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虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)范文第1篇

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；特征；虛擬現(xiàn)實(shí)的分類；關(guān)鍵技術(shù)；室內(nèi)設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是多種技術(shù)的共同運(yùn)用，借助了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬現(xiàn)實(shí)、多感知和自然技能；使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與仿真技術(shù)結(jié)合模擬真實(shí)的環(huán)境；使用傳感器技術(shù)將模擬的環(huán)境與人的感知相連接，實(shí)現(xiàn)包括視覺(jué)感知還有觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感知的模擬。使用戶能夠使用自然技能包括用戶自身的眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)、手部動(dòng)作或者其他的行為動(dòng)作，通過(guò)計(jì)算機(jī)識(shí)別這些動(dòng)作并實(shí)時(shí)地反饋到人的五官，完成用戶與虛擬空間的互動(dòng)。[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所需要研究的是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)來(lái)建立實(shí)時(shí)的三維視覺(jué)效果，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)增強(qiáng)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)，建立對(duì)虛擬世界的觀察界面。

一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）1989年由美國(guó)的JarnLanier正式提出。最初運(yùn)用在20世紀(jì)60年代的美國(guó)，主要集中在美國(guó)軍方對(duì)宇航員和飛機(jī)駕駛員的模擬訓(xùn)練。后來(lái)美國(guó)軍隊(duì)費(fèi)用減少，這個(gè)技術(shù)逐漸在民間傳開(kāi)。虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展到現(xiàn)在為人熟知，受很多體驗(yàn)者的喜愛(ài)，很大一部分原因是由于它可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相仿的模擬環(huán)境，并且用戶可以親身體驗(yàn)。比如美國(guó)開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲系統(tǒng)，這個(gè)游戲系統(tǒng)利用了人工智能技術(shù)，有效地增加了娛樂(lè)性、挑戰(zhàn)性和真實(shí)性。VR技術(shù)運(yùn)用非常廣泛，其發(fā)揮的作用也不容忽視。比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療方面的教學(xué)上可以建立虛擬的人體模型，這有利于學(xué)生了解學(xué)習(xí)人體的結(jié)構(gòu)，從而提高今后的實(shí)踐能力。虛擬現(xiàn)實(shí)在娛樂(lè)方面的運(yùn)用也很廣泛，芝加哥開(kāi)放了世界上第一臺(tái)大型的，可以供多人使用的VR娛樂(lè)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的作用也很大，虛擬現(xiàn)實(shí)有利于提高設(shè)計(jì)和規(guī)劃的效率和質(zhì)量，因?yàn)槔锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以把自己的設(shè)計(jì)變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，設(shè)計(jì)師還可以任意變換自己在房間的位置來(lái)全方位觀察設(shè)計(jì)的效果，這不僅為設(shè)計(jì)師節(jié)約了時(shí)間還節(jié)省了做模型的費(fèi)用。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按其特點(diǎn)可以概括地分為多感知性、沉浸性、交互性和構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬了人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等感官器官，用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，并且運(yùn)用這些感官在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行溝通和交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)虛擬的、真實(shí)的環(huán)境。（1）虛擬現(xiàn)實(shí)的首要特性是多感知性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成長(zhǎng)最終應(yīng)到達(dá)一切人類所擁有的感知功能；這種多感知性包含了計(jì)算機(jī)自己的視覺(jué)感覺(jué)屬性之外，還有人在現(xiàn)實(shí)生活中所具有的聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征是沉浸性。是指用戶存在于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，它致力于在三維的虛擬環(huán)境中創(chuàng)造出一種身臨其境的感覺(jué)，使人難以分辨真假。這可以通過(guò)逼真的照明、變換場(chǎng)景中的視點(diǎn)以及虛擬環(huán)境中的音響效果來(lái)達(dá)到。使用戶在虛擬環(huán)境中觸摸到的、看到的、聽(tīng)到的、感覺(jué)到的與真實(shí)環(huán)境感知到的完全一樣。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)所具有的特征其次是交互性。是指用戶能與虛擬環(huán)境中的物體相互作用，用戶可以操作這些物體。比如當(dāng)用戶操作環(huán)境中的任何物體時(shí)，用戶會(huì)直接感受到觸摸感，能夠感受到物體的大小、重量、體積，這種“互動(dòng)”與真實(shí)世界的交戶一模一樣。（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有構(gòu)想性。構(gòu)想性是指用戶融入到虛擬環(huán)境并依靠自己的認(rèn)知和感知能力來(lái)獲取新的知識(shí)，虛擬技術(shù)具有廣闊的想象空間，可以構(gòu)想不存在的環(huán)境，能夠提高感性和理性的思維。用戶在虛擬環(huán)境中可以根據(jù)自己的認(rèn)知發(fā)揮人本身的想象力和創(chuàng)造力，學(xué)會(huì)新的理論和知識(shí)。所以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)具有啟示和再創(chuàng)造的作用，是一個(gè)學(xué)習(xí)——?jiǎng)?chuàng)造——再學(xué)習(xí)——再創(chuàng)造的過(guò)程。

3虛擬技術(shù)的分類

由于VR所傾向的特征的存在差別，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又細(xì)分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成本相對(duì)較低，但是也有其缺點(diǎn)，因受到身邊真實(shí)環(huán)境的影響，它的沉浸性比較差，但是在這幾個(gè)系統(tǒng)中是普及最廣的。它需要一個(gè)虛擬環(huán)境產(chǎn)生器，用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)的屏幕或者投影器來(lái)觀察。我們常見(jiàn)的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)有：桌面游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML等。(2)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)需要用到高技術(shù)的設(shè)備，包括數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、頭盔等。這些設(shè)備有利于用戶完全沉浸在虛擬的世界。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所運(yùn)用的軟件、硬件體系結(jié)構(gòu)也比桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)更加靈活。我們常見(jiàn)的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)有：遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)、基于頭盔顯示器的系統(tǒng)。(3)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還有另外一個(gè)稱呼，叫作混合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶體驗(yàn)的時(shí)候呈現(xiàn)在眼前的是現(xiàn)實(shí)中的物體與虛擬環(huán)境中的物體的疊加和重合，在技術(shù)上為了達(dá)到精準(zhǔn)的重疊需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)位置跟蹤技術(shù)。(4)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提升到了一個(gè)更高的境界，它是由以上幾種類型結(jié)合而成的大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于更復(fù)雜任務(wù)的研究。它的基礎(chǔ)是分布交互模擬。由坦克仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接而成的SIMNET系統(tǒng)是目前最典型的例子。

