多媒体技术作业

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1、虚拟现实技术的发展与应用一、虚拟现实技术的概念虚拟现实(VirtualReality),简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空I'可的鹿拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。从技术的角度來说

2、，虚拟现实系统具有下面三个基本特征：浸没感浸没感(Immersion)乂称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。世界屮的感觉一样。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起來是真的，甚至闻起來、尝起來等一切感觉都是真的，如同在现实交互性交互性(Interactivity)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(包扌舌实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的

3、重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。构想性(想象性)构想性(Imagination)强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范I韦I，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为引特性。二、虚拟现实技术的发展白从计算机诞生以来，传统的信息处理环境一直是以计算机为中心，是“人适应计算机〃，从而在很大程度上制约了人们以计算机为工具认识和改造世界的能力。要实现以人为本，让〃计算机适应人〃，必须解决

4、一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实技术就是解决这一类问题的方法之一。1965年，美国ARPA信息处理技术办公室(IPTO)主任IvanSutherland发表了一篇题为-TheUltimateDisplay^的论文。文章指出，应该将计算机显示屏幕作为"一个观察虚拟世界(VirtualWorld)的窗口〃，计算机系统能够使该窗口屮的景象、声音、事件和行为非常逼真。Sutherland的这篇文章给计算机界提出了一个具有挑战性的目标，人们把这篇论文称为是研究虚拟现实的开端。1968年，IvanSutherland在麻省理工学院(MIT)

5、的林肯实验室研制出第一个头盔显示器(Head-MountedDisplay,简称HMD)。这个采用阴极射线管(CRT)作为显示器的HMD可以跟踪用户头部的运动，当用户移动位置或转动头部时，用户在虚拟世界屮所在“位置〃和应看到的内容也随之发生变化。人们终于通过这个"窗口〃看到了一个虚拟的，物理上不存在的，却与客观世界的物体十分相似的"物体看到虚拟物体的人们进一步想去控制这个艰拟物体，去触摸、移动、翻转这个熄拟物体。1971年,FrederickBrooks研制出具有力反馈的原型系统Grope-ll,用八通过操纵一个机械手设备，可以控制“窗口〃

6、里的虚拟机械手去抓取一个立体的虚拟物体，并且人手能够感觉到虚拟物体的重量。1975年，MyronKruegerM出"Art讦icialReality"(人工现实)的概念,并演示了一个称为〃Videoplace〃的环境。用户面对投影屏幕，摄像机摄取的用户身影轮廓图像与计算机产生的图形合成后，在屏幕上投射出一个虚拟世界。同吋用传感器采集用户的动作,来表现用户在虚拟世界屮的各种行为。不断提高的计算机硬件和软件水平，推动虚拟现实技术不断向前发展。1985年,加州大学伯克利分校的MichaelMcCreevey研制出一种轻巧的液晶HMD,并且采用了更

7、为准确的定位装置。同时，JaronLanier与J.Zimmermn合作研制出一种称为DataGlove的弯曲传感数据手套，用来确定手与指关节的位置和方向。1986年，美国航空航天管理局NASA的ScottFisher等人，基于HMD和DataGlove研制出一个较为完整的虚拟现实系统VIEW(VirtuallnteractiveEnvironmentWorkstation),并将其应用于空间技术、科学数据可视化和远程操作等领域。三、虚拟现实技术的应用VR技术问世以来，为人机交互界面开辟了广阔的天地，带来了巨大的社会、经济效益。在当今世界上

8、，许多发达国家都在大力研究、开发和应用这一技术，积极探索其在各个领域中的应用。统计结果表明：VR技术冃前在军事、航空、医学、机器人、娱乐业的应用占据主流地位；其次是教育、艺术和商