作文一:《如何看待“虚拟现实”命题的高考作文》600字
每年高考时,无论什么样的作文,都会引发热议。而今年,浙江高考作文尤甚,从中午
开始,就刷满朋友圈,正是因为它提到了VR。对于“虚拟现实”命题的高考作文,该如何看待呢?
如果从考生角度来说,写好这篇作文,并不需要多么强烈的VR行业知识。因为在作文材料里了解到的VR定义,足以支撑考生提取观点,抒发一篇立场鲜明的高考作文了。 如果从命题者角度来说,在解释VR时,第一个观点用到了:足不出户地穿梭于各个虚拟场景,时而在商店的衣帽间里试穿新衣。很明显,很多人都可以想到阿里的BUY+,而阿里的大本营在哪?大家想必都明了,这个题目深意颇值得玩味。江浙一带,自古出才子。文
化氛围相对轻松活泼浪漫,出这样一个题目,是很与时俱进的事情,也向家长释放出一个信号,应试教育正在逐渐接受开放,我们需要思维活跃,了解科技与未来趋势的学生。 然而,目前国内VR发展本身就起步不久,很多从事VR行业的人对VR的理解都不是很准确,大家的分歧很大,并且处于摸索期,更何况学生?课堂里估计根本不会讲这方面的内容,学生只能私下通过网络了解,可是又有多少学生能了解这个和课本关系不大的领域呢?
最后,从VR行业角度来说,这也许是一次让广大人民尤其是浙江人民了解VR的好时机。VR终将走出圈内自HIGH,迎来全民参与的好时代。
作者简介
任腾飞:男,1989年9月7日生于山东泰安一个农民家庭。曾就读于北京某大学广告与传媒专业,后辍学创业。自媒体人,网络营销运营从业者,**思想商业应用实战研究员。
作文二:《虚拟现实的概念》6300字
虚拟现实的概念、特征、技术及应用
正如其它新兴科学技术一样,虚拟现实技术也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。
它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。我们必须清醒地认识到,虽然这个领域的技术潜力是巨大的,应用前景也是很广阔的,但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论,目前虚拟现实技术所取得的成就,绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力,仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题,还根本未涉及“人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程。只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底的克服了。我们期待这有朝一日,虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统,成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
就像电影《黑客帝国》里描述的那样,未来的我们竟可以生活在一个由电脑控制的虚拟世界里。在这个世界里,我们同样拥有各种感觉,同样拥有亲戚朋友,同样拥有工作,同样拥有现实世界的一切“真实”。只是,这一切都是虚拟的。
人类有许多梦想,一些梦想已经变为现实,而有一些梦想也许永远都不可能实现。然而,有一种技术却能使一切梦想全部实现,这就是虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)。
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科,对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初,虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。
虚拟现实基本概念
概括地说,虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是
实际上可实现的,也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此,虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。
从本质上来说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户的操作。根据虚拟现实技术所应用的对象不同,其作用可表现为不同的形式,例如将某种概念设计或构思可视化和可操作化,实现逼真的遥控现场效果,达到任意复杂环境下的廉价模拟训练目的等。
虚拟现实技术的主要特征
虚拟现实技术的主要特征有以下几方面:
多感知性(Multi-Sensory)——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
浸没感(Immersion)——又称临场感,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使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去是真的,听上去是真的,动起来是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。
交互性(Interactivity)——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(包括实时性)。例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
构想性(Imagination)——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间,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。
虚拟现实系统的构成
一般来说,一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔
显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备,以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
这里,虚拟环境处理器是VR系统的心脏,完成虚拟世界的产生和处理功能。输入设备给VR系统提供来自用户的输入,并允许用户在虚拟环境中改变自己的位置、视线方向和视野,也允许改变虚拟环境中虚拟物体的位置和方向。而输出设备是由VR系统把虚拟环境综合产生的各种感官信息输出给用户,使用户产生一种身临其境的逼真感。其主要的研究内容包括以下几个方面:
动态环境建模——虚拟环境的建立是VR系统的核心内容,动态环境建模技术的目的就是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用CAD技术,更多的情况则需采用非接触式的视觉技术,两者有机结合可以有效地提高数据获取的效率。
实时三维图形生成技术——三维图形的生成技术已经较为成熟,这里的关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的,至少要保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。
在不降低图形的质量和复杂程度的前提下,如何提高刷新频率是该技术的主要内容。
立体显示和传感器技术——虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的设备远远不能满足需要,比如头盔式三维立体显示器有以下缺点:过重(1.5 kg至2kg)、分辨率低(图像质量差)、延迟大(刷新频率低)、行动不便(有线)、跟踪精度低、视场不够宽、眼睛容易疲劳等,因此有必要开发新的三维显示技术。同样,数据手套、数据衣服等都有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点。另外,力觉和触觉传感装置的研究也有待进一步深入,虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。
应用系统开发工具——虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象,即如何发挥想像力和创造性。选择适当的应用对象可以大幅度提高生产效率,减轻劳动强度,提高产品质量。为了达到这一目的,必须研究虚拟现实的开发工具,例如VR系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。
系统集成技术——由于VR系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别与合成技术等等。
虚拟现实的关键技术
虚拟现实是多种技术的综合,包括实时三维计算机图形技术,广角(宽视野)立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,以及触觉/力觉反馈、立体声、语音输入输出技术等。下面对这些技术分别加以说明。
实时三维计算机图形技术