4關(guān)鍵技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是由多領(lǐng)域多方面技術(shù)綜合而成的一項(xiàng)高科技領(lǐng)域技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)主要分為以下幾個(gè)：(1)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用技術(shù)，技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用需要發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性；如：分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR開(kāi)發(fā)平臺(tái)。(2)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)，是利用軟件建立模型來(lái)建造虛擬環(huán)境，并對(duì)實(shí)際環(huán)境獲取三維的數(shù)據(jù)。需要研究在真實(shí)的環(huán)境中獲取三維數(shù)據(jù)的方法和虛擬的視覺(jué)建模技術(shù)等。(3)系統(tǒng)集成技術(shù)是由語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)與合成技術(shù)組合而成。它在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)里面發(fā)揮著不可替代的作用。(4)快速、高精度的三維跟蹤技術(shù)，其主要是在不影響圖形的質(zhì)量和復(fù)雜的前提下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的三維效果。(5)立體顯示和傳感技術(shù)，致力于提供給用戶沉浸感、真實(shí)感和清晰感，如精確的跟蹤技術(shù)、數(shù)據(jù)手套、頭盔式三維立體顯示器、力覺(jué)以及觸覺(jué)傳感器技術(shù)。[2]5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用有什么作用與意義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類的文明與發(fā)展帶來(lái)了一個(gè)新的時(shí)代，VR通過(guò)一種先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)逼真的遙控現(xiàn)場(chǎng)效果，利用用戶的身體感知進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，便于用戶操作和感受。虛擬現(xiàn)實(shí)的具體意義和作用表現(xiàn)在教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、娛樂(lè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)在教育上為增強(qiáng)人的認(rèn)識(shí)本領(lǐng)和學(xué)習(xí)能力提供了新的工具，虛擬現(xiàn)實(shí)可以建立一個(gè)大型的模擬圖書館，這個(gè)模擬的圖書館可以對(duì)之前消失的知識(shí)進(jìn)行復(fù)原，可以提供更加豐富的教學(xué)資源。醫(yī)學(xué)上的運(yùn)用包括解剖教學(xué)、模擬復(fù)雜的手術(shù)，VR在手術(shù)過(guò)程中提供了預(yù)測(cè)結(jié)果和相關(guān)信息；VR在遠(yuǎn)程醫(yī)療上也很有潛力，比如在偏遠(yuǎn)山區(qū)，醫(yī)生可以對(duì)患者進(jìn)行遠(yuǎn)程治療。娛樂(lè)方面虛擬現(xiàn)實(shí)提供了顯示環(huán)境和多感知功能，是理想的視頻游戲工具；軍事上提供了模擬訓(xùn)練，模擬戰(zhàn)場(chǎng)；模擬真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境對(duì)軍隊(duì)進(jìn)行訓(xùn)練，有利于提高士兵的戰(zhàn)斗能力。正如其他的新興技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)也是許多相關(guān)領(lǐng)域的綜合運(yùn)用和相互交叉的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的對(duì)象不一，它所發(fā)揮的作用也不一樣。比如將概念或者構(gòu)思變得可以操作和直視，或者在各種復(fù)雜的虛擬環(huán)境中用戶可以自我感受各種各樣的環(huán)境和效果；所以我們可以了解到虛擬現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用能夠?yàn)槿藗兊纳顜?lái)便利，它的作用是不可替代的。

