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虚拟现实与人机交互领域的必威体育精装版技术及设备研究进展综述 摘要：虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。 关键词：虚拟现实，人机交互 1 引言 人机交互（HCI）是一门研究人类所使用的交互式计算系统的设计、实施、评估及相关主要现象的学科。狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换。虚拟现实（VR）技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。过去的人机界面要求人去适应计算机，而使用虚拟现实技术后，人可以不必意识到自己在同计算机打交道，而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流。 人机交互可以说是VR系统的核心。VR系统中人机交互的特点有：1）观察点（Viewpoint) 是用户做观察的起点。2）导航（Navigation) 是指用户改变观察点的能力。3）操作（Manipulation）是指用户对其周围对象起作用的能力。4）临境（Immersion) 是指用户身临其境的感觉，这在VR系统中越来越重要。VR系统的基本特征有：1）构想性(Imagination)。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获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。 2）沉浸感(Immersion)。指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。3）交互性(Interaction)。指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。 生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：1）以假乱真的存在技术。即怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。2）相互作用。观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。3）自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。 2 虚拟现实与人机交互领域的必威体育精装版技术 支持情感交互(Affective-based HCI)的情感计算(Affective Computing)： 它是通过各种传感器获取由人的情感所引起的表情及其生理变化信号，利用“情感模型”对这些信号进行识别，从而理解人的情感并做出适当的响应。其重点就在于创建一个能感知、识别和理解人类情感的能力，并能针对用户的情感做出智能、灵敏、友好反应的个人计算系统 支持可穿戴交互(Wearable HCI)的穿戴计算(Wearable Computing)：可穿戴计算机是一类超微型、可穿戴、人机“最佳结合与协同”的移动信息系统。 可穿戴计算机不只是将计算机微型化和穿戴在身上，它还实现了人机的紧密结合，使人脑得到“直接”和有效的扩充与延伸，增强了人的智能。这种交互方式由微型的、附在人体上的计算机系统来实现，该系统总是处在工作、待用和可存取状态，使人的感知能力得以增强，并主动感知穿戴者的状况、环境和需求，自主地做出适当响应，从而弱化了“人操作机器”，而强化了“机器辅助人”。 支持人脑交互(Brain-Computer Interaction)的脑计算(Brain Computing)：最理想的人机交互形式是直接将计算机与用户思想和目的进行连接，无需再包括任何类型的物理动作或解释。对“人脑计算机界面(Brain-Computer Interface，BCI)”的初步研究可能是迈向这个方向的一步，它试图通过测量头皮或者大脑皮层的电信号来感知用户相关的大脑活动，从而获取命令或控制参数。人脑交互不是简单的“思想读取”或“偷听”大脑，而是通过监听大脑行为决定一个人的想法和目的，是一种新的大脑输出通道，一个可能需要训练和掌握技巧的通道。 远程触摸和操纵实物：该技术现在只能模拟非常基本的动作，比如击掌或是来回拍球。而在未来，一个更复杂的版本或许能够在更大的屏幕上工作，并重现整个人体。简单点来说，该技术搭载的设备是基于在一种名为inFORM的可变形3D表面，可以在电子元件上模拟物理触感——即可以允许用户移动某个对象，而无需身体在那个地方都可以来触动它。这种变形的用户界面是由Daniel Leithinger和Sean Follmer在Hiroshi Ishii的指导下设计完成的。该技术的设计者Sean Follmer表示，这种形状显示和数字交互技术已经存在了一段时间，但inFORM不同，它专注于用户和之间的交互，并提供一种远程触摸和操纵。相隔千里仍可接触。 下一