什么是虛擬仿真 虛擬仿真的三個特性介紹

什么是虛擬仿真

虛擬仿真是我國學(xué)者對“Virtual Reality”翻譯過來的，也稱“虛擬現(xiàn)實”，是20世紀40年代伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一類試驗研究的新技術(shù)。

學(xué)者趙士濱對于虛擬仿真的解釋：虛擬現(xiàn)實（簡稱“VR”）是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。它是由計算機生成的，通過視、聽、觸覺等作用于使用者，使之產(chǎn)生身臨其境的交互式視景的仿真。它綜合了計算機圖形學(xué)、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)，是現(xiàn)代仿真技術(shù)的高級發(fā)展和突破，使用者借助必要的設(shè)備自然地與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗，使人機交互更加自然、和諧。

從廣義上來說，虛擬仿真則是在人類認識自然界客觀規(guī)律的歷程中一直被有效地使用著。由于計算機技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)逐步自成體系，成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實驗之后人類認識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法，而且正在發(fā)展成為人類認識、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)。

生成虛擬現(xiàn)實需要解決以下三個主要問題：

①以假亂真的存在技術(shù)。即，怎樣合成對觀察者的感官器官來說與實際存在相一致的輸入信息，也就是如何可以產(chǎn)生與現(xiàn)實環(huán)境一樣的視覺，觸覺，嗅覺等。

②相互作用。觀察者怎樣積極和能動地操作虛擬現(xiàn)實，以實現(xiàn)不同的視點景象和更高層次的感覺信息。實際上也就是怎么可以看得更像，聽得更真等等。

③自律性現(xiàn)實。感覺者如何在不意識到自己動作、行為的條件下得到栩栩如生的現(xiàn)實感。在這里，觀察者、傳感器、計算機仿真系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)構(gòu)成了一個相互作用的閉環(huán)流程。

虛擬仿真技術(shù)主要具備以下三個特性：沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、構(gòu)想性（Imagination），又稱“3I”特性。

沉浸性（Immersion）：虛擬仿真系統(tǒng)中，使用者可獲得視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、運動感覺等多種感知，從而獲得身臨其境的感受。

交互性：仿具糸統(tǒng)中，個儀壞境能夠作用于人，人也可以對環(huán)境進行控制，而且人是以近乎自然的行為身的語言、肢體的動作等）進行控制的，虛擬環(huán)境還能夠?qū)θ说牟僮饔枰詫崟r的反應(yīng)。

構(gòu)想性：VR虛擬現(xiàn)實具有虛擬和現(xiàn)實的雙重屬性，而其虛擬屬性則與想象力緊密連接。如何才能實現(xiàn)沉浸感和交互性，讓人能夠產(chǎn)生身受異度空間的臨場感，這些都是建立在設(shè)計者的想象力之上。

虛擬仿真應(yīng)用有哪些？

1、 訓(xùn)練

在使用實裝開展訓(xùn)練太昂貴或太危險的情況下，虛擬仿真比現(xiàn)場訓(xùn)練更可取。虛擬仿真還為創(chuàng)建現(xiàn)實世界中難以設(shè)置的訓(xùn)練場景提供了可能性。

2、 進行研究和實驗

例如，研究人員使用高級駕駛模擬器來研究在分心或受影響時駕駛員的反應(yīng)。

3 、發(fā)展戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和流程（TTPs）

虛擬仿真可用于開發(fā)和測試新的戰(zhàn)術(shù)、有效的技術(shù)和安全的操作流程。

4 、人機系統(tǒng)集成

原型系統(tǒng)可以使用虛擬仿真快速創(chuàng)建，對開發(fā)中的新系統(tǒng)在人為因素方面進行測試。研究人員使用虛擬和實時模擬來評估工作量，設(shè)計用戶和物理接口，并在不同的條件和壓力源下進行實驗。

5、 測試

仿真可以在更經(jīng)濟、更廣泛的條件下對新系統(tǒng)進行初始測試。飛機制造商使用工程飛行模擬器來測試實際的飛行系統(tǒng)和控制接口。飛行測試程序可以依靠模擬器進行大量系統(tǒng)和集成測試，同時也可為飛行測試人員準備各種飛行測試練習(xí)，從而節(jié)省成本，降低風(fēng)險。

6 、研究和開發(fā)

虛擬仿真器通常被用于確定新設(shè)備是否會對車輛或飛機的安全性、生存性和性能有所提升。

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