虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人-機界面形式。通常用戶戴一個頭盔（用來顯示立體圖象的頭式顯示器），手持傳感手套，仿佛置身于一個幻覺世界中，在虛擬環(huán)境中漫游，并允許操作其中的“物體”。與傳統(tǒng)計算機相比，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)潛在的應(yīng)用范圍很廣，諸如國防、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如建筑設(shè)計師可以運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)向客戶提供三維虛擬模型，而外科醫(yī)生還可以在三維虛擬的病人身上試行一種新的外科手術(shù)。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過20多年的研究探索，于80年代末走出實驗室，開始進(jìn)入實用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達(dá)國家在經(jīng)濟、藝術(shù)乃至軍事等領(lǐng)域，已開始廣泛應(yīng)用這種高新技術(shù)，并取得了顯著的綜合效益。據(jù)外刊報道，美國陸軍1994年的“路易斯安娜94”作戰(zhàn)演習(xí)，就是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行的。這次演習(xí)不但試驗論證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊編成，使之更加符合21世紀(jì)的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習(xí)經(jīng)費近20億美元。
那么，什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)呢？簡單地說，就是人們利用計算機生成一個逼真的三維虛擬環(huán)境，通過自然技能使用傳感設(shè)備與之相互作用的新技術(shù)。它與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)完全不同，是將模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)合三為一，并利用頭盔顯示器、圖形眼鏡、數(shù)據(jù)服、立體聲耳機、數(shù)據(jù)手套及腳踏板等傳感裝置。把操作者與計算機生成的三維虛擬環(huán)境連結(jié)在一起。操作者通過傳感器裝置與虛擬環(huán)境交互作用，可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，并按照自己的意愿去改變“不隨心”的虛擬環(huán)境。比如，計算機虛擬的環(huán)境是一座樓房，內(nèi)有各種設(shè)備、物品，操作者會如同身臨其境一樣，可以通過各種傳感裝置在屋內(nèi)行走查看、開門關(guān)門、搬動物品；對房屋設(shè)計上的不滿意之處，還可隨意改動。顯然，利用這種虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行建筑、機械、兵器等設(shè)計修改，實施技術(shù)操作訓(xùn)練和軍事演習(xí)活動要容易得多，也便宜得多。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用，就向人們展示了誘人的前景，因而受到各國軍界的青睞。從90年代初起，美國率先將虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于軍事領(lǐng)域，主要用于以下四個方面：一是虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。即通過相應(yīng)的三維戰(zhàn)場環(huán)境圖形圖像庫，包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場景、各種武器裝備和作戰(zhàn)人員等，為使用者創(chuàng)造一種險象環(huán)生、幾近真實的立體戰(zhàn)場環(huán)境。以增強其臨場感覺，提高訓(xùn)練質(zhì)量。二是進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練。讓士兵穿上數(shù)據(jù)服，戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套，通過操作傳感裝置選擇不同的戰(zhàn)場背景，輸入不同的處置方案，體味不同的作戰(zhàn)效果，進(jìn)而像參加實戰(zhàn)一樣，鍛煉和提高技術(shù)水平、快速反應(yīng)能力和心理承受力。如美空軍用虛擬現(xiàn)實技術(shù)研制的飛行訓(xùn)練模擬器，能產(chǎn)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(xiàn)實中飛機以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。三是實施諸軍兵種聯(lián)合演習(xí)，建立一個“虛擬戰(zhàn)場”，使參戰(zhàn)雙方同處其中，根據(jù)虛擬環(huán)境中的各種情況及其變化，“調(diào)兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習(xí)。四是進(jìn)行指揮員訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，根據(jù)偵察情報資料合成出戰(zhàn)場全景圖，讓受訓(xùn)指揮員通過傳感裝置觀察敵我兵力部署和戰(zhàn)場情況，以便判斷敵情，定下正確決心。美國海軍開發(fā)的“虛擬艦艇作戰(zhàn)指揮中心”就能逼真地摸擬與真的艦艇作戰(zhàn)指揮中心幾乎完全相似的環(huán)境，生動的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓(xùn)軍官沉浸于“真實的”戰(zhàn)場之上。
當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實還是一門年輕的科學(xué)技術(shù)，尚存在不少有待解決的問題。例如，在計算機生成的虛擬環(huán)境中，操作者每次轉(zhuǎn)動頭部，計算機必須更新三維圖像，由于更新的數(shù)據(jù)太大，以致計算機還無法完成實時運算。這就造成了系統(tǒng)滯后。再如，美空軍的虛擬現(xiàn)實模擬器產(chǎn)生的視覺運動信號與人的感覺之間也存在差異，容易引起頭痛、眩暈等。
但不管怎樣，虛擬現(xiàn)實技術(shù)畢竟開辟了富有發(fā)展?jié)摿Φ男骂I(lǐng)域，它會隨著時間的推移日臻完善，在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用將會越來越廣泛，發(fā)揮的作用也將會越來越大。
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