虛擬現實在城市規劃中的應用
城市規劃一直是對**的可視化技術需求*為迫切的領域之一,虛擬現實技術可以廣泛的應用在城市規劃的各個方面,并帶來切實且可觀的利益:
展現規劃方案虛擬現實系統的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、**的感官沖擊,獲得身臨其境的體驗,還可以通過其數據接口在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料,方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理,有利于設計與管理人員對各種規劃設計方案進行輔助設計與方案評審。
規避設計風險
虛擬現實所建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成,嚴格遵循工程項目設計的標準和要求建立**的三維場景,對規劃項目進行真實的“再現”。用戶在三維場景中任意漫游,人機交互,這樣很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現,減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾,大大提高了項目的評估質量。
加快設計速度運用虛擬現實系統,我們可以很輕松隨意的進行修改,改變建筑高度,改變建筑外立面的材質、顏色,改變綠化密度,只要修改系統中的參數即可。從而大大加快了方案設計的速度和質量,提高了方案設計和修正的效率,也節省了大量的資金,提供合作平臺
。
虛擬現實技術能夠使**規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾可從任意角度,實時互動真實地看到規劃效果,更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖。有效的合作是**城市規劃*終成功的前提,虛擬現實技術為這種合作提供了理想的橋梁,這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。
加強宣傳效果對于公眾關心的大型規劃項目,在項目方案設計過程中,虛擬現實系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示,讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案*終確定后,也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片,進一步提高項目的宣傳展示效果。
虛擬現實在醫學中應用
VR在醫學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中,可以建立虛擬的人體模型,借助于跟蹤球、HMD、感覺手套,學生可以很容易了解人體內部各器官結構,這比現有的采用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器,用于腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環境包括虛擬的手術臺與手術燈,虛擬的外科工具(如手術刀、注射器、手術鉗等),虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套,使用者可以對虛擬的人體模型進行手術。但該系統有待進一步改進,如需提高環境的真實感,增加網絡功能,使其能同時培訓多個使用者,或可在外地**的指導下工作等。另外,在遠距離遙控外科手術,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生恬狀況,乃至新型藥物的研制等方面,VR技術都有十分重要的意義。
在醫學院校,學生可在虛擬實驗室中,進行“尸體”解剖和各種手術練習。用這項技術,由于不受標本、場地等的限制,所以培訓費用大大降低。一些用于醫學培訓、實習和研究的虛擬現實系統,仿真程度非常高,其優越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如,導管插入動脈的模擬器,可以使學生反復實踐導管插入動脈時的操作;眼睛手術模擬器,根據人眼的前眼結構**出三維立體圖像,并帶有實時的觸覺反饋,學生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程,并觀察到眼睛前部結構的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。還有麻醉虛擬現實系統、口腔手術模擬器等。
外科醫生在真正動手術之前,通過虛擬現實技術的幫助,能在顯示器上重復地模擬手術,移動人體內的器官,尋找*佳手術方案并提高熟練度。另外,在遠距離遙控外科手術,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生活狀況,乃至新藥研制等方面,虛擬現實技術都能發揮十分重要的作用。
虛擬現實在娛樂、藝術與教育方面的應用
豐富的感覺能力與3D顯示環境使得VR成為理想的視頻游戲工具。由于在娛樂方面對VR的真實感要求不是太高,故近些年來VR在該方面發展*為迅猛。如Chicago(芝加哥)開放了世界上**臺大型可供多人使用的VR娛樂系統,其主題是關于3025年的一場未來戰爭;英國開發的稱為“Virtuality”的VR游戲系統,配有HMD,大大增強了真實感;1992年的一臺稱為“Legeal
Qust”的系統由于增加了人工智能功能,使計算機具備了自學習功能,大大增強了趣味性及難度,使該系統獲該年度VR產品獎。另外在家庭娛樂方面VR也顯示出了很好的前景。
作為傳輸顯示信息的媒體,VR在未來藝術領域方面所具有的潛在應用能力也不可低估。VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態的藝術(如油畫、雕刻等)轉化為動態的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。另外,VR提高了藝術表現能力,如一個虛擬的音樂家可以演奏各種各樣的樂器,手足不便的人或遠在外地的人可以在他生活的居室中去虛擬的音樂廳欣賞音樂會等等。
對藝術的潛在應用價值同樣適用于教育,如在解釋一些復雜的系統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年建立了一個“虛擬的物理實驗室”,用于解釋某些物理概念,如位置與速度,力量與位移等。
虛擬現實在軍事與航天工業的應用
