研究虚拟现实技术的现实意义?

研究虚拟现实技术的现实意义?

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术.VR是一 项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域,它用计 算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世 界进行体验和交互作用.VR主要有三方面的含义：第一,虚拟现实是借助于计算机生成逼真 的实体,“实体”是对于人的感觉(视、听、触、嗅)而言的；第二,用户可以通过人的自然 技能与这个环境交互,自然技能是指人的头部转动、眼动、手势等其他人体的动作；第三,虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作.近年来,VR已逐渐从实验 室的研究项目走向实际应用.目前在军事、航天、建筑设计、旅游、医疗和文化娱乐及教育 方面得到不少应用.在国内,有关VR的项目已经列入计划,VR的研究和应用正在全面展开.
　　“虚拟现实技术”对全球大多数企业来说都是一个新名词,但由于“虚拟现实技术”的巨大应用价值,已为宝马、GE（通用）、Boeing（波音）、Sukhoi（苏霍伊）等全球500强中的大型工业企业广泛应用于设计、营销、培训、客户服务等诸多领域.
　　虚拟现实技术的应用前景
　　VR技术的应用极为广泛,Helsel与Doherty在1993年对全世界范围内已经进行的805项VR研究项目作了统计,结果表明：目前在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流,达21.4％,其次是军事与航空达12.7％,医学方面达6.13％,机器人方面占6.21％,商业方面占4.96％,另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重.下面简要介绍其部分应用.
　　（1）医学
　　VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义.在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多.
　　Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟.这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等）,虚拟的人体模型与器官等.借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术.但该系统有待进一步改进,如需提高环境的真实感,增加网络功能,使其能同时培训多个使用者,或可在外地专家的指导下工作等.
　　另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义.
　　（2）娱乐、艺术与教育
　　丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具.由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高,故近些年来VR在该方面发展最为迅猛.如Chicago（芝加哥）开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统,其主题是关于3025年的一场未来战争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统,配有HMD,大大增强了真实感；1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖.另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景.
　　作为传输显示信息的媒体,VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估.VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术.另外,VR提高了艺术表现能力,如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器,手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等.
　　对艺术的潜在应用价值同样适用于教育,如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面,VR是非常有力的工具,Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”,用于解释某些物理概念,如位置与速度,力量与位移等.
　　（3）军事与航天工业
　　模拟与练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景.美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训1练,该系统可联结200多台模拟器.另外利用VR技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法.
　　（4）管理工程
　　VR在管理工程方面也显示出了无与伦比的优越性.如设计一新型建筑物时,可以在建筑物动工之前用VR技术显示一下；当财政发生危机时,可以帮助分析大量的股票、债券等方面的数据以寻找对策等等.
　　以上仅列出虚拟现实的部分应用前景,可以预见,在不久的将来,虚拟现实技术将会影响甚至改变我们的观念与习惯,并将深入到人们的日常工作与生活.