靈境(虛擬現實技術的另譯)

靈境技術 ，是支撐這個多維信息空間(cyberspace)的主要關鍵技術，又稱虛擬現實技術，是一種全部或部分由計算機生成的視覺、聽覺、觸覺等多維感覺環境。通過頭盔顯示器、數據手套等輔助感測設備，給人提供一個觀察並與虛擬環境進行互動作用的多維人機接口，使人可以進入這個虛擬環境中直接觀察事物的內在變化並與事物發生互動作用，給人一種"身臨其境"的真實感。靈境技術是繼多媒體技術之後的新一代人-系統接口技術。靈境技術綜合了計算機圖形技術、計算 機仿真技術、感測技術、顯示技術等多種科學技術的最新成果。

基本介紹

• 中文名：靈境技術
• 外文名：virtual reality technology(VR)
• 別名：虛擬現實，幻真
• 套用領域：航天，醫學，教育，生活體驗

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。 　VR是一項綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機互動技術、感測技術、人工智慧等領域，它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和互動作用。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行複雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產生臨場感。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智慧、感測技術、顯示技術、網路並行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。 　概括地說，虛擬現實是人們通過計算機對複雜數據進行可視化操作與互動的一種全新方式，與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。 　虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在於世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，並操作、控制環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。

靈境

兩個概念

從概念上講，靈境技術主要包括兩方面:

摺疊資料庫

計算機生成的虛擬環境實際上是一個數據空間，包括視覺、聽覺、手感和體感等各種數據。有了這些數據，通過可感信息的生成，才能進行實時的環境渲染。數據可以是真實採錄的，也可以是人為製作的。靈境的數據空間，也稱虛擬世界或虛擬環境，實際上是一種感覺模型資料庫。

摺疊接口技術

人與虛擬環境進行互動作用，必須通過人機接口。人使用計算機從機器代碼開始，發展到藉助高級語言工具和滑鼠，使人們使用計算機越來越方便。靈境技術採用數據手套和頭盔顯示器作為接口，使人機接口技術產生質的飛躍。

摺疊靈境技術行業情況

目前來看，市場需求是很大的，而供應方面卻略顯不足，尤其是擁有核心智慧財產權，技術過硬的企業並不多，行業整體缺乏品牌效應。

摺疊靈境系統的組成

典型的靈境系統由效果產生器、實景仿真器、套用系統和幾何結構系統組成。一個基本的虛擬現實系統包括一套三維圖像顯示設備、一套三維互動設備，以及存儲和處理物理模型的主計算機。其中互動設備較為複雜和先進，這也是虛擬現實技術發展的重點和難點。計算機生成環境實際上就是靈境，它包括三個子系統:感測器子系統 主要用於跟蹤和傳輸參與者的運動信息，以確保系統對參與者的運動作出正確的回響。常用的感測器有體位感測器、頭部位置感測器、眼睛凝視感測器和包括語音識別的音頻感測器。控制子系統 是虛擬環境的核心，它的模型描述虛擬環境中的對象特徵和狀態信息。對象特徵包括對象的幾何模型、視覺特徵、物理特性、聲音特性和其他屬性。狀態信息包括位置、方位、加速度、速度，以及與其他對象的接觸關係等。執行機構子系統 處理虛擬環境的輸出部分，給參與者提供真實的感覺。常用的執行機構有頭盔顯示器、簡單的音頻再現裝置、三維音頻裝置、與數據手套一體化的觸覺執行機構和力執行機構。

VR系統一般需要以下軟體和硬體支持:高性能計算機 VR系統必須有運算速度快、圖形能力強的計算機硬體支持以實時處理複雜的圖像並縮短參與者的視覺延遲。例如，SGI公司的Reality Engine2每秒可以處理60萬個貼圖多邊形，並可實現高達每秒30幀的圖像更新率。頭盔顯示器 頭/眼/手/體位跟蹤定位裝置;三維/六維滑鼠和空間球立體聲音響和三維空間定域裝置觸覺 /力量反饋裝置軟體環境及開發工具.其他的設備:VR系統有時採用動感生成裝置(運動平台)，語音識別和合成系統等。

摺疊靈境技術的研究範圍

1990年在美國召開的國際會議討論了靈境的主要技術構成，包括實時三維圖形生成技術，多感測器互動技術和高解析度顯示技術。市場上比較成熟的VR相關三維顯示和互動設備有:三維圖形工作站、三維滑鼠器、數據手套、數據服、眼動跟蹤裝置、頭盔式立體顯示器、正交電磁場定位裝置及聲、光、磁跟蹤系統等。

靈境技術主要著眼於給人創造一個虛擬的局部世界，人可以與虛擬的世界進行自然互動，並能獲得眼、耳、鼻、舌、身的各種刺激。 VR技術要求實現人體接觸的觸覺感覺，味覺和嗅覺的感覺也要逐漸實現。衡量VR 技術的優劣的主要指標是沉浸度。計算機實時成象技術和三維圖像顯示技術、立體聲仿真技術和三維運動仿真技術等都是VR技術所需要的。但VR技術使用了Polhemus定位裝置、數據手套、數據服，以及超聲、磁學或光學跟蹤系統等，技術上有很大的突破。VR技術是從人的各種自然動作、手的姿態、眼球的運動、語言甚至表情的變化中獲取信息，實現人機互動。

摺疊靈境技術的特點

靈境技術，也稱VR技術，具有沉浸性(immersion)、互動性(interaction)和構想性(imagination)，使人們能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有互動效能多維化的信息環境。

摺疊沉浸性(immersion)

VR技術具有超強的模擬仿真功能，效果畫面逼真，能模擬出具有以假亂真效果的非凡視覺感觀，同時還具有與現實環境中相同的觸覺、聽覺、嗅覺等多維度感覺體驗。VR技術可以讓人產生一種身臨其境的錯覺，沉浸在虛擬的環境中，渾然忘我。

摺疊互動性(interaction)

VR技術與現實環境相輔相成，相互依存。簡而言之，就是體驗者與虛擬世界的無差別互動。VR技術可以做到對用戶的每個肢體動作反應出與現實環境相一致的具體反應，使體驗者能更好的融入虛擬環境中，而不是排斥。這也是慧宇星河體驗館一直以來追求的效果。

摺疊構想性(imagination)

因為VR技術是一項虛擬現實的技術。讓體驗者可以在虛擬環境中獲得栩栩如生的現實感的一種超現實感覺，構想各類體驗感觀效果是達成這種超現實感覺的前提，也就成為了VR技術的重要特點之一。