虚拟现实(VR)

总体来讲,人机接口技术主要研究方向有两个方面:(1)人如何命令系统(2)系统如何向用户提供信息。

众所周知,人在使用计算机方面的感受(即人机交互部分的友好度)直接影响到人对系统的接受程度,而这两个方面直接决定了人机交互部分的友好度。

总结:三维软件与人类生产活动中的技术应用,创造日常生产活动与生产资料的再创造的高端制造规划工程模型。为所有改良型企业提供一切规划设计方案。

那么,什么是虚拟现实技术?

虚拟现实(VirtualReality,简称VR),是由美国VPL公司创建人拉尼尔(JaronLanier)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VirtualEnvironment,简称VE)。

虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成,严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景,对规划项目进行真实的“再现”。

用户在三维场景中任意漫游,人机交互,这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现,减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾,大大提高了项目的评估质量。加快设计速度运用虚拟现实系统,我们可以很轻松随意的进行修改,改变建筑高度,改变建筑外立面的材质、颜色,改变绿化密度,只要修改系统中的参数即可。

从而大大加快了方案设计的速度和质量,提高了方案设计和修正的效率,也节省了大量的资金,提供合作平台。虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度,实时互动真实地看到规划效果,更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。

有效的合作是保证城市规划最终成功的前提,虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁,这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。加强宣传效果对于公众关心的大型规划项目,在项目方案设计过程中,虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示,让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后,也可以通过视频输出制作多媒体宣传片,进一步提高项目的宣传展示效果。

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。

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。

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。

对艺术的潜在应用价值同样适用于教育,如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面,VR是非常有力的工具,Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”,用于解释某些物理概念,如位置与速度,力量与位移等。

模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练,该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术,可模拟零重力环境,以代替现在非标准的水下训练宇航员的方法。

工业仿真系统不是简单的场景漫游,是真正意义上用于指导生产的仿真系统,它结合用户业务层功能和数据库数据组建一套完全的仿真系统,可组建B/S、C/S两种架构的应用,可与企业ERP、MIS系统无缝对接,支持SqlServer、Oracle、MySql等主流数据库。

VRP子软件体系VR(VirtualReality)是虚拟现实技术的意思,VRP(VirtualRealityPlatform)是虚拟现实仿真平台的意思。

VRP的子软件产品具体包括:

软件用途:三维场景的模型导入、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具

客户群:主要面向三维内容制作公司

软件用途:将VRP-BUILDER的编辑成果发布到互联网,并且可让客户通过互联网进行对三维场景的浏览与互动。

客户群:直接面向所有互联网用户

软件用途:可逼真的模拟各种物理学运动,实现如碰撞、重力、摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然现象,在算法过程中严格符合牛顿定律、动量守恒、动能守恒等物理原理

客户群:主要面向院校和科研单位

VRP-INDUSIM工业仿真平台

软件用途:模型化,角色化,事件化的虚拟模拟,使演练更接近真实情况,降低演练和培训成本,降低演练风险。

客户群:主要面向石油、电力、机械、重工、船舶、钢铁、矿山、应急等行业

软件用途:激发学生学习兴趣,培养导游职业意识,培养学生创新思维,积累讲解专项知识,架起学生与社会联系的桥梁,全方位提升学生讲解能力,让单纯的考试变成互动教学与考核双模式。

客户群:主要面向导游、旅游规划

客户群:科博馆、艺术馆、革命展馆、工业展馆、图书馆、旅游景区、企业体验中心以及各种园区

软件用途:提供C++源码级的开发函数库,用户可在此基础之上开发出自己所需要的高效仿真软件

客户群:主要面向水利电力、能源交通等工业仿真研究与设计单位

操作灵活、界面友好、使用方便,就像在玩电脑游戏一样简单易学易会、无需编程,也无需美术设计能力,就可以进行3D制作

成本低、速度快,能够帮助用户高效率、低成本地做出想得到的3D作品

支持与VRP平台所有软件模块的无缝接口,可以与以往所有软件模块结合使用,实现更炫、更丰富的交互功能。

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