化技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃的各個(gè)方面，并帶來切實(shí)且可觀的利益。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在道路橋梁應(yīng)用現(xiàn)狀在高速公路與橋梁建設(shè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了應(yīng)用。由于道路橋梁需要同時(shí)處理大量的三維模型與紋理數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這種形勢(shì)需要很高的計(jì)算機(jī)性能作為后臺(tái)支持，但隨著近些年來計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的提高，一些原有的技術(shù)瓶頸得到了解決，使虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用達(dá)到了前所未有的發(fā)展 。

在我國，許多學(xué)院和機(jī)構(gòu)也一直在從事這方面的研究與應(yīng)用。三維虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件，可廣泛的應(yīng)用于橋梁道路設(shè)計(jì)等行業(yè)。該軟件適用性強(qiáng)、操作簡單、功能強(qiáng)大、高度可視化、所見即所得，他的出現(xiàn)將給正在發(fā)展的VR產(chǎn)業(yè)提示入新的活力。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在道路橋梁方面的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高速公路和橋梁建設(shè)方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景，可由后臺(tái)置入穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫信息，便于受眾對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢，周邊再輔以多種媒體信息，如工程背景介紹,標(biāo)段概況,技術(shù)數(shù)據(jù),截面等,電子地圖,聲音、圖像、動(dòng)畫，并與核心的虛擬技術(shù)產(chǎn)生交互，從而實(shí)現(xiàn)演示場(chǎng)景中的導(dǎo)航、定位與背景信息介紹等諸多實(shí)用、便捷的功能。

虛擬現(xiàn)實(shí)在地理中的應(yīng)用

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將三維地面模型、正射影像和城市街道、建筑物及市政設(shè)施的三維立體模型融合在一起，再現(xiàn)城市建筑及街區(qū)景觀，用戶在顯示屏上可以很直觀地看到生動(dòng)逼真的城市街道景觀，可以進(jìn)行諸如查詢、量測(cè)、漫游、飛行瀏覽等一系列操作，滿足數(shù)字城市技術(shù)由二維GIS向三維虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化發(fā)展需要，為城建規(guī)劃、社區(qū)服務(wù)、物業(yè)管理、消防安全、旅游交通等提供可視化空間地理信息服務(wù)。

電子地圖技術(shù)是集地理信息系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)字制圖技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)為一體的綜合技術(shù)。電子地圖是一種以可視化的數(shù)字地圖為背景，用文本、照片、圖表、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體為表現(xiàn)手段展示城市、企業(yè)、旅游景點(diǎn)等區(qū)域綜合面貌的現(xiàn)代信息產(chǎn)品，它可以存貯于計(jì)算機(jī)外存，以只讀光盤、網(wǎng)絡(luò)等形式傳播，以桌面計(jì)算機(jī)或觸摸屏計(jì)算機(jī)等形式提供大眾使用。由于電子地圖產(chǎn)品結(jié)合了數(shù)字制圖技術(shù)的可視化功能、數(shù)據(jù)查詢與分析功能以及多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的信息表現(xiàn)手段，加上現(xiàn)代電子傳播技術(shù)的作用，它一出現(xiàn)就贏得了社會(huì)的廣泛興趣!

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。它營造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。

它主要具體應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

1科技研究

當(dāng)前許多高校都在積極研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用，并相繼建起了虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的研究室，將科研成果迅速轉(zhuǎn)化實(shí)用技術(shù)，如北京航天航空大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用;浙江大學(xué)在建筑方面進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用;哈爾濱工業(yè)大學(xué)在人機(jī)交互方面的應(yīng)用;清華大學(xué)對(duì)臨場(chǎng)感的研究等都頗具特色。有的研究室甚至已經(jīng)具備獨(dú)立承接大型虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目的實(shí)力。 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等，在廣泛的科目領(lǐng)域提供無限的虛擬體驗(yàn)，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程。親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動(dòng)地去交互與被動(dòng)的灌輸，有本質(zhì)的差別。 虛擬實(shí)驗(yàn)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如地理、物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室等等，擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢(shì)：

