第6章 虚拟现实与系统仿真.pdf

第6章虚拟现实与系统仿真 6.1 虚拟现实的发展 6.2 虚拟现实概述 6.3 虚拟现实的技术 6.4 VR编程 本章小结 6.1 虚拟现实的发展 (1)性质：虚拟现实技术是一门由应用驱动 的涉及众多学科的新的实用技术，是集 先进的计算机技术、传感与测量技术、 仿真技术、微电子技术等为一体的综合 集成技术。在计算机技术中，虚拟现实 技术的发展又特别依赖于人工智能、图 形学、网络、面向对象、人机交互和高 性能计算机等技术。 (2) 发展 1.关于VR技术的研究可以追溯到60年代，最初的 研究主要集中在美国的军方与NASA （国家航空和 宇宙航行局），用于各种武器系统操纵人员特别 是飞机驾驶员与宇航员的模拟训练。随着冷战后 美国军费的削减，这些技术逐步转为民用。 当前，虚拟现实技术已远远超越了早期 “训练 模拟器”的范畴，已突破了航空航天、军事、娱 乐等几个特定应用领域，它已扩展到更多的研究 和应用领域，其应用领域非常广泛，主要有娱乐、 军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、 建筑、医学、危险及恶劣环境下的遥操作、教育 与培训、信息可视化及远程通讯等。 2. 由于计算机技术的限制，VR研究的进展从20世纪 60年代到80年代中期是十分缓慢的。直到80年代后 期，VR技术才得以迅速发展。陆续地研制出了较实 用的头盔式三维显示器，能提供六个自由度鼠标， 数据手套，立体声耳机及相应的计算机软硬件系统。 3. 自20世纪90年代以来，虚拟现实技术作为一种最 强大的人机交互技术，一直是信息领域研究开发和 应用的热点之一。在世界范围内，尤其是欧美一些 技术发达国家，都投入大量人力物力来进行虚拟现 实技术的研究。我国起步较晚，目前也是非常重视 这一领域的基础研究及其应用系统的开发，国家自 然科学基金，863计划等都将VR技术列入了信息领 域的重点支持范围。 1962 年, 美国的Morton Heileg 开发了一个被称为 Sensorama 的全传感仿真器， 这个早期虚拟现实工作站主 要包括： •三维视频反馈 （由一对并 排的35mm照相机拍摄）； •运动、颜色、立体声音、 香气、风吹的效果； •一个可以震动的座位 用户可以坐在仿真器的座位 上经历一种开摩托车漫游美 国纽约的感觉。 Sensorama Simulator, US Patent #3,050,870, 1962 NASA VIEW system (1992) Virtual Interface Environment Workstation 返回主目录 6.2 虚拟现实概述 6.2.1 虚拟现实的基本概念 6.2.2 有关的其他概念 6.2.3 特点 6.2.4 应用领域 6.2.1 虚拟现实的基本概念 1989 年，美国VPL Research 公司创始人Jaron Lanier提出了“Virtual Reality” （虚拟现实）的概 念。在这里，“Reality”的含义是现实的世界，或现 实的环