相比较而言,利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情。如果有足够准确的模型,又有足够的时间,我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像,但是这里的关键是实时。例如在飞行模拟系统中,图像的刷新相当重要,同时对图像质量的要求也很高,再加上非常复杂的虚拟环境,问题就变得相当困难。
广角(宽视野)的立体显示
人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息。当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。
在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器,但用户带上特殊的眼镜后,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。
用户(头、眼)的跟踪:在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态,而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。
跟踪头部运动的虚拟现实头套:在传统的计算机图形技术中,视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。另一个优点是,用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境。
在用户与计算机的交互中,键盘和鼠标是目前最常用的工具,但对于三维空间来说,它们都不太适合。在三维空间中因为有六个自由度,我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意
运动。现在,已经有一些设备可以提供六个自由度,如3Space数字化仪和SpaceBall空间球等。另外一些性能比较优异的设备是数据手套和数据衣。
立体声
人能够很好地判定声源的方向。在水平方向上,我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向,因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的,所以会有一种方向感。现实生活里,当头部转动时,听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中,声音的方向与用户头部的运动无关。
触觉与力觉反馈
在一个VR系统中,用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它,但是你的手没有真正接触杯子的感觉,并有可能穿过虚拟杯子的“表面”,而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。
语音输入输出
在VR系统中,语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言,并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的,因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。例如,连续语音中词与词之间没有明显的停顿,同一词、同一字的发音受前后词、字的影响,不仅不同人说同一词会有所不同,就是同一人发音也会受到心理、生理和环境的影响而有所不同。
使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题,首先是效率问题,为便于计算机理解,输入的语音可能会相当罗嗦。其次是正确性问题,计算机理解语音的方法是对比匹配,而没有人的智能。 虚拟现实代表性设备
在VR系统中,有许多有趣的、功能不同的专用设备,下面选一些代表性的设备加以介绍。
BOOM可移动式显示器:它是一种半投入式视觉显示设备。使用时,用户可以把显示器方便地置于眼前,不用时可以很快移开。BOOM使用小型的阴极射线管,产生的像素数远远小于液晶显示屏,图像比较柔和,分辨率为1280×1024像素,彩色图像。
数据手套:数据手套是一种输入装置,它可以把人手的动作转化为计算机的输入信号。它由很轻的弹性材料构成。该弹性材料紧贴在手上,同时附着许多位置、方向传感器和光纤导线,以检测手的运动。光纤可以测量每个手指的弯曲和伸展,而通过光电转换,手指的动作信息可以被计算机识别。
TELETACT手套:它是一种用于触觉和力觉反馈的装置,利用小气袋向手提供触觉和力觉的刺激。这些小气袋能被迅速地加压和减压。当虚拟手接触一件虚拟物体时,存储在计算机里的该物体的力模式被调用,压缩机迅速对气袋充气或放气,使手部有一种非常精确的触觉。
数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。
虚拟现实的应用领域
虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术,它几乎可以支持任何人类活动,适用于任何领域。
较早的虚拟现实产品是图形仿真器,其概念在60年代被提出,到80年代逐步兴起,90年代有产品问世。1992年世界上第一个虚拟现实开发工具问世,1993年众多虚拟现实应用系统出现,1996年NPS公司使用惯性传感器和全方位踏车将人的运动姿态集成到虚拟环境中。到1999年,虚拟现实技术应用更为广泛,涉足航天、军事、通信、医疗、教育、娱乐、图形、建筑和商业等各个领域。专家预测,随着计算机软、硬件技术的发展和价格的下降,预计本世纪虚拟现实技术会进入家庭。
VR技术在医疗领域也大有作为。该技术可用于解剖教学、复杂手术过程的规划,在手术过程中提供操作和信息上的辅助,预测手术结果等。另外,在远程医疗中,虚拟现实技术也很有潜力。例如在偏远的山区,通过远程医疗虚拟现实系统,患者不进城也能够接受名医的治疗。对于危急病人,还可以实施远程手术。医生对病人模型进行手术,他的动作通过卫星传送到远处的手术机器人。手术的实际图像通过机器人上的摄像机传回医生的头盔立体显示器,并将其和虚拟病人模型进行叠加,为医生提供有用的信息。美国斯坦福国际研究所已成功研制出远程手术医疗系统。
在航天领域,VR技术也非常重要。例如,失重是航天飞行中必须克服的困难,因为在失重情况下对物体的运动难以预测。为了在太空中进行精确的操作,需要对宇航员进行长时间的失重仿真训练。为了逼真地模拟太空中的情景,美国航天局NASA在“哈勃太空望远镜的修复和维护”计划中采用了VR仿真训练技术。
在训练中,宇航员坐在一个模拟的具有“载人操纵飞行器”功能并带有传感装置的椅子上。椅子上有用于在虚拟空间中作直线运动的位移控制器和用于绕宇航员重心调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员头戴立体头盔显示器,用于显示望远镜、航天飞机和太空的模型,并用数据手套作为和系统进行交互的手段。训练时宇航员在望远镜周围就可以进行操作,并且通过虚拟手接触操纵杆来抓住需要更换的“模块更换仪”。抓住模块更换仪后,宇航员就可以利用座椅的控制器在太空中飞行。
在对象可视化领域中,VR技术应用的例子是模拟风洞。模拟风洞可以让用户看到模拟的空气流场,使他感到就像真的站在风洞里一样。虚拟风洞的目的是让工程师分析多旋涡的复杂三维性和效果、空气循环区域、旋涡被破坏的乱流等。例如,可以将一个航天飞机的CAD模型数据调入模拟风洞进行性能分析。为了分析气流的模式,可以在空气流中注入轨迹追踪物,该追踪物将随气流飘移,并把运动轨迹显示给用户。追踪物可以通过数据手套投降到任意指定的位置,用户可以从任意视角观察其运动轨迹。
在军事领域中,VR技术应用的一个例子是“联网军事训练系统”。在该系统中,军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置,他们可以看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑物以及由其他部队操纵的车辆的模拟战场。这些由实际人员操作的车辆可以相互射击,系统利用无线电通信和声音来加强真实感。系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的行动。炮火的显示极为真实,用户可以看到被攻击部队炸毁的情况。从直升机上看到的场景也非常逼真。这个模拟系统可用来训练坦克、直升机和进行军事演习,以及训练部队之间的协同作战能力。
当然,虚拟现实技术的应用远不止以上这些。随着计算机技术的进一步发展,虚拟现实与我们的生活将日益密切。
作文三:《虚拟现实的未来》1700字
虚拟现实的未来:多感官交互技术
原创 2016-08-07YiViAn Yivian 虚拟现实资讯
—— 创始人微信 —— ovalplus
(YiViAn 2016年 8月 7日 )虚拟现实为我们提供了一个了无限边境的虚拟世界,但实际上我们更多的还是束缚在现实 世界中。虚拟现实头显给出的游玩空间大小意味着这个虚拟世界并不是可以让人们随意走动,我们随时都有可能超出传 感器范围或者撞到真实的墙上。那么我们应该如何在有限的游玩空间中实现无限边境的虚拟世界呢?