1、節(jié)省成本通常我們由于設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制。許多實(shí)驗(yàn)都無法進(jìn)行。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生足不出戶便可以做各種實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)。在保證教學(xué)效果的前提下，極大的節(jié)省了成本。

2、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作往往會(huì)帶來各種危險(xiǎn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。例如：虛擬的飛機(jī)駕駛教學(xué)系統(tǒng)，可免除學(xué)員操作失誤而造成飛機(jī)墜毀的嚴(yán)重事故。

3、打破空間、時(shí)間的限制利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破時(shí)間與空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實(shí)驗(yàn)往往要幾個(gè)月的時(shí)間，而虛擬技術(shù)在一堂課內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。

2虛擬實(shí)訓(xùn)基地：

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術(shù)技能、教學(xué)技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技、電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練，由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。例如：在虛擬的飛機(jī)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)中，學(xué)員可以反復(fù)操作控制設(shè)備，學(xué)習(xí)在各種天氣情況下駕駛飛機(jī)起飛、降落，通過反復(fù)訓(xùn)練，達(dá)到熟練掌握駕駛技術(shù)的目的。

3虛擬仿真校園：

教育部在一系列相關(guān)的文件中，多次涉及到了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育培訓(xùn)中最早的具體應(yīng)用，它由淺至深有三個(gè)應(yīng)用層面，分別適應(yīng)學(xué)校不同程度的需求：簡單的虛擬我們的校園環(huán)境供游客瀏覽 基于教學(xué)、教務(wù)、校園生活，功能相對(duì)完整的三維可視化虛擬校園 以學(xué)員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育基礎(chǔ)平臺(tái) 虛擬遠(yuǎn)程教育虛擬現(xiàn)實(shí)可為高校擴(kuò)大招生后設(shè)置的分校和遠(yuǎn)程教育教學(xué)點(diǎn)提供可移動(dòng)的電子教學(xué)場(chǎng)所，通過交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站，由局域網(wǎng)工具作校園網(wǎng)站的鏈接，可對(duì)各個(gè)終端提供開放性的、遠(yuǎn)距離的持續(xù)教育，還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及硬件設(shè)備價(jià)格的不斷降低，我們相信，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力，將會(huì)逐漸受到教育工作者的重視和青睞，最終在教育培訓(xùn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)在虛擬演播室中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和三維圖形軟件等先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展，電視節(jié)目制作方式發(fā)生了很大的變化。視覺和聽覺效果以及人類的思維都可以靠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。它升華了人類的邏輯思維。虛擬演播室則是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人類思維相結(jié)合在電視節(jié)目制作中的具體體現(xiàn)。虛擬演播系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是它能夠更有效地表達(dá)新聞信息，增強(qiáng)信息的感染力和交互性。傳統(tǒng)的演播室對(duì)節(jié)目制作的限制較多。虛擬演播系統(tǒng)制作的布景是合乎比例的立體設(shè)計(jì)，當(dāng)攝像機(jī)移動(dòng)時(shí)，虛擬的布景與前景畫面都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，從而增加了節(jié)目的真實(shí)感。用虛擬場(chǎng)景在很多方面成本效益顯著。如它具有及時(shí)更換場(chǎng)景的能力，在演播室布景制作中節(jié)約經(jīng)費(fèi)。不必移動(dòng)和保留景物，因此可減輕對(duì)雇員的需求壓力。對(duì)于單集片，虛擬制作不會(huì)顯出很大的經(jīng)濟(jì)效益，但在使用背景和攝像機(jī)位置不變的系列節(jié)目中它可以節(jié)約大量的資金。另外，虛擬演播室具有制作優(yōu)勢(shì)。當(dāng)考慮節(jié)目格局時(shí)，制作人員的選擇余地大，他們不必過于受場(chǎng)景限制。對(duì)于同一節(jié)目可以不用同一演播室，因?yàn)楸尘翱梢源嫒氪疟P。它可以充分發(fā)揮創(chuàng)作人員的藝術(shù)創(chuàng)造力與想象力，利用現(xiàn)有的多種三維動(dòng)畫軟件，創(chuàng)作出高質(zhì)量的背景。

