
葛溪村小学地质灾害应急演练方案
简介 虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。
虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。
它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形,故此又称为图形工作站。
目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站,但近来基于Intel奔腾Ⅲ(Ⅳ代)代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异,有可能异军突起。
图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设,目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。
其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时,提供高分辨率、大视场角的虚拟场景,并带有立体声耳机,可以使人产生强烈的浸没感。
其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能,包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。
虚拟现实技术的应用前景十分广阔。
它始于军事和航空航天领域的需求,但近年来,虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。
它正在改变着我们的生活。
虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义,把这两个词放在一起,似乎没有意义,但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。
虚拟现实的明确定义不太好说,按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法,虚拟现实,又称假想现实,意味着“用电子计算机合成的人工世界”。
从此可以清楚地看到,这个领域与计算机有着不可分离的密切关系,信息科学是合成虚拟现实的基本前提。
编辑本段主要特征 多感知性(Multi-Sensory)——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
由于相关技术,特别是传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
浸没感(Immersion)——又称临场感,指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去是真的,听上去是真的,动起来是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。
交互性(Interactivity)——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。
例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
构想性(Imagination)——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
一般来说,一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备,以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成 编辑本段面临的问题 生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题: ① 以假乱真的存在技术。
即怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息,也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉,触觉,嗅觉等。
② 相互作用。
观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实,以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。
实际上也就是怎么可以看得更像,听得更真等等。
③ 自律性现实。
感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。
在这里,观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。
编辑本段关键技术 虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术和研究内容包括以下几个方面: 1、环境建模技术 即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。