二虛擬現(xiàn)實(shí)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和室內(nèi)設(shè)計(jì)的關(guān)系隨著近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，包括室內(nèi)虛擬設(shè)計(jì)的運(yùn)用。室內(nèi)設(shè)計(jì)以創(chuàng)造功能合理、舒適優(yōu)美、滿足人們物質(zhì)精神的室內(nèi)環(huán)境為目的，能反映項(xiàng)目所承載的歷史文脈、建筑風(fēng)格、環(huán)境氣氛。室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程包括前期的設(shè)計(jì)制圖、設(shè)計(jì)效果圖、設(shè)計(jì)模型、電腦三維設(shè)計(jì)，[3]主要是為了給委托方展現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用集中體現(xiàn)在其浸入感和交互性的特點(diǎn)，有利于將室內(nèi)設(shè)計(jì)的潛能充分發(fā)揮出來(lái)。現(xiàn)在，很多設(shè)計(jì)師嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種表現(xiàn)手法納入室內(nèi)設(shè)計(jì)，這一趨勢(shì)反過(guò)來(lái)也有利于促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。（2）在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是有其必要性的A傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)有其不足和弊端傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師按照委托方的意愿設(shè)計(jì)出個(gè)人喜愛(ài)的風(fēng)格特點(diǎn)，室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)師通過(guò)在紙上展示自己的構(gòu)思和設(shè)計(jì)風(fēng)格和詳細(xì)的裝飾風(fēng)格，再根據(jù)委托方的要求進(jìn)行改進(jìn)和修改設(shè)計(jì)，最終是在紙上實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。這種方式也有其優(yōu)勢(shì)的，可以培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)師的思維邏輯性、手繪能力。但是也是有其局限性的，由于空間的限制，設(shè)計(jì)師并不能全面的細(xì)微的對(duì)每個(gè)地方進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，紙上表現(xiàn)的意圖和風(fēng)格也不能完全地傳達(dá)給委托方，這就形成了委托方對(duì)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)能力的落差，設(shè)計(jì)師不能全面直觀的向委托方傳達(dá)自己的想法和創(chuàng)新。這種修改再修改的循環(huán)也增長(zhǎng)了設(shè)計(jì)的成本和周期時(shí)長(zhǎng)。B虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用有很大的優(yōu)勢(shì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)展示一個(gè)三維的、互動(dòng)的、沉浸的、虛擬的室內(nèi)空間，傳達(dá)自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師在這個(gè)虛擬的空間里面可以和委托方全面的介紹所有的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)構(gòu)思，委托方通過(guò)設(shè)計(jì)師展現(xiàn)的這個(gè)虛擬室內(nèi)空間，可以跟設(shè)計(jì)師交流，進(jìn)行各方面的修改。這有利于提高設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)本領(lǐng)，有利于委托方直觀的了解設(shè)計(jì)師的想法和設(shè)計(jì)，能更好地與設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)上的交流和溝通。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用已經(jīng)成為時(shí)代的趨勢(shì)，如今三維立體互動(dòng)的室內(nèi)虛擬空間和傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)圖紙相比較，其主要優(yōu)勢(shì)在于虛擬室內(nèi)是實(shí)際設(shè)計(jì)空間的全尺寸三維模型，它可以運(yùn)用鼠標(biāo)和其他交互設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)的漫游，通過(guò)直觀的視覺(jué)力對(duì)設(shè)計(jì)提出修改建議。這個(gè)室內(nèi)虛擬空間具有人性化，有直觀視覺(jué)效果，能提高設(shè)計(jì)的效率，降低成本。設(shè)計(jì)師通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能更好地展示一個(gè)直觀的、逼真的、美觀的室內(nèi)空間。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的作用室內(nèi)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要素主要包括空間要素、色彩要求、光影要求、千變?nèi)f化要素、綠化要素，室內(nèi)設(shè)計(jì)還需要考慮裝修的風(fēng)格設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)、室內(nèi)家具的擺放和搭配。室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師按照委托方的要求對(duì)室內(nèi)的各種裝飾進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)，再通過(guò)把二維的裝飾設(shè)計(jì)用三維立體的模型展示出來(lái)。室內(nèi)家具的擺放和搭配主要考慮人性化、空間感、色彩感。底特律的設(shè)計(jì)師Ignatius就嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入到他的設(shè)計(jì)流程中。他表示，在設(shè)計(jì)前期，使用Google公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行創(chuàng)作，除了更易于修改和嘗試自己的創(chuàng)意以外，還能借助虛擬現(xiàn)實(shí)無(wú)法比擬的臨場(chǎng)感，調(diào)動(dòng)自己的創(chuàng)作靈感。并且，在向客戶展示他創(chuàng)作構(gòu)想以及進(jìn)行溝通時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使客戶能夠更直觀地感受到設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作想法，溝通的難度大大降低了。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)的運(yùn)用可以很直觀地向委托方反映這些要素，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用主要有以下幾點(diǎn)：a虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用彌補(bǔ)了室內(nèi)設(shè)計(jì)中的不足，有利于增強(qiáng)設(shè)計(jì)雙方的互動(dòng)，能與客戶全方位地進(jìn)行交流有利于促進(jìn)方案的實(shí)施。b打破了時(shí)間和空間的限制，能夠使客戶直觀地貼近設(shè)計(jì)方案，相對(duì)于平面的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)設(shè)計(jì)師身臨其境，極大地提高了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新能力，能夠完整的表達(dá)設(shè)計(jì)的意圖。c提高了項(xiàng)目成本預(yù)算的精確度，避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中的不必要損失。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有真實(shí)性，和實(shí)施后的真實(shí)效果幾乎沒(méi)有偏差，因此幾乎能保證客戶的滿意，從而解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不全面不準(zhǔn)確的問(wèn)題。在一個(gè)地中海風(fēng)格的室內(nèi)設(shè)計(jì)案例中，設(shè)計(jì)師向客戶介紹了經(jīng)典地中海風(fēng)格的配色特點(diǎn)?？蛻敉ㄟ^(guò)效果圖大致了解了藍(lán)白色調(diào)的配色方案，但是還是無(wú)法想象施工后的居住感受。此時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的介入就很好的填補(bǔ)了這個(gè)缺口。Ignatius使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓客戶在項(xiàng)目尚未動(dòng)工前，就在虛擬三維空間中體驗(yàn)了他的設(shè)計(jì)意圖。最后項(xiàng)目施工一步到位，客戶沒(méi)有提出任何修改（圖1－5）。

三總結(jié)

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)各個(gè)方面的研究還有很大的空間。比如我們提到的室內(nèi)設(shè)計(jì)上的運(yùn)用，有其顯著的優(yōu)勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)所具有的特征決定了它本身獨(dú)特的作用，它在技術(shù)上的運(yùn)用包括醫(yī)學(xué)技術(shù)、房產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、娛樂(lè)游戲、軍事航天演習(xí)、建筑規(guī)劃等。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，它對(duì)軟件、硬件的要求比較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)其開(kāi)發(fā)和開(kāi)拓。[4]堅(jiān)信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)的很多領(lǐng)域上都會(huì)有技術(shù)上的重大突破。并在我們的生活和學(xué)習(xí)中能發(fā)揮重要的作用。

作者:蔣小汀 吳美玲 單位:沈陽(yáng)建筑大學(xué)

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虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]游戲引擎；機(jī)械動(dòng)力仿真；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.9；TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）33-0225-02

一、引言

三維游戲由于引擎技術(shù)在建模技術(shù)、物理引擎技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境的高質(zhì)量實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)、人工智能技術(shù)、對(duì)象的行為控制技術(shù)等各方面不斷的完善和強(qiáng)大，已經(jīng)極大地引起了人們的關(guān)注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)，更多的滲透到了教育軟件開(kāi)發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、動(dòng)畫影視（特技）制作、軍事訓(xùn)練、實(shí)時(shí)模擬等人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。

游戲引擎技術(shù)尤其物理引擎技術(shù)不斷的研究發(fā)展，讓我們意識(shí)到仿真虛擬機(jī)械動(dòng)力的可能性。利用游戲引擎虛擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將為開(kāi)發(fā)教育游戲中的虛擬物理實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上數(shù)字科技館、娛樂(lè)型游戲中的機(jī)械道具和多樣化游戲任務(wù)等具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。

傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在一定程度上也能虛擬機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，但是由于那些技術(shù)不可避免的弊端對(duì)機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)應(yīng)用在其他領(lǐng)域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)仿真技術(shù)缺乏交互性，設(shè)計(jì)復(fù)雜，表現(xiàn)單調(diào)。隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言）或Cult3D為代表的技術(shù)給機(jī)械仿真領(lǐng)域帶來(lái)了交互性，但是由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)固有的特性，如運(yùn)動(dòng)行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等，使得基于游戲引擎技術(shù)虛擬機(jī)械動(dòng)力的技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)和更大的發(fā)展前景。

本論文研究的技術(shù)充分利用了游戲平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所有的優(yōu)點(diǎn)，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動(dòng)力學(xué)模擬。從開(kāi)發(fā)角度而言，游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染能力、快速的計(jì)算能力、組件化、可重用性以及面向?qū)ο蟮木幊谭绞降?，都使得?yīng)用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術(shù)手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡(jiǎn)單的機(jī)械動(dòng)力實(shí)例的核心技術(shù)。

二、機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)研究背景

概念設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的最初階段，主要目的是獲得產(chǎn)品的本質(zhì)形狀。[3]機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械工業(yè)概念設(shè)計(jì)注入了新的活力。計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力的提高為機(jī)械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎(chǔ)。

我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助工具多數(shù)是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網(wǎng)上傳輸和遠(yuǎn)程控制。同時(shí)這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的，動(dòng)畫是設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的一副副二維動(dòng)畫，用戶只是被動(dòng)的接受，而不能按照自己的意愿進(jìn)行實(shí)時(shí)交互式仿真。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種更為人性化的交互技術(shù)，近幾年來(lái)逐漸滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸特征、交互特征和構(gòu)想特征，剛好彌補(bǔ)了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機(jī)械仿真都是代碼編寫控制的運(yùn)動(dòng)效果，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)通過(guò)物體間力的作用而讓物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所以不免比較生硬，不能具有可復(fù)用性和柔性。

綜上可知，機(jī)械工業(yè)虛擬仿真技術(shù)由于其復(fù)雜性、綜合性決定了開(kāi)發(fā)的困難，因此勢(shì)必需要一些工具來(lái)輔助開(kāi)發(fā)，游戲引擎由于其本身的特點(diǎn)，成為開(kāi)發(fā)機(jī)械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。

三、游戲引擎技術(shù)

1.三維游戲引擎

一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內(nèi)核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關(guān)系可由（圖1）表示。

2.游戲引擎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）利用游戲引擎可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低制作成本。

（2）游戲引擎中強(qiáng)大的物理引擎為該機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)提供了保障，這也是不同于其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的閃光點(diǎn)。

（3）該游戲引擎能快速嵌入到網(wǎng)頁(yè)中運(yùn)行，因此，極大的活躍了網(wǎng)頁(yè)式三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的三維網(wǎng)頁(yè)虛擬技術(shù)在WEB中運(yùn)行效果不是很好，運(yùn)行緩慢，效果單調(diào)，交互性差，游戲引擎技術(shù)的支持在一定程度上可彌補(bǔ)這些不足。

（4）游戲引擎的最大特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)渲染，這樣使得開(kāi)發(fā)者可以及時(shí)瀏覽和調(diào)整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運(yùn)行時(shí)改動(dòng)場(chǎng)景中物體的屬性。這樣的實(shí)時(shí)性改變，使得開(kāi)發(fā)者能迅速獲得最佳的設(shè)置效果值。

（5）基于游戲引擎技術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)，具有游戲般的交互能力，活躍了機(jī)械展示的表達(dá)方式。

（6）在游戲引擎平臺(tái)上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數(shù)腳本語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮木幊烫攸c(diǎn)，具有封裝、多態(tài)、可復(fù)用性等特性。簡(jiǎn)單易學(xué)，使虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)者易于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

四、主要結(jié)論

3D游戲引擎技術(shù)最大的特點(diǎn)就是它把一個(gè)程序中可以重復(fù)利用的部分，以精巧的模塊組織起來(lái)，將其規(guī)格化、最佳化，以利于程序重用技術(shù)。利用引擎不僅可以開(kāi)發(fā)出“景物真實(shí)、動(dòng)作真實(shí)、感覺(jué)真實(shí)”的三維系統(tǒng)，更重要的是利用它我們可以節(jié)省大量的人員和資金，簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低制作成本，并且游戲引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人稱射擊游戲）特性，這一特點(diǎn)可以巧妙的應(yīng)用于交互設(shè)計(jì)中。游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染、動(dòng)態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中存在的渲染耗費(fèi)時(shí)間和硬件成本的問(wèn)題。

3D游戲引擎最吸引人的是它的強(qiáng)大的PhysX物理引擎和真實(shí)的圖形渲染引擎。強(qiáng)大的功能會(huì)提升研究的成功性。從開(kāi)發(fā)方面考慮，該引擎的腳本語(yǔ)言近似c#或javascript，使得開(kāi)發(fā)輕車熟路，而且腳本是動(dòng)態(tài)編譯的，運(yùn)行速度和匯編接近，不會(huì)因?yàn)槟_本的問(wèn)題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺(tái)，而且用該引擎開(kāi)發(fā)的作品可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)直接運(yùn)行，是3D虛擬現(xiàn)實(shí)作品輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)漫游的良好解決方案。

參考文獻(xiàn)

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虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué) 應(yīng)用

一、前言

隨著科技的快速發(fā)展，一些新型的多媒體教學(xué)方法也在不斷出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種綜合的信息技術(shù)，其在教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠改變使我們的教育思想，解決我們以前不能夠解決的問(wèn)題，其對(duì)教育領(lǐng)域帶來(lái)了很大的改變。特別科技的研究、虛擬校園、虛擬教學(xué)等方面，給人們帶來(lái)了前所未有的體驗(yàn)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來(lái)生成一個(gè)仿真環(huán)境，通過(guò)各種傳感設(shè)備來(lái)使得用戶能夠“輸入”到環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶和環(huán)境之間進(jìn)行自然交互的技術(shù)。這里所謂的仿真環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的立體圖形和表面的色彩，然后通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等等給用戶進(jìn)行反饋，使得用戶能夠產(chǎn)生身臨其境的可視化仿真感覺(jué)，它可以是一個(gè)特定的現(xiàn)實(shí)世界中，也可以是一個(gè)純想象的環(huán)境中。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)等。

