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《虚拟现实产业发展白皮书5.0》

2016-06-01 17:18
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  (三)虚拟现实技术演进方向

  虚拟现实技术的实质是构建一种人为的能与之进行自由交互的“世界”,在这个“世界”中参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标,实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟器,通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。可以预测短期内游戏玩家可以戴上头盔、身着游戏专用衣服及手套真正体验身临其境的“虚拟现实”游戏空间,它的出现将淘汰现有的各种大型游戏,推动科技的发展。纵观虚拟现实的发展历程,未来虚拟现实技术的研究仍将延续“低成本、高性能”原则,从软件、硬件两方面展开,发展方向主要归纳如下:

  1、低成本快速建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据,并根据需要建立相应的虚拟环境模型。内容制作是虚拟现实产业界的短板,当前的内容制作成本高、周期长,对于制作人员的要求也高,限制了虚拟现实应用的发展,如何实现低成本的快速建模将是虚拟现实在产业界大规模推广的关键。

  2、实时三维图形生成和显示技术。三维图形的生成技术已比较成熟,而关键是怎样“实时生成”,在不降低图形的质量和复杂程度的基础上,如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外,虚拟现实还依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的虚拟设备还不能满足系统的需要,有必要开发新的三维图形生成和显示技术。

  3、新型交互设备的研制。虚拟现实技术实现人能够自由与虚拟世界对象进行交互,犹如身临其境,借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。因此,新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为未来研究的重要方向。

  4、智能化、自然的虚拟现实建模。虚拟现实建模是一个比较繁复的过程,需要大量的时间和精力。如果将虚拟现实技术与自然交互、语音识别等技术结合起来,可以很好地解决这个问题。对模型的属性、方法和一般特点的描述通过自然交互、语音识别等技术转化成建模所需的数据,然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价,将模型用对象表示出来,并且将各种基本模型静态或动态地连接起来,最终形成系统模型。人工智能在虚拟世界也大有用武之地,良好的人工智能系统对减少乏味的人工劳动具有非常积极的作用。

  5、分布式虚拟现实技术。分布式虚拟现实(DistributedVirtualEnvironment,DVE)是今后虚拟现实技术发展的重要方向。随着众多DVE开发工具及其系统的出现,DVE本身的应用也渗透到各行各业,包括医疗、工程、训练与教学以及协同设计。仿真训练和教学训练是DVE的又一个重要的应用领域,包括虚拟战场、辅助教学等。另外,研究人员还用DVE系统来支持协同设计工作。近年来,随着互联网应用的普及,一些面向互联网的DVE应用使得位于世界各地多个用户可以进行协同工作。将分散的虚拟现实系统或仿真器通过网络联结起来,采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟合成环境,参与者可自由地进行交互作用。特别是在航空航天中应用价值极为明显,因为国际空间站的参与国分布在世界不同区域,分布式虚拟现实训练环境不需要在各国重建仿真系统,这样不仅减少了研制费和设备费用,减少了人员出差的费用以及异地生活的不适。例如微软近期发布的Holoportation远程沉浸式交互演示得到了业界的一致看好。

  (四)虚拟现实技术瓶颈和急需解决问题

  虚拟现实技术是一门年轻的科学技术,虽然在许多领域的实际应用已相当成熟,但总体来说它仍然处于初级发展阶段,尚存在不少有待解决的问题。虚拟现实技术得以发展的原因之一在于它充分利用了现在已经成熟的科技成果。如计算机为其提供了实时的硬件平台,显示设备利用了电视与摄像机的显示技术,而虚拟现实技术的软件则以CAD和计算机图形技术为基础,所以虚拟现实技术发展较为迅速,但同时也依赖着其他相关技术的发展。正是限于当前科技的发展水平,虚拟现实技术的发展状况离人们心目中追求的目标尚有较大的差距,从沉浸性、交互性等方面都需进一步改进与完善。虚拟现实技术在现实中的应用局限性较大,主要表现在以下几个方面:

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