其中一个方法是,通过转弯来重新调整用户的视觉感知,让用户可以重新以直线行走。但是不断地转弯会让人们感到头 晕,考虑到虚拟现实已经存在晕动症这个问题,所以这并不是一个理想的解决方案,而这种方法也会不可避免地影响体 验,打破游戏感。
来自东京大学的研究人员认为他们已经找到了一个更好的方法, 他们将其命名为 “Unlimited Corridor” , 而此 前 YiViAn 也对此进行了简单介绍。 Unlimited Corridor会通过视觉反馈和触觉反馈让用户误以为自己是沿 着直线行走,不过事实上他们是在绕着圈子走。在实际操作中,玩家的一只手会摸着真实的墙壁行走,而 这会自然地调整他们的行走方向,让用户误以为自己正沿着直线走。
这个项目是由东京大学的 Takuji Narumi博士和 Unity 的研究人员 Yohei Yanase负责。 我们可以看到这个项 目其实需要一个面积比较大的圆形围墙,并配合一个移动虚拟现实设备(他们是背着一个高性能的游戏笔 记本电脑)。该团队表示他们已经成功将圆形围墙的大小缩小到半径为 2.5米。另外,通过 ”visuo -haptic interaction” (视觉和触觉交互)可以进一步缩小面积范围。
那么到底什么是 visuo-haptic interaction
呢? Narumi 表示这是 “ 我们大脑中的一种幻觉效果 ” ,可通过以不同 方式结合的感官输入来产生特定的大脑感知。
他说:“ 视觉刺激和触觉刺激的结合会改变我们的本体感知(proprioceptive sensations) 。人们一直以来都认 为不同的感官方式操作都是独立于彼此的。但是,最近的 “ 行为及脑成像研究 ” 正在颠覆这个观点,并表明 多感官交互(cross-modal interactions)在我们感知世界的过程中扮演一个非常重要的作用。在多感官交互 的效果中,一个感官对世界的感知可通过其他感官刺激来改变。 ”
这个研究团队同时在研发一个名为 “Flavor Display” 的系统,同样采用多感官交互来改变我们对食物味道的 感知。 用户可以在虚拟世界中挑选不同风味的饼干, 而实际上用户在现实世界中品尝的只是普通的饼干 (这 个 “ 味觉增强 ” 需要用户在头上戴上一个嗅囊设备, 在咀嚼的过程中把不同的气味喷射到鼻子中, 从而匹配 用户挑选的风味)。
Narumi 补充说:“ 在 Unlimited Corridor
这个实施案例中,我们可以通过一个多感官交互虚拟现实系统(视 觉和触觉)来减少设备所需的面积大小。因此我们相信多感官交互效果将会成为下一代虚拟现实的关键技 术。 ” 值得注意的是,他也在利用多感官交互来研究形状变形的感知。
这个团队的实验基本上由两个凸形半圆墙组成,中间有个通道。这样子可以让用户在游戏中转弯,并可同 时容纳多个用户。
这个设备的核心技术是通过视觉和触觉刺激来匹配用户在虚拟现实中的感知。 Narumi 指出,视觉和触觉出 现的间隔要在 200毫秒以内, 而他们正通过不同的实验来研究可以令人接受的视觉和触觉的时间出现间隔。
尽管研究人员称添加到 Unlimited Corridor的幻觉 “ 非常强大 ” ,但他们也承认仍然有少部分人会根据触感发 现这是一睹圆墙,所以这个技术并不适用于所有人。尽管研究小组声称这个系统所引发的晕动症要比一般 的虚拟现实或者重定向行走系统 “ 少得多 ” ,但没有绝对保障说不会出现晕动症。
虽然 Unlimited Corridor只是探索如何控制大脑对现实感知的一个研究项目,但该研究小组认为这个技术可 以应用在实验室之外,如娱乐、教育、模拟等等。
作文四:《虚拟现实的分类》900字
以把各种类型的虚拟现实技术划分四类:
1、桌面虚拟现实
桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真,将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互,这些外部设备包括鼠标,追踪球,力矩球等。它要求参与者使用输入设备,通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界,并操纵其中的物体,但这时参与者缺少完全的沉浸,因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验,但是成本也相对较低,因而,应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有:基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。
2、沉浸的虚拟现实
高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验,使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器,见图,或其它设备,把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来,并提供一个新的、虚拟的感觉空间,并利用位置跟踪器、数据手套,见图,、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。常见的沉浸式系统有:基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。
3、增强现实性的虚拟现实
增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,
而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。典型的实例是战机飞行员的平视显示器,它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上,它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据,从而可集中精力盯着敌人的飞机或导航偏差。
4、分布式虚拟现实
如果多个用户通过计算机网络连接在一起,同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历,那虚拟现实则提升到了一个更高的境界,这就是分布式虚拟现实系统。在分布式虚拟现实系统中,多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作,以达到协同工作的目的。目前最典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET,SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成,用于部队的联合训练。通过SIMNET,位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界,参与同一场作战演习。
作文五:《虚拟现实的概念》2300字
从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,它通过给用户同对提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作,从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。根据VR所应用的对象的不同,VR的作用可以表现为不同的形式,例如将某种概念设计或构思可视化和可操作化;实现逼真的遥现场效果。达到任意复杂环境下的廉价模拟训练目的等。
虚拟现实的定义可以归纳如下:虚拟现实是利用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱、操作现场等),通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。这里所谓模拟环境就是用计算机生成的具有表面色彩的立体图形,它可以是某一特定现实世界的真实体现。也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔(Head Mounted DisPlay)、数据手套(Data Glove)、数据衣(data sult)等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置(不直接戴在身上。自然交互是指用日常的方式对环境内的物体进行操作(如用手拿东西、行走等)并得到实时立体反馈。
与VR相类似的一个概念是人工现实(Artificial Realty。简称AR),它是可以更方便 地与用可视化技术建立的三维空间中的物体进行交互的技术。这个空间是人造的,但是物 体的控制方法就像物体是在现实空间中一样,所以就称为人工现实。例如,可见AR技术 来漫游用可视化技术建立的大脑结构。另一个相关概念是遥现技术(Telepresence),它是 一种基于VR的遥控制、遥操作或遥显示技术。
虚拟现实技术具有以下四个重要特征:
(1)多感知性(Multi-sensory)
