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虛擬現實技術發展簡史

2016-04-29 00:00:00趙沁平
科學導報 2016年9期

虛擬現實是人類在探索自然過程中創造形成的一種用于認識自然、模擬自然、進而更好地適應和利用自然的科學方法和技術。

虛擬現實技術的概念、思想和研究目標的形成與相關科學技術,特別是計算機科學技術的發展密切相關,經歷了幾個階段:

1929年,Link E. A.發明了一種飛行模擬器,使乘坐者實現了對飛行的一種感覺體驗。可以說這是人類模擬仿真物理現實的初次嘗試。其后隨著控制技術的不斷發展,各種仿真模擬器陸續問世。

1956年,Heileg M.開發了一個摩托車仿真器Sensorama,具有三維顯示及立體聲效果,并能產生振動感覺。他在1962年的“Sensorama Simulator”專利已具有一定的VR技術的思想。

電子計算技術的發展和計算機的小型化,推動了仿真技術的發展,逐步形成了計算機仿真科學技術學科。1965年,計算機圖形學的重要奠基人Sutherland博士發表了一篇短文The ultimate display,以其敏銳的洞察力和豐富的想象力描繪了一種新的顯示技術。他設想在這種顯示技術支持下,觀察者可以直接沉浸在計算機控制的虛擬環境之中,就如同日常生活在真實世界一樣。同時,觀察者還能以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互,如觸摸感知和控制虛擬對象等。Sutherland的文章從計算機顯示和人機交互的角度提出了模擬現實世界的思想,推動了計算機圖形圖像技術的發展,并啟發了頭盔顯示器、數據手套等新型人機交互設備的研究。

1966年,Sutherland I. E.等開始研制頭盔式顯示器,隨后又將模擬力和觸覺的反饋裝置加入到系統中。1973年,Krueger M.提出了“Artificial Reality”一詞,這是早期出現的VR詞語。由于受計算機技術本身發展的限制,總體上說20世紀六七十年代這一方向的技術發展不是很快,處于思想、概念和技術的醞釀形成階段。

20世紀90年代以后,隨著計算機技術與高性能計算、人機交互技術與設備、計算機網絡與通信等科學技術領域的突破和高速發展,以及軍事演練、航空航天、復雜設備研制等重要應用領域的巨大需求,VR技術進入了快速發展時期。

我國關于計算機建模與仿真的研究開展較早,大體上在20世紀70年代初,主要集中在航空航天領域。90年代初我國一些高校和科研院所的研究人員從不同角度開始對VR進行研究。十多年來,我國許多高等院校、科研院所,以及其他許多應用部門和單位的科研人員進行了各具背景、各有特色的研究工作。2006年國務院頒布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》將VR技術列為信息領域優先發展的前沿技術之一。2007年科技部正式批準依托北京航空航天大學建設虛擬現實技術與系統國家重點實驗室。

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