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所謂虛擬現(xiàn)實,就是把一個場景或一個物體的前后左右一覽無余地推到觀者的眼前,虛擬現(xiàn)實技術就是居于這樣一種構想而研發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化技術。隨著數(shù)字影像技術和inte技術的不斷發(fā)展,可以用一個專用的播放軟件在互聯(lián)網(wǎng)上播放全景圖像或展示一個產(chǎn)(物)品,也可以虛擬一個人在某個自然環(huán)境或場合中來環(huán)視現(xiàn)實生活的三維立體空間,用戶通過使用鼠標和鍵盤控制觀察景物的方向,可左可右可近可遠,使您感到就在真實的環(huán)境當中瀏覽大好風光。 虛擬現(xiàn)實技術的應用目前大致分為三類,分別是虛擬場景、虛擬漫游和虛擬物體。
R:虛擬現(xiàn)實irtual Reality的英語縮寫。
虛擬現(xiàn)實技術是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)它利用計算機生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。
AR:是增強現(xiàn)實Augmented Reality的英文縮寫。
增強現(xiàn)實是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術,這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并進行互動。這種技術最早于年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品運算能力的提升,增強現(xiàn)實的用途越來越廣。
MR:是混合現(xiàn)實Mixed Reality的英文縮寫。
混合現(xiàn)實技術是虛擬現(xiàn)實技術的進一步發(fā)展,該技術通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息,在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路,以增強用戶體驗的真實感。
vr ( virtual reality ),虛擬現(xiàn)實
沉浸式地進入虛擬世界消費內(nèi)容,給用戶身臨其境的感覺。
這些內(nèi)容可以是電影、比賽、風景、新聞等等,一些內(nèi)容還能進行交互,例如vr游戲可以追蹤你的移動、步態(tài)、眼球、下蹲等等。
ar(augmented reality),增強現(xiàn)實
如果說vr給到消費者的是一個%的虛擬世界,那么ar就是以現(xiàn)實世界的實體為主體,借助于數(shù)字技術幫助消費者更好地探索現(xiàn)實世界和與之交付。
vr和ar的區(qū)別:
簡單來說,虛擬現(xiàn)實(vr),看到的場景和人物全是假的,是把你的意識代入一個虛擬的世界。增強現(xiàn)實(ar),看到的場景和人物一部分是真一部分是假,是把虛擬的信息帶入到現(xiàn)實世界中。
mr(mix reality),混合現(xiàn)實
將真實世界和虛擬世界混合在一起,來產(chǎn)生新的可視化環(huán)境,環(huán)境中同時包含了物理實體與虛擬信息,并且必須是實時的。mr的兩大代表設備就是hololens與magic leap。
ar和mr該如何區(qū)分?
在上述定義下,ar往往被看做是mr的其中一種形式,因此在當今業(yè)界,很多時候為了描述方便或者其他原因,就把ar也當做了mr的代名詞,用ar代替了mr。
再者,從某些概念來講,ar和mr并沒有明顯的分界線,未來也很可能不再區(qū)分ar與mr,mr更多也只是hololens和magic leap出的噱頭。但是現(xiàn)今所謂的ar設備與mr設備,從所應用的技術和顯示效果上來說,還是稍稍有所不同的。
cr(cinematic reality),影像現(xiàn)實
這是google投資的magic
leap提出的概念,主要為了強調(diào)與vr和ar技術的不同,同樣,其自認為與mr也不同,實際上理念是類似的,均是模糊物理世界與虛擬世界的便捷,所完成的任務、所應用的場景、所提供的內(nèi)容,與mr產(chǎn)品是相似的。
其核心在于,『通過光波傳導棱鏡設計,magic
leap從多角度將畫面直接投射于用戶視網(wǎng)膜,從而達到“欺騙”大腦的目的?!痪褪钦f,有別于通過屏幕投射顯示技術,通過這樣的技術,實現(xiàn)更加真實的影響,直接與視網(wǎng)膜交互,解決了hololens視野太窄或者眩暈等問題。說到底,只是mr技術的不同實現(xiàn)方式而已。資料:ofweek可穿戴設備網(wǎng)
虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒制地觀察三度空間內(nèi)的事物。
就是把現(xiàn)實的虛擬了,可以虛擬
現(xiàn)實無法實現(xiàn)的,通過虛擬現(xiàn)實軟硬件去完成。所有的一切都是建立在計算機圖形基礎上的。例如網(wǎng)上世博。當然這些都是最基礎的虛擬現(xiàn)實技術,深入的虛擬現(xiàn)實技術可以指導生成,仿真。培訓、治療等
虛擬現(xiàn)實技術在中國還是剛剛發(fā)展,他是和計算機仿真學,環(huán)境藝術學等等密切相關的,現(xiàn)在在各個大的院校都有虛擬現(xiàn)實的實驗室,一般設立在計算機學院或者機械學院,國內(nèi)目前底層的研究比較少,主要還是工程開發(fā)?,F(xiàn)在國內(nèi)出現(xiàn)了很多的虛擬現(xiàn)實的,在北京,上海,西安都有很多。他們一般是用于房地產(chǎn)開發(fā),政府進行市區(qū)規(guī)劃,或者是給院校提供一些設備方案??刻摂M現(xiàn)實掙錢的話??梢苑譃檐浖陀布蓚€方面,軟件掙錢就是給對方做一套虛擬現(xiàn)實的產(chǎn)品,滿足客戶的需要,硬件的話就是運行這個產(chǎn)品的平臺,這個一般是比較昂貴的,一般提供好幾沖方案,從普通的pc機到工作站,到真正的虛擬現(xiàn)實沉浸設備,通過硬件也可以有很好的利潤
虛擬與現(xiàn)實兩詞具有相互矛盾的含義,把這兩個詞放在一起,似乎沒有意義,但是科學技術的發(fā)展卻賦予了它新的含義。虛擬現(xiàn)實的明確定義不太好說,,虛擬現(xiàn)實,又稱假想現(xiàn)實,意味著“用電子計算機合成的人工世界”。從此可以清楚地看到,這個領域與計算機有著不可分離的密切關系,信息科學是合成虛擬現(xiàn)實的基本前提。生成虛擬現(xiàn)實需要解決以下三個主要問題:
①以假亂真的存在技術。即,怎樣合成對觀察者的感器來說與實際存在相一致的輸入信息,也就是如何可以產(chǎn)生與現(xiàn)實環(huán)境一樣的視覺,觸覺,嗅覺等。
②相互作用。觀察者怎樣積極和能動地操作虛擬現(xiàn)實,以實現(xiàn)不同的視點景象和更高層次的感覺信息。實際上也就是怎么可以看得更像,聽得更真等等。
③自律性現(xiàn)實。感覺者如何在不意識到自己動作、行為的條件下得到栩栩如生的現(xiàn)實感。在這里,觀察者、傳感器、計算機仿真系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)構成了一個相互作用的閉環(huán)流程。
今天,虛擬現(xiàn)實已經(jīng)發(fā)展成一門涉及計算機圖形學、精密傳感機構、人機接口及實時圖像處理等領域的綜合性學科。虛擬現(xiàn)實技術分虛擬實景(境)技術(如虛擬游覽故宮博物館)與虛擬虛景(境)技術(如虛擬現(xiàn)實環(huán)境生成、虛擬設計的波音世紀信息技術的代表。它的發(fā)展,不僅從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞胶蜕罘绞剑瑒诤鸵輰⒄嬲Y(jié)合起來,人們在享受環(huán)境中工作,在工作過程中得到享受;而且虛擬現(xiàn)實技術與美術、音樂等文化藝術的結(jié)合,將誕生人類的第九藝術。隨著計算機技術的發(fā)展,在PC機上實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術已成為可能。所以,目前虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)的運行趨勢為單機桌面和互聯(lián)網(wǎng)兩種主要方式,因此,它對計算機硬件技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展和應用也有很大的刺激作用。
在喧鬧都市的辦公室中忙碌了一天的人們,多么希望自己能一步跨入一個熱帶天堂?;孟胍黄煌麩o邊的海灘,挽起褲腿站在水邊,任憑海浪輕撫腳面,椰林隨風清唱,海鷗自由翱翔,太陽在天際徐徐落下,余暉把海面染紅。這種想象能使許多人忘卻疲勞,他們在心中創(chuàng)造了一個使自己心曠神怡的幻境。但是如果那景象三維立體、細致入,如果你能看到自己用手拾起一片貝殼,這個幻境就會變得活靈活現(xiàn),你就會認為自己實際已去過了那個海島?,F(xiàn)在,基于虛擬現(xiàn)實技術的“休息機”可以為人們提供這種跨越空間的手段。
