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文章编号：关于虚拟现实仿真技术的前景与应用的探讨摘要：虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征。其应用范围广，使用方便，有广阔的发展空间。本文列举了一例虚拟现实技术实例，阐述了虚拟现实在实际上的应用。关键词：虚拟现实；用户体验；实例应用TheDiscussionabouttheProspectandApplicationoftheVirtualRealityAbstract：Virtualrealitytechnologyisaninteractivevisualsimulationwhichgeneratedbycomputer,throughvisual,hearing,touch,andsoon,lettheusercreateimmersivefeeling.Virtualrealityhasperceptual,presence,interactivityandautonomy,etc.Virtualreality’sapplicationrangeiswide,it’seasytouseandhasabroadspacefordevelopment.Thispaperpresentsonepracticalcaseofvirtualrealitytechnology,expoundstheapplicationofvirtualrealityinpractice.Keywords：Virtualreality;UserExperience;Applicationexample随着科学技术的发展，我们越来越能通过科学技术来实现对国防领域、工程设计领域等领域的虚拟实现，以提高在现实操作生产中的可行性和准确性。特别是在军事领域，存在各种不确定的因素，在实战过程中会面临的问题均需要事先考虑周全，这方面的研究就格外重要，如果要开发新的技术和策略，势必需要亲自参与和进行可行性的评估。如果在真实场景中进行这些实践，会耗费大量人力财力，而且也不能保证设计上的缺陷是否会造成不可挽回的后果。因此，寻求一种能有效模拟上诉场景的既廉价又安全的代替方法成为各个领域的需求。虚拟现实技术可以使参与者能够与真实的三维模型进行实时可控的交互，能高度逼真地模拟人在自然环境中的视、听、动等行为，为科学研究发展提供了极大便利。1虚拟现实技术的概念与现状虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式虚拟现实，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征，文章介绍了动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。目前已在军事、医学、设计和娱乐等领域得到了广泛应用。美日等发达国家对其进行了广泛的研究，取得了重大成果。国内的研究也取得了一定的成果。它具有三大重要特征：交互性，沉浸性，想象性：(1)交互性参与者可对模拟环境中的事物进行操作，并能从环境中获得反馈，其过程的自然程度便是交互性的体现。例如拿取物体的真实感和物体随手的移动运动。通过这一特征，虚拟现实可以模拟出如现实生活中一样的互动体验。(2)沉浸性也可称作是临场感，是指参与者在虚拟环境中感受到的真实感程度，其理想状态可以使参与者难辨是现实还是虚拟，使参与者能全身心的投入到虚拟环境中，无论是视觉、听觉、触觉，甚至嗅觉、味觉都如同真实环境一样。沉浸性的高低影响了虚拟现实系统性能高低。(3)想象性虚拟现实具有广阔的想象空间，不仅可以模拟现实存在的事物，更可以模拟现实中不存在或不常见的事物，通过想象性，来扩大人们的认知范围，以满足人们在各种环境因素下的特殊要求。虚拟现实这种技术离我们的日常生活也很近，例如三维计算机游戏。虚拟现实通过逼真的三维模照片尺寸为20mm*30mm；最好不用红色背景型和仿真环境来使参与者拥有真实的体验，把复杂难懂的数据转化为可观察的三维模型，从而达到使参与者全面直观的了解整个系统信息的目的。图1.虚拟现实三特征2虚拟现实仿真的应用虚拟现实技术的特点使它成为军事训练，航空航天，城市规划，医疗以及建筑等各个方面的重要手段。以虚拟现实在军事训练方面的应用为例，虚拟现实技术的特点，使得它成为了飞行模拟训练重要的组成部分，它可以为飞行员提供飞行训练时的模拟世界的景象。通过逼真的仿真系统，飞行员可以更全面的了解大规模复杂系统环境，并能对各种不同情况做出快速、准确地反应。这样的模拟训练，既能培训飞行员的基本技术和战术动作进行，又可提前感受复杂的战场环境。模拟仿真训练系统成为部队的无形战斗力，也引导了高技术战争的发展趋势。随着仿真技术的日益发展，仿真训练系统的应用将会越来越多，其作用也将愈来愈明显。除飞行模拟训练外，虚拟现实也应用于作战方针训练和武器性能评估等军事训练方面。