最新虛擬現(xiàn)實(shí)的科技論文1500字(2)
最新虛擬現(xiàn)實(shí)的科技論文1500字
最新虛擬現(xiàn)實(shí)的科技論文1500字篇二
虛擬現(xiàn)實(shí)及其演變發(fā)展
摘要：本文首先簡單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，然后以幾個(gè)在VR 研究 方面具有代表性的國家(主要是美國)為例，詳述了VR的演變 發(fā)展 史。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 研究現(xiàn)狀 發(fā)展 技術(shù)
1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)是從 英文 Virtual Reality一詞翻譯過來的。Virtual就是虛假的意思，Reality就是真實(shí)的意思，合并起來就是虛擬現(xiàn)實(shí)。國內(nèi)也有人譯為“靈境”或“幻真”。虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)融合了 計(jì)算 機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)、心 理學(xué) 、人類工程學(xué)及人工智能的綜合技術(shù)。
目前 ，有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)研究現(xiàn)狀方面的資料很多，但關(guān)于這方面的記載都不夠系統(tǒng)和全面，本文僅以幾個(gè)具有典型性的國家為例，對(duì)其在VR方面的發(fā)展?fàn)顩r作一綜述。
2 美國的研究現(xiàn)狀
美國是在VR技術(shù)方面最具權(quán)威性的國家。美國VR研究技術(shù)的水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。首先讓我們先來回顧一下美國數(shù)十年來虛擬技術(shù)的發(fā)展歷程。發(fā)展歷程基本上可分為三個(gè)階段： 20世紀(jì) 70年代以前為第一階段;80年代初到80年代中期為第二階段;第三階段從80年代末期至今。
2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)思想的產(chǎn)生
1929年，Edwin A.Link發(fā)明了飛行模擬器，使乘坐者的感覺和坐在真的飛機(jī)上是一樣的。
1956年，Morton HEileg開發(fā)了一個(gè)叫做Sensorama的摩托車仿真器。Sensorama具有三維顯示及立體聲效果，并能產(chǎn)生振動(dòng)和風(fēng)吹的感覺。
1962年，Morton HEIlig的專利“全傳感仿真器”的發(fā)明，有振動(dòng)、聲的感覺。該專利也蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想。
1965年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基者Ivan Sutherlan發(fā)表了“終極顯示”( The Ultimate Display)的論文，提出了感覺真實(shí)、交互真實(shí)的人機(jī)協(xié)作新 理論 。
1966年，美國的MIT林肯實(shí)驗(yàn)室在海軍科研辦公室的資助下，研制出了第一個(gè)頭盔式顯示器(HMD)，隨后又將模擬力和觸覺的反饋裝置加入到系統(tǒng)中。
1967年，美國北卡羅來納大學(xué)開始了Grup計(jì)劃，研究探討力反饋(Force Feedback)裝置。該裝置可以將物理壓力通過用戶接口引向用戶，可以使人感到一種計(jì)算機(jī)仿真力。
1968年，Sutherlan在哈佛大學(xué)的組織下開發(fā)了頭盔式立體顯示器(Helmet Mounted Display 即HMD)，后來他又開發(fā)了一個(gè)虛擬系統(tǒng)，可稱得上是第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
1970年，美國的MIT林肯實(shí)驗(yàn)室研制出了第一個(gè)功能較齊全的HMD系統(tǒng)。
1973年年，Myron Krurger提出了“Artificial Reality”，這是早期出現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)的詞。
2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)初步發(fā)展
20世紀(jì)80年代初到80年代中期。此階段開始形成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念。這一時(shí)期出現(xiàn)了兩個(gè)比較典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，即VIDEOPLACE與VIEW系統(tǒng)。
20世紀(jì)80年代初，美國的DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)SIMNET。
1984年，M.McGreevy和J.Humphries博士開發(fā)了虛擬環(huán)境視覺顯示器，用于火星探測(cè)，將探測(cè)器發(fā)回地面的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，構(gòu)造了火星表面的三維虛擬環(huán)境。
1985年，WPAFB和Dean Kocian共同開發(fā)了VCASS飛行系統(tǒng)仿真器。
1986年可謂碩果累累，F(xiàn)urness提出了一個(gè)叫作“虛擬工作臺(tái)”(Virtual Crew station)的革命性概念;Robinett 與合作者 Fisher, Scott S, James Humphries, Michael McGreevy 發(fā)表了早期的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)方面的論文“The Virtual Environment Display System”;Jesse Eichenlaub提出開發(fā)一個(gè)全新的三維可視系統(tǒng)，其目標(biāo)是使觀察者不要那些立體眼鏡、頭跟蹤系統(tǒng)、頭盔等笨重的輔助東西也能達(dá)到同樣效果的三維逼真的VR世界。這一愿望在1996年得以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛辛?D/3D 轉(zhuǎn)換立體顯示器(DTI 3D display)的發(fā)明。
1987年，James.D.Foley教授在具有 影響 力的《 科學(xué) 的美國》上發(fā)表了一篇題為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)界面(Interfaces for Advanced Computing)一文;美國《Scientific American》雜志還發(fā)表了一篇報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)手套的文章，這篇文章及其后在各種報(bào)刊上發(fā)表的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的文章引起了人們的極大興趣。
