虛擬制造技術(shù)3

第五章虛擬制造技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品的虛擬原型虛擬制造技術(shù)虛擬企業(yè)虛擬現(xiàn)實教學(xué)目的和要求：1、了解虛擬現(xiàn)實的概念；2、了解虛擬現(xiàn)實的組成及國內(nèi)和同外虛擬現(xiàn)實研究的現(xiàn)狀。

教學(xué)重點：1、虛擬現(xiàn)實定義；2、虛擬現(xiàn)實的組成；3、虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用研究現(xiàn)狀；4、虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用前景。

前言人類有許多夢想，一些夢想已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實，而有一些夢想也許永遠(yuǎn)都不可能實現(xiàn)。然而，有一種技術(shù)卻能使一切夢想全部在感知中實現(xiàn)，這就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualReality，簡稱VR）。

虛擬現(xiàn)實是在計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科，由于它生成的視覺環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機(jī)交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)將一改人與計算機(jī)之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，即計算機(jī)創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來興起的一種新型信息技術(shù)，它集多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)為一體，是當(dāng)今前景最好的計算機(jī)技術(shù)之一。

幾種虛擬現(xiàn)實虛擬環(huán)境虛擬房間虛擬汽車虛擬人虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

1965年，Sutherland在篇名為《終極的顯示》（TheUltimateDisplay）的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本思想，從此，人們正式開始了對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研究探索歷程。

1970年，出現(xiàn)了第一個功能較齊全的HMD系統(tǒng)。基于從60年代以來所取得的一系列成就，美國的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一詞。

80年代，美國宇航局（NASA）及美國國防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起了人們對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛關(guān)注。1984年，NASAAmes研究中心虛擬行星探測實驗室組織開發(fā)了用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器，將火星探測器發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星表面的三維虛擬環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

90年代，迅速發(fā)展的計算機(jī)硬件技術(shù)與不斷改進(jìn)的計算機(jī)軟件系統(tǒng)相匹配，使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖象的實時動畫制作成為可能；人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計不斷創(chuàng)新，新穎、實用的輸入輸出設(shè)備不斷地進(jìn)入市場。而這些都為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

例如1993年的11月，宇航員利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)成功地完成了從航天飛機(jī)的運輸艙內(nèi)取出新的望遠(yuǎn)鏡面板的工作，而用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計波音777獲得成功，是近年來引起科技界矚目的又一件工作。

虛擬現(xiàn)實的定義虛擬現(xiàn)實外國有時還稱為：“信息空間”，“人工現(xiàn)實”，“合成環(huán)境“等，虛擬現(xiàn)實就是一種先進(jìn)的計算機(jī)用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視、聽、嗅、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作，從而提高整個系統(tǒng)的工作效率。關(guān)于虛擬現(xiàn)實的定義，我們可以簡單地理解為：利用計算機(jī)生成的能給人多種感官刺激的人機(jī)交互系統(tǒng)。

兩個方面：第一是計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境必須是能給人提供多種感覺的感官刺激的環(huán)境，能讓人有“沉浸”的感覺，現(xiàn)在的技術(shù)水平，虛擬現(xiàn)實通常由視覺、聽覺和觸覺構(gòu)成。其二是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是一種高級的人機(jī)交互系統(tǒng)，因此人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實的核心。

虛擬現(xiàn)實的基本特征(1)多感知性:所謂多感知是指除了一般計算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。(2)沉浸性:又稱臨場感，讓用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度，沉浸被通俗地解釋為“身臨其境”。(3)交互性:交互性指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。

(4)構(gòu)想性:虛擬現(xiàn)實技術(shù)中人與虛擬環(huán)境的交互作用，在本質(zhì)上意味著它不是預(yù)成性的而是生成性的，不是因循的而是創(chuàng)造的，虛擬技術(shù)三角形虛擬現(xiàn)實分類（1）按照虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)功能和實現(xiàn)方式的不同，可以分為三種類型：（1）沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（“可穿戴的”VR系統(tǒng)）

沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。例如，在消防仿真演習(xí)系統(tǒng)中，消防員會沉浸于極度真實的火災(zāi)場景并做出不同反應(yīng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是用戶可完全沉浸到虛擬世界中去，缺點是系統(tǒng)設(shè)備尤其是硬件價格相對較高，難以大規(guī)則普及推廣。虛擬現(xiàn)實分類（2）（2）簡易型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（桌面VR系統(tǒng)）

桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機(jī)和低級工作站進(jìn)行仿真，將計算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。通過各種輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括立體眼鏡、3D控制器使監(jiān)視器或者鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過計算機(jī)屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時參與者缺少完全的沉浸，因為它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實最大特點是缺乏真實的現(xiàn)實體驗，但這種系統(tǒng)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，組成靈活，易于普及推廣，是一套經(jīng)濟(jì)實用的系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實分分類（3））（3）共享享型虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)虛擬擬現(xiàn)實，又又稱為分布式虛擬環(huán)境））是一種基于于網(wǎng)絡(luò)連接接的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實系統(tǒng)，，它是多個用用戶通過計計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)連接在一一起，同時參加一一個虛擬空空間，共同同體驗虛擬擬經(jīng)歷，把虛擬現(xiàn)實實則提升到到了一個更更高的境界界，這就是分布式式虛擬現(xiàn)實實系統(tǒng)。在在分布式虛虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，，多個用戶戶可通過網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)對同一一虛擬世界進(jìn)行觀觀察和操作作，以達(dá)到到協(xié)同工作作的目的。例如，，異地的醫(yī)醫(yī)科學(xué)生，，可以通過過網(wǎng)絡(luò)，對虛擬手術(shù)術(shù)室中的病病人進(jìn)行外外科手術(shù)。。又如風(fēng)靡因特網(wǎng)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)游游戲，其實實就是共享享型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)統(tǒng)的有力表表現(xiàn)。眾多多玩家可以以在同一個虛擬環(huán)環(huán)境中交互互式的進(jìn)行行交流、打打斗、組織甚至生生存，讓虛虛擬的情節(jié)節(jié)持續(xù)發(fā)展展。洽談討論設(shè)計虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)的主要要技術(shù)構(gòu)成成實時三維圖圖形生成技技術(shù)、多傳傳感交互技技術(shù)、高分分辨率顯示示技術(shù).(1)動態(tài)態(tài)環(huán)境建模模動態(tài)環(huán)境建建模技術(shù)的的目的就是是獲取實際際環(huán)境的三三維數(shù)據(jù)，，并根據(jù)應(yīng)應(yīng)用的需要要建立相應(yīng)應(yīng)的虛擬環(huán)環(huán)境模型。。(2)實時時三維圖形形生成技術(shù)術(shù)三維圖形的的生成技術(shù)術(shù)已經(jīng)較為為成熟，為為了達(dá)到實實時的目的的，至少要要保證圖形形的刷新頻頻率不低于于15幀/秒，最好好高于30幀/秒。。提高刷新新頻率是該該技術(shù)的主主要內(nèi)容。。(3)立體體顯示和傳傳感器技術(shù)術(shù)虛擬現(xiàn)實的的交互能力力依賴于立立體顯示和和傳感器技技術(shù)的發(fā)展展，設(shè)備過過重、分辨辨率低、延延遲大、有有線、跟蹤蹤精度低、、視場不夠夠?qū)?、眼睛睛容易疲勞勞等，因此此有必要開開發(fā)新的三維顯示技技術(shù)。虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)的主要要技術(shù)構(gòu)成成(4)應(yīng)用用系統(tǒng)開發(fā)發(fā)工具虛擬現(xiàn)實應(yīng)應(yīng)用的關(guān)鍵鍵是尋找合合適的場合合和對象，，即如何發(fā)發(fā)揮想像力力和創(chuàng)造性性。選擇適適當(dāng)?shù)膽?yīng)用用對象可以以大幅度提提高生產(chǎn)效效率，減輕輕勞動強(qiáng)度度，提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。。