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浅谈虚拟现实

我最近对VR很感兴趣所以我看了很多这方面的资料,虽然我不是这方面的专家,只是一个爱好者,但我谈谈虚拟现实。

首先,什么是VR?

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代初提出的。其具体内涵是:总合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中,计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境(即Virtual Environment,简称VE)。

发展VR的必然性

随着社会经济的发展,计算机已经成为社会生活中不可缺少的重要组成部分,友好的人机接口技术很早已成为人们关心的一个重要课题,因为一个比较差的人机交互接口很可能将使一个功能很强的产品变得不可接受。计算机刚出现时的巨无霸机器到现在的书本一样的大小,从计算机的外设到计算机的触屏这些无一不说明了人们对人机交互的注重。而VR的人机交互性远超现在的产品的人机交互性。随着人们的生活水平的提高,人们将不断追求物质的极致享受,而VR是的出现和发展是必然的和必须的。

VR对现实世界的作用

VR虚拟现实技术可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害等众多领域,为其提供切实可行的解决方案。

VR对城市规划有着极大的帮助

虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面,并带来切实且可观的利益: 展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击,获得身临其境的体验,还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料,方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理,有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险。

以现实城市为蓝本,在虚拟空间“复制”出一座与之对应的数字城市,让一城变双城,这种三维虚拟数字城市距离我们已经不远。概括来讲,数字城市是以数据为中心,强调数据的采集、分析与应用,是现实城市的数字化及其延伸。我们生活在一个三维世界里,城市是个复杂的巨大系统,包括用地、建筑、市政设施等多个子系统,各个子系统之间具有复杂的空间关系。但目前的数字世界,还是以二维的图像和文字为主,真正的三维内容很少。随着科技的进步,构建一个逼真的三维数字世界是社会发展的必然趋势。

足不出户就可以“游”遍世界各个美景

通过3D互动技术还原现实中的旅游景区,而从在网上构建一个3D虚拟景区。游客可以通过建立个性化的3D虚拟化身,在3D的景区环境中直接试玩旅游景点,身临其境的查看拟真的景点信息,足不出户的体验千姿百态的风景胜迹以及景点背后的传奇故事。由此,让所有的游客可以增加对于景点深层次的了解与熟悉,引发在现实中也希望“到此一游”的旅行需求。游客还可以与其它游客(3D虚拟化身)以及景区的导游(3D虚拟化身)互动交谈,一起讨论对相关景点的旅游心得、奇闻趣事、出行指南等,通过这一切的有效交流,游客在未到真实景点之前就已经掌握了很多的景点知识以及出行须知。景点管理人员或导游也可以在线主动推荐特色旅游景点,更好的推广旅游景点。同时,也可以通过这个平台,听取游客的建议及点评,更好的规划与建设现实中的旅游景点。

VR可以极大的促进医学的发展

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构,这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMD及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进,如需提高环境的真实感,增加网络功能,使其能同时培训多个使用者,或可在外地专家的指导下工作等。另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面,VR技术都有十分重要的意义。

在医学院校,学生可在虚拟实验室中,进行“尸体”解剖和各种手术练习。用这项技术,由于不受标本、场地等的限制,所以培训费用大大降低。一些用于医学培训、实习和研究的虚拟现实系统,仿真程度非常高,其优越性和效果是不可估量和不可比拟的。例如,导管插入动脉的模拟器,可以使学生反复实践导管插入动脉时的操作;眼睛手术模拟器,根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像,并带有实时的触觉反馈,学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程,并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等。

外科医生在真正动手术之前,通过虚拟现实技术的帮助,能在显示器上重复地模拟手术,移动人体内的器官,寻找最佳手术方案并提高熟练度。另外,在远距离遥控外科手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生活状况,乃至新药研制等方面,虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。

VR可以让人们更好的享受生活

丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高,故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统,其主题是关于3025年的一场未来战争;英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统,配有HMD,大大增强了真实感;1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能,大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景。

作为传输显示信息的媒体,VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外,VR提高了艺术表现能力,如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器,手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。

VR对现实的影响及作用远远不止这些,它对军事、工业、教育、航天航空、科学发展等方面都有着极大的推动作用。

VR的前景

 通过上面的VR对现实世界的作用我认为VR的前景非常的好,VR对现实世界有着巨大的推动作用,而且它的商业价值更加巨大,人们的生活水平的不断提高,对物质生活的享受也不断提高,人们会不断的追求更高的物质享受,其中的商机就非常的大了。现如今索尼、三星、HTC、Oculus等这些大公司都在不断投资其中,不断地研究和发展VR的硬件,而Google、Oculus、Razer还都在开发VR专用系统。

VR的阻碍

一、硬件瓶颈。

AR(Augmented Reality 增强现实对计算能力的要求比VR高一个数量级,目前的CPU、GPU无法支持,更无法保证在轻便的硬件上实现足够的计算速度、存储空间、传输速率和续航能力。

二、图像技术瓶颈。

图像识别技术不成熟,特别在复杂图形、动态图像、特殊场景(如夜间)等方面,信息筛选、识别的正确率和精确率均较低,远不足以支撑一款消费级产品;实时三维建模技术缺乏:需要以图像识别技术作为基础,仅处于实验室阶段;精确定位技术误差大:远未到商用阶段。

三、数据瓶颈。

在现实环境中实现无差别图像视频识别需要极其庞大的数据规模,如一条街道上,需要街景、人脸、服装等各种数据;目前数据的采集、存储、传输、分析技术都有需要解决的难题:仅海量数据的清洗、录入,本身就是浩瀚的工程。

 

以上就是我对VR的浅谈,其中有些是我从资料中拿过来的,我觉得他们写的比我的好就弄过来了,请勿介意。


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