所谓多感知就是说除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉 感知、触觉感知、运动感知、甚至应该包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应 该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是传感技术的限制,目前虚拟现实 技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉。运动等几种,无论从感知范围还是 从感知的精确程度都无法与人相比拟。
(2)存在感(presence)
又称为临场感(Immersionj,它是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以分辨真假的程度(例如可视场景应随着视点的变化而变化),甚至比真的还“真”,如实现出现实更逼真的照明和音响效果等。 (3)交互性(Interaction)一”一
交互性是指从产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(包 括实时性八例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体,这时手有握着东西的感 觉,并可以感觉物体的重量(其实这时手里并没有实物),视场中被抓的物体也立刻随着 的移动而移动。。;
(4)自主性(Autonomy)
是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。例如,当受到力的推动时,物体会向 力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。
根据VR的概念及其上述四个特征,我们不难将VR与相关技术区分开来,例如仿真 技术,计算机图形技术以及多媒体技术等。
仿真(Simulation)是一门利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术,从模 拟实际环境这一特点看,仿真技术与VR技术有着一定的相似性。但是,首先在多感知方 面,仿真技术原则上以视觉和听觉为主要感知,很少用到其他感知(如触觉、力觉等);在存在感方面,仿真基本上将用户视为“旁观者”,可视场景既不随用户的视点变化,用户也没有身临其境之感;在交互性方面,仿真一般不强调交互的实时性。
计算机图形技术(Computer Graphics:CG)是一门实时图形生成与显示的技术,它具 有良好的实时交互性和一定的自主性。但是,在多感知和存在感方面与VR有较大差距。 CG主要依赖于视觉和听觉感知,虽然生成的图形可以具有三维立体数据,但由于感知手 段的限制,用户并不能感到自己和生成的图形世界融合在一起,比如场景不能随自己的视 线改变而改变等。
多媒体技术(Multimedia)是利用计算机综合组织。处理和操作多种媒体信息(如视 频、音频、图象、文字等)的技术。虽然具有多种媒体,但是在感知范围上仍没有VR广泛,例如多媒体并不包括触觉、力觉等感知。另外,多媒体处理的对象主要是二维的,因此在存 在感和交互性方面与VR有着本质的区别。
尽管VR与上述相关技术有较大差异,但是VR又与它们密切相关。VR是在众多的相关技术基础上发展起来的,但它又不是相关技术的简单组合。从技术上看,VR与各相 关技术有着或多或少的相似之处,但是在思维方式上VR已经有了质的飞跃。由于VR是 一门系统性技术,因此它不能像某一单项技术那样只从一个方面考虑问题,它需要将所有 组成部分作为一个整体,去追求系统整体性能的最优。
VR技术当前受到重视的原因可归纳如下。
(I)相关技术日趋成熟,为VR的研究提供了基础,如:
实时三维图形生成与显示技术。
三维声音定位与合成技术。
传感器技术:视觉、触觉、力觉传感器等。
识别定位技术:语音、三维景物、表情、手势等。
环境建模技术:视觉建模、行为建模、CAD技术等。
(2)各种传感设备以及计算机价格不断降低,使实现VR的应用成为可能。 (3) VR提供了别的技术难以实现的巨大可能性,从降低成本。减少危险、提高效率 克服物理条件限制、拓宽应用领域等方面都极具吸引力。
(4)不论是在商业性,还是在实用性以及技术创新上都富有巨大的潜力 可以预料VR技术可能改变人们的思维方式和生活方式,导致一场重大的技术革
作文六:《有关游戏的虚拟现实技术,在游戏里做爱》2400字
不知你们现在在玩什么游戏,sc,cs,魔兽,或别的什么??我很想玩即将推出的《毁灭战士3》,不过 我机子年纪大了,跑魔兽都死慢,看来我当不了毁灭战士,不能体会杀戮的快感了:( ,话又说回来 ,现在的游戏画面,音效进步都比较快,加上各种摇感,头戴式显示器出现,更具真实感,定会吸引了更 多的人投身其中。当各网络公司为盈利绞尽脑汁,勾心斗角甚至互相漫骂,闹上法庭时,盛大网络通过引 进一个韩国二流游戏《传奇》,一年内盈利超过三大门户网站收入总和,甚为滑稽。想像一下有一天,你 作为将军在抵抗外星生物入侵,第二天你作为乞丐体验生活,第三天回到中世纪做个教皇,你尽情享受物 质生活的丰裕,你尽情体验性爱生活的缠绵………,你想怎么样就怎么样,没什么是不可能的,一切物理 定律和经济规律都可以因你的意愿而改变,整个宇宙都以你为中心,是的,在这种社会你要做的就是发挥 想像去享受,你就是上帝!!马克思要是见到这种社会,他都不好意思提起共产主义社会了,他只怪自己 想象力匮乏!!当然,这不是梦,到来也不会太久, 我们现在玩游戏视觉是靠 显示器,听觉是靠音箱,没有其他感觉和游戏沟通了,但生物学的发展会使游戏以后变成这样:游戏中的 场景靠脉冲刺激你大脑上的视觉中枢让你“看”到,游戏中的食物靠刺激你的味觉中枢让你“吃”到,通 过改写你的记忆体,你可以立即成为博学之士,也可以消除不愉快的记忆,你的身体变得可有可无,你只 需要脑子,游戏中你想怎么漂亮都可以,不像现在很多光鲜的外表下是愚蠢的心,因为大家都很聪明漂亮 。不只身体,脑子也可有可无,只要给意识找个寄存的地方就可以了,比如干脆转化为一个程序存于电脑 中。现在量子计算机有了重大进展,大规模并行处理成为可能,处理速度是我们现在所不能想像的,再加 上能自我进化的程序也已出现,两者合在一起,会使从80年代末出现发展缓慢,甚至停滞现象的人工智能 领域狂飙突进,在游戏中一直被我们鄙视的对手“puter”,以后完全可以比你智能高,要看你设置的 游戏难度了^_* (别说不可能,现在赛莱拉公司已经开始通过对基因的ctrl_c和ctrl_p创造新生物了。 ) 但伦理问题也会随之而来,比如你在游戏中的角色是秦始皇,人工智能A是一个太监,你当然可以对“ 他”打骂了,但“他”既然是一个有“自我意识”的意识,而你也不过是个意识,凭什么有不平等??换 句话说,你要想体会高人一等的感觉,那就换个不是很真实的游戏吧,里面的“puter”有很强智能, 但不具自我意识,游戏满足你的原始欲望是足够了的。因为一个个人都简化成一个个意识,你在游戏中用 的,穿的,都是虚幻的,所以不会消耗客观资源,除了计算机开启所必须的能量,这是成本最低的生活方 式,所以你在游戏中穷奢极欲,毫无关系。再深入进行思考,如果游戏能满足你所有欲望,,你还想做什 么?人性是否会堕落?会不会觉得没意思了??就好像我们现在玩的角色扮演游戏,一开始觉得很好玩, 很想天下无敌,但真用FPE,金山游侠等工具改成无敌后,对游戏就失去兴趣了?原因是很快对一切都厌 倦了,没了快感来源。 但我们好像对性爱不会厌倦,对美味不会厌倦……也就是说,我们在未来的游戏中 ,总会有快感来源,不会都厌倦。让我们一起接近上帝,更深入的思考!如果我们在未来社会的快感都来 自性爱,美味,虚荣心等原始欲望,这些脉冲不停的刺激我们的意识,那么“自我”存在的意义是什么? 如果我们把意识中的快感区域都屏蔽掉,就是说我们不会再有快感,“自我”存在的意义又是什么?是否 我们的存在只是为了快感,换一个好听点的词叫“幸福”?也许我上面说的都是废话,我真正想说的是下 面这句:“你怎么知道我们现在没在游戏,就像在描述中的未来世界一样?”是的,也许我们现在不过是 一个个意识,我们身边的人和物都是虚拟的,这是不能被证伪的,就好像如果没有参考以太场,我们不知 道自己是在一个引力场中,还是在进行加速运动。我们完全可以认为自己现在just play a game,不管这 世界是唯物还是唯心的,因为这没任何区别!! 人们对唯心和唯物的问题辩论了几千年,我认为两者都可 以,因为没有区别!而提出这个问题本身就是唯心的。理解了这点,我们可以认为,历史上的哲学家自杀 ,不过是选择离开,game over而已。看看游戏到现在你们玩得怎么样了,从小到大,你们经历了无数次 的考试,用泯灭天性,扼杀灵气,压抑情感换来了大学的录取通知书。每日就是单调的重复机械一样的生 活,总有一种力量把你鲜活的生命力拉向阴森空洞的虚无,一个个自鸣得意的心灵正在沦丧的道路上无知 无觉的走着!你们说谎话,被洗脑,追求那个叫成功的婊子之外就一无所有了,爱情是艰苦傻bi加无用的 背书之后的消遣,毛片是空洞无物生活的装饰,你们向那些变态加傻bi的榜样学习,却向真正可敬的人吐 口水!生活对于你们,就像那个困惑的野蛮人拣起了一块从天空掉下来的某个无名物体,它有着复杂的曲 线,一开始单调地闪着光,然后又刺射出明亮的光。他在手中把玩着它,把它翻转过来,试图发现如何处 置它,试图在自己的把握中发现某种世俗的功能,却从未梦想到它会有更高的功能。 你们现在还在上着大 学,有的还当了学生干部,学生干部--用朋友偏激的话说就是:“一群没出社会就腐败了的学生贼!” (没具体所指)。你们不想退学,你们怕离开校园玩不爽,怕没恋爱谈,怕家人伤心,总之你们畏首畏尾 ,左顾右盼,对自己毫无信心!!你们希望毕业后能赚好多money,money真是个好东西,多的话,你可以 宝马,奔驰;少的话,你自己穿几元钱的内裤,你老婆戴几十元的文胸,那个叫惨……。当然,只是个游 戏,每个人都有自己的玩法,不必较真。我尊敬你们的忍耐精神和挣扎斗志,要是没有“好好学习,天天向上”之类可爱活泼的迷信活动,这个游戏就很难进行下去了。你问我我算什么东西?我告诉你我是虫豸 。我是还没找到信仰的虫豸,因为没有信仰指引,所以我总是走得跌跌撞撞,稀里糊涂,我是多余的人… …