(5)系統(tǒng)統(tǒng)集成技術(shù)術(shù)由于VR系系統(tǒng)中包括括大量的感感知信息和和模型，因因此系統(tǒng)集集成技術(shù)起起著至關(guān)重重要的作用用。集成技技術(shù)包括信信息的同步步技術(shù)、模模型的標(biāo)定定技術(shù)、數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技技術(shù)、數(shù)據(jù)據(jù)管理模型型、識別與合成技術(shù)術(shù)等等。硬件構(gòu)成（1）虛擬現(xiàn)實生生成設(shè)備：：是一臺或多多臺高性能能計算機(jī)，，是帶有圖圖形加速器器和多條圖形輸輸出流水線線的高性能能圖形計算算機(jī)。（2）感知設(shè)備：：感知設(shè)備是是指將虛擬擬世界各類類感知模型型轉(zhuǎn)變?yōu)槿巳四芙邮艿亩嗤ㄍǖ来碳ば判盘柕脑O(shè)備備。然而，，相對成熟熟的感知信息和生產(chǎn)產(chǎn)和檢測技技術(shù)僅有視視覺、聽覺覺和力覺三三種通道。。（3）跟蹤設(shè)備：：跟蹤設(shè)備用用于跟蹤并并檢測位置置和方位，，實現(xiàn)虛擬擬現(xiàn)實系統(tǒng)中人人機(jī)交互操操作。（4）基于自然方方式的人機(jī)機(jī)交互設(shè)備備：應(yīng)用手勢、、體勢、眼眼神以及自自然語言的的人機(jī)交互互設(shè)備，常見的有數(shù)數(shù)據(jù)手套、、數(shù)據(jù)衣服服、眼球跟跟蹤器及語語音綜合識識別裝置。虛擬現(xiàn)實系系統(tǒng)硬件配配置示意圖圖：幾種常用的的虛擬現(xiàn)實實設(shè)備：高性能圖形形計算機(jī)環(huán)形屏幕頭盔眼鏡三維顯示器器三維鼠標(biāo)手套虛擬現(xiàn)實的的應(yīng)用領(lǐng)域域：（1）用于于遙控機(jī)器器人的遙現(xiàn)現(xiàn)技術(shù)：遙現(xiàn)技術(shù)是是指當(dāng)實際際上在某一一個地方時時，可以產(chǎn)產(chǎn)生在另一一個地方的的感覺。例如，在宇宇宙空間站站的開發(fā)計計劃中，受受各種因素素的制約，，機(jī)器人的的遙控遙現(xiàn)現(xiàn)技術(shù)起了了至關(guān)重要要的作用。。（2）仿真真技術(shù)計算機(jī)生成成的具有沉沉浸感的環(huán)環(huán)境，它對對參與者生生成諸如視視覺、聽覺覺、觸覺、、味覺等各各種感官信信息，給參參與者一種種身臨其境境的感覺。。例如：飛飛行仿真系系統(tǒng)、與虛擬生物物對話、作戰(zhàn)仿真系系統(tǒng)等。虛擬現(xiàn)實的的應(yīng)用領(lǐng)域域：（3）對象象可視化技技術(shù)：在科學(xué)研究究中對研究究數(shù)據(jù)生成成可視化效效果以便觀觀察和研究究。例如：：虛擬風(fēng)洞洞。（4）虛擬擬實驗室：：在研究工作作和學(xué)習(xí)過過程中，總總會有許多多實驗需反反復(fù)進(jìn)行，，以期得到到不同條件件下的不同同結(jié)果，虛虛擬實驗室室能提供這這樣一個平平臺。例如如：虛擬物物理實驗室室。（5）虛擬擬電力控制制室：使用虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術(shù)研研制輔助設(shè)設(shè)計控制室室的系統(tǒng)。。使用該系系統(tǒng)可以自自由地改變變控制室內(nèi)內(nèi)的配置等等室內(nèi)外環(huán)環(huán)境，以便便從不同方方向觀察研研究控制室室情況。虛擬現(xiàn)實的的應(yīng)用領(lǐng)域域：（6）分布布式虛擬現(xiàn)現(xiàn)實系統(tǒng)：：分布式虛擬擬現(xiàn)實系統(tǒng)統(tǒng)（DVR）即是一一個較為典典型的實例例。所謂DVR是指指一個支持多人實時時通過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)進(jìn)行交互互的軟件系系統(tǒng)，每個個用戶在一一個虛擬現(xiàn)現(xiàn)實環(huán)境中中，通過計算機(jī)機(jī)與其它用用戶進(jìn)行交交互，并共共享信息。。（7）擴(kuò)增增實境：擴(kuò)增實境是是虛擬現(xiàn)實實最具實用用價值的應(yīng)應(yīng)用之一。。它在真實實環(huán)境的基基礎(chǔ)上把虛虛擬環(huán)境疊加進(jìn)去去，使二者者有機(jī)結(jié)合合，產(chǎn)生虛虛實難辯、、亦幻亦真真的感覺。。例如：當(dāng)當(dāng)人進(jìn)入到一商店店購某物時時，即可在在顯示設(shè)備備上顯示此此物的價格格、性能及及各種參數(shù)數(shù)等。