虚拟现实论文20

吉林财经大学信息经济学院毕业论文虚拟现实的构建系别专业年级学生姓名学号指导教师职称2012年04月毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交毕业论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：年月日摘要随着科技的不断发展，给世界的各项技术带来了一场空前的革命，虚拟现实也由此产生。虚拟现实对许多人来说并不陌生，虽然它出现的时间并不长，但它给人们展现了一门神奇的技术。其研究内容涉及多个领域，应用十分广泛，但虚拟现实的发展还存在着很多问题没有解决。本文将就虚拟现实技术的基本概念、应用、发展进行一系列的探讨。【关键词】虚拟现实VR技术研究现状发展趋势虚拟现实应用AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,totheworldofeachtechnologyhasbroughtanunprecedentedrevolution,virtualrealityandtheresulting.Virtualrealityformanypeoplearenotfamiliarwith,althoughitisnotalongtime,butitistoshowpeopleamagictechnique.Itsresearchcoversanumberofareas,awiderangeofapplications,butthevirtualrealitydevelopmentstillexistmanyproblemsunsolved.Inthispaperthebasicconceptofvirtualrealitytechnology,application,developmentofaseriesofdiscussions.Keywords:VirtualrealityVRtechnologyresearchstatusdeleopmenttrendapplication目录一、绪论································································(1)二、虚拟现实技术的介绍···············································(1)（一）虚拟现实技术的概念·········································(1)（二）虚拟现实的基本特征·········································(1)（三）虚拟现实的发展历程·········································(2)（四）虚拟现实发展现状···········································(4)（五）虚拟现实技术发展趋势······································(5)三、虚拟现实技术·······················································(5)（一）虚拟现实的分类··············································(5)（二）虚拟现实系统的构成·········································(6)（三）虚拟现实技术················································(7)（四）国内三大虚拟现实软件介绍·································(8)四、虚拟现实的实现····················································(10)（一）虚拟现实的应用··············································(10)（二）虚拟现实的案例···············································(10)五、结束语································································(13)注释···································································(14)参考文献······························································(15)1一、绪论人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有些梦想也许永远都不可能实现。然而，有一种技术能使一切梦想全部实现在感知中实现。虚拟现实就是使你的幻想成真的技术。它可以让你置身于云端，可以让你遨游于深海，甚至可以让你穿越时空感受过去及未来世界。虚拟现实技术所带来的身临其境的神奇效应正渗透到各行各业，成为近年来国际科技界关注的一个热点。它是建立在计算机图形学、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科基础上的综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用，被认为是21世纪大有发展前途的科学技术领域。二、虚拟现实的介绍(一)虚拟现实技术的概念虚拟现实（VirtualReality,简称VR，又译作灵境、幻真）它是在虚拟环境中，有人参与操作而形成的一种在视觉上、听觉上、感觉上、嗅觉上能体验到的一种境界。虚拟现实技术是一项综合集成技术，由计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体现实技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术。它利用计算机生成逼真的三围视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置置身于计算机所表示的三维空间资料库环境中，使用户自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。