（1）計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其是虛擬世界的引擎，它主要負(fù)責(zé)生成虛擬世界的生成，并且需要實(shí)現(xiàn)人在虛擬世界中的自然交互功能。

（2）輸入和輸出設(shè)備。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自然交互用戶和虛擬世界之間的連接，必須采用輸入和輸出設(shè)備，來(lái)識(shí)別用戶輸入的各種形式，并且需要實(shí)時(shí)生成相應(yīng)的反饋，將反饋信息輸入到系統(tǒng)中。

（3）應(yīng)用軟件系統(tǒng)：應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟件主要是用來(lái)完成虛擬世界幾何模型、物理模型、運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建和生成，并且對(duì)虛擬立體模型管理技術(shù)、實(shí)時(shí)顯示技術(shù)和虛擬世界的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的管理。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)主要是用于存儲(chǔ)虛擬世界中的各種信息。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有三個(gè)突出的特點(diǎn)：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性主要指的是電腦操作員作為人機(jī)環(huán)境的主要操作者存在于一個(gè)虛擬環(huán)境中，并且需要通過(guò)多維的方式來(lái)建立虛擬環(huán)境和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，使參與者能夠產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。交互性指的是運(yùn)營(yíng)商在各種各樣的虛擬環(huán)境中遇到的對(duì)象交互的能力，這是人機(jī)中的關(guān)鍵因素。想象性指的是用戶的感覺(jué)器官在接受到刺激后，并且結(jié)合固有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)產(chǎn)生一些創(chuàng)意，進(jìn)入到一個(gè)幻想的環(huán)境中，能夠在幻想的環(huán)境中充分發(fā)揮自身的想象力。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有三類：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸虛擬顯示系統(tǒng)和以及布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也被稱為是窗口中的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，使用個(gè)人電腦和工作站來(lái)進(jìn)行模擬，這類系統(tǒng)由于主要是使用立體顯示技術(shù)來(lái)進(jìn)行顯示，其分辨率更高，價(jià)格也相對(duì)比較便宜。浸入式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是用戶使用頭盔顯示器將自身的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官進(jìn)行封閉，使得自己產(chǎn)生的幻覺(jué)，并且置身于虛擬環(huán)境中，不會(huì)和外部現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行互動(dòng)和交流。處于不同位置的用戶可以不用受到物理時(shí)空的限制，其就好比進(jìn)入到一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中，通過(guò)姿勢(shì)、聲音或文字等進(jìn)行交流，討論，甚至可以完成困難任務(wù)的設(shè)計(jì)和一些艱難任務(wù)的演練操作。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)，需要構(gòu)建一個(gè)虛擬多媒體實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，使得他們能夠身臨其境來(lái)操作虛擬儀器。虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)能夠在其中進(jìn)行試驗(yàn)的虛擬環(huán)境，在這種環(huán)境下，學(xué)習(xí)者可以真正的接近實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)操作。

我們以電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，學(xué)生要想進(jìn)行電路焊接實(shí)驗(yàn)，學(xué)校就需要購(gòu)買大量的電子元器件，學(xué)生焊接不當(dāng)就會(huì)造成很大的浪費(fèi)。使用虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠模擬電路焊接實(shí)驗(yàn)，學(xué)校就不需要購(gòu)買任何的電子元器件，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)軟件仿真系統(tǒng)中模擬各種儀器、設(shè)備、組件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件，并且能夠以文字、圖形或動(dòng)畫等方法進(jìn)行顯示。學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，他們能夠充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等等，所有的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。學(xué)生能夠免費(fèi)使用各種器材，然后連接到一個(gè)虛擬的開(kāi)關(guān)和電源，以及信號(hào)發(fā)生器、測(cè)試量?jī)x器如示波器虛擬儀器測(cè)試，并且需要觀察記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。用軟件來(lái)模擬設(shè)備做實(shí)驗(yàn)，這樣就可以得到真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅能夠保證教學(xué)效果，還能夠大大節(jié)省成本。

通過(guò)在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這樣不僅可以縮短實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，還能夠獲得更加直觀和真實(shí)的試驗(yàn)效果，其能夠獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。虛擬技術(shù)還能夠利用一些不可見(jiàn)的結(jié)構(gòu)原理和不能夠進(jìn)行重組的精密設(shè)備進(jìn)行模擬訓(xùn)練。此外，這種擁有先進(jìn)的和共享的虛擬實(shí)驗(yàn)，容易進(jìn)行擴(kuò)充，非常容易改變教學(xué)項(xiàng)目，這樣就能夠減少實(shí)際的實(shí)驗(yàn)可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并且能夠減少設(shè)備的投資基金。在進(jìn)行虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生能夠切身體驗(yàn)到高新技術(shù)帶來(lái)的全新體驗(yàn)，還能夠通過(guò)自身的實(shí)踐，掌握操作技能，使得自身的動(dòng)手能力和操作能力得到有效的提升。教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法能夠在虛擬環(huán)境中及時(shí)進(jìn)行更新，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠跟上技術(shù)的發(fā)展步伐。

四、結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中，這是現(xiàn)代教育發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)新的焦點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用具有非常廣泛的發(fā)展前景。虛擬實(shí)驗(yàn)的普及，不僅能夠讓學(xué)生都能夠體驗(yàn)的實(shí)踐操作，他們通過(guò)模擬動(dòng)手進(jìn)行實(shí)踐，這樣不僅可以提高他們的動(dòng)手操作能力，還能夠有效提高教學(xué)效率，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

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虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)范文第4篇

