美国虚拟现实技术
美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示
王健美，张旭，王勇，赵蕴华
(中国科学技术信息研究所，北京100038)
摘要:美国在虚拟现实技术领域拥有着无可争议的优势。不仅美国政府各部门积极资助虚拟现实技术的研发，
而且企业、高校及科研院所竞相掀起虚拟现实技术研究和应用热潮，同时它们还有一套适时有效的科技政策。
对美国虚拟现实技术的发展现状和相关政策法案的阐释，为我国相关技术领域的发展提供有益的借鉴。
关键词:虚拟现实;研发现状;科技政策;启示
中图分类号:G353.11∶TP391.9文献标识码:A
Development Status and Policy of the Virtual Reality Technology of
United States and their Enlightenment to China
WANG Jianmei，ZHANG Xu，WANG Yong，ZHAO Yunhua
(Institute of Scientific and Technical Information of China，Beijing 100038)
Abstract:There is no doubt that the United States has superiority in the field of virtual reality technology.Several gov-
ernment departments have been funding on the research and development of this technology，a surge of research and ap-
plication into the technology has been found among large enterprises，universities and scientific research institutes.In ad-
dition，they are carrying out a set of proper and effective science and technology policy.This article intends to provide
some references for the development of relevant technology in China with a focus on the development status of the virtual
reality technology and an good explanation on the policy and act of the technology concerned in US.
Key words:virtual reality;current situation of research and development;scientific and technical policy;enlightenment
1引言
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术与多
媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术，
是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器
技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以
及仿真技术等多种技术而发展起来的综合性技术
［1］
。
根据IEEE(电气和电子工程师协会)的定义，虚拟
现实是指在视、听、触、嗅、味觉等方面高度逼真
的计算机模拟环境
［2］
。用户可与此环境进行互动，
产生身临其境的体验。
VR技术起源于1965年Ivan Sutherland在IFIP
会议上所作的“终极的显示”的报告。20世纪80
年代美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一词
［3］
。VR技术兴起于20
世纪90年代。2000年以后，VR技术整合发展中的XML、JA V A等先进技术，应用强大的3D计算能力和交互式技术，提高渲染质量和传输速度，进入了崭新的发展时代。VR技术是经济和社会生产力发展需求的产物，有着广阔的应用前景。为了把握VR
技术优势，美、英、日等国政府及大公司不惜巨资在该领域进行研发，并显示出良好的应用前景。
2美国虚拟现实技术发展现状及相关政策
2.1美国政府虚拟现实技术资助及研发现状
(1)国家科学基金会
国家科学基金会(NSF)成立于1950年，是美
国科技体系中的一个重要机构。NSF下辖7个学部。其中计算机、信息科学与工程学部(CISE)资助的
VR技术项目最多。该学部下设三个处，每个处下设若干核心计划，支持某一领域的科研项目，其中与VR技术最相关的是人机互动计划(HCI)和以人为
中心的计算计划(HCC)。人机互动计划支持对人机
互动系统的设计和评估研究。以人为中心的计算计划的研究对象覆盖各种计算平台，设备规模从单用户设备到大型异构系统。这些研究具有高度的跨学科特性，因而经常得到NSF其他计划的联合资助。国家科学基金会的研发经费总体呈上升趋势，CISE 每年的平均研发经费约为5亿美元①。
由于虚拟现实具有较高的学科综合性和广泛的
应用领域，NSF的其他学部也都资助与VR技术相关的项目。资助项目较多的有工程学部(ENG)下
设的产业创新与合作处(IIP)和民用、机械与制造
创新处(CMMI)以及教育与人力资源学部(EHR)
下设的大学本科教育处(DUE)。
(2)美国航空航天局
美国国家航空航天局(NASA)成立于1958年，
是世界上最大的空间开发机构。NASA已经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，以及可供全国使用的VR教育系统。NASA下辖10个研究中心，其中支持VR技术研发最多的是艾姆斯研究中心(ARC)。
艾姆斯研究中心是美国信息技术的领先研究机
构之一，年度预算6亿美元(2008年)
［4］
，研究重
点是高性能计算、网络技术和智能系统。其中与VR 关系最为密切的是中心下设的探索技术理事会下的人机综合处(HSID)，该处主要研究领域为虚拟航
空建模仿真、平视显示器、虚拟环境界面等。HISD 的研发工作主要由航空研究任务理事会(ARMD)
和探索系统任务理事会(ESMD)资助。每个理事
会下设若干研究计划，资助HISD研发的计划有空域系统计划、航空安全计划、基础航空计划、星座计划、人类研究计划等。艾姆斯研究中心开展了一系列的虚拟现实研究项目，如“虚拟行星探索(VPE)”的实验计划;设立未来飞行中心(Future
Flight Central)，利用VR技术评估跑道安全等。(3)国防部
美国国防部(DOD)主导美国国防科研。二战
后，国防科技在美国的科技创新体系中长期占据主导地位，其所获得的联邦政府科研投入一直占联邦科研经费总额的50%左右
［5］
。美国国防部非常重视
VR技术的研发和应用。VR技术在武器系统性能评价、武器操纵训练及指挥大规模军事演习等方面发挥着重要作用
［6］
。
国防高级研究计划署(DARPA)在美国军方的
科研活动中占据重要地位。1983年，DARPA和美国陆军制定并实施了SIMNET计划。从1994年起，DARPA和美军大西洋司令部(USACOM)联合开展
了“战争综合演练场(STOW)”的研发。从2003
年起，DARPA启动DARW ARS项目，加速新一代训练系统的研发和部署。
除DARPA以外，美国军方的VR技术研究机构
还有:美国空军技术学院、美国海军研究生院及美
