虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用的三個基本特征

    虛擬現(xiàn)實(shí)(VR棗Virtual Reality)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計算機(jī)系統(tǒng)。它充分利用計算機(jī)硬件與軟件資源的集成技術(shù)，提供了一種實(shí)時的、三維的虛擬環(huán)境(Virtual Environment)，使用者完全可以進(jìn)入虛擬環(huán)境中，觀看計算機(jī)產(chǎn)生的虛擬世界，聽到逼真的聲音，在虛擬環(huán)境中交互操作，有真實(shí)感，可以講話，并且能夠嗅到氣味。

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史最早可以追溯到18世紀(jì)。1990年在美國達(dá)拉斯召開的國際會議上明確了虛擬現(xiàn)實(shí)的主要技術(shù)構(gòu)成，即實(shí)時三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)及高分辨率顯示技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)主要包括輸入輸出設(shè)備，如頭盔式顯示器、立體耳機(jī)、頭部跟蹤系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)手套；虛擬環(huán)境及其軟件，用以描述具體的虛擬環(huán)境等動態(tài)特性、結(jié)構(gòu)以及交互規(guī)則等；計算機(jī)系統(tǒng)以及圖形、聲音合成設(shè)備等外部設(shè)備三個主要部分。

    虛擬現(xiàn)實(shí)具有以下三個基本特征:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和構(gòu)想(Imagination)，即通常所說的“3I”。

    (1)沉浸 是指用戶借助各類先進(jìn)的傳感器進(jìn)入虛擬環(huán)境之后，由于他所看到的、聽到的、感受到的一切內(nèi)容非常逼真，因此，他相信這一切都“真實(shí)”存在，而且相信自己正處于所感受到的環(huán)境中。

    (2)交互 是指用戶進(jìn)入虛擬環(huán)境后，不僅可以通過各類先進(jìn)的傳感器獲得逼真的感受，而且可以用自然的方式對虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行操作。如搬動虛擬環(huán)境中的一個虛擬盒子，甚至還可以在搬動盒子時感受到盒子的重量。

    (3)構(gòu)想 是由虛擬環(huán)境的逼真性與實(shí)時交互性而使用戶產(chǎn)生更豐富的聯(lián)想，它是獲取沉浸感的一個必要條件。

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。這些領(lǐng)域包括仿真建模、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造、可視化計算、遙控機(jī)器人、計算機(jī)藝術(shù)、先期技術(shù)與概念演示、教育與培訓(xùn)、數(shù)據(jù)和模型可視化、娛樂和藝術(shù)、設(shè)計與規(guī)劃及遠(yuǎn)程操作等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在很大程度上解決真實(shí)作戰(zhàn)訓(xùn)練中的許多實(shí)際問題，例如，費(fèi)用過高、危險、受真實(shí)環(huán)境的限制等，因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從一開始便倍受各國軍方的青睞。

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于CAD/CAM最典型的例子是用VR技術(shù)設(shè)計波音777。設(shè)計師戴上頭盔顯示器后，可以穿行于設(shè)計中的虛擬“飛機(jī)”中，去審視“飛機(jī)”的各項(xiàng)設(shè)計。這樣，便可以減少建造實(shí)物模型的經(jīng)費(fèi)，同時也可以縮短研制周期，并實(shí)現(xiàn)了機(jī)翼與機(jī)身一次接合成功。 在當(dāng)今的信息時代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還將作為一個信息處理支撐技術(shù)，為多維信息表示與處理提供必要的手段與支持，以突破原有的基于文字的單維信息表示與處理方法，為人們相互之間用更為直觀的方法交流思想、傳遞信息打下基礎(chǔ)。