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)建筑設(shè)計(jì)思維

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR），又稱為虛擬環(huán)境（VirtualEnvironments）、人造空間（Cyberspace）、人工現(xiàn)實(shí)（ArtificialReality）、仿真技術(shù)（SimulatorTechnology）等。它集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)、并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果。它以模擬方式為使用者，創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界。在視、聽(tīng)、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中，使設(shè)計(jì)者可以深入探索、參與者可以直接參與虛擬對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化，仿佛置身于一個(gè)虛擬的世界中，產(chǎn)生融合性……997年，Bridges與Charitos提出建筑設(shè)計(jì)與VR之間，存在著一雙向關(guān)系，建筑設(shè)計(jì)可引用VR來(lái)評(píng)估與驗(yàn)證設(shè)計(jì)意圖，而虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境可引用建筑設(shè)計(jì)知識(shí)來(lái)建構(gòu)。

1.　虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑演示系統(tǒng)

在建筑和規(guī)劃學(xué)科領(lǐng)域，使用虛擬現(xiàn)實(shí)演示單體建筑、居住小區(qū)乃至城市空間，可以讓人以不同的俯仰角度去審視或欣賞其外部空間的動(dòng)感形象及其平面布局特點(diǎn)。它所產(chǎn)生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng)。

使用虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)場(chǎng)景及單體編輯，動(dòng)畫、解說(shuō)等多媒體信息和虛擬現(xiàn)實(shí)無(wú)縫連接。它讓人易于交流，加強(qiáng)大眾與專業(yè)團(tuán)體對(duì)城市及開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃的理解與認(rèn)識(shí)，勾畫未來(lái)城市的形象等。

臺(tái)灣交通大學(xué)建筑與文化研究院劉育東教授在臺(tái)灣新竹市東門城廣場(chǎng)規(guī)劃中，第一次對(duì)。公共工程進(jìn)行公開(kāi)討論，以擬定后續(xù)的發(fā)展準(zhǔn)則。居民們希望從任意角度了解工程項(xiàng)目的。情況，所以將虛擬現(xiàn)實(shí)引入用戶參與設(shè)計(jì)系統(tǒng)是十分必要的。虛擬現(xiàn)實(shí)能適應(yīng)因特網(wǎng)上傳播的需要，并能滿足房地產(chǎn)信息的需求。對(duì)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、建筑設(shè)計(jì)和規(guī)劃行業(yè)來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)的展示方式是大勢(shì)所趨。

（1）在商品房交易中，消費(fèi)者除了關(guān)注商品房的價(jià)格、位置之外，越來(lái)越關(guān)注房屋的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、裝潢。用戶在查詢某商品房時(shí)，可以定位指定觀察室內(nèi)戶型以及小區(qū)環(huán)境?？梢杂H身體驗(yàn)小區(qū)建成后的三維虛擬環(huán)境，了解室內(nèi)空間、周邊環(huán)境、固定設(shè)施的配套情況，因而仿佛身臨其境。虛擬現(xiàn)實(shí)可以輔助戶型室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)及建材選擇。場(chǎng)景中每個(gè)物體，可進(jìn)行獨(dú)立的移動(dòng)、隱藏等編輯操作。動(dòng)感十足的虛擬現(xiàn)實(shí)可刺激用戶的購(gòu)買欲，有助于銷售，縮短售房周期。

（2）設(shè)計(jì)院可將自己的設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)形象地展示，以充分表達(dá)自己的方案，提高中標(biāo)率。

（3）中標(biāo)后對(duì)甲方、乙方而言，可通過(guò)VR方式審視。雙方可逼真快捷地進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的修改，使設(shè)計(jì)臻于完善，直至滿意。

2　虛擬巡游系統(tǒng)的形成過(guò)程

以動(dòng)畫及虛擬系統(tǒng)的形成過(guò)程為例，介紹如何將虛擬現(xiàn)實(shí)輔助于建筑設(shè)計(jì)方案中。

2.1　數(shù)據(jù)采集

包括平、立、剖面與透視圖。包括能充分反映建筑物的特點(diǎn)、立面效果，以及重要建筑物的空間關(guān)系的規(guī)劃區(qū)域?qū)嵕皥D像，諸如多角度、多距離觀察的錄像與攝影圖片。還包括空間參照物，如周圍建筑物，相關(guān)的圖紙和文本。

2.2　用三維建模軟件建模

依據(jù)方案設(shè)計(jì)圖在三維圖形系統(tǒng)中構(gòu)造建筑物，常用建模軟件有AutoCAD和3DSMAX.使用3DSMAX制作動(dòng)畫。將其以VRML（VirtualRealityModelingLanguage）文件格式輸出。

2.3　優(yōu)化虛擬系統(tǒng)

（1）使用LOD（Levelofdetail）算法替代模型的不同版本，以減輕VRML瀏覽器的負(fù)擔(dān)。通過(guò)這種算法，對(duì)于遠(yuǎn)處的或者是不重要的物體，用較少的多邊形表示。對(duì)于近處的或較重要的物體用較多的多邊形來(lái)表示，從而在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少多邊形的數(shù)目。

（2）在場(chǎng)景中放置足夠多的攝影機(jī)，以供用戶選擇。

（3）使用USE，對(duì)原始節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重用，以減少文件長(zhǎng)度。

（4）使用超鏈接節(jié)點(diǎn)Anchor，Inline等，鏈接其它虛擬空間。Anchor使場(chǎng)景中的對(duì)象與另一空間造型鏈接，或與場(chǎng)景中另一相機(jī)連接。InlineObject可合并另一虛擬現(xiàn)實(shí)文件。

（5）通過(guò)AudioClip，Sound算法提供虛擬的聲音效果。

2.4　使用javascript語(yǔ)言擴(kuò)展虛擬世界的動(dòng)態(tài)行為

Javascript語(yǔ)言是用于VRML各個(gè)節(jié)點(diǎn)的一種描述語(yǔ)言。它使*.WRL文件所模擬的世界，具有較強(qiáng)的真實(shí)度。

拙政園名冠江南，是中國(guó)的四大名園之一，亦是世界文化遺產(chǎn)之一。其空間蜿蜒曲折，藏露掩映，欲放先收，達(dá)到小中見(jiàn)大的效果。我們?yōu)樽菊@最精彩部分（中部水院的小飛虹、小滄浪、得真亭、松風(fēng)亭等），建立了虛擬巡游系統(tǒng)。