1989年，美國Jarn Lanier正式提出“Virtual Reality(虛擬現(xiàn)實(shí))”一詞。
2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日趨完善
1992年，Sense8公司開發(fā)了“WTK”開發(fā)包，為VR技術(shù)提供更高層次上的 應(yīng)用 。
1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會(huì)上，首次正式提出了VRML這個(gè)名字。后來又出現(xiàn)了大量的VR建模語言，如：X3D，Java3D等。
1994年，Burdea G和Coiffet出版了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一書，在書中他用3I(Imagination、Interaction、Immersion)概括VR的三個(gè)基本特征。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)軟件、硬件系統(tǒng)使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖像的實(shí)時(shí)動(dòng)畫制作成為可能，越來越多的新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備相繼進(jìn)入市場(chǎng)，而人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也在不斷創(chuàng)新，這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。其中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777獲得成功，是近幾年來又一件引起 科技 界矚目的偉大成果。
3 VR技術(shù)在歐洲的 研究 開發(fā)
3.1 VR在英國的研究與開發(fā)
英國在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計(jì)和 應(yīng)用 研究方面，在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們?cè)谲浖陀布哪承╊I(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn)，主要包括VR重構(gòu) 問題 。他們的產(chǎn)品還包括建筑和 科學(xué) 可視化 計(jì)算 。
英國從事VR研究主要集中在以下四個(gè)主要中心。
Windustries( 工業(yè) 集團(tuán)公司)，以工業(yè)設(shè)計(jì)和可視化等重要領(lǐng)域而聞名于世。
British Aerospace (英國航空公司BAe)，其主要從事的研究項(xiàng)目有：利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)高級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)座艙;VECTA(Virtual Environment Configurable Training Aid)是一個(gè)高級(jí)測(cè)試平臺(tái)，用于研究VR技術(shù)以及考察用VR替代傳統(tǒng)模擬器 方法 的潛力;VECTA的子項(xiàng)目RAVE(Real And Virtual Environment)就是專門為在座艙內(nèi)訓(xùn)練飛行員而研制的。
Dimension Internation是桌面VR的先驅(qū)，該公司以生產(chǎn)一系列以Superscape命名的商業(yè)VR軟件包而聞名。
Division Ltd公司，它的成就是在開發(fā)Vision、Pro Vision和Supervision系統(tǒng)/模塊化高速圖形引擎中，率先使用了Transputer和i860技術(shù)。
3.2 歐洲其它國家VR的研究狀況
在歐洲，其它一些較發(fā)達(dá)的國家如：荷蘭、德國、瑞典等也積極進(jìn)行了VR的研究與應(yīng)用。
瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個(gè)基于Unix的，不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。
荷蘭海牙TNO研究所的物理 電子 實(shí)驗(yàn)室(TNO-PEL)開發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過改進(jìn)人機(jī)界面來改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。
德國的計(jì)算機(jī)圖形研究所(IGD)的測(cè)試平臺(tái)，用于評(píng)估VR對(duì)未來系統(tǒng)和界面的 影響 ，以及向用戶和生產(chǎn)者提供通向先進(jìn)的可視化、模擬技術(shù)和VR技術(shù)的途徑。
另外，德國在建筑業(yè)、汽車工業(yè)及醫(yī)學(xué)界等也較早應(yīng)用了VR技術(shù)，如德國一些著名的汽車企業(yè)奔馳、寶馬、大眾等都使用了VR技術(shù);制藥企業(yè)將VR用于新藥的開發(fā); 醫(yī)院 開始用人體數(shù)字模型進(jìn)行手術(shù)實(shí)驗(yàn)。
4 日本的研究現(xiàn)狀
日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的 發(fā)展 在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模 VR 知識(shí)庫和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就。
東京技術(shù)學(xué)院精密和智能實(shí)驗(yàn)室研究了一個(gè)用于建立三維模型的人性化界面，稱為SPmAR。
NEC公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用代用手來處理CAD中的三維形體模型，通過數(shù)據(jù)手套把對(duì)模型的處理與操作者的手聯(lián)系起來。
京都的先進(jìn)電子通信研究所(ATR)正在開發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來識(shí)別手勢(shì)和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入。
日本國際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置。
東京大學(xué)的高級(jí)科學(xué)研究中心的研究重點(diǎn)主要集中在遠(yuǎn)程控制方面，他們最近的研究項(xiàng)目是可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個(gè)模擬人手的隨動(dòng)機(jī)械人手臂的主從系統(tǒng)。
東京大學(xué)原島研究室開展了3項(xiàng)研究：人類面都表情特征的提取、三維結(jié)構(gòu)的判定和三維形狀的表示、動(dòng)態(tài)圖像的提取。
