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| 什么是虛擬現實？ |
更新時間：2007-10-30
16:56:34 （ 編輯：映君 ）
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內容導航：
什么是虛擬現實？
虛擬現實的定義之一:
虛擬現實是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人-機界面形式。通常用戶頭戴一個頭盔（用來顯示立體圖象的頭式顯示器）或者采用大屏幕立體投影，手持傳感手套，仿佛置身于一個幻覺世界中，在虛擬環境中漫游，并允許操作其中的“物體”。與傳統計算機相比，虛擬現實系統具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現實技術潛在的應用范圍很廣，諸如國防、建筑設計、工業設計、培訓、醫學領域。例如建筑設計師可以運用虛擬現實技術向客戶提供三維虛擬模型，而外科醫生還可以在三維虛擬的病人身上試行一種新的外科手術。
虛擬現實的定義：
虛擬現實（VR）是近幾年來國內外科技界關注的一個熱點，其發展也是日新月異。簡單地說，VR技術就是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人們可以通過視聽觸嗅等手段所感受到的虛擬幻境，故VR技術又稱幻境或靈境技術。1992年，在法國召開了與VR技術相關的名為“真實與虛擬世界的界面”的國際會議，同年在美國的San Diego（圣迭戈），一批以醫學專家為主的科學家組織召開了名為“醫學中的虛擬現實技術”的學術會議。1993年，IEEE在Seattle（西雅圖）召開了第一屆虛擬現實國際學術會議，會議吸引了大批科技工作者，發表了大量有價值的論文。不久，IEEE的刊物Spectrum也組織了有關專集。在國內科技界，VR技術正逐漸受到人們重視。
虛擬現實是一門集成了人與信息的科學。其核心是由一些三維的交互式計算機生成的環境組成。這些環境可以是真實的，也可以是想象的世界模型，其目的是通過人工合成的經歷來表示信息。有了虛擬現實技術，復雜或抽象系統的概念的形成可以通過將系統的各子部件以某種方式表示成具有確切含義的符號而成為可能。虛擬現實是融合了許多人的因素，且放大了它對個人感覺影響的工程。虛擬現實技術是建立在集成諸多學科如心理學、控制學、計算機圖形學、數據庫設計、實時分布系統、電子學、機器人及多媒體技術等之上的。
虛擬現實應具有以下三個方面的含義。首先VR是通過計算機生成一個非常逼真的足以“迷惑”我們人類視覺的虛幻的世界。這種“迷惑”是多方面的，我們不僅可以看到而且可以聽到、觸到及嗅到這個虛擬世界中所發生的一切。這種感覺是如此的真實，以至于我們能全方位地浸沒在這個虛幻的世界中，這就是VR的首要功能，即浸沒感（Immersion）或臨場參與感。一般來說，虛擬系統的輸出設備應盡可能面向使用者的感覺器官以保證良好的浸沒感，如頭盔式顯示器（HMD），它將使用者的聽覺視覺功能完全置于虛擬的環境之中并切斷了所有外界信息。使用者在虛擬的環境漫游可以通過跟蹤使用者的頭及身體的運動來完成，與虛擬物體的接觸通過戴在手上的傳感裝置檢測來實現。
虛擬現實與通常CAD系統所產生的模型是不一樣的，它不是一個靜態的世界，而是一個開放的環境，它可以對使用者的輸入（如手勢，語言命令）作出響應。比如你可以拿起一虛擬的火炬并打開其開關，你一推操縱桿，仿佛可以在里面漫游，你甚至可以用虛擬的手感觸到虛擬物體存在，虛擬現實環境可以通過控制與監視裝置影響或被使用者影響，這是VR的第二個特征，即交互性（Interaction）。