虛擬現(xiàn)實在在教育領(lǐng)域的具體體應(yīng)用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境虛擬實驗室虛擬實訓(xùn)基地虛擬仿真校園虛擬遠(yuǎn)程教育虛擬現(xiàn)實在在軍事領(lǐng)域的具體體應(yīng)用虛擬戰(zhàn)場環(huán)境單兵模擬訓(xùn)練與與評判諸軍種聯(lián)合虛擬演演習(xí)進(jìn)行指揮員訓(xùn)練練虛擬現(xiàn)實在在礦業(yè)領(lǐng)域的具體體應(yīng)用模擬礦井開采礦業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)礦井設(shè)備的的虛擬設(shè)計和制造造事故模擬與與調(diào)查分析虛擬現(xiàn)實在在商業(yè)領(lǐng)域的具體體應(yīng)用物品外觀展示物品特性展示物品的功能參數(shù)物品品的的價格格虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實在在房地地產(chǎn)產(chǎn)領(lǐng)域域的的具具體體應(yīng)應(yīng)用用最直直觀觀的的交流流方方式式最快快捷捷的的審批批平平臺臺最方方便便的的設(shè)計計工工具具最先先進(jìn)進(jìn)的的營銷銷手手段段幾個個已已實實現(xiàn)現(xiàn)的的例例子子：：1、日日本本松松下下公公司司用用來來招招攬攬買買主主的的““廚廚房房世世界界””2、、杭杭州州大大學(xué)學(xué)開開發(fā)發(fā)的的虛虛擬擬故故官官游游玩玩系系統(tǒng)統(tǒng)3、、美美國國佐佐治治亞亞理理工工學(xué)學(xué)院院開開發(fā)發(fā)出出虛虛擬擬動動物物園園的的大大猩猩猩猩系系統(tǒng)統(tǒng)4、、日日本本的的一一家家公公司司設(shè)設(shè)計計制制造造出出一一個個虛虛擬擬世世界界中中的的歌歌手手5、、賓賓夕夕法法尼尼亞亞大大學(xué)學(xué)研研究究制制成成虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實人人杰杰克克國外外虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實技技術(shù)術(shù)的的研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀（1））美國國宇宇航航局局（NASA））的Ames實實驗驗室室完完善善了了HMD，，并并將將VPL的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)手手套套工工程程化化，，使使其其成成為為可可用用性性較較高高的的產(chǎn)產(chǎn)品品。。NASA研研究究的的重重點點放放在在對對空空間間站站操操縱縱的的實實時時仿仿真真上上，，NASA完完成成的的一一項項著著名名的的工工作作是是對對哈哈勃勃太太空空望望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡鏡的的仿仿真真。?，F(xiàn)現(xiàn)在在正正致致力力于于一一個個叫叫““虛虛擬擬行行星星探探索索（（VPE））””的的試試驗驗計計劃劃。。（2））北卡卡羅羅來來納納大大學(xué)學(xué)（UNC））的計計算算機(jī)機(jī)系系是是進(jìn)進(jìn)行行VR研研究究最最早早最最著著名名的的大大學(xué)學(xué)。。他他們們主主要要研研究究：：分分子子建建模模、、航航空空駕駕駛駛、、外外科科手手術(shù)術(shù)仿仿真真、、建建筑筑仿仿真真等等。。（3））Linda大大學(xué)學(xué)醫(yī)醫(yī)學(xué)學(xué)中中心心是一一所所經(jīng)經(jīng)常常從從事事高高難難度度或或者者有有爭爭議議課課題題的的醫(yī)醫(yī)學(xué)學(xué)研研究究單單位位。。他他們們以以數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)手手套套為為工工具具，，將將手手的的運運動動實實時時地地在在計計算算機(jī)機(jī)上上用用圖圖形形表表示示出出來來；；他他們們還還首首創(chuàng)創(chuàng)了了VR兒兒科科治治療療法法。。國外外虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實技技術(shù)術(shù)的的研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀（4）麻省省理理工工大大學(xué)學(xué)（MIT）是一一個個一一直直走走在在最最新新技技術(shù)術(shù)前前沿沿的的科科學(xué)學(xué)研研究究機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。MIT建立立了了一一個個名名叫叫BOLIO的測測試試環(huán)環(huán)境境，，用用于于進(jìn)進(jìn)行行不不同同圖圖形形仿仿真真技技術(shù)術(shù)的的實實驗驗。。利利用用這這一一環(huán)環(huán)境境，，MIT建立立了了一一個個虛虛擬擬環(huán)環(huán)境境下下的的對對象象運運動動跟跟蹤蹤系系統(tǒng)統(tǒng)。。（5））SRI研研究究中中心心建立立了了““視視覺覺感感知知計計劃劃””，，研研究究現(xiàn)現(xiàn)有有VR技技術(shù)術(shù)的的進(jìn)進(jìn)一一步步發(fā)發(fā)展展。。