3　對(duì)建筑設(shè)計(jì)思維的影響

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)以紙和筆進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)。據(jù)此，建筑師按自己對(duì)實(shí)際尺寸的把握進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)者無(wú)法融入所設(shè)計(jì)的空間中，其觀察與想象均受到限制。

虛擬現(xiàn)實(shí)，提供了其它傳統(tǒng)表現(xiàn)方式所無(wú)法比擬的、嶄新的信息交流界面。建筑師可從任意角度，觀看虛擬物體的三維效果（空間的形狀、大小，物體的色彩、材質(zhì)等）.可通過(guò)實(shí)時(shí)三維場(chǎng)景調(diào)整、信息查詢以及多媒體信息集成等技術(shù)，為方案的比較推敲，為設(shè)計(jì)風(fēng)格、造型特點(diǎn)，以及相關(guān)信息的展示，提供了強(qiáng)有力的支持。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，虛擬環(huán)境開(kāi)拓建筑師的想象力，提高創(chuàng)造力，有助于建筑師產(chǎn)生多樣化設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。美國(guó)Iowa大學(xué)開(kāi)發(fā)出新型設(shè)計(jì)工具VRDet〔2〕。設(shè)計(jì)者可直接在該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可被錄制并回放。設(shè)計(jì)者還可觀察他的思維過(guò)程，對(duì)于了解建筑師的設(shè)計(jì)方法具有重要意義。

VADet采用23D語(yǔ)言系統(tǒng)提供固定聲音，有4個(gè)C2環(huán)繞屏幕顯示系統(tǒng)，可使用LCD立體眼鏡。C2輸入設(shè)備基于CAVE系統(tǒng)（Cruz2Neira，Sandin&DeFanti，.993），能直接處理對(duì)象，對(duì)用戶反應(yīng)有快速的立體的顯示。VADet系統(tǒng)也可應(yīng)用于配備有C2的跟蹤及輸入設(shè)施的頭盔浸入裝置。

VADet使用一個(gè)面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)。它強(qiáng)調(diào)交互性能，可擴(kuò)充性及獨(dú)立的顯示界面。系統(tǒng)的核心是一組C++類。3個(gè)主要的類為環(huán)境類、控制類與形類。VADet使得設(shè)計(jì)者在任一設(shè)計(jì)階段可探索整體尺寸的虛擬物體。系統(tǒng)有精確的風(fēng)格，可修改尺寸。虛擬設(shè)計(jì)尺寸比C2系統(tǒng)的物理尺寸大。物體能在實(shí)際尺寸內(nèi)產(chǎn)生、復(fù)制、刪除、移動(dòng)、縮放或再生。該系統(tǒng)可被視為一個(gè)三維草圖工具。

虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展前景十分誘人。從某種意義上說(shuō)，它改變了人們的思維方式，改變?nèi)藗儗?duì)世界、對(duì)自己、對(duì)空間和時(shí)間的看法。

4　結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)范文第5篇

關(guān)鍵詞：石油勘探　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)　內(nèi)涵　優(yōu)勢(shì)　意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的英文全稱是Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR，最早應(yīng)用在美國(guó)的軍事和航空領(lǐng)域，還有進(jìn)行各種武器系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平不斷提高，這也促使其廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域中來(lái)，包括建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)行業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造、汽車模擬碰撞技術(shù)、政府文化部門宣傳工作、氣象與環(huán)境的檢測(cè)預(yù)報(bào)工作、醫(yī)療與生命科學(xué)的研究與應(yīng)用、數(shù)字媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、石油天然氣資源的開(kāi)發(fā)與利用技術(shù)等等，為各種項(xiàng)目的研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)、顯示技術(shù)等的最新科技成果，把一些運(yùn)用傳統(tǒng)方法在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的各種圖像信息，立體化、虛擬化地呈現(xiàn)在一定的空間環(huán)境中來(lái)，創(chuàng)造出和客觀現(xiàn)實(shí)接近的虛擬化的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)。在這樣的虛擬環(huán)境中，用戶可以充分調(diào)動(dòng)各種感官來(lái)體會(huì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的魅力。

具體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成主要包括三個(gè)部分，一是高性能圖像服務(wù)器，它又可以稱作虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，具體功能是存儲(chǔ)和管理相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)處理一定的圖像圖形信息等，另外還處理一些音頻視頻等的信號(hào)，所以該系統(tǒng)服務(wù)器具有高性能的圖像圖形處理能力，通常情況下，支持多通道的圖形輸出。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，往往要求所生成和顯示的立體圖像具有場(chǎng)景幅面大的特點(diǎn)，故而必須通過(guò)使用多圖像圖形加速器經(jīng)過(guò)渲染之后再通過(guò)多通道輸出合成大幅面場(chǎng)景的顯示。二是虛擬現(xiàn)實(shí)投影顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)又具體包括投影系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、音頻視頻切換器、可視化設(shè)備、交互控制設(shè)備等，其中投影系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)占據(jù)主體地位。三是虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，又分為操作系統(tǒng)軟件、多種虛擬現(xiàn)實(shí)的三維圖像研究開(kāi)發(fā)編程接口軟件、專業(yè)應(yīng)用軟件等。這三部分構(gòu)成了有機(jī)統(tǒng)一的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)，形成了其所獨(dú)具的特點(diǎn)，包括實(shí)時(shí)性、沉浸性、交互性。所謂實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)意在強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶當(dāng)前的觀察點(diǎn)位置和觀察方向，對(duì)顯現(xiàn)在用戶眼前的虛擬環(huán)境畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)地改動(dòng)，以滿足用戶的視覺(jué)要求，并可以在用戶的耳邊和手上實(shí)時(shí)地創(chuàng)造出適宜當(dāng)前虛擬畫面的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)的反應(yīng)，這就充分利用了人的各種感覺(jué)來(lái)體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的逼真性。沉浸性的特點(diǎn)意在強(qiáng)調(diào)用戶所可以感知到的虛擬環(huán)境畫面是一種三維、立體的虛擬場(chǎng)景，而且感知到的信息也是通過(guò)很多種渠道得來(lái)的，這才能夠給用戶帶來(lái)身臨其境的感覺(jué)和逼真的效果，使得用戶真有一種現(xiàn)實(shí)存在感。交互性的特點(diǎn)意在強(qiáng)調(diào)所有用戶都可以選擇在日常生活中比較熟悉和習(xí)慣的方式來(lái)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的對(duì)象實(shí)施必要的操控，同時(shí)也可以根據(jù)需要改變這些操縱對(duì)象的位置、屬性和當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在石油勘探中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要有兩個(gè)方面：