国陆军研究所等。美国空军技术学院主要研究人类因素的检测、计算机图形学以及与大规模分布综合环境应用有关的人机交互问题
［6］
。美国海军研究生
院下属的图形和图像实验室进行了大规模虚拟环境的开发与应用研究。其研究目标是为基于网络化虚拟环境的交互仿真开发低价格模拟器。陆军研究所从事与虚拟环境相关的行为科学和计算机科学两方面的研究，在用于战斗训练的仿真电子战场的应用
中发挥着重要作用。
(4)其他部门
美国能源部(DOE)为改善运作模式、节省研
发经费和时间积极发展VR技术。能源部1995年启动了“高级仿真和计算计划”，旨在帮助能源部用
计算机仿真代替传统的实验方法。
美国卫生与福利部(HHS)下属的国立卫生研
究院(NIH)进行了一系列VR技术的研究。早在
1986年就着手开展“可视人计划”，应用于诸多领
域。另外，国立卫生研究院还资助其它科研人员进
行VR技术研究。2008年国立精神卫生研究所应用
VR技术研究治疗创伤后应激综合征(PTSD)，取得
良好效果。同年伊利诺伊卫斯理大学的研究人员获
得资助，应用VR技术研究人们的性行为选择，以
降低艾滋病病毒(HIV)的传播。
此外，联邦航空局(FAA)、教育部(ED)甚
至一些州政府也都有开展VR技术研发的机构或计
划。联邦航空局下属的民用航天医学研究所(CA-
MI)开发了首个VR空间定向障碍示范器(VRS-
DD)。教育部资助了一些虚拟现实的研究项目，比
如培训系统的开发。美国加州政府则将VR技术作
为重要应用写入宽带网络发展计划中。
2.2美国大学虚拟现实技术研发现状
高校是推动虚拟现实技术基础研究的重要力量。
北卡罗来纳大学(UNC)计算机系是进行虚拟现实
研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、
航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等
［7］
。
麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人
和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR
技术的基础。1985年MIT成立了媒体实验室，进行
虚拟环境的正规研究。媒体实验室建立了一个名叫
BOLIO的测试环境，利用这一环境，MIT建立了一
个虚拟环境下的对象运动跟踪动态系统。
密歇根大学(University of Michigan)在80年代
成功开发了基于符号表示和规则推理的Agent建模
环境Soar项目，后来被广泛应用于人工智能、行为
建模和人机接口等方面的研究。Soar项目通过提供
改进了的空军仿真兵力来扩充LORAL MODSAF②。
这一计划将使美国国防部在虚拟仿真战役中具有智
能化的时态推理能力、多目标管理和传感能力，使
管理和操纵敌方兵力的人员减至最少
［6］
华盛顿大学(UW)的人机界面技术实验室(HIT
Lab)在新概念的研究中起着领先作用，同时也在进行
感觉、知觉、认知和运动控制能力的研究。HIT将VR
研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。
伊利诺斯州立大学(UI)研制出支持远程协作
的车辆设计分布式VR系统，不同国家和地区的工
程师们可以通过计算机网络进行实时协作设计。
乔治梅森大学(GMU)研制出一套在动态虚拟
环境中的流体实时仿真系统
［7］
。
加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的远程沉
浸实验室采用实时建模和远程传输共享的方法开发
了远程沉浸式交互系统。
2.3美国企业虚拟现实技术研发及应用现状
企业是推动VR技术应用和产业化的重要力量。IBM公司把互联网和VR技术作为正在兴起的商机，
投入上亿资金资助研发。其推出的Bluegrass是一个
虚拟现实应用程序，能够让用户建立虚拟的会议室。
IBM 2008年启动的“Sametime 3D”项目，将虚拟世
界整合到Lotus Sametime即时通讯与协作应用软件。
IBM还与故宫博物院合作推出“超越时空的紫禁
城”。这是中国第一个在互联网上展现重要历史文化
景点的虚拟世界。
微软公司开发了诸多VR技术:Photosynth软件
能够让用户使用一组有相似性的照片生成一个3D场
景;Silverlight插件支持3D效果，并能使用显示卡
的GPU硬件加速功能来提高显示质量;3D体感摄
影机Project Natal导入了即时动态捕捉、影像辨识、
麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能;World-
Wide Telescope基于Web 2.0可视化环境，是Inter-
net上的一个虚拟望远镜，用户可以对图像进行无缝
缩放和平移;Virtual Earth 3D的使用者可以浏览美
国主要城市的全方位3D图片。
施乐公司(Xerox)研究中心在VR领域主要从
事利用虚拟现实通信建立未来办公室的研究，并设
计一项基于VR使得数据存取更容易的窗口系统
［7］
。
此外，波音公司的波音777运输机采用全无纸
化设计，利用所开发的VR系统将虚拟环境叠加于
真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工
件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，简化加工
［7］
。需要强调的是，美国企业的VR技术不单
着眼于研发，许多VR商品以面向市场、面向用户
为基础，其商业化应用取得了良好的效果。
2.4美国虚拟现实技术领域相关政策法案和计划
由于VR技术具有较高的学科综合性，因此与
之相关的政策法案和计划分散于信息技术相关法案
的诸多方面。几届政府的科技政策虽有所不同，但
在信息技术领域都给与了大力支持。
克林顿政府于1993年宣布实施的“国家信息基
础设施(NII)”计划为分布式虚拟现实的研发和应
用奠定了基础。为确保美国在21世纪信息技术上的
领导地位，并尽快抢占未来的高科技市场，克林顿
总统在2000年财政预算中拨出3.66亿美元直接用
于信息技术领域的研究
［8］
。这一行动计划命名为
“面向21世纪的信息技术(简称为I)”，将重点支
持三大信息技术领域的研究。其中，I行动计划在科
学工程领域的高性能计算技术研究中就包括了各种
图形图像处理、计算机模拟等虚拟现实技术。
布什政府的科技政策与前任政府保持了一定的
连续性，同时进行一系列的调整，更加强调要大力
推进高新科技尤其是数字信息科技。布什政府大力
支持“网络与信息技术研发计划(NITRD)”，平均
每年资助额达24亿美元
［9］
。在NITRD计划众多成
果中，计算机模拟和可视化成果对科研和企业创新
产生的影响最为深远。它们使研究人员能够对非常
复杂的现象进行检查和试验，并将复杂的动态过程可视化，如龙卷风的生成过程。奥巴马在竞选时就把科学技术议题放在重要的
位置，集中体现在《投资美国的未来———科学与创
新计划政策》中。就任后，奥巴马提出了多项与信
息技术有关的经济刺激提案。2009年4月，奥巴马
正式宣布任命查普拉(Aneesh Chopra)担任首位国
家首席技术官，其主要职责之一是推动美国政府更
好地使用信息技术，从各个层面深化信息技术对经
济增长和提升国家竞争力的影响
［10］
。
由于美国没有统一的科技管理部门，故其VR
技术的发展计划同样分散于各个部门中。国防部、
能源部、国家科学基金会等机构均有涉及VR技术
的发展计划。
1995年美国国防部制定了“建模与仿真总体规
划”，虚拟现实作为其中的关键技术得到重点支持。
此后，美国国防部在制定战略规划指南时又对该规
划进行了更新。2006年美国国防部发布了“建模与
仿真总体规划采购计划”，旨在充分利用建模与仿真
技术为国防服务。