一個住宅小區(qū)的藍圖剛剛繪制完成,能否在動工之前,先讓未來的住戶們到自己的單里面轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),對環(huán)境設施、房屋結(jié)構、門窗位置以及裝修提出自己的意見?答案是肯定的:虛擬現(xiàn)實可以帶你走入未來。使用虛擬顯示頭盔,宇航員可以在那里進行模擬訓練。
虛擬現(xiàn)實(簡稱R),又稱靈境技術,是以浸沒感、交互性和構思為基本特征的計算機高級人機界面。他綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術、并行處理技術和多傳感器技術,模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器功能,使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中,并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互,創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制,感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。
R技術具有超越現(xiàn)實的虛擬性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心設備仍然是計算機。它的一個主要功能是生成虛擬境界的圖形,故此又稱為圖形工作站。目前在此領域應用最廣泛的是SGI、SUN等生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的專用工作站,但近來基于Intel奔騰Ⅲ(Ⅳ代)代芯片的和圖形加速卡的機圖形工作站性能價格比優(yōu)異,有可能異軍突起。圖像顯示設備是用于產(chǎn)生立體視覺效果的關鍵外設,目前常見的產(chǎn)品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高檔的頭盔顯示器在屏蔽現(xiàn)實世界的同時,提供高分辨率、大視場角的虛擬場景,并帶有立體聲耳機,可以使人產(chǎn)生強烈的浸沒感。其他外設主要用于實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實的交互功能,包括數(shù)據(jù)手套、三維鼠標、運動跟蹤器、力反饋裝置、語音識別與合成系統(tǒng)等等。虛擬現(xiàn)實技術的應用前景十分廣闊。它始于軍事和航空航天領域的需,但近年來,虛擬現(xiàn)實技術的應用已大步走進工業(yè)、建筑設計、教育培訓、文化娛樂等方面。它正在改變著我們的生活。
虛擬現(xiàn)實是在計算機中構造出一個形象逼真的模型。人與該模型可以進行交互,并產(chǎn)生與真實世界中相同的反饋信息,使人們獲得和真實世界中一樣的感受。當人們需要構造當前不存在的環(huán)境(合理虛擬現(xiàn)實)、人類不可能達到的環(huán)境(夸張?zhí)摂M現(xiàn)實)或構造純粹虛構的環(huán)境(虛幻虛擬現(xiàn)實)以取代需要耗資巨大的真實環(huán)境時,就可以利用虛擬現(xiàn)實技術。
為了實現(xiàn)和在真實世界中一樣的感覺,就需要有能實現(xiàn)各種感覺的技術。人在真實世界中是通過眼睛、耳朵、手指、鼻子等器來實現(xiàn)視覺、觸覺(力覺)、嗅覺等功能的。人們通過視覺觀看到色彩斑斕的外部環(huán)境,通過聽覺感知豐富多彩的音響世界,通過觸覺了解物體的形狀和特性,通過嗅覺知道周圍的氣味。總之,通過各種各樣的感覺,使我們能夠同客觀真實世界交互(交流),使我們浸沉于和真實世界一樣的環(huán)境中。
在這里,實現(xiàn)聽覺最為容易;實現(xiàn)視覺是最基本的也是必不可少的和最常用的;實現(xiàn)觸覺只有在某些情況下需要,現(xiàn)在正在完善;實現(xiàn)嗅覺還剛剛開始。 人從外界獲得的信息,有%來自視覺。因此在虛擬環(huán)境中,實現(xiàn)和真實環(huán)境中一樣的視覺感受,對于獲得逼真感、浸沉感至為重要。
在虛擬現(xiàn)實中和通常圖像顯示不同的是,要顯示的圖像要隨觀察者眼睛位置的變化而變化。此外,要能快速生成圖像以獲和實時感。例如,制作動畫時不要實時,為了保證質(zhì)量每幅畫面需要多長時間生成不受限制。而虛擬現(xiàn)實時生成的畫面通常為幀/秒。 有了這樣的圖像生成能力,再配以適當?shù)囊繇懶Ч?,就可以使人有身臨其境的感受。
能夠提供視覺和聽覺效果的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),已被用于各種各樣的仿真系統(tǒng)中。城市規(guī)劃中,這樣的系統(tǒng)正發(fā)揮著巨大作用。例如,許多城市都有自己的近期、中期和遠景規(guī)劃。在規(guī)劃中需要考慮各個建筑同周圍環(huán)境是否和諧相容,新建筑是否同周圍的原有的建筑協(xié)調(diào),以免造成建筑物建成后,才發(fā)現(xiàn)它破壞了城市原有風格和合理布局。