2、立体声合成和立体显示技术 在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂的场景中实时生成立体图形。
3、触觉反馈技术 在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。
4、交互技术 虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。
5、系统集成技术 由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。
虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模型。
人与该模型可以进行交互,并产生与真实世界中相同的反馈信息,使人们获得和真实世界中一样的感受。
当人们需要构造当前不存在的环境(合理虚拟现实)、人类不可能达到的环境(夸张虚拟现实)或构造纯粹虚构的环境(虚幻虚拟现实)以取代需要耗资巨大的真实环境时,就可以利用虚拟现实技术。
为了实现和在真实世界中一样的感觉,就需要有能实现各种感觉的技术。
人在真实世界中是通过眼睛、耳朵、手指、鼻子等器官来实现视觉、触觉(力觉)、嗅觉等功能的。
人们通过视觉观看到色彩斑斓的外部环境,通过听觉感知丰富多彩的音响世界,通过触觉了解物体的形状和特性,通过嗅觉知道周围的气味。
总之,通过各种各样的感觉,使我们能够同客观真实世界交互(交流),使我们浸沉于和真实世界一样的环境中。
在这里,实现听觉最为容易;实现视觉是最基本的也是必不可少的和最常用的;实现触觉只有在某些情况下需要,现在正在完善;实现嗅觉还刚刚开始。
人从外界获得的信息,有80%—90%来自视觉。
因此在虚拟环境中,实现和真实环境中一样的视觉感受,对于获得逼真感、浸沉感至为重要。
在虚拟现实中和通常图像显示不同的是,要求显示的图像要随观察者眼睛位置的变化而变化。
此外,要求能快速生成图像以获和实时感。
例如,制作动画时不要求实时,为了保证质量每幅画面需要多长时间生成不受限制。
而虚拟现实时生成的画面通常为30帧\\\/秒。
有了这样的图像生成能力,再配以适当的音响效果,就可以使人有身临其境的感受。
能够提供视觉和听觉效果的虚拟现实系统,已被用于各种各样的仿真系统中。
城市规划中,这样的系统正发挥着巨大作用。
例如,许多城市都有自己的近期、中期和远景规划。
在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容,新建筑是否同周围的原有的建筑协调,以免造成建筑物建成后,才发现它破坏了城市原有风格和合理布局。
这样的仿真系统还可用以保护文物、重现古建筑。
把珍贵的文物用虚拟现实技术展现出来供人参观,有利于保护真实的古文物。
山东曲阜的孔子博物院就是这么做的。
它把大成殿也制成模型,观众通过计算机便可浏览到大成殿几十根镂空雕刻的盘龙大石柱,还可以绕到大成殿后面游览。
用虚拟现实技术建立起来的水库和江河湖泊仿真系统,更能使人一览无遗。
例如建立起三峡水库模型后,便可在水库建成之前,直观地看到建成后的壮观景象。
蓄水后将最先淹没哪些村庄和农田,哪些文物将被淹没,这样能主动及时解决问题。
如果建立了某地区防汛仿真系统,就可以模拟水位到达警戒线时哪些堤段会出现险情,万一发生决口将淹没哪些地区。
这对制定应急预案有莫大的帮助。
虚拟现实的广泛用途,把计算机应用提高到一个崭新的水平,其作用和意义显而易见。
此外,还可从更高的层次上来看待其作用和意义。
一是在观念上,从“以计算机为主体”变 成“以人为主体”。
二是在哲学上使人进一步认识“虚”和“实”之间的关系。
过去的人机界面(人同计算机的交流)要求人去适应计算机,而使用虚拟现实技术后,人可以不必意识到自己在同计算机打交道,而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流。
这就把人从操作计算机的复杂工作中解放出来。
在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天,这充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。
虚和实的关系是一个古老的哲学命题。
我们是处于真实的客观世界中,还是只处于自己感觉世界中,一直是唯物论和唯心论争论的焦点。
以视觉为例,我们所看到的一切,不过是视网膜上的影像。
过去,视网膜上的影像都是真实世界的反映,因此客观的真实世界同主观的感觉世界是一致的。
现在,虚拟现实导致了二重性,虚拟现实的景物对人感官来说是实实在在的存在,但它又的的确确是虚构的东西。
可是,按照虚构东西行事,往往又会得出正确的结果。
因此就引发了哲学上要重新认识“虚”和“实”之间关系的课题。
编辑本段代表性设备 在VR系统中,有许多有趣的、功能不同的专用设备,下面选一些代表性的设备加以介绍。
BOOM可移动式显示器 它是一种半投入式视觉显示设备。
使用时,用户可以把显示器方便地置于眼前,不用时可以很快移开。
BOOM使用小型的阴极射线管,产生的像素数远远小于液晶显示屏,图像比较柔和,分辨率为1280×1024像素,彩色图像。
数据手套:数据手套 一种输入装置,它可以把人手的动作转化为计算机的输入信号。
它由很轻的弹性材料构成。
该弹性材料紧贴在手上,同时附着许多位置、方向传感器和光纤导线,以检测手的运动。
光纤可以测量每个手指的弯曲和伸展,而通过光电转换,手指的动作信息可以被计算机识别。
