未來最可能普及VR技術(shù)的領(lǐng)域大盤點(diǎn):醫(yī)學(xué)娛樂等領(lǐng)域包括其中
VR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)仿真系統(tǒng),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的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。
未來最可能普及VR技術(shù)的領(lǐng)域
醫(yī)學(xué)
VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)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(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu),這比現(xiàn)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(gè)SGI工作站建立了一個(gè)虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練器,用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個(gè)虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺(tái)與手術(shù)燈,虛擬的外科工具(如手術(shù)刀、注射器、手術(shù)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(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn),如需提高環(huán)境的真實(shí)感,增加網(wǎng)絡(luò)功能,使其能同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)使用者,或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等。手術(shù)后果預(yù)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(shù)都有十分重要的意義。
在醫(yī)學(xué)院校,學(xué)生可在虛擬實(shí)驗(yàn)室中,進(jìn)行“尸體”解剖和各種手術(shù)練習(xí)。用這項(xiàng)技術(shù),由于不受標(biāo)本、場地等的限制,所以培訓(xùn)費(fèi)用大大降低。一些用于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、實(shí)習(xí)和研究的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),仿真程度非常高,其優(yōu)越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如,導(dǎo)管插入動(dòng)脈的模擬器,可以使學(xué)生反復(fù)實(shí)踐導(dǎo)管插入動(dòng)脈時(shí)的操作;眼睛手術(shù)模擬器,根據(jù)人眼的前眼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出三維立體圖像,并帶有實(shí)時(shí)的觸覺反饋,學(xué)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(jié)構(gòu)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(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、口腔手術(shù)模擬器等。
外科醫(yī)生在真正動(dòng)手術(shù)之前,通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助,能在顯示器上重復(fù)地模擬手術(shù),移動(dòng)人體內(nèi)的器官,尋找最佳手術(shù)方案并提高熟練度。在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù),復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排,手術(shù)過程的信息指導(dǎo),手術(shù)后果預(yù)測及改善殘疾人生活狀況,乃至新藥研制等方面,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都能發(fā)揮十分重要的作用。
娛樂
豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具。由于在娛樂方面對(duì)VR的真實(shí)感要求不是太高,故近些年來VR在該方面發(fā)展最為迅猛。如Chicago(芝加哥)開放了世界上第一臺(tái)大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng),其主題是關(guān)于3025年的一場未來戰(zhàn)爭;英國開發(fā)的稱為“Virtuality”的VR游戲系統(tǒng),配有HMD,大大增強(qiáng)了真實(shí)感;1992年的一臺(tái)稱為“Legeal Qust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能,使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)功能,大大增強(qiáng)了趣味性及難度,使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)品獎(jiǎng)。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(shù)領(lǐng)域方面所具有的潛在應(yīng)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(tài)的藝術(shù)(如油畫、雕刻等)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的,可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術(shù)。另外,VR提高了藝術(shù)表現(xiàn)能力,如一個(gè)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(yuǎn)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(huì)等等。
對(duì)藝術(shù)的潛在應(yīng)用價(jià)值同樣適用于教育,如在解釋一些復(fù)雜的系統(tǒng)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(gè)“虛擬的物理實(shí)驗(yàn)室”,用于解釋某些物理概念,如位置與速度,力量與位移等。
培訓(xùn)
在一些重大安全行業(yè),例如石油、天然氣、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域,正式上崗前的培訓(xùn)工作變得異常重要,但傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式顯然不適合高危行業(yè)的培訓(xùn)需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使得虛擬培訓(xùn)成為現(xiàn)實(shí)。
結(jié)合動(dòng)作捕捉高端交互設(shè)備及3D立體顯示技術(shù),為培訓(xùn)者提供一個(gè)和真實(shí)環(huán)境完全一致的虛擬環(huán)境。培訓(xùn)者可以在這個(gè)具有真實(shí)沉浸感與交互性的虛擬環(huán)境中,通過人機(jī)交互設(shè)備和場景里所有物件進(jìn)行交互,體驗(yàn)實(shí)時(shí)的物理反饋,進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)操作。通過虛擬培訓(xùn),不但可以加速學(xué)員對(duì)產(chǎn)品知識(shí)的掌握,直觀學(xué)習(xí),提高從業(yè)人員的實(shí)際操作能力,還大大降低了公司的教學(xué)、培訓(xùn)成本,改善培訓(xùn)環(huán)境。最主要的是,虛擬培訓(xùn)顛覆了原有枯燥死板的教學(xué)培訓(xùn)模式,探索出了一條低成本、高效率的培訓(xùn)之路。
汽車仿真
汽車虛擬開發(fā)工程即在汽車開發(fā)的整個(gè)過程中,全面采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù),在轎車開發(fā)的造型、設(shè)計(jì)、計(jì)算、試驗(yàn)直至制模、沖壓、焊接、總裝等各個(gè)環(huán)節(jié)中的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)聯(lián)為一體的綜合技術(shù),使汽車的開發(fā)、制造都置于計(jì)算機(jī)技術(shù)所構(gòu)造的嚴(yán)格的數(shù)據(jù)環(huán)境中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用,大大縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了市場反應(yīng)能力。
軌道交通
軌道交通仿真就是運(yùn)用三維虛擬與仿真技術(shù)模擬出從軌道交通工具的設(shè)計(jì)制造到運(yùn)行維護(hù)等各階段、各環(huán)節(jié)的三維環(huán)境,用戶在該環(huán)境中可以“全身心的”投入到軌道交通的整個(gè)工程之中進(jìn)行各種操作,從而拓展相關(guān)從業(yè)人員的認(rèn)知手段和認(rèn)知領(lǐng)域,為軌道交通建設(shè)的整個(gè)工程節(jié)約成本與時(shí)間,提高效率與質(zhì)量。