1991年年后后，，SRI進(jìn)進(jìn)行行了了利利用用VR技技術(shù)術(shù)對對軍軍用用飛飛機(jī)機(jī)或或車車輛輛駕駕駛駛的的訓(xùn)訓(xùn)練練研研究究。。另另外外，，SRI還還利利用用遙遙控控技技術(shù)術(shù)進(jìn)進(jìn)行行外外科科手手術(shù)術(shù)仿仿真真的的研研究究。。（6））華盛盛頓頓大大學(xué)學(xué)華盛盛頓頓技技術(shù)術(shù)中中心心的的人人機(jī)機(jī)界界面面技技術(shù)術(shù)實實驗驗室室（（HITLab））在在新新概概念念的的研研究究中中起起著著領(lǐng)領(lǐng)先先作作用用，，同同時時也也在在進(jìn)進(jìn)行行感感覺覺、、知知覺覺、、認(rèn)認(rèn)知知和和運運動動控控制制能能力力的的研研究究。。HIT現(xiàn)現(xiàn)已已將將VR研研究究引引入入了了教教育育、、設(shè)設(shè)計計、、娛娛樂樂和和制制造造領(lǐng)領(lǐng)域域。。（7））DaveSims等等人人研制制出出虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實撤撤退退模模型型來來觀觀看看系系統(tǒng)統(tǒng)如如何何運運作作。。當(dāng)當(dāng)前前，，這這一一模模型型已已在在維維加加斯斯的的虛虛擬擬購購物物商商場場中中得得以以運運用用。。（8））SOFTIMAGE公公司司的專專家家們們提提出出了了滲滲透透將將有有助助于于擴(kuò)擴(kuò)大大虛虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實的的美美學(xué)學(xué)感感，，這這是是VR未未來來的的一一個個發(fā)發(fā)展展方方向向。。（9））伊利利諾諾斯斯州州立立大大學(xué)學(xué)研制出在車輛輛設(shè)計中，支支持遠(yuǎn)程協(xié)作作的分布式VR系統(tǒng)。不同國家、不不同地區(qū)的工工程師們可以以通過計算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)實時協(xié)協(xié)作進(jìn)行設(shè)計計。在系統(tǒng)中中采用了虛擬擬原型，從而而減少了設(shè)計計圖象和新產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)入市場場的時間，而而且可以在新產(chǎn)品生生產(chǎn)之前就能能對其進(jìn)行估估算和測試，，這樣就大大大地提高了產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。（10）喬治梅森大學(xué)學(xué)研制出一套在在動態(tài)虛擬環(huán)環(huán)境中的流體體實時仿真系系統(tǒng)，在一個個分布交互式式仿真系統(tǒng)中中仿真真實世世界復(fù)雜流體體的物理特性性。國內(nèi)虛擬現(xiàn)實實技術(shù)的研究究現(xiàn)狀（1）北京航空航天天大學(xué)計算機(jī)系是國國內(nèi)最早進(jìn)行行VR研究、、最有權(quán)威的的單位之一，，他們在虛擬現(xiàn)現(xiàn)實中的視覺覺接口方面開開發(fā)出了部分分硬件，并提提出了有關(guān)算算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了了分布式虛擬擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)設(shè)計，建立了了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)現(xiàn)實研究論壇壇。（2）浙江大學(xué)CAD&CG國國家重點實驗驗室開發(fā)出了一套套桌面型虛擬擬建筑環(huán)境實實時漫游系統(tǒng)。另另外，他們還還研制出了在在虛擬環(huán)境中中一種新的快快速漫游算法法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速速生成算法。。（3）哈爾濱工業(yè)大大學(xué)計算機(jī)系已經(jīng)成功地虛虛擬出了人的的高級行為中中特定人臉圖圖象的合成，表表情的合成和和唇動的合成成等技術(shù)問題題，并正在研研究人說話的的頭勢和手勢動作，語音音和語調(diào)的同同步等。（4）清華大學(xué)計算算機(jī)科學(xué)和技技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和和臨場感的方方面進(jìn)行了研研究。他們還針對室室內(nèi)環(huán)境水平平特征豐富的特點，提出出借助圖象變變換，使立體視覺圖象中中對應(yīng)水平特特征呈現(xiàn)形狀一致性，以以利于實現(xiàn)特特征匹配，并獲取物體三三維結(jié)構(gòu)的新新穎算法。（5）西安交通大學(xué)學(xué)信息工程研究究所對虛擬現(xiàn)實中中的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)——立體顯顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。。