帶你走近VR，認識與了解VR

原標題：帶你走近VR，認識與了解VR

1.概述

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機模擬系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的、互動式的三維動態視景和實體行為的系統模擬使用戶沉浸到該環境中。

2. 簡介

虛擬現實技術是模擬技術的一個重要方向，是模擬技術與計算機圖形學人機介面技術多媒體技術感測技術網路技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現實技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和感測設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入作出實時響應，並分別反饋到用戶的五官。感測設備是指三維交互設備。

3.發展歷史

虛擬現實技術演變發展史大體上可以分為四個階段：有聲形動態的模擬是蘊涵虛擬現實思想的第一階段（1963年以前）；虛擬現實萌芽為第二階段（1963 -1972 ）；虛擬現實概念的產生和理論初步形成為第三階段（1973 -1989 ）；虛擬現實理論進一步的完善和應用為第四階段（1990 -2004 ）。

4.特徵

多感知性

指除一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現實應該具有一切人所具有的感知功能。

存在感

指用戶感到作為主角存在於模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該達到使用戶難辨真假的程度。

交互性

指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。

自主性

指虛擬環境中的物體依據現實世界物理運動定律動作的程度。

5.技術特點

VR藝術是伴隨著「虛擬現實時代」的來臨應運而生的一種新興而獨立的藝術門類，在《虛擬現實藝術： 形而上的終極再創造》一文中，關於VR藝術有如下的定義：「以虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等人工智慧技術作為媒介手段加以運用的藝術形式，我們稱之為虛擬現實藝術，簡稱VR藝術。該藝術形式的主要特點是超文本性和交互性。」

「作為現代科技前沿的綜合體現，VR藝術是通過人機界面對複雜數據進行可視化操作與交互的一種新的藝術語言形式，它吸引藝術家的重要之處，在於藝術思維與科技工具的密切交融和二者深層滲透所產生的全新的認知體驗。與傳統視窗操作下的新媒體藝術相比，交互性和擴展的人機對話，是VR藝術呈現其獨特優勢的關鍵所在。

藝術家通過對VR、AR等技術的應用，可以採用更為自然的人機交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的藝術環境和現實情況下不能實現的夢想，並賦予創造的過程以新的含義。如具有VR性質的交互裝置系統可以設置觀眾穿越多重感官的交互通道以及穿越裝置的過程，藝術家可以藉助軟體和硬體的順暢配合來促進參與者與作品之間的溝通與反饋，創造良好的參與性和可操控性；也可以通過視頻界面進行動作捕捉，儲存訪問者的行為片段，以保持參與者的意識增強性為基礎，同步放映增強效果和重新塑造、處理過的影像；通過增強現實、混合現實等形式，將數字世界和真實世界結合在一起，觀眾可以通過自身動作控制投影的文本，如數據手套可以提供力的反饋，可移動的場景、360度旋轉的球體空間不僅增強了作品的沉浸感，而且可以使觀眾進入作品的內部，操縱它、觀察它的過程，甚至賦予觀眾參與再創造的機會。」

6. 應用領域

城市規劃

在城市規劃中經常會用到VR技術，用VR技術不僅能十分直觀的表現虛擬的城市環境，並且能模擬颶風、火災、水災、地震等自然災害的突發情況。對於政府在城市規劃的工作中起到了舉足輕重的作用。

房地產

VR虛擬技術可以十分完美的表現整個小區的環境、設施，還能表現不存在但即將建成的綠化帶，噴泉，休息區，運動場等。用戶可以在整個小區中任意漫遊、仔細欣賞小區的每一處風景。

室內設計

目前業內常用VR技術做室內360度全景展示和室內漫遊。預裝修系統則可以實現即時動態的對牆壁、地面、傢具的任意調整修改。讓你真實的感受到裝修完成後房屋的實際效果。

文物保護

VR技術在文物保護方面應用相當廣泛，埃及金字塔網上體驗中心就運用了全景虛擬技術和三維虛擬技術，而IBM正在運用VR虛擬現實技術對北京故宮進行整個數字虛擬保護。

交通

無論是在空中、陸地還是海洋河流的交通規劃模擬方面，VR虛擬技術都有其得天獨厚的優勢，不僅僅能用三維GIS技術將各種交通路線表現得十分到位，更能動態模擬各種自然災害情況。

遊戲

對於遊戲的開發，目前VR技術比較適合開發：角色扮演類、動作類、冒險解迷類、競速賽車類的遊戲，其先進的圖像引擎絲毫不亞於目前的主流遊戲引擎的圖像表現效果，而且整合配套的動力學和AI系統更給遊戲的開發提供了便利。

軍事

VR技術就是誕生於軍事應用，在軍事應用方面很多，包括：模擬戰場，模擬操作，模擬駕駛，模擬裝備等，都需要通過VR技術來實現。

醫療

當前信息領域最尖端的虛擬現實技術在醫學界同樣也備受矚目，它利用特定的交互工具(輸入設備，如感傳手套和視頻目鏡)模擬真實操作中的軟硬體環境，用戶在操作過程中有身臨其境的感覺，可以廣泛的應用於手術培訓、手術預演、臨床診斷、遠程干預、醫學教學等各個環節。

地理

VR技術在地理應用上，主要是運用三維GIS地理信息系統來表現直觀的三維地形地貌，對於地理工作者提供便利，對於相關工程建設提供可靠的參考數據。

教育

VR技術在教育領域，主要是發揮其互動性和生動的表現效果，用於立體幾何、物理化學等相關課件的模擬製作。而且在相關專業的培訓機構，VR虛擬現實技術能夠提供學員更多的輔助，比如虛擬駕駛、各種交通規則的模擬，特種器械模擬操作、模擬極端環境等。

工業

VR技術在工業應用上，主要運用於工業園模擬、機床模擬操作、設備管理、虛擬裝配、工控模擬等。由於VR技術本身的特性所以從事以上的相關工作模擬十分方便、快捷而真實準確。

航空航天

模擬訓練一直是航天工業中的一個重要課題，美國國防部高級研究計劃局DARPA自80年代起一直致力於研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統，該系統可聯結200多台模擬器，利用VR技術，可模擬零重力環境，非標準的水下訓練宇航員方法。

視頻

視頻 VR技術在視頻應用上，也已經相當廣泛了，在各大電視台中均有虛擬演播室，而且有的電視台還運用了虛擬主持人。

演播室

虛擬演播室則是虛擬現實技術與人類思維相結合在電視節目製作中的具體體現。虛擬演播系統的主要優點是它能夠更有效地表達新聞信息，增強信息的感染力和交互性。虛擬演播系統製作的布景是合乎比例的立體設計，當攝像機移動時，虛擬的布景與前景畫面都會出現相應的變化，從而增加了節目的真實感。用虛擬場景在很多方面成本效益顯著。如它具有及時更換場景的能力，在演播室布景製作中節約經費。不必移動和保留景物，因此可減輕對僱員的需求壓力。對於同一節目可以不用同一演播室，因為背景可以存入磁碟。它可以充分發揮創作人員的藝術創造力與想像力，利用現有的多種三維動畫軟體，創作出高質量的背景。

維修

虛擬維修是虛擬技術近年來的一個重要研究方向，目的是通過採用計算機模擬和虛擬現實技術在計算機上真實展現裝備的維修過程，增強裝備壽命周期各階段關於維修的各種決策能力，包括維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等。

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