虚拟现实技术范文精选

摘要：随着信息产业的蓬勃发展，也越来越重视信息技术的创新研究和长远发展。而作为信息技术发展重要驱动力的"虚拟现实（Virtural Reality）"技术，也随之成为人们关注的热点之一。作为人与计算机生成的虚拟环境进行交互作用的一种手段，人们将虚拟现实技术看作是仅次于互联网的改变世界未来的重要技术。虚拟场景漫游技术是虚拟现实技术的重要分支，由于有可贵的3I特性--沉浸感、交互性和构想性，使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。构建三维模型时采用3DS MAX三维建模工具和VRML建模语言相结合来创建虚拟场景。本文简单介绍了虚拟现实技术的概况。

关键词：虚拟现实；VRML；3DS MAX；三维建模

虚拟现实技术 简称VR，又称灵境技术，是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术。虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。由于其独有的多感知性、沉浸感、交互性及自主性，虚拟现实技术已经广泛应用于航天、军事、医疗，教育甚至游戏领域。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

对于人类文化发展历史的考察表明，虚拟现实技术具有悠久的前史。人类不同时期尝试超越文字表现力的局限、超越时间与空间的约束，用形象、色彩和周边条件来创造虚拟化的信息环境的努力。18世纪出现的全景画，可谓构造沉浸式的虚拟体验景象的早期技术。20世纪中叶以来，人们进一步发展出全景电影，创建体验剧场以突破银幕的壁障，然而直到多媒体计算机系统的出现，才真正具有了综合处理音频、视频、图像、数据和文字等多类信息的全面功能。通过利用并集成这种高性能的计算机软硬件并使之与各类先进的传感器相联接，人们才有可能创建一个使参与者具有身临其境的沉浸感和完善的交互作用能力，并能帮助和启发其构思的适人化的多维信息空间，即创建一个比较完备的虚拟现实系统。正如Burdea G.在“Virtual Reality Systems and Application”一文中所概括的，这种虚拟现实系统的基本特征可以简捷地表征为三个“I”，即沉浸性、交互性和构想性（Immersion-Interaction-Imagination）。由于有可贵的3I特性--沉浸性、交互性和构想性，使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。

沉浸性（Immersion），沉浸被通俗地解释为“身临其境”，这意味着参与者将不是以敏锐的双眼和聪慧的大脑介入虚拟环境，而是要以完整的生物个体融入虚拟系统。从这种意义上讲，沉浸意味着体验，意味着逻辑与形象的结合、认知与感知的统一。正是这种特点，使得虚拟现实技术成为“身体在知识探求过程中的能动作用得以保证的第一个智能技术”。

交互性（Interaction），虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个开放、互动的环境，虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响，即计算机使用者可以通过三维交互设备直接操纵计算机所给出的虚拟世界中的对象，虚拟世界中的对象也能够实时地作出相应的反应，是用户对虚拟环境中的物体的可操作程度，对虚拟环境中得到的反馈的自然程度和对虚拟环境进行重新布置的方式。虚拟现实系统中参与者与虚拟环境之间的交互作用，使得虚拟现实技术中的人机关系具有了新的涵义。

构想性（Imagination），构想特性说明了虚拟现实系统可以构造出那些现实中不存在或不易观察到而只出现在人们想象中的情景。虚拟现实技术中人与虚拟环境的交互作用，在本质上意味着它不是预成性的而是生成性的，不是因循的而是创造的，“构想性”所要表达的正是该技术的这一禀性。如果说沉浸性是使人具有真实感并获得体验的根本，交互性是实现人机和谐的关键，那么，构想性则是辅助人类进行创造性思维的基础。

1965年，美国人艾凡・萨瑟兰，在篇名为《终极的显示》的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，后来被公认为在虚拟环境领域中起着里程碑的作用。