他們在借鑒鑒人類視覺特特性的基礎(chǔ)上上提出了一種種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮縮編碼新方案案，并獲得了了教高的壓縮縮比、信噪比比以及解壓速速度，并且已已經(jīng)通過實驗驗結(jié)果證明了了這種方案的的優(yōu)越性。（6）中國科技開發(fā)發(fā)院威海分院主要研究虛擬擬現(xiàn)實中視覺覺接口技術(shù)，，完成了虛擬擬現(xiàn)實中的體體視圖象對算算法回顯及軟軟件接口。他他們在硬件開開發(fā)上已經(jīng)完完成了LCD紅外立體眼眼鏡，并且已已經(jīng)實現(xiàn)商品品化。（7）北方工業(yè)大學(xué)學(xué)CAD研究究中心是我國最早開開展計算機(jī)動動畫研究的單單位之一，中中國第一部完完全用計算機(jī)機(jī)動畫技術(shù)制制作的科教片片《相似》就就出自該中心心。關(guān)于虛擬擬現(xiàn)實的研究究已經(jīng)完成了了2個“863”項目，，完成了體視視動畫的自動動生成部分算算法與合成軟軟件處理，完完成了VR圖圖象處理與演演示系統(tǒng)的多多媒體平臺及及相關(guān)的音頻頻資料庫，制制作了一些相相關(guān)的體視動動畫光盤。（8）國防科技大學(xué)學(xué)開發(fā)了一個基基于Internet的的三維虛擬擬漫游環(huán)境Universe3D。。（9）另外，西北工業(yè)大學(xué)學(xué)CAD/CAM研究中心心，上海交通大學(xué)學(xué)圖象處理及模模式識別研究究所，華東船舶工業(yè)業(yè)學(xué)院計算機(jī)系、安徽大學(xué)電子工程與信信息科學(xué)系等等單位也進(jìn)行行了一些研究究工作和嘗試試。推薦薦觀看影片：1、星戰(zhàn)前傳傳3；2、后天；3、游戲終結(jié)結(jié)；4、哈利.波波特。產(chǎn)品的虛擬原原型虛擬原型(VirtualPrototyping，VP)是利用用虛擬環(huán)境在在可視化方面面的強(qiáng)大優(yōu)勢勢以及可交互互地探索虛擬擬物體的功能能，對產(chǎn)品進(jìn)進(jìn)行幾何、功功能、制造等等方面的緘默默與分析。一個虛擬原型型必須能夠反反映物理原型型的特性，包包括外觀、空空間關(guān)系以及及運動學(xué)、動動力學(xué)等方面面。建立虛擬原型型的主要步驟驟1從CAD/CAM模模型中取出幾幾何模型；2嵌砌—用用多面體和多多邊形逼近幾幾何模型；3簡化—在在不同層面刪刪去不必要的的細(xì)節(jié)；4虛擬原型型編輯—著色色、材料特性性渲染、光照照渲染等；5特征輪廓粘粘貼，以更好好地表達(dá)某些些細(xì)節(jié)；6增加周圍圍環(huán)境和其他他要素的幾何何模型；7添加操操縱功能和性性能。虛擬原型應(yīng)用用實例汽車設(shè)計及汽汽車性能試驗驗整體架構(gòu)場景設(shè)計人－機(jī)交互地形匹配碰撞檢測實時性技術(shù)道路虛擬立交橋虛擬虛擬試驗試車車飛機(jī)設(shè)計美國波音(Boeing)公司在777新型客客機(jī)機(jī)型設(shè)計計過程中，利利用VMT和和三維模型進(jìn)進(jìn)行管道布線線等復(fù)雜裝配配過程的模擬擬獲得成功。。美國波音公司司投資40億億美元研制波波音777噴噴氣式客機(jī)，，從1990年10月開開始到1994年6月僅僅用了3年零零8個月時間間就完成了研研制，一次試試飛成功，投投入運營。波波音公司分散散在世界各地地的技術(shù)人員員可以從777客機(jī)數(shù)以以萬計的零部部件中調(diào)出任任何一種在計計算機(jī)上觀察察、研究、討討論，所有零零部件均是三三維實體模型型。可見虛擬擬產(chǎn)品設(shè)計給給企業(yè)帶來的的效益。虛擬制造技術(shù)術(shù)虛擬制造(VM：VirtualManufacturing)是是對真實產(chǎn)品品制造的動態(tài)態(tài)模擬，是一一種在計算機(jī)機(jī)上進(jìn)行而不不消耗物理資資源的模擬制制造軟件技術(shù)術(shù)。它具有建模和和仿真環(huán)境，，使產(chǎn)品從生產(chǎn)過過程、工藝計計劃、調(diào)度計計劃、后勤供供應(yīng)以及財會會、采購和管管理等一種集成的的、綜合的制制造環(huán)境，在在真實產(chǎn)品的的制造活動之之前，就能預(yù)預(yù)測產(chǎn)品的功功能以及制造造系統(tǒng)狀態(tài)，，從而可以作作出前瞻性的的決策和優(yōu)化化實施方案。。虛擬制造技術(shù)術(shù)虛擬制制造是是一種種新的的制造造技術(shù)術(shù)，它它以信信息技技術(shù)、、仿真真技術(shù)術(shù)和虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)為為支持持。