TELETACT手套 它是一种用于触觉和力觉反馈的装置,利用小气袋向手提供触觉和力觉的刺激。
这些小气袋能被迅速地加压和减压。
当虚拟手接触一件虚拟物体时,存储在计算机里的该物体的力模式被调用,压缩机迅速对气袋充气或放气,使手部有一种非常精确的触觉。
数据衣 为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。
数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。
通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。
通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。
编辑本段应用 早在20世纪70年代便开始将虚拟现实用于培训宇航员。
由于这是一种省钱、安全、有效 的培训方法,现在已被推广到各行各业的培训中。
目前,虚拟现实已被推广到不同领域中,得到广泛应用。
1.在科技开发上 虚拟现实可缩短开发周期,减少费用。
例如克莱斯勒公司1998年初便利用虚拟现实技术,在设计某两种新型车上取得突破,首次使设计的新车直接从计算机屏幕投入生产线,也就是说完全省略了中间的试生产。
由于利用了卓越的虚拟现实技术,使克莱斯勒避免了1500项设计差错,节约了8个月的开发时间和8000万美元费用。
利用虚拟现实技术还可以进行汽车冲撞试验,不必使用真的汽车便可显示出不同条件下的冲撞后果。
在虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起,成为人类探索客观世界规律的三大手段。
用它来设计新材料,可以预先了解改变成分对材料性能的影响。
在材料还没有制造出来之前便知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。
2.商业上 虚拟现实常被用于推销。
例如建筑工程投标时,把设计的方案用虚拟现实技术表现出来,便可把业主带入未来的建筑物里参观,如门的高度、窗户朝向、采光多少、屋内装饰等,都可以感同身受。
它同样可用于旅游景点以及功能众多、用途多样的商品推销。
因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力,比单用文字或图片宣传更加有吸引力。
3.医疗上 虚拟现实应用大致上有两类。
一是虚拟人体,也就是数字化人体,这样的人体模型医生更容易了解人体的构造和功能。
另一是虚拟手术系统,可用于指导手术的进行。
军事上,利用虚拟现实技术模拟战争过程已成为最先进的多快好省的研究战争、培训指挥员的方法。
也是由于虚拟现实技术达到很高水平,所以尽管不进行核试验,也能不断改进核武器。
战争实验室在检验预定方案用于实战方面也能起巨大作用。
1991年海湾战争开始前,美军便把海湾地区各种自然环境和伊拉克军队的各种数据输入计算机内,进行各种作战方案模拟后才定下初步作战方案。
后来实际作战的发展和模拟实验结果相当一致。
4.娱乐上 应用是虚拟现实最广阔的用途。
英国出售的一种滑雪模拟器。
使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器,手脚上都装着传感器。
虽然在斗室里,只要做着各种各样的滑雪动作,便可通过头盔式显示器,看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁,一一从身边掠过,其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。
5.现在 虚拟现实技术不仅创造出虚拟场景,而且还创造出虚拟主持人、虚拟歌星、虚拟演员。
日本电视台推出的歌星DiKi,不仅歌声迷人而且风采翩翩,引得无数歌迷纷纷倾倒,许多追星族欲亲睹其芳容,迫使电视台只好说明她不过是虚拟的歌星。
美国迪斯尼公司还准备推出虚拟演员。
这将使“演员”艺术青春常在、活力永存。
明星片酬走向天价是导致使用虚拟演员的另一个原因。
虚拟演员成为电影主角后,电影将成为软件产业的一个分支。
各软件公司将开发数不胜数的虚拟演员软件供人选购。
固然,在幽默和人情味上,虚拟演员在很长一段时间内甚至永远都无法同真演员相比,但它的确能成为优秀演员。
不久前由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》片中的女主角入选全球知名人物,预示着虚拟演员时代即将来临。
6.前景 虚拟现实发展前景十分诱人,而与网络通信特性的结合,更是人们所梦寐以求的。
在某种意义上说它将改变人们的思维方式,甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。
它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。
利用它,我们可以建立真正的远程教室,在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏,就像在现实生活中一样。
使用网络计算机及其相关的三维设备,我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。
虚拟现实向人们描绘了未来的生活片段,很美妙。