虛擬現(xiàn)實(shí)在水文地質(zhì)研究中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境逼真地模擬人在自然環(huán)境中的視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)等行為的人機(jī)界面的新技術(shù)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸感、與計(jì)算機(jī)的交互功能和實(shí)時(shí)表現(xiàn)功能，建立相關(guān)的地質(zhì)、水文地質(zhì)模型和專業(yè)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)含水層結(jié)構(gòu)、地下水流、地下水質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)問題(例如地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化、鹽漬化、沼澤化及區(qū)域降落漏斗擴(kuò)展趨勢(shì))的虛擬表達(dá)。具體實(shí)現(xiàn)步驟包括建立虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫、三維地質(zhì)模型、地下水水流模型、專業(yè)模型和實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型。

虛擬現(xiàn)實(shí)在維修中的應(yīng)用

虛擬維修是虛擬技術(shù)近年來的一個(gè)重要研究方向，目的是通過采用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上真實(shí)展現(xiàn)裝備的維修過程，增強(qiáng)裝備壽命周期各階段關(guān)于維修的各種決策能力，包括維修性設(shè)計(jì)分析、維修性演示驗(yàn)證、維修過程核查、維修訓(xùn)練實(shí)施等。

虛擬維修是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)備維修中的應(yīng)用, 在現(xiàn)代化煤礦、核電站等安全性要求高的場(chǎng)所, 或在設(shè)備快速搶修之前, 進(jìn)行維修預(yù)演和仿真。突破了設(shè)備維修在空間和時(shí)間上的限制, 可以實(shí)現(xiàn)逼真的設(shè)備拆裝、故障維修等操作, 提取生產(chǎn)設(shè)備的已有資料、狀態(tài)數(shù)據(jù), 檢驗(yàn)設(shè)備性能。虛擬維修技術(shù)還可以通過仿真操作過程, 統(tǒng)計(jì)維修作業(yè)的時(shí)間、維修工種的配置、維修工具的選擇、設(shè)備部件拆卸的順序、維修作業(yè)所需的空間、預(yù)計(jì)維修費(fèi)用

【關(guān)鍵技術(shù)】

虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。下面對(duì)這些技術(shù)分別加以說明。

實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

相比較而言，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時(shí)間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。

廣角(寬視野)的立體顯示

人看周圍的世界時(shí)，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來，就形成了一個(gè)關(guān)于周圍世界的整體景象，這個(gè)景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然，距離信息也可以通過其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。

在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。

用戶(頭、眼)的跟蹤：在人造環(huán)境中，每個(gè)物體相對(duì)于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個(gè)位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。

跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭套：在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)中，視場(chǎng)的改變是通過鼠標(biāo)或鍵盤來實(shí)現(xiàn)的，用戶的視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)是分離的，而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來，感覺更逼真。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認(rèn)識(shí)環(huán)境，而且可以通過頭部的運(yùn)動(dòng)去觀察環(huán)境。

在用戶與計(jì)算機(jī)的交互中，鍵盤和鼠標(biāo)是目前最常用的工具，但對(duì)于三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因?yàn)橛辛鶄€(gè)自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標(biāo)的平面運(yùn)動(dòng)映射成三維空間的任意運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在，已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個(gè)自由度，如3Space數(shù)字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。

立體聲

人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來確定聲音的方向，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實(shí)現(xiàn)的，所以會(huì)有一種方向感?，F(xiàn)實(shí)生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聽到的聲音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。

觸覺與力覺反饋

在一個(gè)VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，并有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來模擬觸覺。

語音輸入輸出

在VR系統(tǒng)中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽懂人的語言，并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語音是相當(dāng)困難的，因?yàn)檎Z音信號(hào)和自然語言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如，連續(xù)語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會(huì)有所不同，就是同一人發(fā)音也會(huì)受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。

使用人的自然語言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問題，首先是效率問題，為便于計(jì)算機(jī)理解，輸入的語音可能會(huì)相當(dāng)羅嗦。其次是正確性問題，計(jì)算機(jī)理解語音的方法是對(duì)比匹配，而沒有人的智能。