模擬與練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應用前景。美國國防部**研究計劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統,以提供坦克協同訓1練,該系統可聯結200多臺模擬器。另外利用VR技術,可模擬零重力環境,以代替現在非標準的水下訓練宇航員的方法。
虛擬現實在室內設計中的應用
虛擬現實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者的思想,比如裝修房屋之前,你*先要做的事是對房屋的結構、外形做細致的構思,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,虛擬現實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境,使以往只能借助傳統的設計模式提升到數字化的即看即所得的完美境界,大大提高了設計和規劃的質量與效率。運用虛擬現實技術,設計者可以完全按照自己的構思去構建裝飾“虛擬”的房間,并可以任意變換自己在房間中的位置,去觀察設計的效果,直到滿意為止。既節約了時間,又節省了做模型的費用。
虛擬現實在房產開發中的應用
隨著房地產業競爭的加劇,傳統的展示手段如平面圖、表現圖、沙盤、樣板房等已經遠遠無法滿足消費者的需要。因此敏銳把握市場動向,果斷啟用*新的技術并迅速轉化
為生產力,方可以領先一步,擊潰競爭對手。虛擬現實技術是集影視廣告、動畫、多媒體、網絡科技于一身的*新型的房地產營銷方式,在國內的廣州、上海、北京等大城市,國外的加拿大、美國等經濟和科技發達的國家都非常熱門,是當今房地產行業一個綜合實力的象征和標志,其*主要的核心是房地產銷售!同時在房地產開發中的其他重要環節包括申報、審批、設計、宣傳等方面都有著非常迫切的需求。
虛擬現實在工業仿真中的應用
當今世界工業已經發生了巨大的變化,大規模人海戰術早已不再適應工業的發展,先進科學技術的應用顯現出巨大的威力,特別是虛擬現實技術的應用正對工業進行著一場前所未有的革命。虛擬現實已經被世界上一些大型企業廣泛地應用到工業的各個環節,對企業提高開發效率,加強數據采集、分析、處理能力,減少決策失誤,降低企業風險起到了重要的作用。虛擬現實技術的引入,將使工業設計的手段和思想發生質的飛躍,更加符合社會發展的需要,可以說在工業設計中應用虛擬現實技術是可行且必要的。
虛擬現實在軍事模擬中的應用
虛擬戰場環境
采用虛擬現實技術使受訓者在視覺和聽覺上真實體驗戰場環境、熟悉將作戰區域的環境特征。用戶通過必要的設備可與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響,從而產生“沉浸”于等同真實環境的感受和體驗。虛擬戰場環境的實現方法可通過相應的三維戰場環境圖形圖像庫,包括作戰背景、戰地場景、各種武器裝備和作戰人員等。通過背景生成與圖像合成**一種險象環生、幾近真實的立體戰場環境。使演練者“真正”進入形象**的戰場。從而可以增強受訓者的臨場感覺,大大提高訓練質量。
單兵模擬訓練與評判在該應用系統中導調人員可設置不同的戰場背景,給出不同的情況,而受訓者則通過立體頭盔、數據服、和數據手套或三維鼠標操作傳感裝置可做出或選擇相應的戰術動作,輸入不同的處置方案,體驗不同的作戰效果,進而像參加實戰一樣,鍛煉和提高技戰術水平、快速反應能力和心理承受力。與常規的訓練方式相比較,虛擬現實訓練具有環境**,“身臨其境”感強、場景多變,訓練針對性強和安全經濟,可控制性強等特點。如美空軍用虛擬現實技術研制的飛行訓練模擬器,能產生視覺控制,能處理三維實時交互圖形,且有圖形以外的聲音和觸感,不但能以正常方式操縱和控制飛行器,還能處理虛擬現實中飛機以外的各種情況,如氣球的威脅、導彈的發射軌跡等。
諸軍種聯合虛擬演習建立一個“虛擬戰場”,使參戰雙方同處其中,根據虛擬環境中的各種情況及其變化,實施“真實的”對抗演習。在這樣的虛擬作戰環境中,可以使眾多軍事單位參與到作戰模擬來中,而不受地域的限制,可大大提高了戰役訓練的效益;還可以評估武器系統的總體性能,啟發新的作戰思想。
虛擬軍事演習系統可以任意增加聯合演習的次數。這樣便于作戰方案與理論的研究。傳統的實兵演習周期長、耗費大,如果借助虛擬軍事演習系統進行訓練,就可以較小的代價、較短的時間實施大規模戰區、戰略級演習,并可通過多次演習或一次演習多種方案,發現、解決實戰中可能出現的問題。
進行指揮員訓練利用虛擬現實技術,根據偵察情況資料合成出戰場全景圖,讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰場情況,以便判斷敵情,定下正確決心。例如美國海軍開發的“虛擬艦艇作戰指揮中心”就能**地模擬與真的艦艇作戰指揮中心幾乎完全相似的環境,生動的視覺、聽覺和觸覺效果,使受訓軍官沉浸于“真實的”戰場之中。虛擬現實技術可以使相距幾千公里的士兵與作戰指揮人員在網絡上進行對抗作戰演習和訓練,效果如同在真實的戰場上一樣。
虛擬現實在文物古跡中的應用
利用虛擬現實技術,結合網絡技術,可以將文物的展示、保護提高到一個嶄新的階段。*先表現在將文物實體通過影像數據采集手段,建立起實物三維或模型數據庫,保存文物原有的各項型式數據和空間關系等重要資源,實現瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存。
其次利用這些技術來提高文物修復的精度和預先判斷、選取將要采用的保護手段,同時可以縮短修復工期。
通過計算機網絡來整合統一大范圍內的文物資源,并且通過網絡在大范圍內來利用虛擬技術更加全面、生動、**地展示文物,從而使文物脫離地域限制,實現資源共享,真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。使用虛擬現實技術可以推動文博行業更快地進入信息時代,實現文物展示和保護的現代化。
虛擬現實在游戲中的應用
三維游戲既是虛擬現實技術重要的應用方向之一,也為虛擬現實技術的快速發展起了巨大的需求牽引作用。
盡管存在眾多的技術難題,虛擬現實技術在競爭激烈的游戲市場中還是得到了越來越多的重視和應用??梢哉f,電腦游戲自產生以來,一直都在朝著虛擬現實的方向發展,虛擬現實技術發展的*終目標已經成為三維游戲工作者的崇高追求。從*初的文字MUD游戲,到二維游戲、三維游戲,再到網絡三維游戲,游戲在保持其實時性和交互性的同時,**度和沉浸感正在一步步地提高和加強。我們相信,隨著三維技術的快速發展和軟硬件技術的不斷進步,在不遠的將來,真正意義上的虛擬現實游戲必將為人類娛樂、教育和經濟發展做出新的更大的貢獻。