由此用户也可以发挥自己丰富的想象力,在我们的电脑前就可以实现与大西洋底的鲨鱼嬉戏;参观非洲大陆的天然动物园;感受古战场的硝烟与刀光剑影;发幽古思今之情;还可以体验开国大典的庄严和东方巨人站立起来的壮志豪情…… 编辑本段总结 虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起,成为人类探索客观世界规律三大手段
各级组织年度安全生产工作计划 我是管设备的,请问该怎么写。
谢谢。
各级组织年度设备安全生产工作计划 一、指导思想 以科学发展观统领,认真贯彻落实 总公司和市、区人民政府关于进一步加强安全生产工作的精神,加强安全生产“双基”工作,落实责任,强化措施,不断加强安全生产工作的科学化、规范化、制度化,推进和完善安全生产长效机制建设,确保公司安全生产形势稳定。
二、安全生产控制目标 1、杜绝死亡、重伤事故; 2、杜绝火灾、爆炸事故和较大环保污染事故; 3、隐患整改率大于90%; 4、职业危害因素检测合格率达到97.5%以上; 5、不发生重大误操作和设备损坏事故; 6、不发生本企业责任重大交通事故; 7、控制XX事故率、非计划停运次数和非计划停运率在以下指标之内: (1)发电事故率≤0.5次\\\/台.年 (2)非计划停运次数≤2次\\\/台.年 (3)非计划停运率≤1% 8、实现二个百日安全无事故记录; 三、工作重点及要求 2011年公司安全生产工作要围绕上述指导思想和安全目标展开。
各车间、处室要以科学发展观统领安全生产工作,牢固树立以人为本、安全发展的理念,把安全生产工作列入重要议事日程,坚持安全工作与生产经营等工作同部署、同推进、同总结、同考核,形成齐抓共管的良好局面。
(一)落实安全管理责任,夯实安全工作基础 1、健全安全生产委员会及三级安全生产管理网络体系,充分发挥安委会作用,加强对安全生产工作的领导。
明确全年安全生产目标,采取有力措施,将安全生产责任层层落实到每一位职工,形成纵向分级管理、横向分工负责、职责明晰的安全管理责任体系。
2、公司负责人与部门、部门负责人与职工个人逐级签订安全生产目标责任书,进一步明确和落实安全生产责任。
3、根据部门和人员出现的变动情况,及时修订和完善安全生产责任制,避免出现安全管理上的漏洞。
4、严格落实“一岗双责”,按照《安全生产目标责任制考核奖惩办法》认真进行安全生产奖惩考核。
5、修订公司安全风险抵押金考核办法,以安全责任和贡献大小合理确定岗位抵押金额,年终考核与全年工作实绩挂钩,使之真正起到约束与激励的双重作用。
6、每月定期召开由公司副经理主持、各部门安全第一责任人参加的安全分析会,分析总结部署安全生产情况。
7、各部门安全第一责任人每半年向经理汇报贯彻落实安全生产责任制和完成安全生产目标任务情况。
(二)坚持以人为本、安全发展,抓好职工业务技术和安全教育培训,营造良好的企业安全文化氛围。
1、加强安全生产法律法规知识宣传,认真组织《安全生产法》、《电力生产安全工作规定》等知识学习。
2、积极开展全国安全月、企业“百日安全无事故”竞赛活动,广泛营造“关注安全、关爱生命”的安全文化氛围,充分利用报刊、黑板报、宣传画、条幅等媒体工具宣传安全知识。
3、做好车间班组现场考问、技术问答、默画系统图、事故预想等日常马拉松练兵、培训工作。
4、做好公司新进、转岗、离岗三个月以上人员的三级安全教育,做好外协施工人员的安全培训工作。
5、组织好年度《安规》考试,做好特种作业人员审核与培训、检修工作票“三种人”等安全教育培训工作。
6、举办消防、防汛、急救等应急预案演练活动,提高广大职工事故应急救援能力。
7、加强“三违”、“习惯性违章”等知识的宣传教育,加大现场反违章力度。
(三)健全完善安全生产规章制度,逐步推行安全生产规范化、标准化、精细化管理 1、继续修订完善安全管理方面规章制度。
2、规范“两票三制”管理。
3、努力推行安全生产全过程管理和控制。
4、制订检修工艺规程,规范检修作业标准。
5、根据系统变更、设备异动情况,及时修订公司各类系统图。
6、加大对各类安全整改项目管理,做到有计划、有落实、有检查、有反馈、有考核。
7、做好特种设备、电动工具、安全工具的定期维护、试验、检验等工作。
8、按照安全设施标准化要求,完善生产现场的安全设施、各种安全警示标志。
9、进一步规范设备缺陷管理,及时发现和消除设备缺陷,提高机组的健康水平和变工况适应能力。
10、做好安全风险分析工作。
加强危险化学品、易燃易爆物品的规范化管理。
(四)加强运行与检修工作的安全管理,确保机组安全经济运行 1、采取有力措施,提高机组变工况能力和安全经济运行水平。
运行人员要加强巡回检查和安全经济性分析,精心操作,细致调整;检修人员要及时做好设备维护和消缺工作,提高机组的健康水平;生产技术人员要加强运行工况分析、技术指标分析,加强设备管理与“五项”技术监督;安监人员要定期做好安全风险分析,切实加强现场安全管理。
2、规范现场安全作业,加强文明生产管理。
3、按照定置管理要求保证作业现场布置安全合理。
4、严格执行操作票、工作票、动火票制度。
运行人员要认真执行操作票和操作监护制度;检修人员要严格履行工作票审批手续,落实工作负责人监护职责,并做好危险因素的辩识和控制,对一些关键性、综合性、危险性大的作业项目,应制定特殊施工技术方案与安全措施。
5、加强对执行“两票三制”制度的检查、抽查和考核。
6、做好生产作业现场安全监察工作,严厉查处违反法律法规、安全作业规程的行为。
7、对检修现场的安全、质量全过程监督管理。