作文七:《虚拟现实的关键技术》1900字
虚拟现实的关键技术
虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术和研究内容包括以下几个方面:
1、交互技术
虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。
2、触觉反馈技术
在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。
3、环境建模技术
即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。 4、系统集成技术
由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。
5、立体声合成和立体显示技术
在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂的场景中实时生成立体图形。
虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模型。人与该模型可以进行交互,并产生与真实世界中相同的反馈信息,使人们获得和真实世界中一样的感受。当人们需要构造当前不存在的环境(合理虚拟现实)、人类不可能达到的环境(夸张虚拟现实)或构造纯粹虚构的环境(虚幻虚拟现实)以取代需要耗资巨大的真实环境时,就可以利用虚拟现实技术。
为了实现和在真实世界中一样的感觉,就需要有能实现各种感觉的技术。人在真实世界中是通过眼睛、耳朵、手指、鼻子等器官来实现视觉、触觉(力觉)、嗅觉等功能的。人们通过视觉观看到色彩斑斓的外部环境,通过听觉感知丰富多彩的音响世界,通过触觉了解物体的形状和特性,通过嗅觉知道周围的气味。总之,通过各种各样的感觉,使我们能够同客观真实世界交互(交流),使我们浸沉于和真实世界一样的环境中。
在这里,实现听觉最为容易;实现视觉是最基本的也是必不可少的和最常用的;实现触觉只有在某些情况下需要,现在正在完善;实现嗅觉还刚刚开始。 人从外界获得的信息,sufencg.有80%-90%来自视觉。因此在虚拟环境中,实现和真实环境中一样的视觉感受,对于获得逼真感、浸沉感至为重要。
在虚拟现实中和通常图像显示不同的是,要求显示的图像要随观察者眼睛位置的变化而变化。此外,要求能快速生成图像以获和实时感。例如,制作动画时不要求实时,为了保证质量每幅画面需要多长时间生成不受限制。而虚拟现实时生成的画面通常为30帧/秒。 有
了这样的图像生成能力,再配以适当的音响效果,就可以使人有身临其境的感受。
能够提供视觉和听觉效果的虚拟现实系统,已被用于各种各样的仿真系统中。城市规划中,这样的系统正发挥着巨大作用。例如,许多城市都有自己的近期、中期和远景规划。在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容,新建筑是否同周围的原有的建筑协调,以免造成建筑物建成后,才发现它破坏了城市原有风格和合理布局。
这样的仿真系统还可用以保护文物、重现古建筑。把珍贵的文物用虚拟现实技术展现出来供人参观,有利于保护真实的古文物。山东曲阜的孔子博物院就是这么做的。它把大成殿也制成模型,观众通过计算机便可浏览到大成殿几十根镂空雕刻的盘龙大石柱,还可以绕到大成殿后面游览。
用虚拟现实技术建立起来的水库和江河湖泊仿真系统,更能使人一览无遗。例如建立起三峡水库模型后,便可在水库建成之前,直观地看到建成后的壮观景象。蓄水后将最先淹没哪些村庄和农田,哪些文物将被淹没,这样能主动及时解决问题。如果建立了某地区防汛仿真系统,就可以模拟水位到达警戒线时哪些堤段会出现险情,万一发生决口将淹没哪些地区。这对制定应急预案有莫大的帮助。 虚拟现实的广泛用途,把计算机应用提高到一个崭新的水平,其作用和意义显而易见。此外,还可从更高的层次上来看待其作用和意义。 一是在观念上,从“以计算机为主体”变 成“以人为主体”。二是在哲学上使人进一步认识“虚”和“实”之间的关系。
过去的人机界面(人同计算机的交流)要求人去适应计算机,而使用虚拟现实技术后,人可以不必意识到自己在同计算机打交道,而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流。这就把人从操作计算机的复杂工作中解放出来。在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天,这充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。
虚和实的关系是一个古老的哲学命题。我们是处于真实的客观世界中,还是只处于自己感觉世界中,一直是唯物论和唯心论争论的焦点。以视觉为例,我们所看到的一切,不过是视网膜上的影像。过去,视网膜上的影像都是真实世界的反映,因此客观的真实世界同主观的感觉世界是一致的。现在,虚拟现实导致了二重性,虚拟现实的景物对人感官来说是实实在在的存在,但它又的的确确是虚构的东西。可是,按照虚构东西行事,往往又会得出正确的结果。因此就引发了哲学上要重新认识“虚”和“实”之间关系的课题。
作文八:《导弹飞行过程的虚拟现实》5000字
第35卷第5期 长春工业大学学报(自然科学版) Vol畅35No.5导弹飞行过程的虚拟现实
谭艳丽
(太原工业学院电子工程系,山西太原 030008)
摘 要:基于Vrmlpad软件平台,应用VRML开发导弹飞行过程仿真,通过交互界面的设计、三维对象的建模、模型的数据驱动以及视点的变化,建立了导弹的三维模型,制作了地形、天空等三维仿真场景,该系统能够实现导弹飞行的可视化仿真,可通过视景仿真终端从任意角度和距离观察导弹的飞行过程。
关键词:虚拟现实;导弹;飞行;Vrmlpad
中图分类号:TP312 文献标志码:A 文章编号:1674‐1374(2014)05‐0543‐04
Missileflightprocessvirtualreality
(DepartmentofElectronicEngineer,TaiyuanInstituteofTechnology,Taiyuan030008,China)
TANYan‐li
Abstract:Basedonvrmlpadplatform,missileflightprocessissimulatedwithVRML.The3Dmodelofthemissileisestablishedbydesigninginterface,building3Dobject,finishingdata‐drivenandviewchanges.The3Dearthtopographyandskyscenesarecreated.Thesimulationsystemcanrealizethemissileflightvisualization,andtheflightprocesscanbeviewedfromanydistanceandangleatterminals.
Keywords:virtualreality;missile;flight;Vrmlpad.
0 引 言
导弹的杀伤力和破坏力极其巨大,而导弹实验的危险性也不可估量。视景仿真通过建立数学模型来代替导弹系统,构造导弹的三维模型和再现飞行真实环境,能够达到较逼真的仿真效果,从
[1]
而避免了导弹实验可能发生的意外事件。在导弹飞行过程的仿真中会产生大量的数据,虚拟现实(VRML)仿真将生成的数据通过图像来表示,
这种直观感觉更有利于对仿真结果的分析。
1 虚拟场景中背景的建立
将导弹飞行空间背景分为两部分:天空和地面,二者之间以地平线分割。在VRML中,通过background节点不同的颜色效果来设定天空和
[2]
地面的空间背景。1.1 创建天空
应用background节点创建一个颜色由蓝色
收稿日期:2014‐07‐20
作者简介:谭艳丽(1978-),女,汉族,山西太原人,太原工业学院讲师,硕士,主要从事信息通信、图像处理、模式识别方向研究,E‐
mail:wubotyl@126..
逐渐变为绿色的天空效果图。源程序如下: #VRMLV2.0utf8Group{
children[Background{
skyColor[0.00.01.00.10.11.00.10.60.6]skyAngle[1.0471.571]}]}
件中,创建一个包含蓝色天空和灰色地面的空间背景。源代码如下:
0utf8Group{ #VRMLV2.
children[Background{
skyColor[0.00.01.00.10.11.01.01.01.0]skyAngle[1.0471.571]
90.90.90.10.10.01.01.01.0]groundColor[0.