在医疗应用方面，使用仿真技术可以构建虚拟的人体器官，以便进行虚拟手术，为提高手术成功率做出贡献。在城市规划应用方面，虚拟现实可以更方便的构造城市模型，设计规划方案。虚拟现实的研究领域不仅包括有小型的视景参观、工程建设；还包括规模较大的历史轨迹参观、城市规划等；特别是在军事训练方面，虚拟现实技术能够给人带来更加强烈的沉浸感，效果上比二维显示输出更直观可信的多，其建立在计算机技术基础上的特点，使它可以反复多次模拟虚拟场景，对改进作战装备参数、提高武器性能都有着无法比拟的优势，不仅节约了经济、缩短了研制和开发新型装备的时间而且相比通过现实试验提取数据更加安全有效。3虚拟现实仿真技术的发展情况因为虚拟现实在各方面的广泛需求，使得这一技术的发展非常迅速。这一技术发展之初的构想是把显示屏当做一个窗户观察虚拟世界，它最先应用于军事领域，在美国八十年代时制定了一项合作研究计划，主要研究分散在不同区域的坦克、战车利用计算机网络与仿真器协同进行各种复杂战斗任务的综合训练。如今虚拟现实技术不仅广泛应用于军事领域，更已深入到民用领域中。在我国，虚拟现实的发展还比较落后，但正更多的关注和研发这方面的技术，成熟的分布交互仿真采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，通过局域网(LAN)和广域网(WAN)将分布在各地的各种仿真器互联，基于计算机技术、实时图形图像处理技术、仿真技术、系统工程技术的综合与应用，通过计算机联网技术将分散在不同地理位置的人在回路中的仿真器、计算机生成兵力以其他设备连成一个整体，可以形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟视景合成环境。4虚拟现实仿真技术应用举例以舰船航和导弹在海洋环境下的飞行和攻击为例，舰船在海面的航行受到多种因素的干扰，例如波浪、海风、云雾以及其它因素，为了综合考虑这些干扰因素对舰船航行的影响，以提高驾驶舰船的能力，有必要进行仿真来模拟舰船的航行。而导弹攻击舰船也不是在现实实践中容易完成的，为了更准确了解导弹在各个角度的袭击情况，也应使用仿真技术来模拟舰船被导弹攻击的场景。虚拟现实仿真的应运而生极大解决了这一问题。可视化仿真技术分为科学计算的可视化和空间信息的可视化两类，后者也称为“虚拟现实”，虚拟现实技术是一种先进的人机交互技术，不同于计算机动画技术，虚拟现实是实时产生的，不是像三维动画是事先渲染好的，对实时渲染的要求很高，要在十几甚至几十分之一秒的时间内完成；虚拟现实还具有高度交互性，可以对参与者的各种输入做出实时响应；虚拟现实的帧频率也是变化的，它要求实时的交互性，而三维动画只要求视觉效果，所以它们的应用领域也大不相同，虚拟现实多用于模拟训练系统以及各种交互展示中。虚拟现实仿真技术能带来逼真的体验，为探索那些不便于直接观察的事物的本质提供了极大帮助，在各行各业都有着广泛应用。为了更好了解与运用这项技术，本文将以舰船为例，研究其在海面航行及被导弹攻击的场景的可视化仿真设计，以实现航行过程的复现、导弹攻击过程的再现，并对其进行评估研究。本例方案采用Creator软件建模，并在Vega交互想象沉浸Prime软件中仿真。Creator是由Multigen-Paradigm公司专门为可视化仿真技术开发的三维建模软件，秉承“所见即所得”的理念，该软件的一系列技术都充分满足了本次设计的要求。图2.Creator建模软件环境及舰船模型虚拟现实驱动是指三维虚拟现实的平台，为虚拟现实提供一个交互式、实时仿真的可视化窗口，VegaPrime就是拥有此功能的三维虚拟现实软件。虚拟现实分为两部分：场景建模和视景驱动，VegaPrime完成的就是后面的部分，除了完成场景的移动外，还要完成海浪特效、尾浪特效、爆炸特效等能增加沉浸感的功能模块。从视觉、听觉等各方面仿真场景。VegaPrime可以驱动、控制、管理虚拟场景，建立大型沉浸式虚拟显示系统。图示为VegaPrime仿真的舰船在海上航行的效果图和导弹击中舰船的场景图。图3.舰船航行场景图图4.导弹击中舰船场景图5结束语虚拟仿真技术是一门集多学科、多知识于一体的大型场景开发技术，它广泛应用于军事训练，航空航天，城市规划，医疗以及建筑等各个方面，随着科学技术的发展，这一门技术也在迅速发展，在更多领域发挥巨大作用。参考文献:[1]郑向平,顾文彬,唐勇。基于Creator和Vega的某防护系统可视化仿真研究[A].系统仿真学报[C].北京：中国系统仿真学会,2008:4082-4084.[2]龙勇,袁静,康凤举,张志利.可视化仿真中三维建模策略研究[A].系统仿真学报[C].北京：中国系统仿真学会,2011:2682-2687.[3]熊振南,周世波.船舶航行环境可视化仿真[J].上海海事大学学报,2009,20(1):6-9.[4]张小涵.基于虚拟现实技术的帆船运动仿真系统研究[D].青岛:中国海洋大学,2013.