实验一直都是与教学息息相关的重要活动之一。它可以使学生更好地感受、理解知识的产生和发展过程，让枯燥的理论知识变得形象，易于理解。实验不仅能帮助学生巩固理论知识，提高通过实验手段探索科学知识的能力，还能激发学生探索未知世界的兴趣，增强创新能力。然而，当前实验方面存在的诸多难题却严重限制了教学质量的提高。如实验成本过高，进行实验的仪器和设备往往代价昂贵，实验材料也比较贵，而且有些实验仪器损耗较大，需要经常更新。而许多学校在实验经费上又捉襟见肘，要么是实验配套的设备和仪器不完善，要么就是仪器设备陈旧过时。即使有完善的较新的实验设备，传统实验在空间和时间上的限制也可能无法满足大量学生同时进行实验的需要。为了缓解实验教学的压力，提高实验教学的质量，可以采用虚拟实验系统来辅助实验教学的开展。

一、虚拟现实技术

虚拟现实技术(ⅥrnJalReaJ时，简称vR技术)出现于20世纪60年代，随着处理器技术的大幅度提高以及图形绘制技术、数字信号处理技术、传感技术的发展，近几十年来在国内外形成了对虚拟现实的研究热潮。

虚拟现实系统提供了一种先进的人机界面，它通过为用户提供视觉、听觉、触觉等直观而自然的实时感知交互的方法和手段，最大程度地方便用户的操作，从而减轻了用户的负担，提高了系统的工作效率。虚拟现实技术具有3个突出特征：沉浸性、交互性、想象性。

虚拟现实系统由两部分组成：一部分为创建的虚拟环境，另一部分为介入者。虚拟现实的核心是强调两者之间的交互操作，即反映出人在虚拟环境中的体验。我们可以给出如图1的虚拟现实的概念模型。

二、虚拟实验系统

1．虚拟实验系统的特点

(1)共享程度高。虚拟实验系统不同于传统实验在地域和时间上的限制，它不仅可以接受本地用户的访问，有访问权限的异地用户也可以使用系统。并且也无需考虑使用时间的问题，实验者可以随时进行实验。虚拟实验系统为用户提供了一个可以在任何时间、任何地点访问的实验环境，极大地提高了信息与实验资源的共享程度。

摘要:虚拟现实技术是一个极具潜力的前沿研究方向,是面向21世纪 的重要技术之一。虚拟现实技术应用的领域也越来越广 ,典型的应用领域有教育应用、工程应用、娱乐应用及商业应用,而商业应用领域中逐渐出现的3D网络虚拟商城则是虚拟现实技术的一个典型应用,虚拟现实技术在虚拟商城中的应用为整个电子商务带来了无限生机。

Abstract: The virtual reality technology is one has the potential extremely the front research direction, faces one of the 21st century's important technical. The virtual reality technology application's domain is also getting more and more broad, the typical application domain has the education to apply, the project to apply, the entertainment application and the commercial use, but in the commercial use domain appears gradually the 3D network hypothesized commercial city is a virtual reality technology model application, the virtual reality technology has brought the infinite vitality in the hypothesized commercial city's application for the entire electronic commerce.

关键词:虚拟现实 3D虚拟商城 分布式虚拟现实

key word: Virtual reality 3D hypothesized commercial city distributional virtual reality

一、引言

随着Internet的发展,人们的商务行为已经从传统商务转变为电子商务。在各种各样的电子商务中,最为重要的一种就是网上商店。人们可以足不出户,在家里的电脑上就可以买到几乎所有的商品。目前除了2D网页式的实现方式以外,分布式虚拟环境是网上商店的一种更新、更好、更合适的实现方式。

二、虚拟现实技术

虚拟现实(VR, Virtual Reality)也被称为虚拟环境 (Virtual Environment. VE)、人工现实((Artificial Reality),电脑空间((Cyberspace).是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它是作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术,目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、 医学、心理学、教育、科研、商业、影视等,VR技术已经被公认为是 21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

