虚拟现实技术的发展及其应用-计算机图形学论文

虚拟现实技术的发展及其应用-计算机图形学论文内容摘要：

t System 是由英国 Division 公司开发的分布式虚拟环境工具软件，它主要运行于 Pro Vision 和 Super Vision 等并行处理机上。 DVS 的设计适合于不同的并行体系结构并支持松耦合网络、对成多处理器和单处理器系统。 与其他 VR 系统不同的是，用户可以从底层（如 C/C++语言）编写 DVS 应用，但也可以利用 DVS 提供的高级动画服务器，直接进行虚拟环境的模拟，从而避免程序编写这一较为专业的环节。 (6)VRML（虚拟现实建模语言） VRML(Virtual reality modeling language,虚拟现实建模语言 )也常用于VR 系统的开发，它是为了在 Inter 上共享 3D 图形虚拟世界而创造的，它提供一种用于网上的虚拟世界的描述方法。 VRML97 规范提供了对于声音和各种类型的行为描述的支持。 VRML 对虚拟世界的描述包括形状、与其它 Web 实体的连接、动画脚本和其它简单的行为，还包括声音。 (7)OpenGL OpenGL 的英文全称是“ Open Graphics Library”即“开放的图形程序接口”，它的前身是 SGI 公司开发的 IRIS GL，目前已经发展到。 OpenGL 被严格定义为“一种到图形硬件的软件接口”。 从本质上说，它是一个完全可移植并且速度很快的 3D 图形和建模库。 它是开放的三维图形软件包，独立于窗口系统和操纵系统，在交互式三维图形建模能力和编程方面具有无可比拟的优越性 [36]。 OpenGL 不但具有开放性、独立性和兼容性三大特点。 使用 OpenGL，可以创建出视觉质量接近射线跟踪程序的精致漂亮的 3D 图形 [37]。 许多三维演示系统都用OpenGL 作为三维图形生成和控制的编程接口。 6. 国外虚拟现实技术研究现状 计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解 决问题的新方法的产生。 虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 (1)美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪 40 年代。 最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。 然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软 件和硬件四个方面。 上世纪 80 年代，美国宇航局 (NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局 Ames 实验室致力于一个叫 “ 虚拟行星探索 ”(VPE) 的实验计划。 现 NASA 已经建立了航空、卫星维护VR 训练系统，空间站 VR 训练系统，并已经建立了可供全国使用的 VR 教育 系统。 北卡罗来纳大学的计算机系是进行 VR 研究最早最著名的大学。 他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。 乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。 施乐公司研究中心在 VR 领域主要从事利用VRT 建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于 VR 使得数据存取更容易的窗口系统。 波音公司的波音 777 运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。 图形图像处理技术和传感器技 术是以上 VR 项目的主要技术。 就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。 (2)欧洲的研究现状 在欧洲，英国在 VR 开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备 (包括触觉反馈 )设计和应用研究方面。 在欧洲来说是领先的。 英国 Bristol 公司发现， VR 应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。 英国 ARRL 公司关于远地呈现的研究实验，主要包括 VR 重构问题。 他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。 欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积 极进行了 VR 的研究与应用。 瑞典的 DIVE 分布式虚拟交互环境，是一个基于 Unix 的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。 荷兰海牙 TNO 研究所的物理电子实验室 (TNO PEL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。 德国在 VR 的应用方面取得了出乎意料的成果。 在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单；三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水 平。 2020 年 10 月 2729 日在法国举行的ACM Symposium on Virtual Reality Software。