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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和特性

虛擬現(xiàn)實(shí)(Viaual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR)作為一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，目前所涉及的研究應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)包括軍事、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、教育、科研、商業(yè)、影視、娛樂(lè)、制造業(yè)、工程訓(xùn)練等。VR技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是21世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的技術(shù)，主要有三個(gè)特性，分別是沉浸性、交互性和構(gòu)想性。

1. 沉浸性，是指利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維立體圖像，讓人置身于一種虛擬環(huán)境中，就像在真實(shí)的客觀世界中一樣，能給人一種身臨其境的感覺(jué)。

2. 交互性，在計(jì)算機(jī)生成的這種虛擬環(huán)境中，人們可以利用一些傳感設(shè)備進(jìn)行交互，感覺(jué)就像是在真實(shí)客觀世界中一樣，比如：當(dāng)用戶用手去抓取虛擬環(huán)境中的物體時(shí)，手就有握東西的感覺(jué)，而且可感覺(jué)到物體的重量。

3. 構(gòu)想性，虛擬環(huán)境可使用戶沉浸其中并且獲取新的知識(shí)，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而使用戶深化概念和萌發(fā)新的聯(lián)想，因而可以說(shuō),虛擬現(xiàn)實(shí)可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。   二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變發(fā)展史大體上可以分為四個(gè)階段：1963 年以前，蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)思想的**階段；1963年~1972 年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽階段；1973 年~1989 年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段；1990 年至今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。

**階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是對(duì)生物在自然環(huán)境中的感官和動(dòng)作等行為的一種模擬交互技術(shù)，它與仿真技術(shù)的發(fā)展是息息相關(guān)的。中國(guó)古代戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的風(fēng)箏，就是模擬飛行動(dòng)物和人之間互動(dòng)的大自然場(chǎng)景，風(fēng)箏的擬聲、擬真、互動(dòng)的行為是仿真技術(shù)在中國(guó)的早期應(yīng)用，它也是中國(guó)古代人試驗(yàn)飛行器模型的**早發(fā)明。西方人利用中國(guó)古代風(fēng)箏原理發(fā)明了飛機(jī)，發(fā)明家 Edwin A. Link 發(fā)明了飛行模擬器，讓操作者能有乘坐真正飛機(jī)的感覺(jué)。1962 年，Morton Heilig的“全傳感仿真器”的發(fā)明，就蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想理論。這三個(gè)較典型的發(fā)明，都蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身。

第二階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的萌芽階段。1968 年美國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父 Ivan Sutherlan 開(kāi)發(fā)了**個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器 HMD 及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展一個(gè)重要的里程碑。此階段也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的探索階段，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本思想產(chǎn)生和理論發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第三階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段。這一時(shí)期出現(xiàn)了 VIDEOPLACE 與 VIEW兩個(gè)比較典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。由 M.W.Krueger 設(shè)計(jì)的 VIDEOPLACE系統(tǒng)，將產(chǎn)生一個(gè)虛擬圖形環(huán)境，使參與者的圖像投影能實(shí)時(shí)地響應(yīng)參與者的活動(dòng)。由 M.MGreevy 領(lǐng)導(dǎo)完成的VIEW 系統(tǒng)，在裝備了數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器后，**語(yǔ)言、手勢(shì)等交互方式，形成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

第四階段：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。在這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從研究型階段轉(zhuǎn)向?yàn)閼?yīng)用型階段，廣泛運(yùn)用到了科研、航空、醫(yī)學(xué)、軍事等人類(lèi)

生活的各個(gè)領(lǐng)域中，如美軍開(kāi)發(fā)的空軍任務(wù)支援系統(tǒng)和海軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)計(jì)劃和演習(xí)系統(tǒng)，對(duì)虛擬的軍事演習(xí)也能達(dá)到真實(shí)軍事演習(xí)的效果，浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬故宮虛擬建筑環(huán)境系統(tǒng)和 CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化新技術(shù)研究室的虛擬環(huán)境系統(tǒng)。

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