2000年能源部核能研究咨询委员会(NERAC)
制定了“长期核技术研发规划”。明确提出应重点
开发、应用和验证虚拟现实计算模型和仿真工具。
能源部及其下属实验室在高性能计算和仿真技术上
引领全球，该领域将研发针对核能工厂的虚拟现实
平台等一系列技术。
国家科学基金会在《2006－2011财年战略规
划》中指出要“吸引更多公众了解当前的科学研究
和新技术……通过互动式和沉浸式的体验激起公众
的兴趣，提升公众的科技素养”。这表明国家科学基
金会将积极把VR技术应用于教育领域中。
2008年2月，美国国家工程院(NAE)公布了
一份题为“21世纪工程学面临的14项重大挑战”
的报告
［11］
。VR技术是其中之一，与新能源、洁净
水、新药物等技术相并列。并提出这些技术挑战的
任何一项一经克服，将可极大地改善人们的生活
质量。
3我国虚拟现实技术发展现状及相关政策
3.1我国虚拟现实技术发展及应用现状
我国VR技术的研究起步于20世纪90年代初。
随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速
发展，VR技术得到相当的重视。科技部和国防科工
委已将VR技术的研究列为重点攻关项目，国内众
多机构都在进行VR的研究和应用，取得了一系列
研究成果。
国内最早开展VR技术试验的是西安虚拟现实
工程技术研究中心。北京航空航天大学是国内最早
进行VR技术研究的机构之一，其虚拟现实技术与
系统国家重点实验室开发了若干支撑VR理论与技
术研究的硬件设备和软件平台。浙江大学CAD＆CG
国家重点实验室专注于几何、图形和视觉计算理论与算法、虚拟现实、可视分析、基础平台软件和应
用系统等方面的研究。北京大学设计了基于PC机的
VR系统。哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成
了人的高级行为中的动作、语音和语调的协调同步。北方业大学CAD中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一，完成了通讯图像显示系统的多媒体平台及相关音频资料库的建设。上海大学CIMS中心开发了一套基于IRIX的虚拟科技园区环境实时漫游系统
［1］
。
此外还有很多科研院所进行了VR技术的研究
与开发。如清华大学国家光盘工程研究中心、西安交大信息工程研究所等。
总之，近年来VR相关技术研究取得了快速发
展，其技术潜力是巨大的，应用前景也很广阔，但仍存在许多尚未解决的理论问题和技术障碍。
3.2我国虚拟现实技术领域相关政策和计划
中国对VR技术的研发非常重视。在《国家中
长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)》(以下简称《规划纲要》)中，VR技术被列入信息
技术领域需要重点发展的3项前沿技术之一。此外，VR技术也受到国家高技术研究发展计划(863计划)、国家自然科学基金的重点支持。
863计划对VR技术的资助主要在信息技术领域
和先进制造技术领域。信息技术领域下设4个专题。其中VR技术专题围绕虚拟现实新方法和新技术、虚拟现实学科交叉与融合以及相关应用领域中的关键技术和系统集成技术等开展研究，同时考虑虚拟现实与数字媒体技术的结合。2008年度经费总预算为7000万元，资助了“虚实融合的协同工作环境技术与系统”等项目。先进制造技术领域也设置了4
个专题，其中现代制造集成技术专题与VR技术密切相关，该专题下的数字化设计方法与技术、复杂零件加工与仿真优化等课题均应用VR技术。该专题2008年度安排经费8500万元左右。
除了以上两个领域以外，863计划其他领域也
有一些课题涉及VR技术。如资源环境技术领域的“数字化采矿关键技术与软件开发”重点项目、新
材料技术领域的“新一代激光显示技术工程化开
发”重点项目等。
国家自然科学基金是我国支持基础研究的主
渠道之一，根据不同学科分若干处进行管理。其
中信息科学二处主要资助计算机科学技术及相关
交叉学科研究项目，虚拟现实是其重要资助领域
之一。另外，国家自然科学基金还资助了“虚拟
现实中基于图像的建模绘制”、“图像处理与重建
中的几何分析”等与虚拟现实相关的重点项目和
重大项目。
此外，虚拟现实理论与方法研究是国家重点基
础研究发展计划(973计划)在信息领域的重点支
持方向之一。“十一五”国家科技支撑计划也支持了
“虚拟实验教学环境关键技术研究与应用示范”等相关项目。4美国虚拟现实技术发展对我国的启示
4.1制定虚拟现实技术发展规划，完善政策体系
通过对美国VR技术发展现状和政策的了解，
不仅美国信息技术领域的诸多重大战略规划均涉及
VR技术，而且政府下属的各大部门均制定具体的
VR技术的发展计划，从上到下形成粗细得当、层次
合理的政策体系。我国《规划纲要》、863计划等重
大发展规划中都将VR技术列为重点发展和资助领
域，但对VR技术的某些重点领域和技术热点领域
缺少具体的发展计划，因此，在发展和应用VR技
术方面，应结合本国国情不仅从战略高度重视技术
的长远规划，而且需从策略层面对具体的技术领域
进行布局和计划。
4.2注重虚拟现实技术的应用，促进产学研结合
美国非常注重VR技术的应用，由于虚拟现实
在训练、实验等方面具有重大的应用价值，所以VR
技术往往最先应用于国防、航天等部门。在这些部
门取得良好的应用效果后，促使VR技术向其他部
门扩散。医疗、教育、娱乐等领域为VR技术的应
用提供了广阔的空间。美国VR技术也是产、学、
研结合的典范，政府研究机构与企业、高校展开紧
密的合作，并取得丰硕的成果。我国VR技术的应
用还存在明显差距，在技术的商业化、市场化等方
面十分落后，还没有具体的VR产品面向市场。在
VR技术刚刚兴起的今天，我们要加深学科和部门之
间的合作与协调，整合力量、优势互补、共同发展，
防止重复研发，减少资源浪费，注重技术应用，促
进产、学、研结合。
4.3着重政府引导的同时，加强企业创新主体地位
美国VR技术发展模式中，政府与企业的关系
基本上是政府引导、企业主导。政府的引导作用不
仅体现在其政府下属的各大部门都积极资助VR技
术的研发，更重要的是政府通过政策和法律明确了
政府的宏观指导作用，运用立法规划的手段对VR
的发展和应用予以支持，充分利用自由发展和市场
竞争的规则，动员高校、企业及其他机构成为VR
技术研发的主导力量，保护和促进企业间的竞争。
企业的主导作用体现在不仅为政府筹集巨大资金，
而且企业在VR研发和商业化中获取相当的技术和
经济效益，为企业发展积蓄力量，增强企业的竞争
力。我国在发展VR技术时，企业应该成为VR技术
创新活动的主体，政府要建立技术创新支撑体系，
着力为VR技术创新活动提供良好的环境，大力扶
持VR技术的应用。
4.4遴选重点应用项目，加强经费支持
虚拟现实目前在技术上仍处于探索中。近来，
随着因特网技术、基于图像绘制技术、增强现实技
术等的进展，虚拟现实又有不少新的成果。纵观美国VR技术的发展，从政府到民间各大研究机构都
不惜重金投入VR技术的研发。我国财力有限，应
集中经费，开发一些重点应用项目，促进产业化，
以产生效益，而不应该分散财力，只做“原型”。
国家在安排主要财力开发大型“沉浸式虚拟现实系
统”的同时，应给予一定的投入支持各种小型桌面
VR系统的研究开发。目前，因特网的应用是一个大
好机遇，国外游戏及教育类的系统已占据了大块市
场。我们应以应用为目标，大力开发各类桌面虚拟
现实系统。
虚拟现实技术简介
虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 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 百科内容： 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。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，
