灵境技术概述

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1、东北石油大学灵境技术题目：灵境技术的概述专业：计算机科学与技术班级：计科09-7学号：090702140715姓名：陈晨灵境技术概述一，灵境技术的概念内涵及应用领域灵境技术又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等，灵境技术，是支撑这个多维信息空间(cyberspace)的主要关键技术,又称虚拟现实技术，是一种全部或部分由计算机生成的视觉、听觉、触觉等多维感觉环境。通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，给人提供一个观察并与虚拟环境进行交互作用的多维人机接口，使人可以进入这个虚拟环境中直接观察事物的内在变化并与事物发生交互作用，给人一种"身临其境"的真实感。灵境技术是继多媒体技术之后

2、的新一代人－系统接口技术。灵境技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、显示技术等多种科学技术的最新成果。灵境技术正在广泛地应用于军事、建筑、工业仿真、考古、医学、文化教育、农业和计算机技术等方面，改变了传统的人机交换模式。二，灵境的基本特征灵境技术的基本特征可以简洁地表征为沉浸性、交互性和构想性。沉浸性沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用难以分辨真假的程度例如可视场景应随着视点的变化而变化甚至超越真实如生成比现实更逼真的照明和音响效果等。交互性交互性是指用户对虚拟环境内的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

3、用手直接取虚拟环境中的物体,这时手应该有触摸感,并可以感觉物体的重量,场景中被取的物体也立刻能够随着手的移动而移动。构想性构想是指用户沉浸在多维信息空间中,依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识,发挥主观能动性,寻求解答方式,形成新的概念。三，灵境的硬件设备与软件技术在灵境系统中，硬件设备主要由3个部分组成：输入设备、输出设备、虚拟世界生成设备。此外系统还需要灵境的相关技术。1，灵境的输入设备有关灵境系统的输入设备主要分为两大类：一类是基于自然的交互设备，用于对虚拟世界信息的输入；另一类是三维定位跟踪设备，主要用于对输入设备在三维空间中的位置进行判定，并送入灵境系统中。虚拟世界与人进行

4、自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手的等多种形式，如数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等。手是我们与外界进行物理接触及意识表达的最主要媒介，在人机交互设备中也是如此。基于手的自然交互形式最为常见，相应的数字化设备很多，在这类产品中最为常用的就是数据手套。数据手套是美国VPL公司在1987年推出的一种传感手套的专有名称。现在，数据手套已成为一种被广泛使用的传感设备。数据手套戴在用户手上，作为一只虚拟的手用于与灵境系统进行交互，可以在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制等操作，并把手指和手掌伸屈时的各种姿势转换成数字信号传送给计算机，计算机通过应用程序识别出用户的手在

5、虚拟世界中操作时的姿势，执行相应的操作。在实际应用中，数据手套还必须配有空间位置跟踪器，检测手在空间中的实际方位及其运动方向。2，灵境的输出设备人置身于虚拟世界中，要体会到沉浸的感觉，必须让虚拟世界能模拟人在现实世界中的多种感受，如视觉、听觉、触觉、力觉、痛感、味觉、嗅觉等。基于目前的技术水平，成熟和相对成熟的感知信息的产生和检测技术仅有视觉、听觉和触觉（力觉）3种。感知设备的作用是将虚拟世界中各种感知信号转变为人所能接受的多通道刺激信号，现在主要应用的有基于视觉、听觉和力觉感知的设备，基于味觉、嗅觉等的设备有待开发研究。3，灵境的生成设备在灵境系统中，计算机是虚拟世界的主要生成设备，所

6、以有人称之为“灵境引擎”，它首先创建出虚拟世界的场景，同时还必须实时响应用户各种方式的输入。通常虚拟世界生成设备主要分为基于高性能个人计算机、基于高性能图形工作站、高度并行的计算机系统和基于分布式计算机的灵境系统四大类。1.基于高性能个人计算机灵境系统主要采用普通计算机配置图形加速卡，通常用于桌面式非沉浸型灵境系统；2.基于高性能图形工作站灵境系统一般配备有SUN或SGI公司可视化工作站；3.高度并行的计算机系统采用高性能并行体系；4.基于分布式计算机的灵境系统则采用网络连接的分布式结构计算机系统。4，灵境的相关技术灵境系统的目标是由计算机生成虚拟世界，用户可以与之进行视觉、听觉、触觉、

7、嗅觉、味觉等全方位的交互，并且灵境系统能进行实时响应。要实现这种目标，除了需要有一些专业的硬件设备外，还必须有较多的相关技术及软件加以保证，特别是在现阶段计算机的运行速度还达不到灵境系统所需要求的情况下，相关技术就显得更加重要。灵境的相关技术主要有立体视觉显示技术，环境建模技术，真实感实时绘制技术，三维虚拟声音的实现技术，自然交互与传感技术等等。立体视觉显示技术人类从客观世界获得的信息的80％以上来自视觉，视觉信息的获取是人类感知外