關(guān)于科技想象的小論文
計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用方面的不斷提高使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也相應(yīng)同步地快速發(fā)展。尤其是計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向超高速、超小型、平行處理和智能化,量子、光子、分子和納米計(jì)算機(jī)將具有感知、思考、判斷、學(xué)習(xí)及一定的自然語言能力,使計(jì)算機(jī)進(jìn)入人工智能時(shí)代。這種新型計(jì)算機(jī)將推動(dòng)新一輪計(jì)算技術(shù)革命,更加帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。以下是小編為大家整理分享的關(guān)于科技想象的小論文,歡迎閱讀參考。
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摘要:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)技術(shù),它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境,是一種多源信息融合交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真,可借助傳感頭盔、數(shù)據(jù)手套等專業(yè)設(shè)備,讓用戶進(jìn)入虛擬空間,實(shí)時(shí)感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象,從而通過視覺、觸覺和聽覺等獲得身臨其境的真實(shí)感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向,是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)。
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 虛擬環(huán)境 計(jì)算機(jī)發(fā)展 新型計(jì)算機(jī)
計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用方面的不斷提高使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也相應(yīng)同步地快速發(fā)展。尤其是計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向超高速、超小型、平行處理和智能化,量子、光子、分子和納米計(jì)算機(jī)將具有感知、思考、判斷、學(xué)習(xí)及一定的自然語言能力,使計(jì)算機(jī)進(jìn)入人工智能時(shí)代。這種新型計(jì)算機(jī)將推動(dòng)新一輪計(jì)算技術(shù)革命,更加帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù),也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果,是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,兩者是相輔相成的關(guān)系,如果要正確認(rèn)識(shí)和剖析并把握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,就必須深入研究計(jì)算機(jī)技術(shù)的變化與發(fā)展趨勢(shì),這樣才能有利于我們未來更好的掌握與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
2、計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用
自從1944年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生以來,計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的性能受到挑戰(zhàn),開始從基本原理上尋找計(jì)算機(jī)發(fā)展的突破口,新型計(jì)算機(jī)的研發(fā)應(yīng)運(yùn)而生,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。專家預(yù)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也會(huì)因此得到迅速發(fā)展。尤其是三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、采用多種功能傳感器的交互式接口技術(shù)和高清晰度顯示技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)的.應(yīng)用中起著重要作用。此外,智能化的超級(jí)計(jì)算機(jī)和新型高性能計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展。這會(huì)更有利于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的快速發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作以及實(shí)時(shí)交互的環(huán)境。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)人-機(jī)界面(如鍵盤、鼠標(biāo)器、圖形用戶界面以及流行的Windows等)相比,虛擬現(xiàn)實(shí)無論在技術(shù)上還是思想上都有質(zhì)的飛躍。
3、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)有效地建立虛擬環(huán)境主要集中在兩個(gè)方面,一是虛擬環(huán)境能夠精確表示物體的狀態(tài)模型,二是環(huán)境的可視化及渲染。
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3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)置的一個(gè)近似客觀存在的環(huán)境,它是硬件、軟件和外圍設(shè)備的有機(jī)組合。
3.3 用戶可通過自身的技能以6個(gè)自由度在這個(gè)仿真環(huán)境里進(jìn)行交互操作。
3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵是傳感技術(shù)。
3.5 虛擬現(xiàn)實(shí)離不開視覺和聽覺的新型可感知?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),并需結(jié)合高速的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索技術(shù)。
3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或計(jì)算機(jī)成像生成的一幅畫面,更重要的是人們可以通過計(jì)算機(jī)和各種人機(jī)界面與機(jī)交互,并在精神感覺上進(jìn)入環(huán)境。它需要結(jié)合人工智能,模糊邏輯和神經(jīng)元技術(shù)。
4、虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備與軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合
在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,硬件設(shè)備主要由3個(gè)部分組成:輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、虛擬世界生成設(shè)備。此外系統(tǒng)還需要虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)。
