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(shí)”，是20世紀(jì)40年代伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一類試驗(yàn)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(shí)（簡稱“VR”）是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它是由計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)，使人機(jī)交互更加自然、和諧。

從廣義上來說，虛擬仿真則是在人類認(rèn)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(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)之后人類認(rèn)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(rèn)識、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項(xiàng)通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)。

生成虛擬現(xiàn)實(shí)需要解決以下三個(gè)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(shí)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(shí)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(dòng)地操作虛擬現(xiàn)實(shí)，以實(shí)現(xiàn)不同的視點(diǎn)景象和更高層次的感覺信息。實(shí)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(shí)。感覺者如何在不意識到自己動(dòng)作、行為的條件下得到栩栩如生的現(xiàn)實(shí)感。在這里，觀察者、傳感器、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(gè)儀壞境能夠作用于人，人也可以對環(huán)境進(jìn)行控制，而且人是以近乎自然的行為身的語言、肢體的動(dòng)作等）進(jìn)行控制的，虛擬環(huán)境還能夠?qū)θ说牟僮饔枰詫?shí)時(shí)的反應(yīng)。

構(gòu)想性：VR虛擬現(xiàn)實(shí)具有虛擬和現(xiàn)實(shí)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(shí)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(jì)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(shí)裝開展訓(xùn)練太昂貴或太危險(xiǎn)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(shí)世界中難以設(shè)置的訓(xùn)練場景提供了可能性。

2、 進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)

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(shí)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(jī)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(jìn)行測試。研究人員使用虛擬和實(shí)時(shí)模擬來評估工作量，設(shè)計(jì)用戶和物理接口，并在不同的條件和壓力源下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

5、 測試

仿真可以在更經(jīng)濟(jì)、更廣泛的條件下對新系統(tǒng)進(jìn)行初始測試。飛機(jī)制造商使用工程飛行模擬器來測試實(shí)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(jìn)行大量系統(tǒng)和集成測試，同時(shí)也可為飛行測試人員準(zhǔn)備各種飛行測試練習(xí)，從而節(jié)省成本，降低風(fēng)險(xiǎn)。

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(jī)的安全性、生存性和性能有所提升。

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