【摘要】 本文通过定义、系统构成、特征、应用及发展前景等几个方面对虚拟现实技术做了一个的简要介绍。

【关键词】 虚拟现实 3I 应用

虚拟现实即Virtual Reality ,简称VR,这个名词始创于上个世纪八十年代,由美国发明家Jaron Lanier提出,是一门崭新的综合性信息技术,而且已经成为当今计算机科学界最振奋人心的研究课题之一。

一、什么是虚拟现实

VR是指利用多媒体计算机技术生成一个具有逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉等的模拟现实环境,利用人的自然技能对这一虚拟出来的现实环境进行交互体验,体验的结果(即该虚拟的现实反应)与在相应的真实现实中的体验结果相似或完全相同。

二、虚拟现实技术的系统构成

如图所示,VR的系统由以下模块构成:

1.检测模块:检测用户的操作指令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。

摘要：虚拟现实技术是近年来综合多种学科技术的计算机技术领域的一门高新技术，涉及诸多研究和应用领域，是未来社会发展学科的重要技术之一。本文阐述了虚拟现实技术的基本概念及其关键技术，同时，就其未来发展和应用进行了讨论。

关键词：虚拟现实 沉浸感 交互性

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0123-01

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）也称灵境技术。虚拟现实是就是利用计算机生成一个关于视觉、听觉、触觉等感官的三维空间的虚拟世界，让参与者身临其境一般，产生沉浸感。

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，它利用计算机模拟产生逼真的三维空间，以人们习惯的能力和方法，对这个虚拟世界进行客观的观察、体验、控制甚至分析，让使用者通感应装置，自然地参与到虚拟环境中，进行逼真体验，与之交互。简单的说，虚拟现实并不是真实的环境，更不是现实世界，而是人们利用计算机把抽象、复杂的计算机数据表现为他们所熟悉的、直观的可以交互的高级人机接口。

1、虚拟现实技术的重要特征

VR 技术最初起源于20 世纪中期的美国，发展到现在仍然处于探索阶段。由于其发展所依托软硬件环境和研究方向及其应用领域的不同，人们对它的理解也不尽相同。

VR 技术始终以其三个重要特征而发展，即沉浸感（Illusion of Immersion）、交互性（Interactivity）和构想（Imagination）。沉浸感，是指利用计算机产生一个虚拟的三维环境，能通过看、听、嗅、触等感知到虚拟环境中的真实状况，入在其中，身临其境。交互性，是指参与者能够自主地与虚拟环境中的对象进行操作、感知和互动。就如同人们在现实中抓取物体的感觉，可以判断出物体的重量、形状甚至运动状态等。构想，是指参与者通过虚拟环境中的运动状态或程度，可以启发人们对事物的学习、认识甚至创新。构想注重思维发散与创新，拓展视野，真实环境再现，甚至可以构想客观上根本不可能存在的环境。

1虚拟现实

虚拟现实(VR一Virtualreality)，又称为灵境，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟世界是由计算机生成的，通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的沉浸感、交互感。虚拟现实技术实际上是包括计算机图形学、图象处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语言处理与响应技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统的集合。由于“需求推动”和“技术推动”的原因，虚拟现实技术在农业脱粒机械的开发与研究中有广泛的应用，其前景十分诱人。虚拟现实技术发展较快，而且是十分活跃的技术领域之一美国、日本、英国等国的政府机构和许多大公司特别重视这方面的研究工作。

2虚拟现实技术

2.1虚拟现实技术的概念

什么是虚拟现实技术?至今为止，还没有一个确切的定义。从本质上来讲，虚拟现实技术是一种先进的以用户为核心的计算机接口。通过给用户提供诸如视、听、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，实现用户与环境直接地进行自然交互，从而达到身临其境的感知。这里所谓环境就是由计算机生成的虚拟世界。虚拟现实技术有助于减少人与计算机的隔阂，有助于人在认识问题的认识空间与计算机的处理空间趋向一致.