创造出一种“身临其境”的感觉。简单的说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。（二）虚拟现实的基本特征21.沉浸性沉浸性是指用户可以沉浸于计算生成的虚拟环境中和使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有身临其境的感觉。它让所见所感完全与真实环境中感受的一样。它是虚拟现实系统的核心。2.实时交互性实时交互性是指用户与模拟场景中的对象相互作用的能力。他是人机互动的关键因素。用户进入虚拟环境后，通过一系列技术使用户与环境发生相互作用，用户可以进行必要的操作，虚拟环境则会做出相应的响应，与真实的一样。3.多感知性多感知性是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知等一系列感知。4.构想性也称想象性是指通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中，与虚拟环境进行各种交互作用，具有广阔的想象空间，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。（三）虚拟现实的发展历程1.第一阶段，20世纪50年代到70年代此时为虚拟现实的探索阶段。1965年由美国的MortonHeileg开发了一个称作sensorama的摩托车仿真器，不仅具有三维视频及立体声效果，还能产生风吹的感觉和街道气味。摩托车仿真器31965年，计算机图形学的奠基者美国科学家艾凡•萨瑟兰在一篇名为《终极的显示》的论文中，首次提出了一种假设，观察者不是通过屏幕窗口来观看计算机生成的虚拟世界，而是生成一种直接使观察者沉浸并能互动的环境。这一理论后来被公认为在VR技术中起着里程碑的作用，所以我们称他既是“计算机图形学”之父，也是“虚拟现实技术”之父。在随后几年中，艾凡•萨瑟兰在麻省理工学院开始头盔式显示器的研制工作，人们戴上这个头盔式显示器，就会产生身临其境的感觉。头盔显示器2.第二阶段，80年代初至80年代中期20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关VR技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对VR技术的广泛关注。1984年，NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟世界视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟世界。在随后的虚拟交互世界工作站（VIEW）项目中，他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥控设备。3.第三阶段，80年代末至90年代初进入20世纪90年代后，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能，人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地涌入市场，而这些都为VR系统的发展打下了良好的基础。4在应用方面，1993年11月，宇航员通过VR系统的训练，成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用VR技术设计的波音777飞机是虚拟制造的典型应用实例，这是飞机设计史上第一次在设计过程中没有采用实物模型。波音777飞机由300万个零件组成，所有的设计在一个由数百台工作站组成的虚拟世界中进行。设计师戴上头盔式显示器后，可以穿行于设计的虚拟“飞机”之中，审视“飞机”的各项设计指标。[1]（四）虚拟现实的发展现状VR技术诞生于美国，最初是为了满足国防和航空航天的需要，随着计算机技术，特别是图形显示技术的快速发展，VR技术在近年来得到了很大发展且大多数研究机构都在美国。美国VR技术的研究水平基本上代表了国际VR技术发展的水平，它是全球研究最早，研究范围最广的国家，其研究内容几乎涉及从新概念发展（如VR的概念模型）、单项关键技术（如触觉反馈）到VR系统的实现及应用等有关VR技术的各个方面。欧洲的VR技术研究主要由欧共体的计划支持，在英国、德国、瑞典、荷兰、西班牙等国家都积极进行了VR技术的开发与应用。英国在VR技术的研究与开发的某些方面，如分布式并行处理、辅助设备（触觉反馈设备等）设计、应用研究等方面，在欧洲是领先的。在德国，以德国FhG-IGD图形研究所和德国计算机技术中心（GMD）为代表。它主要从事虚拟世界的感知、虚拟环境的控制和显示、机器人远程控制、VR在空间领域的应用、宇航员的训练、分子结构的模拟研究等。德国的计算机图形研究所（IGD）测试平台，主要用于评估VR技术对未来系统和界面的影响，向用户和生产者提供通向先进的可视化、模拟技术和VR技术的途径。在亚洲，日本的VR技术研究发展十分迅速，同时在韩国、新加坡、中国等国家也积极开展了VR技术方面的研究工作。在当前实用VR技术的研究与开发中，日本是居于领先位置的国家之一。它主要致力于建立大规模VR知识库的研究，另外在VR游戏方面的研究也做了很多工作，但日本大部分VR硬件是从美5国进口的。（五）虚拟现实技术的发展趋势虚拟现实的前景非常广阔，通过与互联网的结合，人们会很快享受虚拟现实带给我们的乐趣。它在某种意义上满足了我们对理想愿望的需求，甚至改变我们的生活。利用它我们可以达到很多以前无法满足甚至不敢想的事。三、虚拟现实技术（一）虚拟现实的分类1.桌面虚拟现实系统也称窗口中的虚拟现实。它可以通过桌上型机实现，所以成本较低，功能也最简单，主要用于CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、建筑设计、桌面游戏等领域。2.沉浸虚拟现实系统如各种用途的体验器，使人有身临其境的感觉，各种培训、演示以及高级游戏等用途均可用这种系统。3.分布式虚拟现实系统它在因特网环境下，充分利用分布于各地的资源，协同开发各种虚拟现实的利用。它通常是浸沉虚拟现实系统的发展，也就是把分布于不同地方的沉浸虚拟现实系统，通过因特网连接起来，共同实现某种用途。美国大型军用交互仿真系统NPSNet以及因特网上多人游戏MUD便是这类系统。4.增强现实又称混合现实系统它是