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1、中国科学辑信息科学年第卷第期、caann命n辍鼎操集虚拟现实综述赵沁平虚,1000拟现实技术与系统国家重点实验室北京航空航天大学北京83ail:zh@vrlab七uaa忍du￡nEm朋叨:200吕;:一收稿日期0序10接受日期20冬0910、:20B320805:6053307:国家重点基础研究发展计划(批准号09C)国家自然科学基金(批准号0)和中国高技术研究发展计划(批准号2006AAoiz333)资助项目摘要虚拟现实是人类在探索自然过程中创造形成的一种用于认识自然、模拟自然,关键词进而更好地适应和利用自然的
2、科学方法和技术.文中在分析虚拟现实全过程的基础上,虚拟现实,给出虚拟现实问题的不同分类及一种理论表达并抽象出虚拟现实领域的三大科学技建模术问题类;在此基础上从虚拟现实中的建模方法、虚拟现实表现技术、人机交互及设绘制备、虚拟现实开发平台与支撑环境和虚拟现实应用等几个方面论述了虚拟现实当前的人机交互、主要研究目标研究成果和发展趋势;最后指出虚拟现实需要进一步致力研究解决的开发平台若干理论和技术问题.0引言1虚拟现实研究领域的形成.虚拟现实(VirtualRealit苏VR)是以计算机技11虚拟现实思想和研究目标的形成
3、,,术为核心结合相关科学技术生成与一定范围真实VR概念、思想和研究目标的形成与相关科学、、,,,环境在视听触感等方面高度近似的数字化环境技术特别是计算机科学技术的发展密切相关经历用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交了几个阶段.、,..,互作用相互影响可以产生亲临对应真实环境的感1929年iLnkEA发明了一种飞行模拟器使.受和体验虚拟现实是人类在探索自然、认识自然过乘.坐者实现了对飞行的一种感觉体验可以说这是,.程中创造产生逐步形成的一种用于认识自然、模拟人类模拟仿真物理现实的初次尝试其后随着控制,,.自
4、然进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术的不断发展各种仿真模拟器陆续问世1956.技术年,HielegM.开发了一个摩托车仿真器eSsnorama,,,.随着社会生产力和科学技术的不断发展各行具有三维显示及立体声效果并能产生振动感觉他,“,,业对VR技术的需求日益旺盛人们对VR技术的研在1962年的SensoraSimulator专利已具有一am,.,究日益重视vR技术也取得了巨大进展并逐步成定的vR技术的思想川电子计算技术的发展和计.,VR,,为一个新的科学技术领域本文对进行综述首算机的小型化推动了仿真技
5、术的发展逐步形成了先介绍VR思想和研究方向的发展过程,然后从VR计算机仿真科学技术学科.、、、,-中的建模方法VR表现技术人机交互及设备vR1965年计算机图形学的重要奠基人Sutheran2“euaes,,,开发平台与支撑环境和vR应用等几个方面论述vR一d博士[]发表了一篇短文Thltimtdipl盯,的主要研究内容和研究现状最后指出VR需要进一以其敏锐的洞察力和丰富的想象力描绘了一种新的.步致力解决的若干理论和技术问题显示技术.他设想在这种显示技术支持下,观察者可中国科学辑信息科学年第卷第期,,,以直接沉浸
6、在计算机控制的虚拟环境之中就如同日上对VR技术进行了讨论提出VR技术研究的主常生活在真实世界一样.同时,观察者还能以自然的要内容是实时三维图形生成技术、多传感器交互技方式与虚拟环境中的对象进行交互,如触摸感知和控术,以及高分辨率显示技术等..,Sut一993ei5“制虚拟对象等helrand的文章从计算机显示和人年Hm[]提出VR是一种在效应上而,”,机交互的角度提出了模拟现实世界的思想推动了计不是事实上真实的事件或实体同时刻画了VR的,、:、、、、算机图形图像技术的发展并启发了头盔显示器数7个特征模拟性交互作用
7、人工现实沉浸性..、1994,Burea6据手套等新型人机交互设备的研究遥在全身沉浸和网络通信年d等1]1966,Sutherland1.E.virtualRealinoo,年等开始研制头盔式显出版了(ty孔比lgy)一书在书中他,,,示器(headmounteddispl鳅HMD)随后又将模拟力们用31(immersioninteraetionim昭ination)概括了.,和触觉的反馈装置加入到系统中1973年KruegervR的基本特征·M.“Artiifeialality,,,提出了eR一词这是早期出现的
8、一批用于vR系统开发的软件平台和建模语言.,VR词语由于受计算机技术本身发展的限制总体开始出现.1989年Quantum3D公司开发了Open、.G、1992ense1994上说20世纪六七十年代这一方向的技术发展不是VS年Ss公司推出WTK年3月.,、,很快处于思想概念和技术的酝酿形成阶段在日内瓦召开的第一届WWW大会上首次提出了,,,.进入20世纪80年代随着计算机技
