國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及應用現(xiàn)狀

　　從1962年，Morton Heilig發(fā)明了實感全景仿真機開始。虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注。以三個I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思維構(gòu)想性，作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)最本質(zhì)的特點，并融合了其它先進技術(shù)。

各國虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究及應用情況

美國

　　美國作為VR技術(shù)的發(fā)源地，其研究水平基本上就代表國際VR發(fā)展的水平。目前美國在該領(lǐng)域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。美國宇航局(NASA)的Ames實驗室研究主要集中在以下方面：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品；在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實時仿真；大量運用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)；對哈勃太空望遠鏡的仿真。現(xiàn)在正致力于一個叫“虛擬行星探索”(vPE)的試驗計劃�，F(xiàn)在NASA己經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護VR訓練系統(tǒng)，空間站VR訓練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的VR教育系統(tǒng)。北卡羅來納大學(UNC)的計算機系是進行VR研究最早的大學，他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。Loma lAnda大學醫(yī)學中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計算機圖形及VR的設備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問題，首創(chuàng)了VR兒科治療法。麻省理工學院(MIT)是研究人工智能、機器人和計算機圖形學及動畫的先鋒，這些技術(shù)都是VR技術(shù)的基礎，1985年M1T成立了媒體實驗室，進行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。華盛頓大學華盛頓技術(shù)中心的人機界面技術(shù)實驗室(1ilT lab)，將VR研究引入了教育、設計、娛樂和制造領(lǐng)域。

英國

　　在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理、輔助設備(包括觸覺反饋)設計和應用研究方面，英國是領(lǐng)先的，尤其是在歐洲。英國主要有四個從事VR技術(shù)研究的中心：Windustries(工業(yè)集團公司)，是國際VR界的著名開發(fā)機構(gòu)，在工業(yè)設計和可視化等重要領(lǐng)域占有一席之地；BritishAerospace正在利用VR技術(shù)設計高級戰(zhàn)斗機座艙；Dimension International，是桌面VR的先驅(qū)。該公司生產(chǎn)了一系列的商業(yè)VR軟件包，都命名為Superscape；Divison LTD公司在開發(fā)VISION、Pro Vision和su—pervision系統(tǒng)／模塊化高速圖形引擎中，率先使用了Tmnsputer和i860技術(shù)。

日本

　　日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫的研究，在虛擬現(xiàn)實的游戲方面的研究也處于領(lǐng)先地位。京都的先進電子通信研究所(ATR)正在開發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來識別手勢和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入；富士通實驗室有限公司正在研究虛擬生物與VR環(huán)境的相互作用，他們還在研究虛擬現(xiàn)實中的手勢識別，已經(jīng)開發(fā)了一套神經(jīng)網(wǎng)絡姿勢識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以識別姿勢，也可以識別表示詞的信號語言。日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學教授千原國宏領(lǐng)導的研究小組于2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，只要把虛擬空間里的水果拉到鼻尖上一聞，裝置就會在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項突破。

中國

　　我國VR技術(shù)研究起步較晚，與國外發(fā)達國家還有一定的差距，但現(xiàn)在已引起國家有關(guān)部門和科學家們的高度重視，并根據(jù)我國的國情，制定了開展VR技術(shù)的研究計劃。九五規(guī)劃、國家自然科學基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃等都把VR列入了研究項目。國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。北京航空航天大學計算機系：著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實中的視覺接口方面開發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實現(xiàn)方法；實現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡設計，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實演示環(huán)境、用于飛行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。浙江大學CAD&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進網(wǎng)格的快速生成算法；哈爾濱工業(yè)大學已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題；清華大學計算機科學和技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和臨場感的方面進行了研究；西安交通大學信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進行了研究，提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼新方案，獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度；北方工業(yè)大學CAD研究中心是我國最早開展計算機動畫研究的單位之一，中國第一部完全用計算機動畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。

　　另外，在internet發(fā)展迅猛的今天，應用在互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有重大發(fā)展。重大的發(fā)展過程如下：

　　首先要介紹一下VRML

　　VRML開始于20世紀90年代初期。1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會上，首次正式提出了VRML這個名字。1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會上公布了規(guī)范的VRML1.0標準。VRML1.0可以創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，但沒有聲音和動畫，你可以在它們之間移動，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一個可以探索的靜態(tài)世界。

　　1996年08月在新奧爾良召開的優(yōu)秀3D圖形技術(shù)會議-Siggraph'96上公布通過了規(guī)范的VRML2.0標準。它在 VRML1.0的基礎上進行了很大的補充和完善。它是以SGI公司的動態(tài)境界Moving Worlds提案為基礎的。比 VRML1.0增加了近 30個節(jié)點，增強了靜態(tài)世界，使3D場景更加逼真，并增加了交互性、動畫功能、編程功能、原形定義功能。

　　1997年12月VRML作為國際標準正式發(fā)布，1998年1月正式獲得國際標準化組織ISO批準（國際標準號ISO/IEC14772-1:1997）。簡稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎進行上進行了少量的修正。這意味著VRML已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實行業(yè)的國際標準。

　　1999年底，VRML的又一種編碼方案X3D草案發(fā)布。X3D整合正在發(fā)展的XML、JAVA、流技術(shù)等先進技術(shù)，包括了更強大、更高效的3D計算能力、渲染質(zhì)量和傳輸速度。以及對數(shù)據(jù)流強有力的控制，多種多樣的交互形式。

　　2000年6月世界web3D協(xié)會發(fā)布了VRML2000國際標準（草案），2000年9月又發(fā)布了VRML2000國際標準（草案修訂版）。預計將在2002年，正式發(fā)表X3D標準。及相關(guān)3D瀏覽器。由此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入了一個嶄新的發(fā)展時代。

　　Wed3D協(xié)會其組織包括各種97家會員公司。主要公司如下： Sun、Sony、Hp、Oracle 、Philips 、3Dlabs 、ATI 、3Dfx 、Autodesk /Discreet、ELSA、Division、MultiGen、Elsa、NASA、Nvidia、France Telecom等等。

　　其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于VRML標準的擴展節(jié)點功能。使3D的效果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件， Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設備。在娛樂、電子商務等領(lǐng)域都有成功的應用。并各自為適應X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品。在虛擬場景，尤其是大場景的應用方面，以VRML標準為核心的技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。