国内外虚拟现实技术的发展及应用现状.pdf

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1、 国内外虚拟现实技术的发展及应用现状-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 2 国内外虚拟现实技术的发展及应用现状 http:/ 来源：投影时代 更新日期：2008-12-03 作者：佚名 10 年双旗科技产品展示会现场报道 答商用显示调研问卷赢大奖 全球领先的大屏显示解决方案 从 1962 年，Morton Heilig 发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个 I，即 Immersion 沉浸感，Interaction 交互性，Imagination 思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先

2、进技术。各国虚拟现实技术的研究及应用情况 美国 美国作为 VR 技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR 发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局(NASA)的 Ames 实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(vPE)的试验计划。现在 NASA 己经建立了航空、卫星维护 VR 训练系统，空间站 VR 训练系统，并且已经建立了可供全国使用的 VR 教育系统。北卡罗来

3、纳大学(UNC)的计算机系是进行 VR 研究最早的大学，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。Loma lAnda 大学医学中心的 David Warner 博士和他的研究小组成功地将计算机图形及 VR 的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR 儿科治疗3 法。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 M1T 成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(1ilT lab)，将 VR 研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。英国 在 VR 开发的某些方面

4、，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事VR技术研究的中心：Windustries(工业集团公司)，是国际 VR 界的著名开发机构，在工业设计和可视化等重要领域占有一席之地；BritishAerospace 正在利用 VR技术设计高级战斗机座舱；Dimension International，是桌面 VR 的先驱。该公司生产了一系列的商业 VR 软件包，都命名为 Superscape；Divison LTD 公司在开发VISION、Pro Vision 和 supervision 系统模块化高速图形引擎中，率先使用了Tm

5、nsputer 和 i860 技术。日本 日本主要致力于建立大规模VR 知识库的研究，在虚拟现实的游戏方面的研究也处于领先地位。京都的先进电子通信研究所(ATR)正在开发一套系统，它能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入；富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与 VR 环境的相互作用，他们还在研究虚拟现实中的手势识别，已经开发了一套神经网络姿势识别系统，该系统可以识别姿势，也可以识别表示词的信号语言。日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于 2004 年开发出一种嗅觉模拟器，只要把虚拟空间里的水果拉到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出水果的香味，这是虚拟现实技术在嗅

6、觉研究领域的一项突破。中国 4 我国 VR 技术研究起步较晚，与国外发达国家还有一定的差距，但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视，并根据我国的国情，制定了开展VR技术的研究计划。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把 VR 列入了研究项目。国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。北京航空航天大学计算机系：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等。浙江

7、大学 CAD&CG 国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法；哈尔滨工业大学已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成、表情的合成和唇动的合成等技术问题；清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究；西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术立体显示技术进行了研究，提出了一种基于 JPEG 标准压缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度；北方工业大学 CAD 研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一，中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片相似就出自该中心。

8、另外，在 internet 发展迅猛的今天，应用在互联网上的虚拟现实技术也有重大发展。重大的发展过程如下：首先要介绍一下 VRML VRML 开始于 20 世纪 90 年代初期。1994 年 3 月在日内瓦召开的第一届WWW 大会上，首次正式提出了 VRML 这个名字。1994 年 10 月在芝加哥召开的第二届 WWW 大会上公布了规范的 VRML1.0 标准。VRML1.0 可以创建静态的3D 景物，但没有声音和动画，你可以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可以探索的静态世界。5 1996 年 08 月在新奥尔良召开的优秀 3D 图形技术会议-Siggraph

9、96 上公布通过了规范的 VRML2.0 标准。它在 VRML1.0 的基础上进行了很大的补充和完善。它是以 SGI 公司的动态境界 Moving Worlds 提案为基础的。比 VRML1.0 增加了近 30 个节点，增强了静态世界，使 3D 场景更加逼真，并增加了交互性、动画功能、编程功能、原形定义功能。1997 年 12 月 VRML 作为国际标准正式发布，1998 年 1 月正式获得国际标准化组织 ISO 批准（国际标准号 ISO/IEC14772-1:1997）。简称 VRML97。VRML97 只是在 VRML2.0 基础进行上进行了少量的修正。这意味着 VRML 已经成为虚拟现实

10、行业的国际标准。1999 年底，VRML 的又一种编码方案 X3D 草案发布。X3D 整合正在发展的XML、JAVA、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的 3D 计算能力、渲染质量和传输速度。以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。2000 年 6 月世界 web3D 协会发布了 VRML2000 国际标准（草案），2000年 9 月又发布了 VRML2000 国际标准（草案修订版）。预计将在 2002 年，正式发表 X3D 标准。及相关 3D 浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。Wed3D 协会其组织包括各种 97 家会员公司。主要公司如下：Sun、Sony、Hp、

11、Oracle、Philips、3Dlabs、ATI、3Dfx、Autodesk/Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom 等等。其中以 Blaxxun 和 ParallelGraphics 公司为代表，它们都有各自的 VR 浏览器插件。并各自开发基于 VRML 标准的扩展节点功能。使 3D 的效果，交互性能更加完美。支持 MPEG，Mov、Avi 等视频文件，Rm 等流媒体文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff 等多种音频文件，Flash 动画文件，多种材质效果，支持 Nurbs 曲线，粒子效果，雾化效果。支持多人的交互环境，VR 眼镜等硬件设备。在娱乐、电子商务等领域都有成功的应用。并各自为适应X3D 的发展，以 X3D 为核6 心，有 Blaxxun3D 等相关产品。在虚拟场景，尤其是大场景的应用方面，以VRML 标准为核心的技术具有独特的优势。