2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有三个最突出的特征:交互性(Interaetivity)、沉浸感(Immersion)和想象(Imagi-nation)。即所谓的三I特征。

2.2.1交互性

指用户与虚拟场景中的各种对象相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。交互性包括对象的一可操作程序及用户从环境中反馈的自然程度。虚拟场景中对象依据物理定律运动。VR是自主参考系，以用户的视点变化进行虚拟交换，这个过程最重要的因素是实时性。

摘 要

虚拟现实技术在二十世纪末、二十一世纪初方才兴起一项新兴的综合实用技术。其将计算机图形学、传感测量技术、仿真及人工智能、多媒体技术以及底滞枷翊理技术等多项技术融为一体。该项技术可以创建出一个交互式、虚拟的、逼真的三维立体空间环境，同时可以对于人的操作以及活动作出相对准确、及时的反应，使人们有种出于现实中的感受。本文就虚拟现实技术的起源发展、现实应用以及发展现状进行分析，简要的对未来发展的方向进行介绍。

【关键词】虚拟现实技术 应用 现状 发展趋势

随着计算机技术的高速发展，近年来虚拟现实技术也得到了快速的成长。虚拟现实技术是一个可以进行虚拟世界创建与体验的计算机系统。虚拟现实技术是对计算机技术加以利用，从而形成一个逼真的、包含有视觉、听觉、触觉等多个感官的虚拟环境，使用者利用各式交互设备与虚拟环境内的实体进行相互作用，从而产生一种身临其境的信息交流，是当前时期较为先进的实现数字化人机交互感受的技术。

1 虚拟现实技术的简介

1.1 虚拟现实技术原理

虚拟现实（Virtual Reality），简称为VR，是使用计算机模拟出一个三维的虚拟空间，为使用者提供包括视觉、触觉、听觉等感官感受进行实际模拟，同时可以快速、不受限制地对事物进行观察。使用者在进行移动位置时，计算机将会及时展开复杂运算，精确地将虚拟三维世界的视频传输给使用者，从而产生亲身临场的感觉。是一种经过计算机技术加以辅助而产生的高技术性的模拟系统。虚拟现实技术集成了计算机仿真、人工智能、计算机图形、传感、显示以及网络处理等技术的发展成果。

1.2 虚拟现实技术的发展史

虚拟现实的特点

虚拟现实采用以计算机技术为核心的现代高技术，生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，使用户如身临其境一般，可以及时而没有限制地观察三维空间内的事物。由此可见，虚拟现实的主要特征为交互性、沉浸感和构想性。具体来说可以用3个“I”来概括，即Immersion、Interactivity和Imagination。

1.交互性（Interactivity）

虚拟现实的交互性是指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度以及用户从该虚拟环境中得到反馈的自然程度。而这种交互的产生，需要借助于各种专用的三维交互设备。例如，船舶结构虚拟装配系统中借助三维鼠标，用户便可以感受在虚拟船舶内走动并可以拆装设备。

2.沉浸感（Immersion）

又称临场感，指用户感到作为主角存在于该虚拟环境中的真实程度。VR技术最主要的技术特征就是使用户具备一种在计算机虚拟环境中的沉浸感，即让使用者觉得自己是计算机系统所创建的虚拟环境的一部分，使人由观察者变为参与者，从而能投入到计算机实践并沉浸其中。在曼恒数字呈现的虚拟船舶内，用户戴上三维立体眼镜便能感觉自己抽离了现实，沉浸于大海之中的船舶上。理想的模拟环境应该使用户全身心投入到计算机创建的三维虚拟环境中，在该环境中，看起来、听起来、闻起来、摸起来甚至尝起来感觉都是真的，跟现实世界毫无分别。

