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VR虚拟现实技术国内外研究现状及发展

更新时间:2016-9-11:  来源:毕业论文

VR虚拟现实技术国内外研究现状及发展 虚拟现实技术在美国的研究开发
20 世纪40 年代初,作为虚拟现实前身的飞行仿真器在美国出现。1966 年,美国的MIT 林肯实验室在海军科研办公室的资助下,研制出了第一个头盔式显示器(HMD) ,随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。1970 年,研制出了第一个功能较齐全的HMD 系统。自80 年代后期起,美国VPL公司陆续研制出较实用的头盔式三维显示器、能提供六个自由度的数据手套、立体声耳机及相应的计算机软硬件系统。
80 年代初, 美国的DARPA (Defense AdvancedResearch Projects Agency) 为坦克编队作战训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。SIMNET 系统中的每个独立的模拟器都能单独模拟M1 坦克的全部特性,包括导航、武器、传感和显示等性能,对坦克装置上的武器、传感器和发动机等的模拟是在特定的作战环境下进行的。DPRPA 计划进一步扩大仿真数据库,从目前的1000 个对象扩大到100000 个。北大西洋公约组织(NATO) 计划把各个不同国家的兵力逐步“汇集SIMNET 而成为一个虚拟战场”,然后把空战仿真系统(AWSIMS -Air Warfare Simulation System) 和海战仿真系统( NWSIMS - Naval Warfare Simulation System) 与SIMNET相联。另外,美国NASA 积极地将VR 技术应用于对航天运载器外的空间活动研究、空间站自由操纵研究和对哈勃空间维修的研究等项目中。
1981 年,加州大学博士研究生Michael McCreevey得到了本文来自六~维\论|文/网,毕业论文 www.lwfree.cn美国航空航天局(NASA) 的资助,改进了头盔显示器,用液晶替代了笨重的阴极射线显示器,并使定位装置更精确。今年而把改进的头盔显示器结合当时先进的计算机创建了一个飞机场虚拟环境系统,获得成功。
最先用手去控制虚拟世界中的物体当属麻省理工学院的J . Zimmermn 和J aron. lanier ,他们合作发明了数据手套,与计算机相连,就使手的动作输进了计算机。1989 年,两人创建了VPL 公司,J aron. lanier 首先正式使用了Virtual Reality 词汇,使虚拟现实产品开始商业化。
Nicholas Negroponte 被公认为数字化的先锋,于1979 年在麻省理工学院创立了媒体实验室(MIT’s media laboratory) 。Negroponte 对虚拟现实有独特的看法,他的理论对虚拟现实制造商,对虚拟现实技术的研究与推广有着重要的意义。
1985 年,Scott Fisher 课题组研制成功称为VIEW的数据手套(Data Glove) ,这种数据手套轻便柔软,可以测量手指关节动作、手掌的弯曲以及手指间的分合,从而可以编程实现各种手语。同年,研制成功的第一套商用虚拟现实硬件—In2tel386 装配了美国空军,称为Supercockpit 飞行器。1986 年,研制成功了第一套能够充分利用HMD及数据手套的虚拟现实系统,称为VIEW。这是世界上首创的比较完整、多用途、感知能力较强的虚拟现实系统,它使用了头盔式显示器、数据手套、甚至语言识别和较先进的跟踪设备技术,可以运用于诸多领域,如空间探索、数据可视化、远程医疗、探险等领域,尽管不尽完美。
1987 年, J aron. lanier 的VPL 公司率先发明了数据服装,成兑了比尔·盖茨的预言。比尔·盖茨在《未来之路》中首先提出“虚拟紧身衣”的设想,衣服里布满细小的传感器,还有与皮肤表层连接的弹性反馈装置。典型的计算机监视器每英寸有12 到120 个色点,即像素,监视器上共有30 万到100 万个像素,全身紧身衣与小触觉传感器相连,每一点、或一族和人体特定部位接触,这些触觉因素比尔·盖茨称它为触元,如果紧身衣有足够的触元,并能够很好的控制,那么就可以复制任何一种触摸知觉。如果大量的触元都准确地在同一深度与各部位接触,结果是表层感觉起来很光滑,如果他们以各种随意分布的深度推进,感觉起来就像质地粗糙的纺织品。虚拟紧身衣需要100 万到1000 万个触元,具体数目由单个触元能送传的不同层次来定。人类的皮肤研究表明,一件全身紧身衣必须有100 个触元,指尖、嘴唇等敏感部位则需要更多触元,计算机为了把感觉输入触元衣所必须进行计算的信息数量是当前个人计算机所须信息量的1 到10 倍,这并不需要很高的计算能力。
1988 年,VPL 公司建立了一套完整的虚拟现实系统,把虚拟现实系统当时研制出的软硬件基本都用上了。
1989 年,J aron.lanier 给Virtual Reality 赋予了崭新的含义:计算机产生的三维交互环境,用户参与到这个环境中,获得角色,从而得到体验。3013

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