東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題。他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)，用于克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性。
筑波大學(xué)研究一些力反饋顯示方法，開發(fā)了九自由度的觸覺輸入器，虛擬行走原型系統(tǒng)。
富士通實(shí)驗(yàn)室有限公司通過研究虛擬生物與VR環(huán)境的作用、VR中的手勢(shì)識(shí)別，開發(fā)了一套神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 姿勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)。
5 國內(nèi)研究成果
從某種意義上講，我國才是VR的發(fā)源地，早在戰(zhàn)國時(shí)期，《墨子.魯問》篇中就記載著“公輸般竹木為鵲，成而飛之，三日不下”，其原材料是極薄的木片或竹片。后來人們?cè)陲L(fēng)箏上系上竹哨，利用風(fēng)吹竹哨，聲如箏鳴，故稱“風(fēng)箏。模擬飛行動(dòng)物發(fā)明的有聲風(fēng)箏，這是有關(guān) 中國 古代人試驗(yàn)飛行器模型的最早記載。后來該技術(shù)傳到西方，利用風(fēng)箏的原理才發(fā)明了飛機(jī)。
但我國對(duì)VR技術(shù)的正式研究起步卻很晚，大概在20世紀(jì)90年代初，發(fā)展到現(xiàn)在已初步取得了成果 但與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。其研究概述如下。
國內(nèi)最早開展此項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)的是西安虛擬現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)研究中心;北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系也是國內(nèi)最早研究VR的單位之一，它在VR視覺接口方面獲得了一部分研究成果;北京大學(xué)設(shè)計(jì)了基于PC機(jī)的VR系統(tǒng);清華大學(xué)國家光盤工程研究中心所作的“布達(dá)拉宮”，采用了QuickTime技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大全景VR制;浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng);哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地合成了人的高級(jí)行為中的特定人臉圖像，解決了表情的合成和唇動(dòng)合成技術(shù)問題，并正在研究人說話時(shí)手勢(shì)和頭勢(shì)的動(dòng)作、語音和語調(diào)的同步等;西安交大信息工程研究所對(duì)VR中的關(guān)鍵技術(shù)—立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究;中國 科技 開發(fā)院威海分院研究了視覺接口技術(shù)，完成了VR中的體視圖及軟件接口;北方工業(yè)大學(xué)CAD中心是我國最早開展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫研究的單位之一，完成了通訊圖像顯示系統(tǒng)的多媒體平臺(tái)及相關(guān)音頻資料庫, 并且中國第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心;上海大學(xué)CIMS中心開發(fā)了一套基于IRIX的虛擬科技園區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng);另外，上海 交通 大學(xué)圖像處理模式識(shí)別研究所，長沙國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所、華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與住處科學(xué)系等單位也進(jìn)行了一些研究工作和嘗試。
6 結(jié)束語
資料顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)從其萌芽到今天的日漸成熟已經(jīng)走過了相當(dāng)長的一段風(fēng)雨歷程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)3D運(yùn)算能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬大大提高，虛擬現(xiàn)實(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日益廣泛，已逐漸應(yīng)用到了航空、軍事、醫(yī)學(xué)、 教育 、工程設(shè)計(jì)、商業(yè)經(jīng)營等各個(gè)領(lǐng)域。
不過，以上這些應(yīng)用給用戶的感覺并不真實(shí)，它只能被看做虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的初步應(yīng)用。隨著 現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的有著真正三維身體的“人”或物在虛擬的三維場(chǎng)景中出現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)生活中的人可以在一個(gè)虛擬的三維的“真實(shí)”世界中變成另一個(gè)“人”，可做出真正動(dòng)作，真正與他人“交談”、“接觸”。
參考 文獻(xiàn)
[1]琚新剛,李金波. 虛擬現(xiàn)實(shí)及其 應(yīng)用 [J]. 河南 教育 學(xué)院學(xué)報(bào)( 自然 科學(xué) 版),2003,12(1):63～64.
[2]鄒湘軍,孫健等. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變 發(fā)展 與展望[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004,16(9):1905～1909.
[3]姜學(xué)智, 李忠華. 國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的 研究 現(xiàn)狀[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004,23(2):238～240.
[4]蘇建明, 張續(xù)紅, 胡慶夕. 展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J]. 計(jì)算 機(jī)仿真，2004,21(1):18～21.
[5]吳迪, 黃文騫. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀[J].海洋測(cè)繪，2002,22(6):15～17.
[6]胡慶夕, 蘇建明, 張續(xù)紅.聚焦虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J].機(jī)電一體化，2002(6):6～11.
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