对重大技改、主要设备大修项目,由相关部门进行全过程技术指导及安全质量监察,并进行联合验收。
(五)做好安全检查工作,狠抓安全隐患整改 1、做好日常的、季节性的、专业性的、不定期的安全检查工作,定专人、定措施、定期限按时完成隐患整改任务,并做好复查、考核和记录。
2、认真贯彻国家电力公司“二十五项反措”要求,有针对性地对设备进行检查整改治理。
3、认真落实2010年安全措施计划。
(六)开展危险源和安全风险分析,加强防范 1、重点加强重大危险源的监控工作。
2、各部门要定期对所管辖的系统设备进行风险分析,找出危险源、危险点,对照安规及有关规定制订防范措施,并认真组织实施。
3、利用生产调度会、碰头会以及车间、班组的安全会议,开展危险源分析活动,制订安全措施,做好交底工作。
(七)坚持“四不放过”事故调查处理原则,认真总结经验,汲取教训 1、按“四不放过”的原则开展事故调查、分析和考核,严格责任事故的追究,认真落实防范措施,做到有布置、有记录、有检查、有考核。
2、及时发放事故通报,广泛组织职工学习,让广大职工从中受到深刻教育。
(八)加强外来施工队伍的安全管理 1、认真贯彻执行安全生产法律法规和公司《外包工程管理制度》,对外包工程单位资质严格审查把关,搞好安全培训,明确双方安全责任,严格开、竣工手续和安全措施管理。
杜绝不具备相应资质施工队伍承揽外包工程。
2、认真做好各外包工程的施工安全协议签订工作。
3、做好临时用工管理,临时工进厂必须经过安全知识学习、安全教育合格后方可进入现场。
4、做好对外来施工项目的安全监察。
(九)抓好消防管理工作 1、根据防火工作重点要求,明确重点防火部位和区域,进一步加强动火作业的管理。
2、定期进行消防设施、设备检查,做好维护工作。
3、完善公司义务消防员组织,积极开展消防演练活动,提高防火自救能力。
(十)加强对职业危害因素的监督检查,保障职工身心健康 1、做好粉尘、噪声危害性宣传,加强环境治理,督促做好个人防护,常抓不懈。
2、采取新设备、新工艺,减少运行检修现场粉尘、噪声对人体的危害。
3、严格按要求购置发放劳保护品,及时发放保健费用。
4、按计划做好接触粉尘、接触噪声人员的体检工作,体检率达100%。
5、配合卫生行政管理部门定期做好粉尘浓度和噪声测试,对现场防尘防噪措施实施监督。
6、加强现场监督检查,对超标作业环境中未采取有效防护措施的违章现象及时纠正。
2011年2月1日 修改一下吧~
电影制作方面的问题,求每一个的详细内容
虚拟现实技术(简称VR),又称灵境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。
它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间,具有广阔的应用前景,简介 虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。
虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。
它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形,故此又称为图形工作站。
目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站,但近来基于Intel奔腾Ⅲ(Ⅳ代)代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异,有可能异军突起。
图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设,目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。
其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时,提供高分辨率、大视场角的虚拟场景,并带有立体声耳机,可以使人产生强烈的浸没感。
其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能,包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。
虚拟现实技术的应用前景十分广阔。
它始于军事和航空航天领域的需求,但近年来,虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。
它正在改变着我们的生活。
虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义,把这两个词放在一起,似乎没有意义,但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。
虚拟现实的明确定义不太好说,按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法,虚拟现实,又称假想现实,意味着“用电子计算机合成的人工世界”。
从此可以清楚地看到,这个领域与计算机有着不可分离的密切关系,信息科学是合成虚拟现实的基本前提。
编辑本段主要特征 多感知性(Multi-Sensory)——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