虛擬現實不僅僅是一個媒體，一個高級用戶界面，它是為解決工程、醫學、軍事等方面的問題而由開發者設計出來的應用軟件，它以夸大的形式反映了設計者的思想，比如當在蓋一座現代化的大廈之前，你首先要做的事是對這座大廈的結構做細致的構思，為了使之定量化，你還需設計許多圖紙，當然這些圖紙只能內行人讀懂。正如這些圖紙反映的是設計者的構思，虛擬現實同樣反映的是某個設計者的思想，只不過它的功能遠比那些呆板的圖紙生動，強大的多。所以國外有些學者稱VR為放大人們心靈的工具，或人工現實（artifical reality）。這是VR所具有的第三類特征，即思想性（Imagation）。
綜上所述，虛擬現實是人們可以通過視聽觸等信息通道感受到設計者思想的高級用戶界面
虛擬現實的定義之二：
虛擬現實的英文名稱是 "Virtual Reality", 簡寫為 "VR", 又由錢學森院士翻譯為“靈境”。
Virtual的英文本意是表現上具有真實事物的某些屬性，但本質上是虛幻的。Reality的英文 本義是 "真實"而不是 "現實"。我想應該注意這一點，不過既然 "虛擬現實"的名稱已經在 中國廣泛應用，也就不改正它了。
從這個名字可以看出，它英文本義是＂真實世界的一個映像＂(a image of real world)，而不 僅僅只是一個下面的狹義定義中的人機界面而已。
本文將虛擬現實的定義分為狹義和廣義兩種。
狹義的定義
即為一種人機界面(人機交互方式)，曾建超等 “虛擬現實的技術及其應用 ”書中所定義的。在這種情況下， 可以稱之為“自然人機界面”，在此環境中，用戶 看到的是全彩色主體景象，聽到的是虛擬環境中的音響，手（或）腳可以感受到虛擬環境反饋給他的作用力，由此使用戶產生一種身臨其境的感覺。亦即人以與感受真實世界一樣的（自然的）方式來感受計算機生成的虛擬世界，具有和相應真實世界里一樣的感覺。這里，計算機世界既可以是超越我們所處時空之外的虛構環境，也可以是一種對現實世界的仿真(強調是由計算機生成的，能讓人有身臨其境感覺的虛擬圖形界面)。
為此，我們須造出人可感受的各種感覺，視覺、聽覺、觸覺、味覺 ……，并讓人以自然的方式（類似與真實世界中方式的）感知到。而且必須提供手段讓人以 "自然"的方式來操作。 比如說，使操作者在虛擬環境下產生與現實中相一致的身臨其境的視覺、觸覺和聽覺效果。同時通過視、聽、手的動作參與虛擬環境中事物的運動過程。 現在的計算機人機界面還很不和諧。多媒體和虛擬現實等技術的出現增強了我們實現和諧 的人機環境的信心。
虛擬現實技術的發展歷史，也可以說是一個信息環境多維化的歷史。創建多維信息環境、突破數字及文字的單維表現力的局限，這是人類的共同追求，也是全世界的文化、藝術和科技工作者代代相繼的奮斗目標。虛擬現實技術是人們世世代代所追求的人機和諧的信息處理環境的繼續。只有在計算機及其它科學技術高度發達的今天，這樣的信息處理環境才能夠被實現。
這項技術可以使人與信息處理環境的關系變得比以往更為密切與和諧，它還能使由它構成的計算機軟硬件環境變得比以往更為強大與靈巧。
這樣，有了一個自然的、充分的、和真實硬件很好關聯的信息處理系統，人們的工作生活都會變得方便得多。因為虛擬現實技術的特點，所以它可以滲透到我們工作和生活的每個角落，所以虛擬現實技術對人類社會的意義是非常大的。正因為如此，它和其它很多信息 技術一樣，當信息技術領域的專家還未把它的理論和技術探討得十分清楚時，它已滲透到科學、技術、工程、醫學、文化、娛樂的各個領域了，受到各個領域人們的極大注意。