基于虚拟现实技术的虚拟农场的研究和实现
技术创新 《微计算机信息》2012年第28卷第10期 120元/年邮局订阅号：82-946 《现场总线技术应用200例》 博士论坛 基于虚拟现实技术的虚拟农场的研究和实现 Research and Implementation of Virtual Farm Based on Virtual Technology (南京农业大学工学院) 李东阳 LI Dong-yang 摘要:本系统基于虚拟现实在农业方面的应用,在VC++6.0的软件平台、在Win32框架下,使用C 语言和行业领域中最为广 泛接纳的2D/3D 图形API---OpenGL,创建一个以真实农场为模板的虚拟农场,通过DirectInput 接口实现逻辑方向盘与计算机的交互性,并通过Socket 编程使系统具有网络传输信息的功能,从而实现相应的远程控制,和现实的农场进行交互。实验系统成功创建了一个三维果园、仓房场景、漫游小车及附属设施,可以根据应用的侧重不同进行改善,从而实现虚拟现实技术在农业方面的相应应用。 关键字:虚拟现实;OpenGL;虚拟农场;交互性;网络通信中图分类号:TP311文献标识码:A Abstract:A system that a virtual farm based on virtual reality technology is created using C language and OpenGL-most widely ac -cepted 2D/3D API,in VC++6.0platform and Win32framework ,is introduced in this paper.This system realizes the interaction be -tween computer and logic steering wheel through the DirectInput interfaces,and it has the function of the transmission of information online to communicate with the reality farm so as to achieve remote control,with the method of Socket programming.This trail sys -tem consists of a 3D orchard,warehouse,a small card wandering in the farm and so on,and it can be improved according to differ -ent application to realize all kind of application in agriculture based on virtual reality technology.Key Words:Virtual reality;OpenGL;Virtual farm;Interactivity;Network communication 文章编号:1008-0570(2012)10-0010-02 1引文 虚拟现实(VR)技术最早在20世纪中期由美国VPL 探索公司和它的创始人Jamn IJaIlier 提出这一概念,后来美国宇航局(NASA)的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其它设备,开始研制低成本的虚拟现实系统,推动了该技术硬件的进步。虚拟现实,又称灵境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。虚拟现实具有多感知性、浸没感(Immersion)、交互性(Interactivity)、构想性(Imagination)。在医学、娱乐、教育、科研、军事、航天、城市规划、工业仿真等很多方面都有广泛而重要的应用。但在农业方面却是空白,因此本文就虚拟现实在农业方面的应用进行了研究和探讨。图1、图2、和图3展示了虚拟现实的应用例子及本文所研究的虚拟农场场景图。 图1模拟天宫一号图2城市规划图图3虚拟农场本文研究了基于虚拟现实技术思想的三维虚拟农场的系统的创建,借助于OpenGL 和C/C++语言在VC++6.0的开发环 境下、在Win32程序框架下实现系统的搭建。系统可分为三个部分:三维场景、人机交互、数据通信。系统的三维场景通过创建天空盒、地面、纹理贴图和导入3D Max 创建的3D 模型;人机交互主要是通过Direct SDK 里提供的DirectInput 实现;数据通信则是通过套接字网络编程接口创建C/S 模式的通信连接,实现数据的传输。 研究结果表明通过创建农场的三维场景确实能够给农业装备的研发和测试提供一个非常真实的平台,解决农业装备研发和测试所需的环境的季节性弊端。 2虚拟现实 OpenGL 遵循C 语言的调用约定,可以与Visual C++紧密接口。有七大功能:建模、变换、颜色模式设置、光照和材质设置、:纹理映射、位图显示和图象增强、双缓存动画。OpenGL 还能实现深度暗示、运动模糊等特殊效果。本文将利用这些功能来搭建虚拟农场场景并且实现控制。 OpenGL 被设计成独立于硬件、 以流水线的方式工作,其工作流程和绘图的流程如图4和图5所示。 图4OpenGL 工作流程 图5OpenGL 绘图流程 因此首先当系统收到WM_CREATE 消息后,要首先对OpenGL 进行设置 李东阳:学生 10--
基于虚拟现实技术的景物仿真
基于虚拟现实技术的景物仿真 毕业 基于虚拟现实技术的景物仿真摘要：虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是1种基于可计算信息的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉1体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。本设计是1个基于VRML（虚拟现实建模语言）的虚拟校园系统，它要求实现虚拟现实中基本的场景建立和在场景中漫游，本程序建立场景所需的建筑物均在3DS MAX 中建立，然后以VRML97的格式导出并保存为.wrl文件，这样在VrmlPad编辑器中可以打开这些文件了。然后在VRML编辑环境下，通过添加材质、纹理、传感器、声音、动画等来完善该虚拟校园系统，并通过内联(Inline)、锚点(Anchor)造型节点来实现室外与室内的链接和切换。最后在VRML浏览器中通过键盘和鼠标的移动来漫游观看该虚拟系统。为了使场景漫游更真实，还须在场景图中设置碰撞节点，从而防止观察者从场景中的物体（如教学楼）中穿过或进入不可见的视角观察。关键字：虚拟现实；VRML；漫游；场景；碰撞检测。 