由于相关技术,特别是传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
浸没感(Immersion)——又称临场感或存在感,指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去是真的,听上去是真的,动起来是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。
交互性(Interactivity)——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。
例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
构想性(Imagination)——又称为自主性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
一般来说,一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备,以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成 编辑本段面临的问题 生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题: ① 以假乱真的存在技术。
即怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息,也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉,触觉,嗅觉等。
② 相互作用。
观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实,以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。
实际上也就是怎么可以看得更像,听得更真等等。
③ 自律性现实。
感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。
在这里,观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。
编辑本段关键技术 虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术和研究内容包括以下几个方面: 1、环境建模技术 即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。
2、立体声合成和立体显示技术 在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂的场景中实时生成立体图形。
3、触觉反馈技术 在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。
4、交互技术 虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。
5、系统集成技术 由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。
虚拟现实是在计算机中构造出一个形象逼真的模型。
人与该模型可以进行交互,并产生与真实世界中相同的反馈信息,使人们获得和真实世界中一样的感受。
当人们需要构造当前不存在的环境(合理虚拟现实)、人类不可能达到的环境(夸张虚拟现实)或构造纯粹虚构的环境(虚幻虚拟现实)以取代需要耗资巨大的真实环境时,就可以利用虚拟现实技术。
为了实现和在真实世界中一样的感觉,就需要有能实现各种感觉的技术。
人在真实世界中是通过眼睛、耳朵、手指、鼻子等器官来实现视觉、触觉(力觉)、嗅觉等功能的。
人们通过视觉观看到色彩斑斓的外部环境,通过听觉感知丰富多彩的音响世界,通过触觉了解物体的形状和特性,通过嗅觉知道周围的气味。
总之,通过各种各样的感觉,使我们能够同客观真实世界交互(交流),使我们浸沉于和真实世界一样的环境中。
在这里,实现听觉最为容易;实现视觉是最基本的也是必不可少的和最常用的;实现触觉只有在某些情况下需要,现在正在完善;实现嗅觉还刚刚开始。
人从外界获得的信息,有80%—90%来自视觉。
因此在虚拟环境中,实现和真实环境中一样的视觉感受,对于获得逼真感、浸沉感至为重要。
在虚拟现实中和通常图像显示不同的是,要求显示的图像要随观察者眼睛位置的变化而变化。
此外,要求能快速生成图像以获和实时感。
例如,制作动画时不要求实时,为了保证质量每幅画面需要多长时间生成不受限制。
而虚拟现实时生成的画面通常为30帧\\\/秒。
有了这样的图像生成能力,再配以适当的音响效果,就可以使人有身临其境的感受。
能够提供视觉和听觉效果的虚拟现实系统,已被用于各种各样的仿真系统中。
城市规划中,这样的系统正发挥着巨大作用。
例如,许多城市都有自己的近期、中期和远景规划。
在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容,新建筑是否同周围的原有的建筑协调,以免造成建筑物建成后,才发现它破坏了城市原有风格和合理布局。
这样的仿真系统还可用以保护文物、重现古建筑。
把珍贵的文物用虚拟现实技术展现出来供人参观,有利于保护真实的古文物。