效果如图1
所示。
图1 创建天空图
在以上VRML文件中,用background节点的skycolor域指定3种天空着色颜色:纯蓝色、浅蓝色和绿色。在skyangle域中,指定3个天空角:0°,45°,90°,将纯蓝色指定天空角为0°;浅蓝色指定天空角为45°;绿色天空角为90°,3个颜色之间的区域颜色自动平滑过渡
[3‐4]
。
1.2 创建地面
使用background节点设置场景的地面颜色背景,在groundcolor域设置使用3个地面颜色:0.0,1.0,0.0(绿色);0.0,0.5,0.2(黑色);1.0,1.0,1.0(白色)。在groundangle域设置使用2个地面角度:1.047rad和1.571rad。源代码如下:
#VRMLV2.
0utf8Group{Colorchildren[0.0[Background1.00.00.0{g0round g效果如图roundAngle2
[1所示.
047。
1.571]}}.50.21.01.01.0]图2 创建地面图
1.3 创建全景图
将以上background节点合在一个VRML文
效果如图groundAngle3
[1所示.
024。
1.571]}]}图3 创建全景图
2 导弹三维模型的建立
通过运用VRML的挤出造型节点Extrusion来创建的导弹前翼、后翼、弹头、弾身及弹尾的造型[5]。
导弹前翼源代码如下:
Shape{appearanceDEFmy1Appearance{material
MaterialgcrossSectioneometry{}}
Extrusion{
550.020.55]
[-0.020.5-0.02-0.550.02-0.spinescale[00.5000.85001.0solidFALSE[11,0.Shape{appearance}}68,
1,00.33]0] crossSection[0.550.02USE0.55my1-0geometry.02-0Extrusion.55-0.02{
-0.550.02]
spinescale[00 [1solidFALSE1,.1500.0680,0.85.3300]01.00] }}
效果如图4所示。
shininess0.7
specularColor10.70 } }
crossSection[1.000.92390.38270.70710.7071 0.38270.92390.01.0-0.38270.9239 -0.70710.7071-0.92390.3827-10 -0.9239-0.3827-0.7071-0.7071-0.
57geometryExtrusion{creaseAngle1.
图4 导弹前翼
导弹后翼源代码如下:
Shape{appearanceDEFmy2Appearance{material
Materialgeometry{}}
Extrusion{
0.80crossSection.02]
[0.80.020.8-0.02-0.8-0.02-spinescale [1[0solid1-,13.2500-2.500-2.00]FALSE0.77,0}}.24,0]gShapeeometry{appearanceExtrusion{USEmy2
0.02crossSection0.8]
[0.020.80.02-0.8-0.02-0.8-spinescale [1[0 1-solidFALSE,03..772510,000-2.500-2.00]}}.24],]
}]}
效果如图5
所示。
图5 导弹后翼
导弹弹头与弾身源代码如下:
Shape{appearanceAppearance{materialDEFMy
MaterialdiffuseColor{
110
3827-0.9239
-10.3827-0.92390.7071-0.7071 0.9239-0.382710]spine 0[03.-8223.2500030.8430.5000031..850000]scale [00.06.400..40600.4.040.400.04.3800.02.380.0200]
solidFALSE } }
效果如图6
所示。
图6 弹头弹身
3 导弹飞行过程仿真
VRML通过一个给定的时间传感器以及一
些类的插补器节点对场景中的动画进行控制[6]
。其基本思想是通过一个时间传感器给出某时钟,该时钟用以控制动画效果,且包含某些动画控制参数,如动画效果的开始时间、停止时间、循环周期以及是否循环等;然后通过该时钟的事件输出在虚拟世界中驱动插补器节点产生相应的动画效
546
[7]
长春工业大学学报(自然科学版) 第35卷
}
DEFdaodan2OrientationInterpolator{key[0,0.5,1]
keyValue[1000,1000.5,1001〗}]ROUTEclock.fraction_changedTOdaodan1.set_ROUTEclock.fraction_changedTOdaodan2.set_ROUTEdaodan2.value_changedTOview.orienta‐ROUTEdaodan1.value_changedTOdongfeng.
果。导弹飞行过程的动画由多发送事件经过4
个阶段组成:触发阶段、逻辑处理阶段、记时阶段、
[8]
引擎和目标阶段。源代码如下: #导弹飞行过程控制: Group{
children[DEFclockTimeSensor{cycleInterval10
DEFdaodan1PositionInterpolator{key[0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5, 0.6,0.7,0.8,0.9,1]
keyValue[010,040,080,0110,0150,0200, 0240,0270,0300,0350,0400]loopTRUE}enabledTRUE
}
fractionfractiontion
translation
动画效果如图7
所示。
图7 导弹飞行过程
4 结 语
通过VRML中的background节点创建了天空、大地以及导弹飞行背景图。运用挤出造型节点Extrusion创建了导弹的前翼、后翼、弹头、弾身、弹尾,建立了导弹的三维模型。通过导弹飞行过程动画流程4个阶段实现了导弹飞行过程的仿真。采用数学模型代替导弹系统,一定程度上避免了导弹实验可能发生的意外,实现了导弹飞行的可视化仿真。参考文献:
[1] 屈年赦.三维建模和可视化方法的研究[D]:[硕士
学位论文].阜新:辽宁工程技术大学,2005:21‐24畅[2] 吴义明,齐欢.导弹对抗的视景仿真[J].计算机仿
真,2005,22(8):28‐31.