一方面，在顯示環(huán)境上具有突出的優(yōu)勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“體渲染”技術(shù)手段非常高超，這就使得石油勘探中的各個(gè)學(xué)科和專業(yè)的數(shù)據(jù)分析和相應(yīng)結(jié)果可以同時(shí)顯示在一個(gè)虛擬環(huán)境下，數(shù)據(jù)中當(dāng)然也包括相應(yīng)的地震數(shù)據(jù)，那么也就形成了多種地震屬性數(shù)據(jù)體與多種學(xué)科數(shù)據(jù)的綜合顯示效果，這些數(shù)據(jù)能夠起到相互印證的作用，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)勘探手段和技術(shù)造成的對(duì)具有隱蔽性油氣田勘探和研究的不足之處。

另一方面，在工作環(huán)境上存在很大的優(yōu)勢(shì)。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為依托的石油勘探工程可以有效提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作效率。這是因?yàn)樵摷夹g(shù)是綜合多種學(xué)科知識(shí)成果的一體化顯示，它不但在高層次上實(shí)現(xiàn)了知識(shí)共享，而且給相關(guān)的工作人員提供了進(jìn)行協(xié)同式工作的必要條件。該系統(tǒng)可以同時(shí)為不同學(xué)科的工作人員服務(wù)，諸如地震勘測(cè)、巖石物理性質(zhì)研究、石油鉆井等的學(xué)科，這就形成了和諧的協(xié)同式工作模式，徹底改變了以往的學(xué)科孤立研究的狀態(tài)，并加強(qiáng)了人員間的交流，有助于資源共享和相互學(xué)習(xí)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用意義

石油勘探中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到的了廣泛的推廣，包括運(yùn)用在比較復(fù)雜的探區(qū)內(nèi)來(lái)對(duì)地質(zhì)地震狀況進(jìn)行三維空間可視化的解釋，也運(yùn)用到石油井眼和井位的研究和設(shè)計(jì)方面，還運(yùn)用到對(duì)比較成熟探區(qū)的進(jìn)一步綜合開(kāi)發(fā)利用方面等等，實(shí)踐證明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)推動(dòng)石油勘探領(lǐng)域的繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新意義重大，作用不可低估。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在對(duì)三維地震數(shù)據(jù)的顯示與研究上與傳統(tǒng)的地震解釋手段與技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了巨大的突破，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)模型的建構(gòu)，并可以讓多種勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行立體化的動(dòng)態(tài)效果展示，有助于解釋人員更清楚地認(rèn)識(shí)地質(zhì)模型和各類數(shù)值之間的相關(guān)關(guān)系，加深對(duì)地震的理解和分析，并能夠通過(guò)體渲染，在進(jìn)行地震解釋之前就可以對(duì)地下構(gòu)造的輪廓有一個(gè)大致的了解。二是通過(guò)三維空間的展示，對(duì)地震相關(guān)數(shù)據(jù)可以直接進(jìn)行體解釋，這就最大限度地運(yùn)用了三維地震數(shù)據(jù)體本身的地質(zhì)構(gòu)造閉合的有效信息，不需要再使用二維的剖面解釋之后的斷層閉合與組合等步驟，非常高效精準(zhǔn)。同時(shí)基于體元的自動(dòng)化追蹤模式還能夠?qū)崿F(xiàn)三維層的自動(dòng)解釋，可以極大地提高地震解釋的效率。三是利用透明體渲染和薄層雕刻等的先進(jìn)技術(shù)能夠比較迅速并非常直觀地發(fā)現(xiàn)地層異常體和巖性異常體，還可以通過(guò)對(duì)屬性體的子體追蹤工作，快速圈定異常體，準(zhǔn)確定出其空間形態(tài)和體積，并研究它的內(nèi)部變化。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在鉆井軌跡設(shè)計(jì)優(yōu)化和鉆探跟蹤決策上也具有重要的作用，它能夠?qū)⒂途能壽E以及各種井的相關(guān)數(shù)據(jù)一起顯示在同一個(gè)虛擬的三維立體空間中，作為一種具有實(shí)效性的工具來(lái)對(duì)井眼軌跡的設(shè)計(jì)和鉆探實(shí)行跟蹤和必要的決策，具體操作包括以下幾個(gè)方面：其一是利用該技術(shù)順著井眼的軌跡所在的剖面顯示有關(guān)的地震數(shù)據(jù)剖面，這就可以將鉆井的成果同新解釋的地質(zhì)模型作為對(duì)比信息加以驗(yàn)證。其二是基于對(duì)精確三維可視化解釋以及儲(chǔ)層檢測(cè)之上來(lái)優(yōu)選鉆探靶點(diǎn)，同時(shí)還可以根據(jù)所鉆探地質(zhì)的情況對(duì)三維井眼的軌跡加以科學(xué)的論證和分析，必要的時(shí)候做出及時(shí)修改。其三是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)人員與鉆井人員的協(xié)同合作，這就使得在進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計(jì)的時(shí)候，同時(shí)也完成了對(duì)定向井工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為石油勘探工程提供了更加牢靠的工程施工設(shè)計(jì)保障。其四是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)和井場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析設(shè)備和軟件，能夠把鉆井?dāng)?shù)據(jù)及時(shí)地傳輸?shù)教摂M的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中去，從而達(dá)到對(duì)石油勘探項(xiàng)目的施工人員和施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于及時(shí)了解最新的狀況。

四、總結(jié)

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用意義不可小覷，它在很大程度上加快了石油勘探技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展的步伐，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用成本的不斷降低，以及其系統(tǒng)平臺(tái)的不斷完善，該技術(shù)在未來(lái)的石油勘探中的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣闊，優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越突出。

參考文獻(xiàn)

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