山东曲阜的孔子博物院就是这么做的。
它把大成殿也制成模型,观众通过计算机便可浏览到大成殿几十根镂空雕刻的盘龙大石柱,还可以绕到大成殿后面游览。
用虚拟现实技术建立起来的水库和江河湖泊仿真系统,更能使人一览无遗。
例如建立起三峡水库模型后,便可在水库建成之前,直观地看到建成后的壮观景象。
蓄水后将最先淹没哪些村庄和农田,哪些文物将被淹没,这样能主动及时解决问题。
如果建立了某地区防汛仿真系统,就可以模拟水位到达警戒线时哪些堤段会出现险情,万一发生决口将淹没哪些地区。
这对制定应急预案有莫大的帮助。
虚拟现实的广泛用途,把计算机应用提高到一个崭新的水平,其作用和意义显而易见。
此外,还可从更高的层次上来看待其作用和意义。
一是在观念上,从“以计算机为主体”变 成“以人为主体”。
二是在哲学上使人进一步认识“虚”和“实”之间的关系。
过去的人机界面(人同计算机的交流)要求人去适应计算机,而使用虚拟现实技术后,人可以不必意识到自己在同计算机打交道,而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流。
这就把人从操作计算机的复杂工作中解放出来。
在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天,这充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。
虚和实的关系是一个古老的哲学命题。
我们是处于真实的客观世界中,还是只处于自己感觉世界中,一直是唯物论和唯心论争论的焦点。
以视觉为例,我们所看到的一切,不过是视网膜上的影像。
过去,视网膜上的影像都是真实世界的反映,因此客观的真实世界同主观的感觉世界是一致的。
现在,虚拟现实导致了二重性,虚拟现实的景物对人感官来说是实实在在的存在,但它又的的确确是虚构的东西。
可是,按照虚构东西行事,往往又会得出正确的结果。
因此就引发了哲学上要重新认识“虚”和“实”之间关系的课题。
编辑本段代表性设备 在VR系统中,有许多有趣的、功能不同的专用设备,下面选一些代表性的设备加以介绍。
BOOM可移动式显示器 它是一种半投入式视觉显示设备。
使用时,用户可以把显示器方便地置于眼前,不用时可以很快移开。
BOOM使用小型的阴极射线管,产生的像素数远远小于液晶显示屏,图像比较柔和,分辨率为1280×1024像素,彩色图像。
数据手套:数据手套 一种输入装置,它可以把人手的动作转化为计算机的输入信号。
它由很轻的弹性材料构成。
该弹性材料紧贴在手上,同时附着许多位置、方向传感器和光纤导线,以检测手的运动。
光纤可以测量每个手指的弯曲和伸展,而通过光电转换,手指的动作信息可以被计算机识别。
TELETACT手套 它是一种用于触觉和力觉反馈的装置,利用小气袋向手提供触觉和力觉的刺激。
这些小气袋能被迅速地加压和减压。
当虚拟手接触一件虚拟物体时,存储在计算机里的该物体的力模式被调用,压缩机迅速对气袋充气或放气,使手部有一种非常精确的触觉。
数据衣 为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。
数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。
通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。
通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。
编辑本段应用 早在20世纪70年代便开始将虚拟现实用于培训宇航员。
由于这是一种省钱、安全、有效 的培训方法,现在已被推广到各行各业的培训中。
目前,虚拟现实已被推广到不同领域中,得到广泛应用。
1.在科技开发上 虚拟现实可缩短开发周期,减少费用。
例如克莱斯勒公司1998年初便利用虚拟现实技术,在设计某两种新型车上取得突破,首次使设计的新车直接从计算机屏幕投入生产线,也就是说完全省略了中间的试生产。
由于利用了卓越的虚拟现实技术,使克莱斯勒避免了1500项设计差错,节约了8个月的开发时间和8000万美元费用。
利用虚拟现实技术还可以进行汽车冲撞试验,不必使用真的汽车便可显示出不同条件下的冲撞后果。
在虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起,成为人类探索客观世界规律的三大手段。
用它来设计新材料,可以预先了解改变成分对材料性能的影响。
在材料还没有制造出来之前便知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。
2.商业上 虚拟现实常被用于推销。
例如建筑工程投标时,把设计的方案用虚拟现实技术表现出来,便可把业主带入未来的建筑物里参观,如门的高度、窗户朝向、采光多少、屋内装饰等,都可以感同身受。
它同样可用于旅游景点以及功能众多、用途多样的商品推销。
因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力,比单用文字或图片宣传更加有吸引力。
3.医疗上 虚拟现实应用大致上有两类。
一是虚拟人体,也就是数字化人体,这样的人体模型医生更容易了解人体的构造和功能。
另一是虚拟手术系统,可用于指导手术的进行。
军事上,利用虚拟现实技术模拟战争过程已成为最先进的多快好省的研究战争、培训指挥员的方法。
