带你走近VR，认识与了解VR

 

1.概述

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

2. 简介

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

3.发展历史

虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。

4.特征

多感知性

指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

存在感

指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

交互性

指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

自主性

指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

5.技术特点

VR艺术是伴随着“虚拟现实时代”的来临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类，在《虚拟现实艺术： 形而上的终极再创造》一文中，关于VR艺术有如下的定义：“以虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式，我们称之为虚拟现实艺术，简称VR艺术。该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性。”

“作为现代科技前沿的综合体现，VR艺术是通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互的一种新的艺术语言形式，它吸引艺术家的重要之处，在于艺术思维与科技工具的密切交融和二者深层渗透所产生的全新的认知体验。与传统视窗操作下的新媒体艺术相比，交互性和扩展的人机对话，是VR艺术呈现其独特优势的关键所在。

艺术家通过对VR、AR等技术的应用，可以采用更为自然的人机交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想，并赋予创造的过程以新的含义。如具有VR性质的交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程，艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品之间的沟通与反馈，创造良好的参与性和可操控性；也可以通过视频界面进行动作捕捉，储存访问者的行为片段，以保持参与者的意识增强性为基础，同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像；通过增强现实、混合现实等形式，将数字世界和真实世界结合在一起，观众可以通过自身动作控制投影的文本，如数据手套可以提供力的反馈，可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感，而且可以使观众进入作品的内部，操纵它、观察它的过程，甚至赋予观众参与再创造的机会。”

6. 应用领域

城市规划

在城市规划中经常会用到VR技术，用VR技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，并且能模拟飓风、火灾、水灾、地震等自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。

房地产

VR虚拟技术可以十分完美的表现整个小区的环境、设施，还能表现不存在但即将建成的绿化带，喷泉，休息区，运动场等。用户可以在整个小区中任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。

室内设计

目前业内常用VR技术做室内360度全景展示和室内漫游。预装修系统则可以实现即时动态的对墙壁、地面、家具的任意调整修改。让你真实的感受到装修完成后房屋的实际效果。

文物保护

VR技术在文物保护方面应用相当广泛，埃及金字塔网上体验中心就运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而IBM正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个数字虚拟保护。

交通

无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。

游戏

对于游戏的开发，目前VR技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。

军事

VR技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装备等，都需要通过VR技术来实现。

医疗

当前信息领域最尖端的虚拟现实技术在医学界同样也备受瞩目，它利用特定的交互工具(输入设备，如感传手套和视频目镜)模拟真实操作中的软硬件环境，用户在操作过程中有身临其境的感觉，可以广泛的应用于手术培训、手术预演、临床诊断、远程干预、医学教学等各个环节。

地理

VR技术在地理应用上，主要是运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，对于地理工作者提供便利，对于相关工程建设提供可靠的参考数据。

教育

VR技术在教育领域，主要是发挥其互动性和生动的表现效果，用于立体几何、物理化学等相关课件的模拟制作。而且在相关专业的培训机构，VR虚拟现实技术能够提供学员更多的辅助，比如虚拟驾驶、各种交通规则的模拟，特种器械模拟操作、模拟极端环境等。

工业

VR技术在工业应用上，主要运用于工业园模拟、机床模拟操作、设备管理、虚拟装配、工控仿真等。由于VR技术本身的特性所以从事以上的相关工作模拟十分方便、快捷而真实准确。

航空航天

模拟训练一直是航天工业中的一个重要课题，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，该系统可联结200多台模拟器，利用VR技术，可模拟零重力环境，非标准的水下训练宇航员方法。

视频

视频 VR技术在视频应用上，也已经相当广泛了，在各大电视台中均有虚拟演播室，而且有的电视台还运用了虚拟主持人。

演播室

虚拟演播室则是虚拟现实技术与人类思维相结合在电视节目制作中的具体体现。虚拟演播系统的主要优点是它能够更有效地表达新闻信息，增强信息的感染力和交互性。虚拟演播系统制作的布景是合乎比例的立体设计，当摄像机移动时，虚拟的布景与前景画面都会出现相应的变化，从而增加了节目的真实感。用虚拟场景在很多方面成本效益显著。如它具有及时更换场景的能力，在演播室布景制作中节约经费。不必移动和保留景物，因此可减轻对雇员的需求压力。对于同一节目可以不用同一演播室，因为背景可以存入磁盘。它可以充分发挥创作人员的艺术创造力与想象力，利用现有的多种三维动画软件，创作出高质量的背景。

维修

虚拟维修是虚拟技术近年来的一个重要研究方向，目的是通过采用计算机仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程，增强装备寿命周期各阶段关于维修的各种决策能力，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等。