[3] 凌峰.飞行视景仿真系统研究与开发[D]:[硕士学
位论文].西安:西北工业大学,2003:56‐60畅[4] RobertStone.Virtualrealityforinteractivetrain‐
ing:anindustrialpractitioner’sviewpoint.[J].Hu‐[5] 董光波.某型导弹飞行攻击阶段仿真的研究与实现
[J].系统仿真学报,2003,15(3):408‐411畅
[6] 康凤举.现代仿真技术与应用[M].北京:国防工业
出版社,2001:30‐32畅
[7] JDGans,DShalloway.Qmolaprogramformolec‐
ularvisualizationonWindows‐basedPCs[J].J.[8] 简小征.某导弹飞行过程的可视化仿真研究[D]:
[硕士学位论文].西安:西北工业大学,2004:78‐80畅Mol.Graph,2001,19(6):557‐559畅
man‐ComputerStudies,2001,55(4):699‐711畅
导弹飞行过程的虚拟现实
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
谭艳丽, TAN Yan-li
太原工业学院电子工程系,山西太原,030008
长春工业大学学报(自然科学版)
Journal of Changchun University of Technology (Natural Science Edition)2014(5)
2014(5)
引用本文格式:谭艳丽. TAN Yan-li 导弹飞行过程的虚拟现实[期刊论文]-长春工业大学学报(自然科学版)
作文九:《虚拟现实的应用领域》2600字
虚拟现实的应用领域
VR技术的应用极为广泛,Helsel与Doherty在1993年对全世界范围内已经进行的805项VR研究项目作了统计,结果表明:目前在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流,达21.4,,其次是军事与航空达12.7,,医学方面达6.13,,机器人方面占6.21,,商业方面占4.96,,另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重。下面简要介绍其部分应用。
医学
VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。
Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进,如需提高环境的真实感,增加网络功能,使其能同时培训多个使用者,或可在外地专家的指导下工作等。
另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义。
娱乐、艺术与教育
丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高,故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统,其主题是关于3025年的一场未来战争;英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统,配有HMD,大大增强了真实感;1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景。
作为传输显示信息的媒体,VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外,VR提高了艺术表现能力,如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器,手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。
对艺术的潜在应用价值同样适用于教育,如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面,VR是非常有力的工具,Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”,用于解释某些物理概念,如位置与速度,力量与位移等。
军事与航天工业
模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。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,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。
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,而且能很好的模拟各种天气情况下的城市,而且可以一目了然的了解排水系统,供电系统,道路交通,沟渠湖泊等等。而且能模拟飓风、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。
室内设计
在室内设计应用方面,用VR技术不仅能十分完美的表现室内的环境,而且能在三维的室内空间中自由行走。目前业内常用VR技术做室内360度全景展示和室内漫游,受到一致好评,而且不仅能在室内漫游,还能用VR技术做预装修系统,可以实现即时动态的对墙壁的颜色进行更换或贴上不同材质的墙纸,还可以更换地面的颜色或贴上不同的木地板、瓷砖等,更能移动家具的摆放位置、更换不同的装饰物。这一切都在VR虚拟现实技术下将被完美的表现。
文物保护
VR技术在文物保护方面也是应用相当广泛的,埃及的金字塔就做过网上的体验中心,运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术,而且IBM已经成功运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整体的数字虚拟。现在大家可以在网上直接看到数字三维化的故宫。(详见:“IBM建虚拟紫禁城上线”一文)
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。
房地产
近几年在房地产的表现和推广应用方面,VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用,更有逐步取代效果图和三维动画之势。用VR虚拟技术不仅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,运动场等等。不仅如此,用户还能在整个小区中任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。
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。
家电
在家电产品的展示、展览、发布上,运用VR技术不仅可以完美表现产品的外观,更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大,无论是使用全景虚拟、视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。
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、模拟装备等等。
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。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。(end)
作文十:《电影中的虚拟现实技术》5300字
电影中的虚拟现实技术
刘婷
(G11软件工程(服务外包)1122102031)
Virtual reality technology in movie
Liu Ting
(Department of International education, JIT, Nanjing, China)
Abstract: Human society is progressing unceasingly , as an essential part of modern life , the film is doomed to develop unceasingly. Today, although most people are unfamiliar with the concept of virtual reality, it had already met with the people. In Cammeron’s film “Avatar”, people can see floating mountains, dense forests and so on. All of these had used the virtual reality technology.
Key words: movie; virtual reality technology; application
摘要:人类社会在不断进步,作为现代生活中必不可少的一部分,电影注定要不断地发展,在今天,虽然对虚拟现实的概念还不甚熟悉,但实际上它早已和人们见面,卡梅隆巨作《阿凡达》里漂浮的山脉,茂密的森林,都是虚拟现实技术的功劳。
关键字:电影; 虚拟现实技术; 应用
曾经,我们以为《哈利?波特》、《变形金刚》带给我们的视觉享受已是极限,确不曾想,当《阿凡达》来袭,我们才发现,从前的那些不过尔尔,原来我们还可以看到这样的世界:漂浮的山脉,深悠莫测的原始丛林,光影交织的场景人物。当人们戴上眼镜,就恍如进入了另一个星球,一个卡梅隆为我们编制的虚拟星球。这时候,虚拟现实技术才算是步入大众视野并被越来越多的人所了解。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实的概念最早由美国的兰尼尔(J.Lanier )于1989年提出。而“虚拟现实技术是由交互式计算机仿真组成的一种媒体,能够感知参与者的位置和动作,替代或者增强一种或者多种感觉反馈,从而产生一种精神沉浸于或者出现在仿真环境(虚拟世界)中的感觉。”【1】。虚拟现实技术是一门综合性技术,她涵盖了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术。她通过模拟人的听觉、视觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互。
