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    作者： 李自才（哈飞汽车股份有限公司）

    摘要：本文主要讨论了虚拟现实技术的概念、组成部件以及原理；重点论述了虚拟设计的方法、意义，阐述了虚拟制造的相关技术等。

    1 虚拟现实技术

    我们所说的虚拟现实就是对现实世界进行的思维时空的模拟，即除了时空外，还包括沉浸式的人机交换界面，这种沉浸式及互动的特点是设计者能够更好地在虚拟空间中观察、处理三维的设计元素，了解各部件的组成，装配的协调性等，并更好地判断和选择，达到最优的设计。

    虚拟现实（Virtual Reality），也称VR，虚拟现实技术主要有三个基本特征：自主性（imagination）、交互性（interaction）、沉浸感（Immersion）。它是一种可以创建和体验虚拟世界（ Virtual World ）的计算机系统，是用计算机技术生成一个逼真的三维世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界物体进行交互和互动观察。这种由计算机生成的互动式仿真环境的特点是：感觉逼真，交互自然，随人的视点及行为而迅速反应。

    虚拟现实系统的设备主要由以下几大部分来组成：

    主计算机它用来生成虚拟的场景；环绕的立体显示屏幕作为视觉设备（如头盔）；数据手套作为交互的输入设备；分布式的立体声音响作为听觉设备；以及相应的计算机软件等。

    “虚拟现实”技术最开始应用在飞机的飞行训练上，它要求系统能随着受训飞行员的不同反应做出相应的模拟响应。由于计算机硬件成本的急剧下降，计算速度的提高以及软件技术的迅速发展 ，使虚拟现实技术的应用得到了普遍发展。

    1.1 虚拟现实中的几个关键设备

    (1) 非头盔式（Desk-mounted）系统

    这类系统利用计算机将所需要左右眼频道的景像进行处理并投射到普通的显示器上，然后通过特别设计的眼镜将左右眼影像分开显示。它可以提供较高的分辨率，可通过增加眼镜的数量让其他使用者有同步的体验，花费较小，但对观测位置和角度有一定的要求。用于构造此类系统的工具有VRML（Virtual Reality Modeling Language），QuickTimeVR。这两种工具可以把虚拟世界的产品造型发布在互联网上。

    (2) 头盔式（Head-mounted）系统

    这类系统将用户的个人视点完全沉浸在虚拟环境中，系统包含两个配置在眼前的由头盔支持的微型显示屏，有时需要配置数据手套。此系统可以提供全方位的视野，真实感较强，便于复杂部件的设计。

    (3) 感知手套也叫数据手套（Cyber-Grasp）

    它最初是由美国海军为遥控机器人研制开发的。现在正逐渐应用在汽车领域上。这种手套上有各种电线和传感器，通过操作者的手做各种精确、微小的牵引动作，使