Scenery Simulation base on Virtual Reality Technology Abstract: Virtual Reality(VR), It is a immersing type base on the communication that could be calculate. Concretely to say, adopt taking technology of the computer as the core modern Hi-Tech turn into lifelike look ,listen,sense of touch integrated specific fictitious environment of range, users carry on the reciprocation , influence each other with the target in the fictitious environment by way of nature through the essential equipment, thus produced and came personally the feeling and experience of the true environment equally. It is a system of virtual reality school based on VRML technology，and it demands realizing that the basic scene is set up and one can roam in the scene of virtual reality, This procedure sets up buildings of the scene in 3DS MAX then exports and saves them in the format of .wrl files. Under the environment of VrmlPad, we can open these files and perfect the scenes by adding material，texture，sensors，sounds and interpolators.By the node of inline，anchor,we can realize linking or transfering between different scenes.In the end,we can roam the virtual reality system through the movement of the keyboard and mouse in the VRML explorer.In order to approach Reality,a node of collision must be set up to prevent observer from wear or enter impossible visual angle which can’t be observed from object of scene. Keywords: Virtual Reality;VRML;roaming;scene;Collision detecting. 目录前言 1 1 虚拟现实介绍 2 1.1 虚拟现实的定义 2 1.2 虚拟现实系统的发展历史 2 1.3 虚拟现实系统的应用 3 1.4虚拟现实系统的发展方向 4 2 系统开发环境介绍 5 2.1 VRML概
虚拟现实系统简介
《虚拟现实》 教学目的和要求： 1、了解虚拟现实的概念； 2、了解虚拟现实的组成及国内 和同外虚拟现实研究的现状。 教学重点： 1、虚拟现实定义； 2、虚拟现实的组成； 3、虚拟现实的应用研究现状； 4、虚拟现实的应用前景。 1.前言 人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都 不可能实现。然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就 是虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。 虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环 境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术 将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将 人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。 虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术， 它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体， 是当今前景最好的计算机技术之一。 虚拟现实 虚拟环境 虚拟房间 虚拟汽车 虚拟人 虚拟现实技术的发展 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）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。 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 Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开 发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，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环境。 虚拟现实技术的发展 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象的实时 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。
虚拟现实文献综述
《VRML虚拟现实技术在数字校园系统中应用研究》文献综述 摘要：教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了数字校园，阐明了数字校园的地位和作用。虚拟数字校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。将虚拟现实技术应用在数字校园系统的开发，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。它在数字校园的应用，可以大大提高校园展示效果，也能够体现校园个性方面的优势，对校园今后的推广及展示带来非常大的帮助 关键词：虚拟现实；数字校园；基本概况 前言 教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。建设虚拟三维数字校园可以比较直观的了解校园的各个区域，在这个三维的校园里，空间次序的视觉理解和感知变得非常容易，使浏览者对校园环境产生身临其境的感觉[1]，其中的教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼、食堂、道路及绿化地带和种植的植物，都栩栩如生的呈现在我们的眼前，三维虚拟校园模拟真实世界，提供了一个生动的校园空间。三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 一、虚拟现实技术的发展状况的研究 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪90年代初崛起的一种实用技术，它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的虚拟环境，可以真实地模拟现实中能实现的物理上的、功能上的事物和环境[2]。在虚拟现实环境中可以直接与虚拟现实场景中的事物交互，产生身临其境的感受，从而使人在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受。该技术的兴起，为科学及工程领域大规模的数据及信息提供了新的描述方法。虚拟现实技术大量应用于建筑设计及其相关领域，该技术提供了“虚拟建筑”这种新型的设计、研究及交流的工具手段[3]。 