這樣的仿真系統(tǒng)還可用以保護文物、重現(xiàn)古建筑。把珍貴的文物用虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)出來供人參觀,有利于保護真實的古文物。山東曲阜的孔子博物院就是這么做的。它把大成殿也制成模型,觀眾通過計算機便可瀏覽到大成殿幾十根鏤空雕刻的盤龍大石柱,還可以繞到大成殿后面游覽。
用虛擬現(xiàn)實技術建立起來的水庫和江河湖泊仿真系統(tǒng),更能使人一覽無遺。例如建立起三峽水庫模型后,便可在水庫建成之前,直觀地看到建成后的壯觀景象。蓄水后將最先淹沒哪些村莊和農(nóng)田,哪些文物將被淹沒,這樣能主動及時解決問題。如果建立了某地區(qū)防汛仿真系統(tǒng),就可以模擬水位到達警戒線時哪些堤段會出現(xiàn)險情,萬一發(fā)生決口將淹沒哪些地區(qū)。這對制定應急預案有莫大的幫助。
虛擬現(xiàn)實的廣泛用途,把計算機應用提高到一個嶄新的水平,其作用和意義顯而易見。此外,還可從更高的層次上來看待其作用和意義。 一是在觀念上,從“以計算機為主體”變 成“以人為主體”。二是在哲學上使人進一步認識“虛”和“實”之間的關系。
過去的人機界面(人同計算機的交流)要人去適應計算機,而使用虛擬現(xiàn)實技術后,人可以不必意識到自己在同計算機交道,而可以像在日常環(huán)境中處理事情一樣同計算機交流。這就把人從操作計算機的復雜工作中解放出來。在信息技術日益復雜、用途日益廣泛的今天,這充分發(fā)揮信息技術的潛力具有重大的意義。
虛和實的關系是一個古老的哲學命題。我們是處于真實的客觀世界中,還是只處于自己感覺世界中,一直是唯物論和唯心論爭論的焦點。以視覺為例,我們所看到的一切,不過是視網(wǎng)膜上的影像。過去,視網(wǎng)膜上的影像都是真實世界的反映,因此客觀的真實世界同主觀的感覺世界是一致的?,F(xiàn)在,虛擬現(xiàn)實導致了二重性,虛擬現(xiàn)實的景物對人感來說是實實在在的存在,但它又的的確確是虛構的東西??墒牵凑仗摌嫋|西行事,往往又會得出正確的結(jié)果。因此就引發(fā)了哲學上要重新認識“虛”和“實”之間關系的課題。
早在年代便開始將虛擬現(xiàn)實用于培訓宇航員。由于這是一種省錢、安全、有效 的培訓方法,現(xiàn)在已被推廣到各行各業(yè)的培訓中。目前,虛擬現(xiàn)實已被推廣到不同領域中,得到廣泛應用。
在科技開發(fā)上,虛擬現(xiàn)實可縮短開發(fā)周期,減少費用。例如克萊斯勒年初便利用虛擬現(xiàn)實技術,在設計某兩種新型車上取得突破,首次使設計的新車直接從計算機屏幕投入生產(chǎn)線,也就是說完全省略了中間的試生產(chǎn)。 由于利用了卓越的虛擬現(xiàn)實技術,使克萊斯勒避免了項設計差錯,節(jié)約了萬美費用。利用虛擬現(xiàn)實技術還可以進行汽車沖撞試驗,不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的沖撞后果。
在虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)和理論分析、科學實驗一起,成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。用它來設計新材料,可以預先了解改變成分對材料性能的影響。在材料還沒有制造出來之前便知道用這種材料制造出來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。
商業(yè)上,虛擬現(xiàn)實常被用于推銷。例如建筑工程投標時,把設計的方案用虛擬現(xiàn)實技術表現(xiàn)出來,便可把業(yè)主帶入未來的建筑物里參觀,如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等,都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點以及功能眾多、用途多樣的商品推銷。因為用虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)這類商品的魅力,比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。
醫(yī)療上,虛擬現(xiàn)實應用大致上有兩類。一是虛擬人體,也就是數(shù)字化人體,這樣的人體模型醫(yī)生更容易了解人體的構造和功能。另一是虛擬手術系統(tǒng),可用于指導手術的進行。