3.构想性（Imagination）

构想性强调虚拟现实技术广阔的想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。在电影《阿凡达》中，卡梅隆依靠自己的想象和虚拟现实技术，创造了一个梦幻般的星球――潘多拉星球，片中的岩石沙尘、森林陡山、外星生物都是构想的，虚拟现实的构想性应用给观众带来了首当其冲的视觉震撼。

一、引言

随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域，并涉及高等教育的各个学科。计算机变成实验台，软件变成仪器，网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容，有效地营造随技术发展的教学环境，提高教学质量。

二、虚拟现实技术概述

虚拟现实（VirtualReality，VR）技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及显示技术，生成三维的虚拟环境，介入者利用键盘、鼠标等输入设备，或者带上头盔、数据手套等传感设备进入虚拟环境，在虚拟环境中进行实时交互，并且能够感知和操作虚拟环境中的各种对象，获得身临其境的感受和体验。

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力三个基本特征。在具体的教学实验中，学生可以作为主角存在于虚拟环境中，对虚拟环境内的物体进行操作并从环境中得到自然的反馈，而且当学生沉浸在多维信息空间中时，能够主动地获取知识，寻求解答，形成新的概念。

虚拟现实技术以其诸多的优点决定了它在教育领域中的重要作用。一是避免真实实验或操作所带来的各种危险并降低真实实验的实验用品损耗；二是在虚拟实验中可以获得与真实实验一样的学习效果，还可根据实验教学发展需求“引入”新设备，不断对新设备进行扩展。三是彻底打破空间与时间的限制。总之，虚拟现实技术结合多媒体技术和计算机网络，能提高实验效果与效率，充分发挥教学优势。

三、虚拟实验室的实现

虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。在虚拟实验室中，学生能够在计算机建立的三维的模拟实验场景中从不同的视角观察一个实验对象，通过鼠标的选择或者拖曳操作便可完成与虚拟实验对象之间的交互。

虚拟现实听起来是一个略带有科幻色彩的名词。实际上，它在很多领域都已经投入实用了。例如，在航天、军事等领域，虚拟现实早已作为一种训练手段得到了应用。2010年，在上海世博会召开同期上线的网上世博园是虚拟现实技术的一次较大规模应用。不过，虚拟现实技术目前尚未在更多和人们生活相关的领域得到应用。

5月24日，中视典数字科技有限公司了其新一代虚拟现实平台软件VRP12.0，并提出了建立虚拟现实生态圈的计划。“合理的生态圈应当由技术研发、产品开发、应用集成等多个环节组成。中视典希望与更多业内厂商合作，共同将虚拟现实产业做大。”中视典CEO方浩表示。

应用日渐广泛

随着科技的不断发展，虚拟现实产业已经几乎在各个产业链都有应用，除航天与军事之外还包括公共安全、重工机械、矿业勘探、展馆旅游、市场活动以及市政设计规划等领域。

记者了解到，借助以往的VRP系列软件平台，中视典虚拟现实技术在教育业已经得到较成熟的应用，在军事、公共安全、重工机械、矿业勘探、医疗、数字娱乐、展馆旅游以及市政设计规划等领域已有成熟解决方案。例如，北京理工大学、北京师范大学都和中视典结成了合作关系，并在逐渐推进虚拟数字校园的建设。另外，很多电影的拍摄过程中也用到了虚拟现实技术。

不过，相对来说，虚拟显示技术还处于起步阶段，其产业链并不完善。记者了解到，目前中视典所做的很多项目，很大程度上都是和相关行业的用户经过反复交流，了解行业需求后再合作开发的。如果虚拟现实要渗透到更多行业应用中，就需要与更多更了解行业用户需求的系统集成商、独立软件开发商合作。圆桌论坛上，中视典首席战略官费广正表示，中视典已经做了相关规划，将在未来几年与更多的集成商合作，将虚拟现实技术应用到更多行业。

新版本更注重交互

中视典此次推出的VRP 12.0版本虚拟现实平台中，更加简单易用的开发界面和更直观的交互方式是最大的亮点。