為了與下面的廣義定義相分離，我們大多時候干脆稱之為 "VR界面＂。
在視覺上，三維代表著未來。三維操作會使更多的人理解計算機。
注∶在本文中，主要涉及視覺，其次會考慮到一些聽覺效果。對其它的感覺，這里不考慮。 對特殊的輸入方法，如位置跟蹤，數據手套，在大多數軟件開發中不需用到。事實上，在現在的通用游戲（指 不對用戶的硬件設備提過多要求的，占游戲軟件的主體）中 ，也只需要考慮視覺和聽覺。所用的特殊輸入設備，最多是三維鼠標。
廣義的定義
即為對虛擬想象（三維可視化的）或真實三維世界的模擬（Simulation)。這就不僅僅 是一種界面了，主要的部分是內部的模擬。界面用虛擬現實式的界面。
對某個特定環境真實再現后，用戶通過接受和響應模擬環境的各種感官刺激，與其中虛擬的人及事物進行行為和思想等等的交流，使用戶有身臨其境的感覺。值得注意的是，其中的那些虛擬的人可能是由其他真實的人控制的，是他們的代表。
注意這個真實世界指的是三維圖形世界。
如果不限定真實三維世界(視覺、聽覺等等都是三維的)，甚至可以說，那些沒有三維圖形的世界，但模擬了真實世界的某些特征的，如網絡上的聊天室，MUD (網絡角色)扮演游戲等等，都可以稱作虛擬世界，虛擬現實。事實上，CyperSpace的概念出來時并沒有限定非得是三維的。
本文為了區分起見，那些非三維的世界只稱為是 "虛擬世界"，但不稱為 "虛擬現實"。 即CyperSpace在我這兒的定義中，并不等同與Virtual Reality。
這樣，虛擬現實可以稱作＂三維的由計算機生成的虛擬世界＂。若涉及界面的話， 則稱之為＂具VR界面的由計算機生成的三維虛擬世界＂。而虛擬世界的定義，也就成了 "與人有參與感、可與之交互的非真實的世界"，這種世界并不一定是由計算機生成的， 人的參與感也不一定要強到象虛擬現實的那樣強的沉浸感。
比起虛擬世界來，虛擬現實只是多了三維這個特征。所以它們之間相當相當多的技術可以互相借用。這樣，由于非虛擬現實的虛擬世界已經很多，所以虛擬現實的構建可以有更好的現成概念和技術基礎。
這樣所有真實及虛構的世界，只要可能的話，都可以搬進虛擬現實中。由計算機技術支持的虛擬現實不再只是存在于單個人的腦中，而是大家都可以參與進來的。不再是完全受用戶控制，而是含有它自身規則的因素來運行的。 虛擬想象世界可以是真實中永遠不可能存在的空間，比如說股票變化的空間。但也是三維 的，你用對付類似與真實世界中類似物體方法去操作，比如說可以用雙手把一個三維的股票統計柱搬動之類。這樣就極大地輔助了人們的想象力、思考潛力。VR能夠通過模擬人 們所熟悉的東西來傳達人們所未知的東西，例如，它可以用一個以虛擬輪廓表示的3D建筑物，來描述倉儲式銷售活動。三維空間使我們能夠將巨大的名字空間──例如WEB本身─ ─形象化。
VR的吸引力，不僅在于它是高技術，它能提高我們的工作效率或幫助我們去完成以前做不到的事情；它的藝術魅力也是不可忽視的。從這方面來說，虛擬的世界不需要十分逼真， 在某些情況下應該給想象力留有余地。有些不太真實的事情或表現方法能夠喚起我們的想象力和形象化思維。例如，有人將股票市場的信息用不同顏色的小片來表示，某種股票小片的閃爍表示有可能通過買進買出而獲利。也有人將股票表示成田間的小麥等。這些藝術上的創造可能有助于我們進行三維和二維的交叉思維
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文章來源：中國投影網
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