在虚拟现实的发展过程中总结出虚拟现实系统应具有以下四个特征：（1）多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知、甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。（2）存在感。指用户感动作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。（3）交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。（4）自主性。指虚拟环境中物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[4]。 虚拟现实技术自诞生以来，其应用一直受到科学界、工程界的重视，并不断取得进展，虚拟现实蕴藏的技术内涵与艺术魅力不断地激发着人们丰富的想象思维和创造的热情。从本质上讲，虚拟现实技术就是一种先进的人机交互技术[5]，其追求的技术目标就是尽量使用户与电脑虚拟环境进行自然式的交互。因此，虚拟现实技术为我们架起了一座人与数字世界沟通的桥梁。 二、虚拟现实技术在数字校园系统的应用解析 目前，数字校园存在有2个定义，并分别带来不同的研究与实践。一种定义是从信息、网络和媒体技术发展角度，数字校园被理解为一个以计算机和网络为平台的、远程教学为主的信息主体；另一个事从因特网、虚拟现实技术、网络虚
虚拟现实技术应用及其未来展望
虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实实训室建设方案(DOC 26页)
虚拟现实系统建设项目建议书 2015年7月
一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发生时，如何能在第一时间协调各职能部门，迅速有效地进行处理，最大限度的减少危机带来的损失与影响，这将是新时期、新形势下领导干部面对的重要课题。 (三)、传统教学方式与手段落后，老师授课难有激情，已经无法满足当前干部培养的教学需求，呆板、无味的教条式教学模式，学生听课索然无味，使得当前的干部教学水平不进反退，教学效果差。这些因素迫使党的干部教育事业必须走出一条创新之路，形势迫在眉睫。 二、项目概述 情景模拟教学实训系统，是为了培养领导干部应对突发事件能力和和直面媒体的能力而建设的，极具实践性和可操作性，从模拟案例的构思、角色的分配、场景的设计到模拟演练，再现了现实工作的场景，对在实际中如何运用科学的决策和灵活的技巧快速有效地处置群体性突发事件起到很好的训练效果，达到理论教学与能力培训的有机统一，可激发学员的学习兴趣，充分调动学员的学习积极性，通过情景模拟演练，使学员的主体作用得到充分发挥，学员之间的互动交流比较深入。
虚拟现实实验室项目(基于虚拟现实技术的教育解决方案开发应用)
基于虚拟现实技术的教育解决方案的研制与开发 科技项目可行性报告
目录 一、项目提出的目的及意义………………………………………… 二、与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析……………… 三、主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析）……………… 四、该项目的技术创新点…………………………………………… 五、现有工作基础和条件…………………………………………… 六、申请的基础条件（包括主要研究成果）……………………… 七、进度安排和实施方案（包括运行机制）……………………… 八、预期成果和考核目标…………………………………………… 九、推广及应用前景………………………………………………… 十、经费概算及来源…………………………………………………十一、结论……………………………………………………………附件---虚拟现实沉浸技术实验室条件建设需求……………………
一、项目提出的目的及意义 互联网、虚拟现实和人工智能被喻为改变人类认知世界的三大信息技术。 互联网从少被社会广泛认知，到今天对社会生活的全面颠覆与渗透不过二十余年。如今互联网+已为国家战略。当互联网在我们生活中掀起一个又一个骇浪时，虚拟现实正悄然从幕后走向前台。今天虚拟现实正演绎着当年互联网对人类生活，从无足轻重到全面颠覆的革命性过程。科技以虚拟现实给人类生活再创造出一次惊喜己为期不远。虚拟现实技术与教育： “虚拟现实”（Virtual Reality，英文缩写VR）技术，利用计算机硬件+软件资源+传感器的一种集成技术，构成实时三维图形生成的技术、仿真技术、多传感交互技术以及显示技术等，生成实时的、具有三维信息的人工虚拟环境，演练者（操作人员）根据需要通过多种交互设备（如头盔、数据手套和刚性外骨架衣服等）来驾驭该环境，以及用于操纵环境中的对象，如在真实世界中一样地与该环境中的人和事物进行行为和思想等的实时交流，并产生逼真的身临其境感。虚拟现实技术不是相关技术的简单组合，而是一种创新性的综合，并且在思想方式上有质的飞跃。 虚拟现实技术对教育产生不可估量的作用，主要理由如下： 1.虚拟现实技术创建全新的教育环境 人们普遍认为，虚拟现实技术将使21世纪的教育发生质的变化。虚假现实技术支持下的教育之所以会发生质的变化，是因为虚拟教育环境拥有现实教育培训环境无可比拟的优势。所谓虚拟教育环境，是指由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟教育的人工环境，它可以是某一现实世界的基础或设施的真实实现，也可以是虚拟构想成的世界。在21世纪，可能兴办起依托虚拟现实技术的各种新型的学校教育，如基础教育、军事教育、各类培训教育，许多学员在虚拟环境中接受各种教育体验与训练。由虚拟现实技术所支撑的教育系统将使得人员可以在虚拟环境中方便地取得感性知识和实际经验。与现实教育基地或设施相比，在虚拟现实技术支持下的虚拟教育环境大致有如下特征和优势： 1.1仿真性 学生通过虚拟设施训练，与在现实教学基地里同样方便。这是因为虚拟环境无论对于现实的环境或是对于想象的环境，都是虚拟的但又是逼真的。理想的虚拟环境应该达到使受训者难以分辩真假的程度（例如可视场景应随着视点的变化而变化），甚至比真
虚拟现实技术简介与应用行业和领域
虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR）,又称灵境技术。是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术学、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术包括以下几个方面： 1、环境建模技术 即虚拟环境的建立，目的是获取实际三维环境的维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的实际模拟场景环境，或者建立人们虚构的三维场景； 2、立体显示技术 在虚拟现实系统中本来就是纯三维场景，传统的是二维显示，在本软件平台已经实现了一键切换红绿立体现实功能，带上红绿眼镜，整个场景就变成了立体感十足的立体效果，就像看立体电影的效果； 3、交互技术 虚拟现实技术中的人机交互目前处在了键盘和鼠标的模式，不久将来，利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段； 4、系统集成技术 由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术为重中之重：包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等； 5、高度兼容 采用流行的通用技术，使得平台很方便的进行二次、三次开发，不断增强、完善其功能，利于扩展，预留接口可以做到无缝连接，方便内外部系统进行有机链接和兼容； （一）仿真类（展示展览） 1、房地产领域 （1）虚拟现实技术完全超越了传统的沙盘、三维动画、效果图等表现手法，充分展示建筑、人、自然的和谐统一，使开发商的项目全方位的展示和各种优势（卖点）充分凸现，同时低成本的虚拟样板间使客户提前感受“家”的温馨和协调。 （2）在售楼中心或房展会上是吸引客户，聚集人气的最高新的技术和手段。 （3）不需要另外制作价格不菲的三维动画，虚拟现实的各种场景漫游经过后期加工、制作、合成、编辑、特效等配上音乐和解说词，就是一个质量高清的虚拟现实动画宣传片，可直接用于电视台、网络上宣传和推介。
