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虛擬現實技術是什麼 虛擬現實系統組成部分介紹【圖文】

  虛擬現實技術是利用電腦技術,對現實的運動進行模擬和聲像演示。在虛擬機過程中,操縱者可以身臨其境地感覺到這個過程的運動情況,可以對設備進行操縱,可以查看生產過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程、物流過程等活動的各種技術參數的動態值,從而確認現實的系統是否有能力完成預定的任務和如何去完成,也可從中發現運動過程的缺陷和問題,予以改進。

  隨著物流的遠端化和國際化,物流的流程跨越若幹國家、若幹種運輸工具,用戶根本沒有可能對這個系統進行實地考查,用戶在進行業務外包時,又不能只聽一些情況介紹或者錄像演示的過程做出最後的判斷,在這種情況下,採用模擬現實個辦法,用戶可以直接進入電腦系統虛擬的世界,對關鍵環節。操縱、演示,觀察和分析有關過程的動態數據,以判定此項業務是否可以外包給這個系統;另一方面,第三方物流公司,也需要藉助於模擬現實系統,來分系物流時間、物流成本等,以對是否可以接受用戶的要求作出決策。

  典型的虛擬現實系統有以下幾部分組成:

  1)效果發生器。效果發生器是完成人與虛擬環境互動的硬體接口裝置,包括人們產生現實沉浸感受到的各類輸出裝置,例如頭盔顯示器、立體聲耳機;還包括能測定視線方向和手指動作的輸入裝置,例如頭部方位探測器和數據手套等

  2)實景倣真器。實景倣真器是虛擬現實系統的核心部分,它實際上是電腦軟硬體系統,包括的軟體開發工具及配套硬體組成,其任務是接受和發送效果發生器產生或接收的信號

  3)應用系統。應用系統是面向不同虛擬過程的軟體部分,它描述虛擬的具體內容,包括倣真動態邏輯、結構,以及倣真對象及之間和倣真對象與用戶之間互動關係。

  4)幾何構造系統。它提供描述倣真對象物理屬性,例如形狀、外觀、顏色、位置等資訊,應用系統在產生虛擬世界時,需要這些資訊。

  虛擬現實(簡稱VR),又稱靈境技術,是以沉浸性、互動性和構想性為基本特徵的電腦高級人機介面。他綜合利用了電腦圖形學、倣真技術、多媒體技術、人工智能技術、電腦網路技術、並行處理技術和多傳感器技術,模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能,使人能夠沉浸在電腦產生的虛擬境界中,並能夠透過語言、手勢等自然的方式與之進行即時互動,創建了一種適人化的多維資訊空間。使用者不僅能夠透過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制,感受到真實世界中無法親身經歷的體驗。

  VR技術具有超越現實的虛擬性。虛擬現實系統的核心設備仍然是電腦。它的一個主要功能是產生虛擬境界的圖形,故此又稱為圖形工作站。目前在此領域應用最廣泛的是SGI、SUN等生產廠商生產的專用工作站,但近來基於Intel奔騰Ⅲ(Ⅳ代)代晶片的和圖形加速卡的微型電腦圖形工作站性能價格比優異,有可能異軍突起。圖像顯示設備是用於產生立體視覺效果的關鍵外設,目前常見的產品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高級的頭盔顯示器在屏蔽現實世界的同時,提供高解析度、大視場角的虛擬場景,並帶有立體聲耳機,可以使人產生強烈的浸沒感。其他外設主要用於實現與虛擬現實的互動功能,包括數據手套、三維滑鼠、運動跟蹤器、力反饋裝置、語音識別與合成系統等等。虛擬現實技術的應用前景十分廣闊。它始於軍事和航空航天領域的需求,但近年來,虛擬現實技術的應用已大步走進工業、建築設計、教育培訓、文化娛樂等方面。它正在改變著我們的生活。

  虛擬與現實兩詞具有相互矛盾的含義,把這兩個詞放在一起,似乎沒有意義,但是科學技術的發展卻賦予了它新的含義。虛擬現實的明確定義不太好說,按最早提出虛擬現實概念的學者J.Laniar的說法,虛擬現實,又稱假想現實,意味著“用電子電腦合成的人工世界”。從此可以清楚地看到,這個領域與電腦有著不可分離的密切關係,資訊科學是合成虛擬現實的基本前提。產生虛擬現實需要解決以下三個主要問題:

  ヾ以假亂真的存在技術。即,怎樣合成對觀察者的感官器官來說與實際存在相一致的輸入資訊,也就是如何可以產生與現實環境一樣的視覺,觸覺,嗅覺等。

  ゝ相互作用。觀察者怎樣積極和能動地操作虛擬現實,以實現不同的視點景象和更高層次的感覺資訊。實際上也就是怎麼可以看得更像,聽得更真等等。

  ゞ自律性現實。感覺者如何在不意識到自己動作、行為的條件下得到栩栩如生的現實感。在這裡,觀察者、傳感器、電腦倣真系統與顯示系統構成了一個相互作用的閉環流程。

  虛擬現實是多種技術的綜合,其關鍵技術和研究內容包括以下幾個方面:

  1、環境建模技術

  即虛擬環境的建立,目的是穫取實際三維環境的三維數據,並根據應用的需要,利用穫取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。

  2、立體聲合成和立體顯示技術

  在虛擬現實系統中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關性,同時在複雜的場景中即時產生立體圖形。

  3、觸覺反饋技術

  在虛擬現實系統中讓用戶能夠直接操作虛擬物體並感覺到虛擬物體的反作用力,從而產生身臨其境的感覺。

  4、互動技術

  虛擬現實中的人機互動遠遠超出了鍵盤和滑鼠的傳統模式,利用數字頭盔、數字手套等複雜的傳感器設備,三維互動技術與語音識別、語音輸入技術成為重要的人機互動手段。

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