也是由于虚拟现实技术达到很高水平,所以尽管不进行核试验,也能不断改进核武器。
战争实验室在检验预定方案用于实战方面也能起巨大作用。
1991年海湾战争开始前,美军便把海湾地区各种自然环境和伊拉克军队的各种数据输入计算机内,进行各种作战方案模拟后才定下初步作战方案。
后来实际作战的发展和模拟实验结果相当一致。
4.娱乐上 应用是虚拟现实最广阔的用途。
英国出售的一种滑雪模拟器。
使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器,手脚上都装着传感器。
虽然在斗室里,只要做着各种各样的滑雪动作,便可通过头盔式显示器,看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁,一一从身边掠过,其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。
5.教育上 (1) 虚拟校园 虚拟校园是虚拟现实技术在教育领域最早的具体应用,虽然大多数虚拟校园仅仅实现校园场景的浏览功能,但虚拟现实技术提供的活的浏览方式,全新的媒体表现形式都具有非常鲜明的特点。
天津大学早在 1996 年,在 SGI 硬件平台上,基于VR ML国际标准,最早开发了虚拟校园,使没有去过天津大学的人,可以领略近代史上久富盛名的大学。
随着网络时代的来临,网络教育迅猛发展,尤其是在宽带技术将大规模应用的今天,内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。
(2) 虚拟教学 在虚拟教学方面,可以应用教学模拟进行演示、探索、游戏教学。
利用简易型虚拟现实技术表现某些系统(自然的、物理的、社会的)的结构和动态,为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。
建立教学模拟的关键工作是创建被模拟对象(真实世界)的模型,然后用计算机描述此模型,通过运算产生输出。
这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。
教学模拟是一种十分有价值的 CAI 模式,在教学中有广泛的应用。
例如中国地质大学开发的地质晶体学学习系统,利用虚拟现实技术演示它们的结构特征,直观明了。
(3) 虚拟培训 虚拟现实技术的特点在虚拟培训方面表现得比较突出。
虚拟现实技术的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟学习环境中扮演一个角色,全身心地投入学习,这非常有利于学生的技能训练。
利用沉浸型虚拟现实系统,可以做各种各样的技能训练,对高职技能性教学有着无比强大的推动作用。
西南交通大学开发的 TDS- JD 机车驾驶模拟装置可摸拟列车起动、运行、调速及停车全过程,可向司机反馈列车运行过程中的重要信息。
如 每节车辆的车钩力或加速度、列车管压力波传递过程等,进行特殊运行情况下的事故处理,有完善的训练结果评价及合理的评分标准。
它在国内首先采用计算机成像及 Windows 界面,是国内市场占有率最高的模拟装置,可任意进行列车编组,可选择任意线路断面,可在有场景条件下模拟操纵,也可在无场景情况下。
5.现在 虚拟现实技术不仅创造出虚拟场景,而且还创造出虚拟主持人、虚拟歌星、虚拟演员。
日本电视台推出的歌星DiKi,不仅歌声迷人而且风采翩翩,引得无数歌迷纷纷倾倒,许多追星族欲亲睹其芳容,迫使电视台只好说明她不过是虚拟的歌星。
美国迪斯尼公司还准备推出虚拟演员。
这将使“演员”艺术青春常在、活力永存。
明星片酬走向天价是导致使用虚拟演员的另一个原因。
虚拟演员成为电影主角后,电影将成为软件产业的一个分支。
各软件公司将开发数不胜数的虚拟演员软件供人选购。
固然,在幽默和人情味上,虚拟演员在很长一段时间内甚至永远都无法同真演员相比,但它的确能成为优秀演员。
不久前由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》片中的女主角入选全球知名人物,预示着虚拟演员时代即将来临。
6.前景 虚拟现实发展前景十分诱人,而与网络通信特性的结合,更是人们所梦寐以求的。
在某种意义上说它将改变人们的思维方式,甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。
它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。
利用它,我们可以建立真正的远程教室,在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏,就像在现实生活中一样。
使用网络计算机及其相关的三维设备,我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。
虚拟现实向人们描绘了未来的生活片段,很美妙。
由此用户也可以发挥自己丰富的想象力,在我们的电脑前就可以实现与大西洋底的鲨鱼嬉戏;参观非洲大陆的天然动物园;感受古战场的硝烟与刀光剑影;发幽古思今之情;还可以体验开国大典的庄严和东方巨人站立起来的壮志豪情…… 编辑本段总结 虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起,成为人类探索客观世界规律三大手段。



