國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

　　從1962年，Morton Heilig發(fā)明了實感全景仿真機(jī)開始。虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注。以三個I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)最本質(zhì)的特點，并融合了其它先進(jìn)技術(shù)。

各國虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究及應(yīng)用情況

美國

　　美國作為VR技術(shù)的發(fā)源地，其研究水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。目前美國在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。美國宇航局(NASA)的Ames實驗室研究主要集中在以下方面：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品；在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實時仿真；大量運用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)；對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真�，F(xiàn)在正致力于一個叫“虛擬行星探索”(vPE)的試驗計劃�，F(xiàn)在NASA己經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的VR教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(xué)(UNC)的計算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早的大學(xué)，他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計算機(jī)圖形及VR的設(shè)備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問題，首創(chuàng)了VR兒科治療法。麻省理工學(xué)院(MIT)是研究人工智能、機(jī)器人和計算機(jī)圖形學(xué)及動畫的先鋒，這些技術(shù)都是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，1985年M1T成立了媒體實驗室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實驗室(1ilT lab)，將VR研究引入了教育、設(shè)計、娛樂和制造領(lǐng)域。

英國

　　在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計和應(yīng)用研究方面，英國是領(lǐng)先的，尤其是在歐洲。英國主要有四個從事VR技術(shù)研究的中心：Windustries(工業(yè)集團(tuán)公司)，是國際VR界的著名開發(fā)機(jī)構(gòu)，在工業(yè)設(shè)計和可視化等重要領(lǐng)域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技術(shù)設(shè)計高級戰(zhàn)斗機(jī)座艙；Dimension International，是桌面VR的先驅(qū)。該公司生產(chǎn)了一系列的商業(yè)VR軟件包，都命名為Superscape；Divison LTD公司在開發(fā)VISION、Pro Vision和su—pervision系統(tǒng)／模塊化高速圖形引擎中，率先使用了Tmnsputer和i860技術(shù)。

日本

　　日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫的研究，在虛擬現(xiàn)實的游戲方面的研究也處于領(lǐng)先地位。京都的先進(jìn)電子通信研究所(ATR)正在開發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來識別手勢和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入；富士通實驗室有限公司正在研究虛擬生物與VR環(huán)境的相互作用，他們還在研究虛擬現(xiàn)實中的手勢識別，已經(jīng)開發(fā)了一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)姿勢識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以識別姿勢，也可以識別表示詞的信號語言。日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)教授千原國宏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，只要把虛擬空間里的水果拉到鼻尖上一聞，裝置就會在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項突破。

中國

　　我國VR技術(shù)研究起步較晚，與國外發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，但現(xiàn)在已引起國家有關(guān)部門和科學(xué)家們的高度重視，并根據(jù)我國的國情，制定了開展VR技術(shù)的研究計劃。九五規(guī)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃等都把VR列入了研究項目。國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。北京航空航天大學(xué)計算機(jī)系：著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境、用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。浙江大學(xué)CAD&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法；哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題；清華大學(xué)計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和臨場感的方面進(jìn)行了研究；西安交通大學(xué)信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度；北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國最早開展計算機(jī)動畫研究的單位之一，中國第一部完全用計算機(jī)動畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。

　　另外，在internet發(fā)展迅猛的今天，應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有重大發(fā)展。重大的發(fā)展過程如下：

　　首先要介紹一下VRML

　　VRML開始于20世紀(jì)90年代初期。1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會上，首次正式提出了VRML這個名字。1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會上公布了規(guī)范的VRML1.0標(biāo)準(zhǔn)。VRML1.0可以創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，但沒有聲音和動畫，你可以在它們之間移動，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一個可以探索的靜態(tài)世界。

　　1996年08月在新奧爾良召開的優(yōu)秀3D圖形技術(shù)會議-Siggraph'96上公布通過了規(guī)范的VRML2.0標(biāo)準(zhǔn)。它在 VRML1.0的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的補(bǔ)充和完善。它是以SGI公司的動態(tài)境界Moving Worlds提案為基礎(chǔ)的。比 VRML1.0增加了近 30個節(jié)點，增強(qiáng)了靜態(tài)世界，使3D場景更加逼真，并增加了交互性、動畫功能、編程功能、原形定義功能。

　　1997年12月VRML作為國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，1998年1月正式獲得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO批準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)號ISO/IEC14772-1:1997）。簡稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎(chǔ)進(jìn)行上進(jìn)行了少量的修正。這意味著VRML已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

　　1999年底，VRML的又一種編碼方案X3D草案發(fā)布。X3D整合正在發(fā)展的XML、JAVA、流技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，包括了更強(qiáng)大、更高效的3D計算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以及對數(shù)據(jù)流強(qiáng)有力的控制，多種多樣的交互形式。

　　2000年6月世界web3D協(xié)會發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案），2000年9月又發(fā)布了VRML2000國際標(biāo)準(zhǔn)（草案修訂版）。預(yù)計將在2002年，正式發(fā)表X3D標(biāo)準(zhǔn)。及相關(guān)3D瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展時代。

　　Wed3D協(xié)會其組織包括各種97家會員公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。

　　其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于VRML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件， Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設(shè)備。在娛樂、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。并各自為適應(yīng)X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場景，尤其是大場景的應(yīng)用方面，以VRML標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。