概述

    正如其它新興科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。

　　它的研究?jī)?nèi)容涉及到人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心理學(xué)等。我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，雖然這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)潛力是巨大的，應(yīng)用前景也是很廣闊的，但仍存在著許多尚未解決的理論問(wèn)題和尚未克服的技術(shù)障礙。客觀而論，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)的接口能力，僅僅是剛剛開(kāi)始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合作用問(wèn)題，還根本未涉及“人在實(shí)踐中得到的感覺(jué)信息是怎樣在人的大腦中存儲(chǔ)和加工處理成為人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)”這一重要過(guò)程。只有當(dāng)真正開(kāi)始涉及并找到對(duì)這些問(wèn)題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，人和信息處理系統(tǒng)間的隔閡才有可能被徹底的克服了。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成為一種對(duì)多維信息處理的強(qiáng)大系統(tǒng)，成為人進(jìn)行思維和創(chuàng)造的助手和對(duì)人們已有的概念進(jìn)行深化和獲取新概念的有力工具。

　　就像電影《黑客帝國(guó)》里描述的那樣，未來(lái)的我們竟可以生活在一個(gè)由電腦控制的虛擬世界里。在這個(gè)世界里，我們同樣擁有各種感覺(jué)，同樣擁有親戚朋友，同樣擁有工作，同樣擁有現(xiàn)實(shí)世界的一切“真實(shí)”。只是，這一切都是虛擬的。

　　人類有許多夢(mèng)想，一些夢(mèng)想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而有一些夢(mèng)想也許永遠(yuǎn)都不可能實(shí)現(xiàn)。然而，有一種技術(shù)卻能使一切夢(mèng)想全部實(shí)現(xiàn)，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科，對(duì)該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代。直到90年代初，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才開(kāi)始作為一門(mén)較完整的體系而受到人們極大的關(guān)注。

虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念

　　概括地說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它通過(guò)給用戶同時(shí)提供諸如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作。根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所應(yīng)用的對(duì)象不同，其作用可表現(xiàn)為不同的形式，例如將某種概念設(shè)計(jì)或構(gòu)思可視化和可操作化，實(shí)現(xiàn)逼真的遙控現(xiàn)場(chǎng)效果，達(dá)到任意復(fù)雜環(huán)境下的廉價(jià)模擬訓(xùn)練目的等。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征

   虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征有以下幾方面:

　　多感知性(Multi-Sensory)——所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等幾種。

　　浸沒(méi)感(Immersion)——又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。

　　交互性(Interactivity)——指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺(jué)，并可以感覺(jué)物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

　　構(gòu)想性(Imagination)——強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。(

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成

　　
　　一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺(jué)系統(tǒng)、以語(yǔ)音識(shí)別、聲音合成與聲音定位為核心的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，以及味覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。

　　這里，虛擬環(huán)境處理器是VR系統(tǒng)的心臟，完成虛擬世界的產(chǎn)生和處理功能。輸入設(shè)備給VR系統(tǒng)提供來(lái)自用戶的輸入，并允許用戶在虛擬環(huán)境中改變自己的位置、視線方向和視野，也允許改變虛擬環(huán)境中虛擬物體的位置和方向。而輸出設(shè)備是由VR系統(tǒng)把虛擬環(huán)境綜合產(chǎn)生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的逼真感。其主要的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:

　　動(dòng)態(tài)環(huán)境建模——虛擬環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內(nèi)容，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的就是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)，更多的情況則需采用非接觸式的視覺(jué)技術(shù)，兩者有機(jī)結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。

　　實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)——三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，這里的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成。為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。

　　在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率是該技術(shù)的主要內(nèi)容。

　　立體顯示和傳感器技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，比如頭盔式三維立體顯示器有以下缺點(diǎn):過(guò)重(1.5 kg至2kg)、分辨率低(圖像質(zhì)量差)、延遲大(刷新頻率低)、行動(dòng)不便(有線)、跟蹤精度低、視場(chǎng)不夠?qū)挕⒀劬θ菀灼�勞等，因此有必要開(kāi)發(fā)新的三維顯示技術(shù)。同樣，數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服等都有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點(diǎn)。另外，力覺(jué)和觸覺(jué)傳感裝置的研究也有待進(jìn)一步深入，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。

　　應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具——虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想像力和創(chuàng)造性。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可以大幅度提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為了達(dá)到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)工具，例如VR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

　　系統(tǒng)集成技術(shù)——由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別與合成技術(shù)等等。

虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)

　　虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺(jué)/力覺(jué)反饋、立體聲、語(yǔ)音輸入輸出技術(shù)等。下面對(duì)這些技術(shù)分別加以說(shuō)明。

　　實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

　　相比較而言，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時(shí)間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問(wèn)題就變得相當(dāng)困難。

　　廣角(寬視野)的立體顯示

　　人看周?chē)�的世界時(shí)，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來(lái)，就形成了一個(gè)關(guān)于周?chē)�世界的整體景象，這個(gè)景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然，距離信息也可以通過(guò)其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。

