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虚拟现实技术的应用

2015-09-12 13:54:33 

虚拟现实(VirtualReality,简称VR)或称虚拟环境(VirtualEnvironment,简称VE)技术,它利用计算机生成一种模拟环境,并通过多种传感设备使用户沉浸到该环境中去。虚拟现实系统旨在突破系统和用户环境之问的界限,突破用传统方法表达事物的局限,使人们不仅可以将任何想象的环境虚拟实现,并且可以在其中以自然的行为与这种虚拟现实进行交流,虚拟现实又被称为幻境或灵境技术。
作为一门的交互技术,在国内外都受到重视。虚拟现实技术是建立在集成诸多学科(如心理学、控制学、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统、电子学、机器人及多媒体技术等)之上,借助于计算机技术及硬件设备,实现人们可以通过视觉、听觉、嗅觉以及触觉等多维信息通道获取信息的下一代高级用户界面。再复杂的抽象系统也可以通过某种方式来表示,虚拟现实技术为新科技时代带了新的价值与改变。
虚拟现实技术应用的领域非常广泛。
1、飞行模拟
它是VR技术应用的先驱。现代飞机具有高性能的动力装置、精确的导航系统、可靠的自动飞行和自动着陆系统以及复杂的航空电子系统。飞行员应具备精湛的驾驶技术,但在真实的飞机上训练驾驶技术耗资太大,受到空域和场地的限
制,而且有些特殊情况(如发动机停车、大仰角失速等)难以在真实飞机上实现,因此,通过模拟器训练飞行员是一条有效的途径。同时,飞行模拟器可以作为一种试验床,对
飞机的操纵性、稳定性和机动性进行测试和评定,较容易分析飞机气动参数的修改对飞行品质的影响。因此,飞机飞行模拟器己广泛应用于飞行员的训练和新飞机的设计
研制。在技术发达的国家,己经能够比较充分地利用飞行模拟器开展人员训练和新机研制,做到了没有一个飞行员不是经过飞行模拟器训练培养的,没有一架新飞机的研
制不是经过飞行模拟器仿真试验的。
2、空间技术
最为成功的例子就是“哈勃望远镜的修复和维护”。在训练中,宇航员坐在一个模拟“载人操纵飞行器”功能并带有传感器的椅子上。椅子上有用于虚
拟空间中作直线运动的位移控制器和绕宇航员重力中心调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员头戴立体头盔显示器,用于显示望远镜、航天飞机以及太空的模型,并用数
据手套作为与系统进行交互的手段。这样,训练时,宇航员就可以在望远镜周围进行操作,并且可以通过虚拟手接触黄色的操纵杆来抓住需要更换的“模拟更换仪MRI”
抓住MRI之后,宇航员可以利用座椅的控制器在空中飞行。座椅上还有三个按钮,分别用于望远镜外盖的开/闭、望远镜天线的开/闭以及望远镜太阳能面板朝向的调节。经
过这个虚拟系统的训练,宇航员于1993年12月,成功地完成了从航天飞机上取出备件更换哈勃太空望远镜上损坏的MRI这一复杂而又费时的任务。
3、科学计算可视化
引起科技界注日的是设计波音747获得成功。波音747飞机有300多万个零件组成,这些零件以及飞机的整体设计是在个由数百台工作站组
成的VR环境系统上进行的。当设计师戴上头盔显示器后,就能穿行于这个虚拟的“飞机”中,去审视“飞机”的各项设计。过去为设计一架新型的飞机必须先建造两个实
体模型,每个造价约为60万美元。应川VR技术后,不仅节约了研制经费,也缩短了研制时问,且保证了机翼和机身结合的一次成功。
4、医学方面
VR可以用于教学、复杂手术过程的规划、在手术过程,1,提供操作和信息上的辅助、预测手术结果等。此外,远程医疗服务也是一个很有潜力的应川领
域,例如,在偏远山区,通过远程医疗VR系统,人们可以不川进城就能够接受名医的治疗,对于危急病人还可以实施远程手术。在战场上,可以通过VR系统对前线的危急伤
员进行远程手术,使他们得到及时的抢救。同时它在医学心理学,尤其是在与心理失调有关的恐惧和忧虑疾病治疗方面得到了应用。
5、虚拟战场(作战仿真系统)
既通过建立虚拟战场环境来训练军事人员,同时又可以通过虚拟战场来检查和评估武器系统的性能。在虚拟战场中,参与者可以看到在
地面行进的坦克和装甲车,在空中飞行的直升机、歼、!示机和导弹,在水下的舰艇,可以看到坦克行进时扬起的尘土和被击中坦克的燃烧浓烟,可以听到坦克或飞机的隆隆声
由远而近,从声音来辨别目标的来向与速度。参一与者可以瞄准、射击上述日标,也可以驾驶坦克、飞机等武器平台仿真器。这样,不仅可以节省大量的资金、军少Jf物资,而且
还可以通过改变不同状态来反复进行各种战场态势下的战术和决策研究。
6、娱乐游戏
VR技术在娱乐游戏上的应川也十分广泛,如家庭中的桌面游戏,公共场所的各种仿真等。目前基于虚拟现实技术的游戏主要有驾驶型游戏、作战型游戏
和智力型游戏三类。由于很多游戏都是联网的,因而许多玩游戏的人可以同时进入一个虚拟境界,他们相互之间可以展开竞争,也可以与计算机生成的对手竞争。为了赢得
游戏的胜利,他们在投入该虚拟环境的同时,还必须做到智慧、逻辑和手眼的协同。
随着科技的发展可以看见虚拟现实在许多领域的应用中取得了非常大的成功,同时证明了该技术具有非常大的潜力,相信未来虚拟现实技术在各个领域里能够发挥更大的作用与影响。

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