虚拟现实技术的特性有以下几个方面:
(1) 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(包括实时
性) 。例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
(2)
(3) 构想性:又称为自主性,强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间,用户可以自由发挥,随意构造客观不存在甚至是不可能发生的环境。 多感知性:指除了一般计算机所具有的视觉感知外。虚拟现实系统还有听觉、力觉、触觉、
味觉、嗅觉等感知能力。
(4) 沉浸性:虚拟现实系统所创造的环境能使操作者具有“身临其境”
的感觉,用户作为虚拟环境中的一员存在于虚拟环境之中,就就如同于生存在现实世界
中一样。
由此可见,虚拟现实并不是一幅图像、画面或一种声音,而是一种“体验”。
也可以说,它就是把人置身于一个由计算机创造出来的虚拟世界中的一种技术。
2 电影制作中应用的虚拟现实技术
2.1 3D虚拟影像撷取摄影系统
3D 虚拟影像撷取摄影系统是由詹姆斯·卡梅隆和文斯·佩斯共同开发出来的。这种系统使用两台索尼H DCF950 HD摄像机来创造出具有立体实感的环境,使观众在享受更强更动感的立体效果额同时又不会感到头晕。该系统在2003年被卡梅隆第一次运用到IMAX 电影《深渊幽灵》中。随后罗伯特-罗德里格兹在《非常小特务3D 》和《立体小奇兵》中都使用了这项技术。此外最近绝大部分3D 电影也都是采用这种方法拍摄的。【2】
2.2“动作捕捉”技术
动作捕捉也称Motion capture ,是指在运动物体的关键部位设置跟踪器,由 Motion capture 系统捕捉跟踪器位置,再经过计算机处理后向用户通过可以在动画制作中应用的数据。这项用于动画制作的运动捕捉技术的出现可以追溯到 20 世纪 70 年代的迪斯尼,他们就曾试图通过捕捉演员的动作以改进动画制作效果。再后来,诸多作品如《丁丁历险记》、《光荣使命》、《阿凡达》也大量使用了该技术,特别是在《猩球崛起》中,这项技术更是被运用到了极致。
2.3“表演捕捉”技术
“表演捕捉”技术与普遍运用的“动作捕捉”技术非常相似,其区别在于前者能够完全捕捉演员的肢体动作甚至于面部表情,将真人演出影像与电脑动画结合,令动画人物的造型与表情更像真人,使影片更富于立体效果及色彩层次,演员亦可以自由套进不同角色中,与不同身份的角色结合。【2】表演捕捉可同时在录制过程中以三维特效的形式, 将多名演员的面部表情及肢体行为真实的再现出来,并通过完善的数字摄影系统提供全方位的拍摄信息, 最终使创造出来的虚拟角色在形似之中更添神似。
“表演捕捉”技术同样为各大导演所钟情,例如杰米克斯的《极地特快》、《贝奥武夫》、卡梅隆的《阿凡达》等。
2.4虚拟摄像机
虚拟摄像机是计算机内动画软件假设的摄像机,它是用于计算机二维或三维环境下制作动画时表现视点的一种工具,专门用来复制实际摄影机的一切运动。而且,相较于现实世界中拍摄实际景物的摄像机,它有诸多优点。首先,它可以不受实际环境的任何约束。作为设备,它实际上是不存在的,它没有大小尺寸的概念。如果需要的话,它甚至可以从一个针孔中“穿越”过去。其次,它不存在运输过程中要借助复杂
的包装来防止震动,它可以用任何速度到达任何地方。最后,虚拟摄像机也没有光学镜头,不必担心场景中光量够不够、光线对镜头光孔的影响以及对片速和景深的影响等问题。因为虚拟摄像机没有自然界附加给它的约束,所以它几乎可以做任何事。【3】
目前,这种技术已被电影制作人员运用在计算机动画制作的怪兽、太空飞船以及不同时代的建筑物、交通工具和服饰的复制等方面。例如《人工智能》、《阿凡达》、《猩球崛起》等。
3 电影表现中的虚拟现实技术
3.1 环幕电影
环幕电影是借助新的科技手段而产生的一种新的电影形式,其特点是电影画面特别大,银幕包围观众厅整整一圈,观众可以站在场地中央随意观看。这种形式的电影是9台摄影机同步全景角拍摄的,再由9台放映放在环形银幕上进行同步放映,形成一个360度的全景式画面。
在观看环幕电影时,观众被360度的画面和多路立体声所包围,从而产生一种不寻常的强烈感受。观众会不自觉地感到自己就是电影所表现的环境中一员,并随着电影镜头的变化而产生不同的情绪反映。比如你会感到自己坐在湖中的游艇上,眼看前面的船只向你直冲过来,不由得倾斜身体避开,但见船只擦身而过,掉头朝后看时,它已在远方的湖面上渐渐消失,使你感觉到不是画面在动,而是你自己在朝前走。观众与画面情景交融,正是环幕电影的魅力所在。
环幕电影作为一种能显著扩大观众视野的电影形式,能使风光记录影片,旅游影片具有独特的艺术魅力。随着科学技术的不断进步,为了使环幕电影技术装备简单化、轻便化,环幕电影系统所用胶片条数有进一步减少的趋势,其声画质量必将不断提高,我们也将获得更好的视觉享受。
3.2 球幕电影
球幕电影 ,又称“圆穹电影”或“穹幕电影”。它是20世纪70年代出现的一种大银幕电影。球幕电影拍摄及放映均采用超广角鱼眼镜头,观众厅为圆顶式结构,银幕呈半球形,观众被包围其中,视银幕如同苍穹。由于银幕影像大而清晰,自观众面前延至身后,且伴有立体声环音,使观众如置身其间,临场效果十分强烈。
目前,穹幕电影已成为进行科学研究和科学普及的理想工具,特别是在太空、海洋、军事、大气物理等科学领域里,更能发挥出它显著的优越性。在穹幕电影院里,座位一般是设计成躺椅形式,这样,观众仰望穹顶就不用费劲,能非常舒服地观看。在我国, 已有几座穹幕影院,其中最有代表性的是北京中国科技馆穹幕影厅,该厅于1995年8月建成,银幕直径27米,有500个座位。已经放映过美国70mm 的影片《大峡谷》和《飞向太空》。
3.3 激光3D 放映
很多影院为了省钱,总会调低放映机灯泡的亮度,导致人们3D 观影体验十分糟糕。而随着激光技术的引入,3D “暗黑”时代将被终结。
那么,相较于传统放映技术,激光放映又有什么长处呢?
第一,它可以大大减少维护成本,节省影院开支。采用新的技术,可能会让人想到高昂的更换成本,事实上恰恰相反。使用传统投影机,我们一年至少需要更换一次灯泡。而激光属于冷光源,在使用的过程中发热量不大,温度非常低,其寿命可达20000小时以上,是传统投影机使用寿命的10倍以上。不管是1万流明还是5万流明的激光投影机,其光源寿命都能达到20000小时以上,真正可以做到长期免维护使用。
【4】这样在使用过程中不仅免去了繁琐的维护工作,还大大降低了成本,并且提升了影院的档次和性价比,一举数得。
第二,能够带来更为亮丽的视觉享受。由于传统投影机采用的是汞灯或氙灯做为光源,汞灯和氙灯由于光谱带宽太宽,导致其红、绿、蓝三基色不够纯正,所以在合成图像的时候有很多种颜色都无法表现。因此,传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩,致使另外70%的色彩无法通过传统显示让我们感知。【5】而激光的光谱带宽窄,若采用红、绿、蓝三基色激光作为光源,可以实现自然界中60% 以上的人眼可识别色彩,是传统投影机的2 倍以上,能够再现最真实、最丰富、最鲜艳的色彩。同时,由于激光光源具有卓越的灰度表现方面能力,在放映3D 时能更加突出图像的层次感,带来更强的3D 立体效果。给观众一个更加色彩斑斓的世界。
第三,能够实现最高亮度。激光是高纯度的光,在数字电影放映机上,激光的光能量100% 被利用,在同样一台投影机、同样的光通量输出下,使用激光光源产生的视觉亮度是灯泡光源的1.3倍以上。【4】这样,哪怕是在白天,观众也能享受到色彩绚丽、赏心悦目的优质画面。
3.4 4D电影
科技总是在不断发展,3D 电影已经满足不了人们视觉享受的需求。4D 电影步入了人们的视野。所谓4D 电影。即是由三维立体电影和周围环境模拟而组成一个四维空间。它是在3d 立体电影的基础上加环境特效、模拟仿真而组成的新型影视产品,通过给观众以电影内容联动的物理刺激,来增强临场感的效果。当观众在看立体电影时,顺着影视内容的变化,可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件。让观众身临其境,享受到电影中的惊险刺激。
4D 影院最早出现在美国,如著名的《蜘蛛侠》、《飞跃加州》、《T2》等项目,都广泛采用了4D 电影的形式。
4D 电影在国内也得到了飞速的发展,画面效果和现场特技的制作水平都有了长足的进步,先后在深圳、北京、上海等地出现了几十家4D 影院。这些影院大都出现在各种主题公园(乐园)、科普场所中,深受观众和游客的喜爱。
4结语
作为2O 世纪最具影响力的传播媒介。电影在近百年的与观众面对面交流历史中。本能地感受到观众在影院产生的欲望,是希冀电影媒介构造一个能够满足其潜意识梦幻的世界,因而,在这样一种动力驱使下,其技术发展呈现出超越自身技术体系能力的跳跃性探索,它几乎在互动、多感知、沉浸式体验几个空间向度上同时展开虚拟空间的构造。我们有理由相信,在将来虚拟现实技术会被越来越多的应用到电影制作中去,给观众带来一个有一个惊喜,我们更相信,科技在不断进步,更多超越虚拟现实技术的技术将出现在大众的视野中。
致谢 原来只是知道一昧惊叹电影中瑰丽的景色,而不知其所以。现在完成这篇论文,才知道那样的场面,需要多少技术的支持,非常感谢能有一次机会,能让我自己去寻求答案,领略IT 的风采,这也让我对今后专业的学习更加感兴趣。
参考文献:
【1】 舍曼,shermanw ,等著. 虚拟现实系统——接口. 应用与设计[M].魏迎梅,等译. 电子工业出版社,2004,9.
【2】 2009年08月22日,南国早报网,://news.ngzb../staticpages/20090822/newgx4a8f2f24-1876022.shtml
【3】 凯来影视官网 ://.keleor./news_d.asp?id=113
【4】 中科中视,://.phoev./Technology/index1.asp?c1=41&c2=56&c3=1
【5】 张晓伟,电影世界中的虚拟现实技术,科技传播,2010-11(上),P184
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