系統集成技術 - 什么是虛擬現實技術,虛擬現實技術的組成
由于虛擬現實系統中包括大量的感知信息和模型,因此系統的集成技術為重中之重:包括信息同步技術、模型標定技術、數據轉換技術、識別和合成技術等等。
虛擬現實是在計算機中構造出一個形象逼真的模型。人與該模型可以進行交互,并產生與真實世界中相同的反饋信息,使人們獲得和真實世界中一樣的感受。當人們需要構造當前不存在的環境(合理虛擬現實)、人類不可能達到的環境(夸張虛擬現實)或構造純粹虛構的環境(虛幻虛擬現實)以取代需要耗資巨大的真實環境時,就可以利用虛擬現實技術。
為了實現和在真實世界中一樣的感覺,就需要有能實現各種感覺的技術。人在真實世界中是通過眼睛、耳朵、手指、鼻子等器官來實現視覺、觸覺(力覺)、嗅覺等功能的。人們通過視覺觀看到色彩斑斕的外部環境,通過聽覺感知豐富多彩的音響世界,通過觸覺了解物體的形狀和特性,通過嗅覺知道周圍的氣味。總之,通過各種各樣的感覺,使我們能夠同客觀真實世界交互(交流),使我們浸沉于和真實世界一樣的環境中。
在這里,實現聽覺最為容易;實現視覺是最基本的也是必不可少的和最常用的;實現觸覺只有在某些情況下需要,現在正在完善;實現嗅覺還剛剛開始。 人從外界獲得的信息,有80%—90%來自視覺。因此在虛擬環境中,實現和真實環境中一樣的視覺感受,對于獲得逼真感、浸沉感至為重要。
在虛擬現實中和通常圖像顯示不同的是,要求顯示的圖像要隨觀察者眼睛位置的變化而變化。此外,要求能快速生成圖像以獲和實時感。例如,制作動畫時不要求實時,為了保證質量每幅畫面需要多長時間生成不受限制。而虛擬現實時生成的畫面通常為30幀/秒。 有了這樣的圖像生成能力,再配以適當的音響效果,就可以使人有身臨其境的感受。
能夠提供視覺和聽覺效果的虛擬現實系統,已被用于各種各樣的仿真系統中。城市規劃中,這樣的系統正發揮著巨大作用。例如,許多城市都有自己的近期、中期和遠景規劃。在規劃中需要考慮各個建筑同周圍環境是否和諧相容,新建筑是否同周圍的原有的建筑協調,以免造成建筑物建成后,才發現它破壞了城市原有風格和合理布局。
這樣的仿真系統還可用以保護文物、重現古建筑。把珍貴的文物用虛擬現實技術展現出來供人參觀,有利于保護真實的古文物。山東曲阜的孔子博物院就是這么做的。它把大成殿也制成模型,觀眾通過計算機便可瀏覽到大成殿幾十根鏤空雕刻的盤龍大石柱,還可以繞到大成殿后面游覽。
用虛擬現實技術建立起來的水庫和江河湖泊仿真系統,更能使人一覽無遺。例如建立起三峽水庫模型后,便可在水庫建成之前,直觀地看到建成后的壯觀景象。蓄水后將最先淹沒哪些村莊和農田,哪些文物將被淹沒,這樣能主動及時解決問題。如果建立了某地區防汛仿真系統,就可以模擬水位到達警戒線時哪些堤段會出現險情,萬一發生決口將淹沒哪些地區。這對制定應急預案有莫大的幫助。
虛擬現實的廣泛用途,把計算機應用提高到一個嶄新的水平,其作用和意義顯而易見。此外,還可從更高的層次上來看待其作用和意義。 一是在觀念上,從“以計算機為主體”變 成“以人為主體”。二是在哲學上使人進一步認識“虛”和“實”之間的關系。
過去的人機界面(人同計算機的交流)要求人去適應計算機,而使用虛擬現實技術后,人可以不必意識到自己在同計算機打交道,而可以像在日常環境中處理事情一樣同計算機交流。這就把人從操作計算機的復雜工作中解放出來。在信息技術日益復雜、用途日益廣泛的今天,這充分發揮信息技術的潛力具有重大的意義。
虛和實的關系是一個古老的哲學命題。我們是處于真實的客觀世界中,還是只處于自己感覺世界中,一直是唯物論和唯心論爭論的焦點。以視覺為例,我們所看到的一切,不過是視網膜上的影像。過去,視網膜上的影像都是真實世界的反映,因此客觀的真實世界同主觀的感覺世界是一致的。現在,虛擬現實導致了二重性,虛擬現實的景物對人感官來說是實實在在的存在,但它又的的確確是虛構的東西。可是,按照虛構東西行事,往往又會得出正確的結果。因此就引發了哲學上要重新認識“虛”和“實”之間關系的課題。
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( 發表人:愛電路 )