4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的輸入設(shè)備。有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備主要分為兩大類:一類是基于自然的交互設(shè)備,用于對(duì)虛擬世界信息的輸入;另一類是三維定位跟蹤設(shè)備,主要用于對(duì)輸入設(shè)備在三維空間中的位置進(jìn)行判定,并送入虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。虛擬世界與人進(jìn)行自然交互的實(shí)現(xiàn)形式很多,有基于語音的、基于手的等多種形式,如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、三維控制器、三維掃描儀等。手是我們與外界進(jìn)行物理接觸及意識(shí)表達(dá)的最主要媒介,在人機(jī)交互設(shè)備中也是如此。基于手的自然交互形式最為常見,相應(yīng)的數(shù)字化設(shè)備很多,在這類產(chǎn)品中最為常用的就是數(shù)據(jù)手套。
4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的輸出設(shè)備。人置身于虛擬世界中,要體會(huì)到沉浸的感覺,必須讓虛擬世界能模擬人在現(xiàn)實(shí)世界中的多種感受,如視覺、聽覺、觸覺、力覺、痛感、味覺、嗅覺等;谀壳暗募夹g(shù)水平,成熟和相對(duì)成熟的感知信息的產(chǎn)生和檢測(cè)技術(shù)僅有視覺、聽覺和觸覺(力覺)3種。感知設(shè)備的作用是將虛擬世界中各種感知信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿怂芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào),現(xiàn)在主要應(yīng)用的有基于視覺、聽覺和力覺感知的設(shè)備,基于味覺、嗅覺等的設(shè)備有待開發(fā)研究。
4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)的生成設(shè)備。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)是虛擬世界的主要生成設(shè)備,所以有人稱之為“虛擬現(xiàn)實(shí)引擎”,它首先創(chuàng)建出虛擬世界的場(chǎng)景,同時(shí)還必須實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶各種方式的輸入。
通常虛擬世界生成設(shè)備主要分為基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于高性能圖形工作站、高度并行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和基于分布式計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)四大類。
4.4 虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)生成虛擬世界,用戶可以與之進(jìn)行視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等全方位的交互,并且虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。
要實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo),除了需要有一些專業(yè)的硬件設(shè)備外,還必須有較多的相關(guān)技術(shù)及軟件加以保證,特別是在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度還達(dá)不到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需要求的情況下,相關(guān)技術(shù)就顯得更加重要。虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)主要有立體視覺顯示技術(shù)、環(huán)境建模技術(shù)、真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)、三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、自然交互與傳感技術(shù)等等。
4.4.1 立體視覺顯示技術(shù)。人類從客觀世界獲得的信息的80%以上來自視覺,視覺信息的獲取是人類感知外部世界、獲取信息的最主要的傳感通道,視覺通道成為多感知的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。
在視覺顯示技術(shù)中,實(shí)現(xiàn)立體顯示技術(shù)是較為復(fù)雜與關(guān)鍵的,立體視覺顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要支撐技術(shù)。
4.4.2 環(huán)境建模技術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,營(yíng)造的虛擬環(huán)境是它的核心內(nèi)容,要建立虛擬環(huán)境,首先要建模,然后在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制、立體顯示,形成一個(gè)虛擬的世界。虛擬環(huán)境建模的目的在于獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并根據(jù)其應(yīng)用的需要,利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。只有設(shè)計(jì)出反映研究對(duì)象的真實(shí)有效的模型,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,環(huán)境建模應(yīng)該包括有基于視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺等多種感覺通道的建模。但基于目前的技術(shù)水平,常見的是三維視覺建模和三維聽覺建模。而在當(dāng)前應(yīng)用中,環(huán)境建模一般主要是三維視覺建模,這方面的理論也較為成熟。
4.4.3 真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬世界,僅有立體顯示技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,虛擬現(xiàn)實(shí)中還有真實(shí)感與實(shí)時(shí)性的要求,也就是說虛擬世界的產(chǎn)生不僅需要真實(shí)的立體感,而且虛擬世界還必須實(shí)時(shí)生成,這就必須要采用真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)。所謂真實(shí)感繪制是指在計(jì)算機(jī)中重現(xiàn)真實(shí)世界場(chǎng)景的過程。真實(shí)感繪制的主要任務(wù)是要模擬真實(shí)物體的物理屬性,即物體的形狀、光學(xué)性質(zhì)、表面的紋理和粗糙程度,以及物體間的相對(duì)位置、遮擋關(guān)系等等。
4.4.4 三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中加入與視覺并行的三維虛擬聲音,一方面可以在很大程度上增強(qiáng)用戶在虛擬世界中的沉浸感和交互性,另一方面也可以減弱大腦對(duì)于視覺的依賴性,降低沉浸感對(duì)視覺信息的要求,使用戶能從既有視覺感受又有聽覺感受的環(huán)境中獲得更多的信息。
5、總結(jié)
能看到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系性非常緊密,并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的應(yīng)用分類也越來越具體,越來越廣泛。相應(yīng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備也應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)上。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)極具潛力的前沿研究方向,是面向21世紀(jì)的重要技術(shù)之一。它在理論,軟硬件環(huán)境的研究方面依賴于多種技術(shù)的綜合,其中有很多技術(shù)有待完善?梢灶A(yù)見,隨著技術(shù)的發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。
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