　　在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺(jué)起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。

　　用戶(頭、眼)的跟蹤:在人造環(huán)境中，每個(gè)物體相對(duì)于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個(gè)位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來(lái)確定的。

　　跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭套:在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)中，視場(chǎng)的改變是通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)是分離的，而利用頭部跟蹤來(lái)改變圖像的視角，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來(lái)，感覺(jué)更逼真。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用戶不僅可以通過(guò)雙目立體視覺(jué)去認(rèn)識(shí)環(huán)境，而且可以通過(guò)頭部的運(yùn)動(dòng)去觀察環(huán)境。

　　在用戶與計(jì)算機(jī)的交互中，鍵盤(pán)和鼠標(biāo)是目前最常用的工具，但對(duì)于三維空間來(lái)說(shuō)，它們都不太適合。在三維空間中因?yàn)橛辛鶄�(gè)自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標(biāo)的平面運(yùn)動(dòng)映射成三維空間的任意運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在，已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個(gè)自由度，如3Space數(shù)字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。

　　立體聲

　　人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來(lái)確定聲音的方向，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同。常見(jiàn)的立體聲效果就是靠左右耳聽(tīng)到在不同位置錄制的不同聲音來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以會(huì)有一種方向感。現(xiàn)實(shí)生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聽(tīng)到的聲音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

　　觸覺(jué)與力覺(jué)反饋

　　在一個(gè)VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒(méi)有真正接觸杯子的感覺(jué)，并有可能穿過(guò)虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問(wèn)題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來(lái)模擬觸覺(jué)。

　　語(yǔ)音輸入輸出

　　在VR系統(tǒng)中，語(yǔ)音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽(tīng)懂人的語(yǔ)言，并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語(yǔ)音是相當(dāng)困難的，因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)和自然語(yǔ)言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如，連續(xù)語(yǔ)音中詞與詞之間沒(méi)有明顯的停頓，同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影響，不僅不同人說(shuō)同一詞會(huì)有所不同，就是同一人發(fā)音也會(huì)受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。

　　使用人的自然語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問(wèn)題，首先是效率問(wèn)題，為便于計(jì)算機(jī)理解，輸入的語(yǔ)音可能會(huì)相當(dāng)羅嗦。其次是正確性問(wèn)題，計(jì)算機(jī)理解語(yǔ)音的方法是對(duì)比匹配，而沒(méi)有人的智能。

虛擬現(xiàn)實(shí)代表性設(shè)備

　　在VR系統(tǒng)中，有許多有趣的、功能不同的專用設(shè)備，下面選一些代表性的設(shè)備加以介紹。

　　BOOM可移動(dòng)式顯示器:它是一種半投入式視覺(jué)顯示設(shè)備。使用時(shí)，用戶可以把顯示器方便地置于眼前，不用時(shí)可以很快移開(kāi)。BOOM使用小型的陰極射線管，產(chǎn)生的像素?cái)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液晶顯示屏，圖像比較柔和，分辨率為1280×1024像素，彩色圖像。

　　數(shù)據(jù)手套:數(shù)據(jù)手套是一種輸入裝置，它可以把人手的動(dòng)作轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)。它由很輕的彈性材料構(gòu)成。該彈性材料緊貼在手上，同時(shí)附著許多位置、方向傳感器和光纖導(dǎo)線，以檢測(cè)手的運(yùn)動(dòng)。光纖可以測(cè)量每個(gè)手指的彎曲和伸展，而通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，手指的動(dòng)作信息可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別。

　　TELETACT手套:它是一種用于觸覺(jué)和力覺(jué)反饋的裝置，利用小氣袋向手提供觸覺(jué)和力覺(jué)的刺激。這些小氣袋能被迅速地加壓和減壓。當(dāng)虛擬手接觸一件虛擬物體時(shí)，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)里的該物體的力模式被調(diào)用，壓縮機(jī)迅速對(duì)氣袋充氣或放氣，使手部有一種非常精確的觸覺(jué)。

　　數(shù)據(jù)衣是為了讓VR系統(tǒng)識(shí)別全身運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的輸入裝置。數(shù)據(jù)衣對(duì)人體大約50多個(gè)不同的關(guān)節(jié)進(jìn)行測(cè)量，包括膝蓋、手臂、軀干和腳。通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，身體的運(yùn)動(dòng)信息被計(jì)算機(jī)識(shí)別。通過(guò)BOOM顯示器和數(shù)據(jù)手套與虛擬現(xiàn)實(shí)交互數(shù)據(jù)衣。

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域

　　虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)是人與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)，它幾乎可以支持任何人類活動(dòng)，適用于任何領(lǐng)域。

　　較早的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品是圖形仿真器，其概念在60年代被提出，到80年代逐步興起，90年代有產(chǎn)品問(wèn)世。1992年世界上第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具問(wèn)世，1993年眾多虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)出現(xiàn)，1996年NPS公司使用慣性傳感器和全方位踏車(chē)將人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)集成到虛擬環(huán)境中。到1999年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，涉足航天、軍事、通信、醫(yī)療、教育、娛樂(lè)、圖形、建筑和商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。專家預(yù)測(cè)，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的下降，預(yù)計(jì)本世紀(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)進(jìn)入家庭。