虚拟现实系统组成_虚拟现实系统的特征
自从计算机被发明以来，在传统的信息处理环境中一直是以计算机为主体的，是“人围着机器〔计算机) 转”的。例如，在传统的仿真和建模环境中，虽然主观上一直在强调要发挥人的主动作用，但由于在客观上计算机只能在处理数字化的信息时才发挥出强大的威力。人不得不大“凑合”当时的计算机所能提供的技术条件. 人和机器的关系是不甚和谐的。 为了从“机器是主体”改变到“人是主体” ，从“人围着机器转”改变到要让“机器围着人转” .必须首先克服一系列的技术“瓶颈”。以仿真和建模为例. 这些“瓶颈”技术包括:如何实现参与仿真和建模的人的感知能力、认知能力和心理状况在仿真环境中的反应，如何表达和处理定性知识等。归根结底是如何把计算机只善于处理数字化的单调信息改变为计算机也善于处理人所能感受到的、在思维过程中所接触到的. 除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。 为了达到以上所说的目标，我们必须首先回答一个前提性的问题，即“人的思维过程是可以认识的吗” ，如果答案是否定的，又如何能设计出这种多维信息的智能计算机和信息处理系统呢？ 我国著名科学家钱学森同志曾写道:“我们认为人的思维过程是可以理解的。不但如此，而又具有具体的研究途径，即通过四门科学:人工智能、认知科学、神经生理学〔神经解剖学〕和心理学。这个研究范围要比逻辑学广得多，它包括了人的全部思维，包括逻辑思维和形象思维。为了使计算机不仅仅成为人进行逻辑思维的有力工具，而目也是人进行形象思维的帮手. 首先要求计算机应能适应于人所惯用的信息获取形式和思维过程. 例如:人并不是仅仅靠听和看文字（或数字）材料获取信息的. 而是通过他与所处环境的交互作用，利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获取各式各样表现形式的信息。
虚拟现实技术在军事上的应用
虚拟现实技术在军事上的应用 李丽荣,陆宇平,王彦民 (南京航空航天大学自动化学院,南京210016) 摘要:虚拟现实技术汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术、计算机视觉和人的行为学研究等多项关键技术,是一门基于多种学科发展起来的计算机领域的高新技术。本文主要介绍了虚拟现实技术在军事领域的应用以及真三维立体显示技术,表明基于虚拟现实技术的军事仿真训练系统在飞行训练、海军潜艇训练、立体三维坦克作战指挥系统、立体三维直升机训练系统、立体三维海军作战指挥系统、立体三维实战演示系统等领域具有非常广阔的应用前景。 关键词:虚拟现实;军事;真三维立体显示 The App lication of V i r tua l R ea lity Techn i que i n M ilitary A ffa i r s L iL irong,Lu Yup i n g,Wang Yanm in (College ofAuto mati o n Engi n eering,Nanji n g Un i v ersity ofAer onauti c s&Astronautics,Nan jing210016,Ch i n a) Abstr act:V irtual reality technology is a ne w multi-d isci p li n e technology in the co mputer fil e d, i n volving co mputer graph ics,multi m ed ia,artifi c ial inte lligence,m an-co mputer i n terf ace,co mputer si m ulation,co mputer vision and human engi n eer i n g.The paper presents application of the virtual rea l2 ity technol o gy f or m ilitar y aff airs and the true3D vision techn i q ue.M ilitary si m ulati o n training syste m s base on the virtua l reality technol o gy has been f ound to have very w i d e applicati o ns i n fli g ht tra i n i n g, navy submarine training,3D tank ca mpa i g n co mm and syste m,3D he licopter tra i n i n g,3D navy co m2 mand syste m and3D co mbat de monstration syste m. K ey w ord s:virtual reality;m ilitary aff a irs;true3D visi o n 国家保持强大的现代化国防和军事威慑手段的一条重要途径就是要具备现代化的训练和演练水平。现代战争科技水平越来越高,综合性越来越强,耗资越来越巨大。提高军队的训练水平成为各国急需解决的问题,但进行实战训练,耗资太大,并且受到空域和场地的限制,某些训练项目还具有很高的危险性。这些新特点都迫切要求军事仿真训练系统的新突破,通过仿真技术以低廉的成本、逼真的效果最大程度地替代实兵训练与演练。 早期军事仿真训练系统的目的是对作战人员的武器操作技能进行训练,后来发展到训练作战人员的协同作战能力与战场对抗能力,并进一步发展为进行战术联合演练、训练作战人员指挥能力及选择最佳战术和作战方案的综合平台;仿真训练的手段和设施也由原来的单武器平台发展为多武器平台,并进一步发展成为大规模远程网络支持的多兵种武器平台环境。 军事仿真训练系统主要采用虚拟现实技术、网络技术和人机交互技术等。采用虚拟现实技术可以建立三维逼真战场合成环境,可为参与训练和演练的战斗员和指挥员提供高度逼真的战场环境;网络技术可以建立一个供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境,使处于不同地理位置的用 收稿日期:20050128
虚拟现实技术资料讲解
虚拟现实技术
虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。它是伴随多媒体技术发展起来的计算机新技术，它利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，用户需要通过特殊的交互设备才能进入虚拟环境中。这是一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于In tel奔腾皿（W代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时，提供高分辨率、大视场角的虚拟场景，并带有立体声耳机，可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统 等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航 天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。 虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。 虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者https://www.360docs.net/doc/0713715487.html, niar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的
