1、虚拟现实技术的基本要求 　　

从人类获取信息的方式看，视觉是最主要的，它占人们获取的信息量的70%，其次是听觉、触觉和味觉。为了实现逼真的效果，满足人的视觉和听觉习惯，虚拟环境的图象和声响应是三维立体的；为了达到实时性，图象至少应有60 120Hz的帧频，还要随时响应人们的操纵信号，延迟不能超过0.1秒。因此，虚拟现实技术对计算机的计算处理速度和显示器的要求很高，多数系统和高质量的系统都是在工作站上开发的，并要配备高级图形加速卡。但这两年，微机性能大幅度提高，已经在微机上实现了较高质量的虚拟现实技术。成本降低和微机的普及性，将大大推动该技术的应用与发展。 　　

人们通过视觉获得外界物体的形状、空间位置和速度，要通过人的静态、动态和生理的立体深度线索来获取。静态深度线索主要是空间内物体的位置、遮挡关系、大小和清晰度等，这在我们的三维造型的投影关系中已经考虑进去了。物体运动产生的动感和位置变化，就要求计算机必须实时地计算和处理图象，只有超出人的视觉暂留时间，一般不少于30帧/秒，才能获得平滑稳定的图象，而不会出现闪烁。这就是我们目前的一般三维动画所要求和应达到的。但这样的三维图形和动画在屏幕上是二维显示的，就象我们用一只眼睛看物体，缺乏物体的深度感和立体感。实践表明，人的双目视差对物体的深度感起决定的作用。要达到自然的物体立体效果，就必须用“两只眼睛”看物体。 　在计算机虚拟环境中的图象，就必须将人的两只眼睛的图象分开计算和处理，相应地要求有分开的图象显示。目前常用的是头盔式显示器，但较高高分辨率的头盔式显示器价格超过$50000。在桌面虚拟环境中，是在普通显示器上显示双图象或交替显示双目图象，再通过光阀眼镜分离两眼看到的图象。因此，采用双目图象交替显示时，显示器的帧频必须是普通显示方式的两倍以上。再考虑到光阀眼镜的延迟，帧频不少于80Hz才不出现闪烁现象。 　

双目分开的图象就要求计算机必须实时计算和处理80帧/秒以上的图象。这个实时性要求是很高的，故多采用工作站作为主机。在微机上的游戏软件中，以前的方法是采用很低的分辨率和二维图象。随着微机速度的提高，目前可以采用三维图象，但分辨率仍很低。采用高档图形加速卡，可以大大加快计算速度，可以达到32bit彩色、1600*1200分辨率、4M Triangles/s和100M pixel/s纹理，已经使得微机平台上的虚拟现实技术进入了实用阶段。 　　在制造技术上，一般对声响的要求较低。而在军事实时对抗训练等虚拟现实系统中，空间立体声效果是必须的了。在桌面虚拟环境中，人机交互的操纵器主要是普通鼠标、自由度鼠标、数据手套、操纵杆。数据服、大型投影球幕等使用于更完善的虚拟现实系统中。 　　

虚拟现实系统的软硬件价格是较高的。为此，根据不同的用途和需要，可配置不同的系统，适当的沉浸深度的虚拟环境才不会使系统过于复杂及成本、维护的负担过重。例如，用于汽车外形造型设计的系统，重点在显示高质量的立体图象，而听觉和触觉的要求很低，用普通鼠标进行操纵即可，实时性也要求不高。再如，零件装配模拟中，除了图象外，可操纵性要求较高，可配备6自由度鼠标和数据手套等。在车辆、飞机模拟训练等虚拟现实系统中，要求有宽阔的视野、实时的操纵系统、逼真的声响效果。不仅要快速响应人们的操纵信号，还要实现人们对力、位移等的触觉反馈的仿真。 　

2、虚拟现实系统的应用 　　

虚拟现实系统首先在军事、航天等高科技领域以及娱乐与漫游等方面获得成功的应用。例如：用于宇航员、飞行员训练的座舱系统、战场实时演练系统（虚拟战场）等。虚拟现实系统在产品设计、制造过程中同样具有重要的应用，可大大提高产品的技术水平，例如：波音公司777飞机的设计、福特汽车外形设计与碰撞实验、工厂和建筑物的漫游等。 　

3、虚拟现实环境下的产品制造技术

虚拟现实环境下的产品设计、制造和评价，首先是进行产品的立体建模，然后将这个模型置于虚拟环境中实施控制和分析。由于虚拟现实技术正在发展中，虚拟现实的环境软件相对较成熟，如WTK、dVISE、VRT等，而用于机械设计、制造的仿真和控制的软件功能比较分散，两者之间的连接尚不成熟，是研究和开发的热点。如机械运动仿真、薄板冲压成型分析与仿真、零件加工和装配仿真等。目前，基于特征的3D建模技术正逐渐进入实用并开始推广应用，为我们提供了坚实的基础。但这些建模软件不支持虚拟现实环境，必须进行转换和数据处理。 　　

4、结论

面向产品的虚拟制造技术是以三维建模和仿真技术为基础，以虚拟现实技术为支撑的全新的技术，是CAD/CAM/CAE/Unity3D技术的更高级阶段，近几年发展迅速。 应用虚拟现实技术，工程师可以利用实时的视觉图象，更直观、更方便地进行产品的设计、布局、仿真、分析、可制造性检查、性能评价，快速、可靠地设计、制造出高质量的产品，满足市场竞争的需要。

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