文档介绍：第十一章虚拟现实技术在电子政务中的应用
第一节:虚拟现实技术的定义 虚拟现实的定义 虚拟现实技术的发展概述 虚拟现实建模语言 上应用
虚拟现实的定义
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
VR是一项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域,它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。       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。
虚拟现实技术的发展历史最早可以追溯到18世纪。1990年在美国达拉斯召开的国际会议上明确了虚拟现实的主要技术构成,即实时三维图形生成技术、多传感交互技术及高分辨率显示技术。虚拟现实技术系统主要包括输入输出设备,如头盔式显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数据手套;虚拟环境及其软件,用以描述具体的虚拟环境等动态特性、结构以及交互规则等;计算机系统以及图形、声音合成设备等外部设备三个主要部分。
虚拟现实具有以下三个基本特征:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination),即通常所说的“3I”。 (1)沉浸是指用户借助各类先进的传感器进入虚拟环境之后,由于他所看到的、听到的、感受到的一切内容非常逼真,因此,他相信这一切都“真实”存在,而且相信自己正处于所感受到的环境中。 (2)交互是指用户进入虚拟环境后,不仅可以通过各类先进的传感器获得逼真的感受,而且可以用自然的方式对虚拟环境中的物体进行操作。如搬动虚拟环境中的一个虚拟盒子,甚至还可以在搬动盒子时感受到盒子的重量。 (3)构想是由虚拟环境的逼真性与实时交互性而使用户产生更丰富的联想,它是获取沉浸感的一个必要条件。
虚拟现实技术的发展概述
1965年,Sutherland在篇名为<<终极的显示>>的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想,从此,人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。
随后的 1966年,美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久,研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年,出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就,美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。
 80年代,美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年,NASA ,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环境。在随后的虚拟交互环境工作站(VIEW)项目中,他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。
进入 90年代,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进入市场。而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。例如1993年的11月,宇航员利用虚拟现实系统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,而用虚拟现实技术设计波音777获得成功,是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出,正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域,如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及