人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前 机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。 浸没感(Immersion) ------- 又称临场感或存在感，指用户感到作 为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。 交互性(In teractivity ) 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。 构想性(Imagination ) ------- 又称为自主性--- 强调虚拟现实技 术应具有广阔的可想像空间，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。
虚拟现实实训室建设方案
虚拟现实系统建设 项目建议书 2015年7月 目录 一、项目提出背景 (2) 二、项目概述 (3) 三、建设内容 (4) 四、建设行业标准 (4) 五、建设要求 (5) 六、总体设计思路 (6) 七、情景模拟实训系统功能可行性分析 (6) 八、详细系统设计 (9) 8.1 应急管理情景模拟教学实训系统 (9) 8.1.1 分组讨论系统 (10) 8.1.2 教学显示系统 (10) 8.1.3 讨论发言系统 (10) 8.1.4 中央控制系统...................... 错误!未定义书签。 8.1.5 视音频切换系统 (10) 8.1.6 摄像系统 (10) 8.1.7 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.1.8 流媒体平台........................ 错误!未定义书签。 8.1.9 扩声系统 (11) 其他设备 (11) 8.2 媒体沟通情景模拟教学实训系统 (12) 8.2.1 教学显示系统 (14) 8.2.2 讨论发言系统 (14) 6.2.3 中央控制系统 (14) 8.2.4 视音频切换系统 (14)
8.2.5 摄像系统 (14) 8.2.6 情景模拟教学系统.................. 错误!未定义书签。 8.2.7 扩声系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.8 灯光系统.......................... 错误!未定义书签。 8.2.9 其他设备.......................... 错误!未定义书签。 8.3 远程视频会议系统 (15) 8.3.1 丰富的显示手段 (16) 1920×1080的全高清视频效果 (16) 高清的数据内容显示 (16) 无损数字大屏显示 (17) 8.3.2 课件录制及历史资料点播............ 错误!未定义书签。 8.3.3 所见即所得的系统控制方式 (17) 8.3.4 全方位云台及周边设备的控制 (18) 8.4 数字化智能会议系统 (18) 8.4.1 设计特点 (18) 主要功能 (18) 九、参考效果图 (20) 一、项目提出背景 （一)、随着我国经济水平的持续稳步发展，人们的生活水平不提高，生活内容也在日新月异的快速变化，人们开始更多的参与到舆论当中。在当今社会人们对资讯需求越来越高，电视、网络、报纸、杂志已经成为人们生活必不可少的资讯来源，各种媒体已经成为社会舆论的主导。而政府各职能部门如何能够与媒体进行良好互动，如何及时掌控信息，如何正确反馈和传达信息，让媒体积极引导社会舆论，促使政府各职能部门对社会进行合理的高效的管控，这已经成为当今所有职能部门所面临的重要课题。建设和应用媒体沟通情景模拟教学系统，已成为提高领导干部应对媒体能力的重要手段。 (二)、当今社会各类危机事件频发，如自然灾害中的洪涝灾害、雪灾与冰灾、火灾和旱灾，城市大火、重大工程事故、群体事件、重大犯罪事件等。当危机发
虚拟现实技术简介
虚拟现实技术 虚拟现实（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 VR技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于Intel 奔腾Ⅲ（Ⅳ代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时，提供高分辨率、大视场角的虚拟场景，并带有立体声耳机，可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。 虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者https://www.360docs.net/doc/0713715487.html,niar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：
虚拟现实技术介绍
虚拟现实技术介绍 虚拟现实（VR-----Virtual Reality），也称灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流。 虚拟现实的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。虚拟现实系统具有融合海量信息、逼真再现实景、表现形式新颖直观、传播范围遍及全球、异地浏览方便快捷、内容更新快速简单、互动参与趣味多多等独特优势和特征。 本公司采用空间信息技术和虚拟现实技术开发的系统具有如下功能特点： （1）、支持虚拟漫游，临场体验 实现场景虚拟漫游，用户可以自由的漫步其间，可以快速到达想去的地方，这一切都由用户亲手控制。本系统可以通过键盘、鼠标或操纵杆实现前、后、左、右、上、下方向的位移，同时可以实现左转、右转、仰视、俯视等功能。用户观看不受限制时间、空间的限制，能根据他们的意志探索整个环境，选择他们自己想体验的东西。
（2）、支持建筑或设备的信息查询及定位功能 我们将在系统中建立建筑或设备的信息数据库，通过输入建筑或设备名称，可快速定位到相应的区域或者对象上，同时可以迅速获得相关的数据信息，包括文字介绍、图像、视频、动画、背景音乐以及配音解说等等。 （3）、支持多媒体资源超链接 可以将与该建筑或设备相关的视频、音频、实景图片、动画、电子文档等多媒体资源整合在该系统中，采用超链接形式，只需用鼠标轻轻一点，即可调出所需资料。 （4）、支持导航地图 可建立一个平面导航地图，使用户清楚了解自身所处地理位置，并可以利用该地图迅速到达指定地点，该地图可以缩小、放大或隐藏。 （5）、支持自动漫游和自主漫游的切换 可以在没有任何人工操作的时候，进入自动漫游模式，画面将沿着实现录制好的路径进行自动漫游，同时音乐会随着到达不同的地点而切换，在自动漫游的时候，用户也可随时控制停止，进入自主漫游。 （6）、支持多方案替换对比 在系统中实现不同设计的方案切换，为设计方案的选择提供一个方便直观的讨论环境，可以对比不同的设计所反映的效果，如方案对比、建筑高度调整、光影分析等。 （7）、支持分区规划 这个功能在数字城市中用途非常广泛。可以将整个城市分成几个