軍事上,利用虛擬現(xiàn)實技術模擬戰(zhàn)爭過程已成為最先進的多快好省的研究戰(zhàn)爭、培訓指揮員的方法。也是由于虛擬現(xiàn)實技術達到很高水平,所以盡管不進行核試驗,也能不斷改進核武器。戰(zhàn)爭實驗室在檢驗預定方案用于實戰(zhàn)方面也能起巨大作用。年海灣戰(zhàn)爭開始前,美軍便把海灣地區(qū)各種自然環(huán)境和伊拉克軍隊的各種數(shù)據(jù)輸入計算機內(nèi),進行各種作戰(zhàn)方案模擬后才定下初步作戰(zhàn)方案。后來實際作戰(zhàn)的發(fā)展和模擬實驗結(jié)果相當一致。
娛樂上,應用是虛擬現(xiàn)實最廣闊的用途。英國的一種滑雪模擬器。使用者身穿滑雪服、腳踩滑雪板、手拄滑雪棍、頭上載著頭盔顯示器,手腳上都裝著傳感器。雖然在斗室里,只要做著各種各樣的滑雪動作,便可通過頭盔式顯示器,看到堆滿皚皚白雪的高山、峽谷、懸崖陡壁,一一從身邊掠過,其情景就和在滑雪場里進行真的滑雪所感覺的一樣。
現(xiàn)在,虛擬現(xiàn)實技術不僅創(chuàng)造出虛擬場景,而且還創(chuàng)造出虛擬主持人、虛擬歌星、虛擬演員。日本電視臺推出的歌星DiKi,不僅歌聲迷人而且風采翩翩,引得無數(shù)歌迷紛紛傾倒,許多追星族欲親睹其芳容,迫使電視臺只好說明她不過是虛擬的歌星。美國迪斯尼還準備推出虛擬演員。這將使“演員”藝術青春常在、活力永存。明星片酬走向天價是導致使用虛擬演員的另一個原因。虛擬演員成為電影主角后,電影將成為軟件產(chǎn)業(yè)的一個分支。各軟件將開發(fā)數(shù)不勝數(shù)的虛擬演員軟件供人選購。固然,在幽默和人情味上,虛擬演員在很長一段時間內(nèi)甚至永遠都無法同真演員相比,但它的確能成為優(yōu)秀演員。不久前由計算機拍成的游戲節(jié)目《古墓麗影》片中的女主角入選全球知名人物,預示著虛擬演員時代即將來臨。
虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)和理論分析、科學實驗一起,成為人類探索客觀世界規(guī)律三大手段。
虛現(xiàn)實是利用計算機技術,對現(xiàn)實的運動進行模擬和聲像演示。
在虛擬機過程中,操縱者可以身臨其境地感覺到這個過程的運動情況,可以對設備進行操縱,可以查看生產(chǎn)過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程、物流過程等活動的各種技術參數(shù)的動態(tài)值,從而確認現(xiàn)實的系統(tǒng)是否有能力完成預定的任務和如何去完成,也可從中發(fā)現(xiàn)運動過程的缺陷和問題,予以改進。
隨著物流的遠程化和國際化,物流的流程跨越若干國家、若干種運輸工具,客戶根本沒有可能對這個系統(tǒng)進行實地考查,客戶在進行業(yè)務外包時,又不能只聽一些情況介紹或者錄像演示的過程做出最后的判斷,在這種情況下,采用模擬現(xiàn)實個辦法,客戶可以直接進入計算機系統(tǒng)虛擬的世界,對關鍵環(huán)節(jié)。操縱、演示,觀察和分析有關過程的動態(tài)數(shù)據(jù),以判定此項業(yè)務是否可以外包給這個系統(tǒng);另一方面,第三方物流,也需要借助于模擬現(xiàn)實系統(tǒng),來分系物流時間、物流成本等,以對是否可以接受客戶的要作出決策。
典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)有以下幾部分組成:
1)效果發(fā)生器。效果發(fā)生器是完成人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置,包括人們產(chǎn)生現(xiàn)實沉浸感受到的各類輸出裝置,例如頭盔顯示器、立體聲耳機;還包括能測定視線方向和手指動作的輸入裝置,例如頭部方位探測器和數(shù)據(jù)手套等
2)實景仿真器。實景仿真器是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心部分,它實際上是計算機軟硬件系統(tǒng),包括的軟件開發(fā)工具及配套硬件組成,其任務是接受和發(fā)送效果發(fā)生器產(chǎn)生或接收的信。
3)應用系統(tǒng)。應用系統(tǒng)是面向不同虛擬過程的軟件部分,它描述虛擬的具體內(nèi)容,包括仿真動態(tài)邏輯、結(jié)構,以及仿真對象及之間和仿真對象與用戶之間交互關系。
4)幾何構造系統(tǒng)。它提供描述仿真對象物理屬性,例如形狀、外觀、顏色、位置等信息,應用系統(tǒng)在生成虛擬世界時,需要這些信息。