虛虛擬制制造技技術(shù)涉涉及面面很廣廣，諸諸如環(huán)環(huán)境構(gòu)構(gòu)成技技術(shù)、、過程程特征征抽取取、元元模型型、集集成基基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)的的體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)、制制造特特征數(shù)數(shù)據(jù)集集成、、多學(xué)學(xué)科交交駐功功能、、決策策支持持工具具、接接口技技術(shù)、、虛擬擬現(xiàn)實實技術(shù)術(shù)、建建模與與仿真真技術(shù)術(shù)等。。虛擬制制造的的分類類以設(shè)計計為中中心的的虛擬擬制造造為設(shè)計計師提提供設(shè)設(shè)計工工具和和環(huán)境境，以以設(shè)計計出符符合標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的產(chǎn)品品。以生產(chǎn)產(chǎn)為中中心的的虛擬擬制造造為工藝藝工程程師提提供虛虛擬的的制造造車間間現(xiàn)場場環(huán)境境和設(shè)設(shè)備，，使其其可分分析改改進(jìn)生生產(chǎn)計計劃和和生產(chǎn)產(chǎn)工藝藝，驗驗證CNC程序序及物物流控控制。。虛擬制制造的的分類類以控制制為中中心的的虛擬擬制造造提供從從設(shè)計計到制制造一一體化化的虛虛擬環(huán)環(huán)境，，允許許評價價產(chǎn)品品的設(shè)設(shè)計、、生產(chǎn)產(chǎn)計劃劃和控控制策策略，，并提提供在在虛擬擬過程程中改改進(jìn)的的手段段。虛擬制制造的的體系系虛擬加加工平平臺虛擬生生產(chǎn)平平臺虛擬企企業(yè)平平臺虛擬加加工平平臺基于產(chǎn)產(chǎn)品技技術(shù)復(fù)復(fù)合化化的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計和和分析析基于仿仿真的的零部部件制制造設(shè)設(shè)計與與分析析基于仿仿真的的制造造過程程碰撞撞干涉涉檢驗驗材料加加工成成型仿仿真產(chǎn)品虛虛擬裝裝配虛擬生生產(chǎn)平平臺虛擬生生產(chǎn)環(huán)環(huán)境虛擬設(shè)設(shè)備集集成虛擬計計劃與與調(diào)度度虛擬企企業(yè)平平臺虛擬企企業(yè)協(xié)協(xié)同工工作環(huán)環(huán)境基于PDM的虛虛擬制制造平平臺集集成支持虛虛擬制制造的的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型基于產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)管管理PDM的虛虛擬制制造集集成技技術(shù)基于PDM的產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)過過程集集成虛擬制制造的的核心心技術(shù)術(shù)虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技技術(shù)建模技技術(shù)仿真技技術(shù)建模技技術(shù)虛擬制制造系系統(tǒng)VMS(VirtualManufacturingSystem)是是現(xiàn)實實制造造系統(tǒng)統(tǒng)RMS(RealManufacturingSystem)在在虛擬擬環(huán)境境下的的映射射，是是RMS的的模型型化、、形式式化和和計算算機(jī)化化的抽抽象描描述和和表示示。VMS的建建模應(yīng)應(yīng)包括括：生產(chǎn)模模型產(chǎn)品模模型工藝模模型生產(chǎn)模模型——可可歸納納為靜靜態(tài)描描述和和動態(tài)態(tài)描述述兩個個方面面。靜靜態(tài)描描述是是指系系統(tǒng)生生產(chǎn)能能力和和生產(chǎn)產(chǎn)特性性的描描述。。動態(tài)態(tài)描述述是指指在已已知系系統(tǒng)狀狀態(tài)和和需求求特性性的基基礎(chǔ)上上預(yù)測測產(chǎn)品品生產(chǎn)產(chǎn)的全全過程程。產(chǎn)品模模型——是制制造過過程中中，各各類實實體對對象模模型的的集合合。目目前產(chǎn)產(chǎn)品模模型描描述的的信息息有產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)明明細(xì)表表、產(chǎn)產(chǎn)品形形狀特特征等等靜態(tài)態(tài)信息息。工藝模模型——將工工藝參參數(shù)與與影響響制造造功能能的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計屬屬性聯(lián)聯(lián)系起起來。。以反反應(yīng)生生產(chǎn)模模型與與產(chǎn)品品模型型之間間的交交互作作用。。工藝藝模型型必須須具備備以下下功能能：計計算機(jī)機(jī)工藝藝仿真真、制制造數(shù)數(shù)據(jù)表表、制制造規(guī)規(guī)劃、、統(tǒng)計計模型型以及及物理理和數(shù)數(shù)學(xué)模模型。。