　VR技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也大有作為。該技術(shù)可用于解剖教學(xué)、復(fù)雜手術(shù)過(guò)程的規(guī)劃，在手術(shù)過(guò)程中提供操作和信息上的輔助，預(yù)測(cè)手術(shù)結(jié)果等。另外，在遠(yuǎn)程醫(yī)療中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也很有潛力。例如在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，患者不進(jìn)城也能夠接受名醫(yī)的治療。對(duì)于危急病人，還可以實(shí)施遠(yuǎn)程手術(shù)。醫(yī)生對(duì)病人模型進(jìn)行手術(shù)，他的動(dòng)作通過(guò)衛(wèi)星傳送到遠(yuǎn)處的手術(shù)機(jī)器人。手術(shù)的實(shí)際圖像通過(guò)機(jī)器人上的攝像機(jī)傳回醫(yī)生的頭盔立體顯示器，并將其和虛擬病人模型進(jìn)行疊加，為醫(yī)生提供有用的信息。美國(guó)斯坦福國(guó)際研究所已成功研制出遠(yuǎn)程手術(shù)醫(yī)療系統(tǒng)。

　　在航天領(lǐng)域，VR技術(shù)也非常重要。例如，失重是航天飛行中必須克服的困難，因?yàn)樵谑е厍闆r下對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)難以預(yù)測(cè)。為了在太空中進(jìn)行精確的操作，需要對(duì)宇航員進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的失重仿真訓(xùn)練。為了逼真地模擬太空中的情景，美國(guó)航天局NASA在“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的修復(fù)和維護(hù)”計(jì)劃中采用了VR仿真訓(xùn)練技術(shù)。

　　在訓(xùn)練中，宇航員坐在一個(gè)模擬的具有“載人操縱飛行器”功能并帶有傳感裝置的椅子上。椅子上有用于在虛擬空間中作直線運(yùn)動(dòng)的位移控制器和用于繞宇航員重心調(diào)節(jié)宇航員朝向的旋轉(zhuǎn)控制器。宇航員頭戴立體頭盔顯示器，用于顯示望遠(yuǎn)鏡、航天飛機(jī)和太空的模型，并用數(shù)據(jù)手套作為和系統(tǒng)進(jìn)行交互的手段。訓(xùn)練時(shí)宇航員在望遠(yuǎn)鏡周?chē)�就可以進(jìn)行操作，并且通過(guò)虛擬手接觸操縱桿來(lái)抓住需要更換的“模塊更換儀”。抓住模塊更換儀后，宇航員就可以利用座椅的控制器在太空中飛行。

　　在對(duì)象可視化領(lǐng)域中，VR技術(shù)應(yīng)用的例子是模擬風(fēng)洞。模擬風(fēng)洞可以讓用戶看到模擬的空氣流場(chǎng)，使他感到就像真的站在風(fēng)洞里一樣。虛擬風(fēng)洞的目的是讓工程師分析多旋渦的復(fù)雜三維性和效果、空氣循環(huán)區(qū)域、旋渦被破壞的亂流等。例如，可以將一個(gè)航天飛機(jī)的CAD模型數(shù)據(jù)調(diào)入模擬風(fēng)洞進(jìn)行性能分析。為了分析氣流的模式，可以在空氣流中注入軌跡追蹤物，該追蹤物將隨氣流飄移，并把運(yùn)動(dòng)軌跡顯示給用戶。追蹤物可以通過(guò)數(shù)據(jù)手套投降到任意指定的位置，用戶可以從任意視角觀察其運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　在軍事領(lǐng)域中，VR技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)例子是“聯(lián)網(wǎng)軍事訓(xùn)練系統(tǒng)”。在該系統(tǒng)中，軍隊(duì)被布置在與實(shí)際車(chē)輛和指揮中心相同的位置，他們可以看到一個(gè)有山、樹(shù)、云彩、硝煙、道路、建筑物以及由其他部隊(duì)操縱的車(chē)輛的模擬戰(zhàn)場(chǎng)。這些由實(shí)際人員操作的車(chē)輛可以相互射擊，系統(tǒng)利用無(wú)線電通信和聲音來(lái)加強(qiáng)真實(shí)感。系統(tǒng)的每個(gè)用戶可以通過(guò)環(huán)境視點(diǎn)來(lái)觀察別人的行動(dòng)。炮火的顯示極為真實(shí)，用戶可以看到被攻擊部隊(duì)炸毀的情況。從直升機(jī)上看到的場(chǎng)景也非常逼真。這個(gè)模擬系統(tǒng)可用來(lái)訓(xùn)練坦克、直升機(jī)和進(jìn)行軍事演習(xí)，以及訓(xùn)練部隊(duì)之間的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

　　當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不止以上這些。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)與我們的生活將日益密切。