仿真技技術(shù)仿真就就是應(yīng)應(yīng)用計計算機(jī)機(jī)對復(fù)復(fù)雜的的現(xiàn)實實系統(tǒng)統(tǒng)經(jīng)過過抽象象和簡簡化形形成系系統(tǒng)模模型，，然后后在分分析的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上運運行此此模型型，從從而得得到系系統(tǒng)一一系列列的統(tǒng)統(tǒng)計性性能。。仿真的的基本本步驟驟為：：研究究系系統(tǒng)統(tǒng)→→收收集集數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)→→建建立立系系統(tǒng)統(tǒng)模模型型→→確確定定仿仿真真算算法法→建建立立仿仿真真模模型型→→運運行行仿仿真真模模型型→→輸輸出出結(jié)結(jié)果果并并分分析析虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實技技術(shù)術(shù)虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實技技術(shù)術(shù)VRT(VirtualRealityTechnology)虛擬擬現(xiàn)現(xiàn)實實技技術(shù)術(shù)是是在在為為改改善善人人與與計計算算機(jī)機(jī)的的交交互互方方式式，，提提高高計計算算機(jī)機(jī)可可操操作作性性中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的，，它它是是綜綜合合利利用用計計算算機(jī)機(jī)圖圖形形系系統(tǒng)統(tǒng)、、各各種種顯顯示示和和控控制制等等接接口口設(shè)設(shè)備備，，在在計計算算機(jī)機(jī)上上生生成成可可交交互互的的三三維維環(huán)環(huán)境境(稱稱為為虛虛擬擬環(huán)環(huán)境境)中中提提供供沉沉浸浸感感覺覺的的技技術(shù)術(shù)。。虛擬擬企企業(yè)業(yè)虛擬擬企企業(yè)業(yè)建建立立，，其其中中有有一一條條最最重重要要的的原原因因是是因因為為各各企企業(yè)業(yè)本本身身無無法法單單獨獨滿滿足足市市場場需需求求，，迎迎接接市市場場挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)。。因因此此，，為為了了快快速速響響應(yīng)應(yīng)市市場場的的需需求求，，圍圍繞繞新新產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)，，利利用用不不同同地地域域的的現(xiàn)現(xiàn)有有資資源源、、不不同同的的企企業(yè)業(yè)或或不不同同地地點點的的工工廠廠，，重重新新組組織織一一個個新新公公司司。。該該公公司司在在運運行行之之前前，，必必須須分分析析組組合合是是否否最最優(yōu)優(yōu)，，能能否否協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)運運行行，，并并對對投投產(chǎn)產(chǎn)后后的的風(fēng)風(fēng)險險、、利利益益分分配配等等進(jìn)進(jìn)行行評評估估。。這這種種聯(lián)聯(lián)作作公公司司稱稱為為虛虛擬擬公公司司，，或或者者叫叫作作動動態(tài)態(tài)聯(lián)聯(lián)盟盟，，是是一一種種虛虛擬擬企企業(yè)業(yè)，，它它具具有有集集成成性性和和實實效效性性兩兩大大特特點點的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)實實體體。。虛擬擬企企業(yè)業(yè)的的特特征征①企企業(yè)業(yè)地地域域分分散散化化。。虛虛擬擬企企業(yè)業(yè)從從用用戶戶訂訂貨貨、、產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)計計、、零零部部件件制制造造，，以以及及總總成成裝裝配配、、銷銷售售、、經(jīng)經(jīng)營營管管理理都都可可以以分分別別由由處處在在不不同同地地域域的的企企業(yè)業(yè)，，按按契契約約互互惠惠互互利利聯(lián)聯(lián)作作，，進(jìn)進(jìn)行行異異地地設(shè)設(shè)計計、、異異地地制制造造、、異異地地經(jīng)經(jīng)營營管管理理。。虛擬擬企企業(yè)業(yè)的的特特征征②企企業(yè)業(yè)組組織織臨臨時時化化。。虛虛擬擬企企業(yè)業(yè)是是市市場場多多變變的的產(chǎn)產(chǎn)物物。。為為了了適適應(yīng)應(yīng)市市場場環(huán)環(huán)境境的的變變化化，，企企業(yè)業(yè)組組織織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)也也要要及及時時反反映映市市場場動動態(tài)態(tài)，，虛虛擬擬企企業(yè)業(yè)注注重重短短期期利利益益。。當(dāng)當(dāng)產(chǎn)產(chǎn)品品方方向向更更換換、、聯(lián)聯(lián)盟盟伙伙伴伴之之間間利利益益改改變變或或企企業(yè)業(yè)追追求求目