1.2 虚拟现实的应用领域

虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域。

较早的虚拟现实产品是图形仿真器，其概念在20世纪60年代被提出，到20世纪80年代逐步兴起，20世纪90年代有产品问世。1992年世界上第一个虚拟现实开发工具问世，1993年众多虚拟现实应用系统出现，1996年NPS公司使用惯性传感器和全方位踏车将人的运动姿态集成到虚拟环境中，1999年虚拟现实技术应用更为广泛，涉足航天、军事、通信、医疗、教育、娱乐、图形、建筑和商业等各个领域。专家预测，随着计算机软、硬件技术的发展和价格的下降，预计21世纪虚拟现实技术会进入家庭。

1.2.1 医学领域

虚拟现实技术在医疗领域也大有作为。该技术可用于解剖教学、复杂手术过程的规划，在手术过程中提供操作和信息上的辅助，预测手术结果等。另外，在远程医疗中，虚拟现实技术也很有潜力。例如在偏远的山区，通过远程医疗虚拟现实系统，患者不进城也能够接受名医的治疗。对于危急病人，还可以实施远程手术。医生对病人模型进行手术，他的动作通过卫星传送到远处的手术机器人。手术的实际图像通过机器人上的摄像机传回医生的头盔立体显示器，并将其和虚拟病人模型进行叠加，为医生提供有用的信息，如图1-2-1所示。

1.2.2 航天领域

在航天领域，虚拟现实技术也非常重要。例如，失重是航天飞行中必须克服的困难，因为在失重情况下对物体的运动难以预测。为了能够在太空中进行精确的操作，需要对宇航员进行长时间的失重仿真训练。为了逼真地模拟太空中的情景，美国航天局（NASA）在“哈勃太空望远镜的修复和维护”计划中采用了虚拟现实仿真训练技术。

在训练中，宇航员坐在一个模拟的具有“载人操纵飞行器”功能并带有传感装置的椅子上。椅子上有用于在虚拟空间中做直线运动的位移控制器和用于绕宇航员重心调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员头戴立体头盔显示器，用于显示望远镜、航天飞机和太空的模型，并用数据手套作为和系统进行交互的手段。训练时宇航员在望远镜周围就可以进行操作，并且通过虚拟手接触操纵杆来抓住需要更换的“模块更换仪”。抓住模块更换仪后，宇航员就可以利用座椅的控制器在太空中飞行。还有神九卫星系统演示，如图1-2-2所示。

1.2.3 军事领域

在军事领域中，虚拟现实技术应用的一个例子是“联网军事训练系统”。在该系统中，军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，他们可以看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑物以及由其他部队操纵的车辆的模拟战场。这些由实际人员操作的车辆可以相互射击，系统利用无线电通信和声音来加强真实感。系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的行动。炮火的显示极为真实，用户可以看到被攻击部队炸毁的情况。从直升机上看到的场景也非常逼真。这个模拟系统可用来训练坦克、直升机和进行军事演习，以及训练部队之间的协同作战能力，如图1-2-3所示。

1.2.4 城市规划领域

在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观地表现虚拟的城市环境，而且能很好地模拟各种天气情况下的城市，还可以一目了然地看到排水系统、供电系统、道路交通、沟渠湖泊等，并能模拟飓风、火灾、水灾、地震等自然灾害的突发情况，在政府对城市规划的工作中起到了举足轻重的作用，如图1-2-4所示。

1.2.5 室内设计领域

在室内设计应用方面，用虚拟现实技术不仅能十分完美地表现室内的环境，而且用户能在三维的室内空间中自由行走。目前，业内常用虚拟现实技术做室内360°全景展示和室内漫游，还能用虚拟现实技术做预装修系统，可以实现即时、动态地对墙壁的颜色进行更换或贴上不同材质的墙纸，还可以更换地面的颜色或贴上不同的木地板、瓷砖等，更能移动家具的摆放位置、更换不同的装饰物。这一切都将在虚拟现实技术下被完美表现，如图1-2-5所示。

1.2.6 文物保护领域

虚拟现实技术在文物保护方面也有相当广泛的应用，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，其中运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且中视典数字科技公司已经成功运用虚拟现实技术对北京故宫进行整体的数字虚拟，如图1-2-6所示。

1.2.7 交通领域

无论是在空中、陆地还是海洋、河流的交通规划模拟方面，虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况，如图1-2-7所示。

1.2.8 房地产领域

近几年，在房地产的表现和推广应用方面，虚拟现实技术得到越来越多的应用，更有逐步取代效果图和三维动画之势。用虚拟现实技术不仅可以十分完美地表现整个小区的环境设施，还能表现不存在但即将建成的绿化带、喷泉、休息区、运动场等。不仅如此，用户还能在整个小区中任意漫游，仔细欣赏小区的每一处风景，大大刺激了浏览者的感受，如图1-2-8所示。

1.2.9 游戏领域

目前虚拟现实技术比较适合开发角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学更给游戏的开发提供了便利。游戏领域示意图如图1-2-9所示。

1.2.10 产品展示领域

在家电产品的展示、展览、发布上，运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，而且能将其功能表现得淋漓尽致。另外，家电行业产品种类繁多、数量庞大，市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟、视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。产品展示领域示意图如图1-2-10所示。

1.2.11 教育领域

虚拟现实技术在教育领域主要发挥其互动性和生动的表现效果，用于立体几何、物理、化学等相关课件的模拟制作，而且在相关专业的培训机构，虚拟现实技术能够为学员提供更多的辅助，比如虚拟驾驶、各种交通规则的模拟、特种器械模拟操作和模拟装备等。教育领域应用的示意图如图1-2-11所示。

1.2.12 煤矿安全生产仿真系统领域

煤矿安全生产仿真系统利用虚拟现实交互技术，每个工种和每个工序都允许学员以三维沉浸式的体验来进行交互操作，以全方位的沉浸感来体验真实立体的操作流程和极端危险的环境（如爆炸、坍塌、火灾、水灾等），令人印象深刻。

煤矿安全生产仿真系统解决了极端环境和危险环境无法真实体验的问题，可以将所有的极端环境和危险环境进行立体可视化，低成本且无危险性，训练机动灵活，节约时间成本且不受时间场地约束，能让学员对危险环境有全面的认识。煤矿安全生产仿真系统领域应用的示意图如图1-2-12所示。

1.2.13 重工业仿真系统领域

重工业仿真系统就是对大型重工业场景的一种虚拟演示，将重工业中的各个模块转化成数据整合到一个虚拟的体系中去，在这个体系中模拟实现重工业作业中的每一项工作和流程，并与之实现各种交互。重工业仿真系统领域应用的示意图如图1-2-13所示。

当然，虚拟现实技术的应用远不止以上这些。随着计算机技术的进一步发展，虚拟现实技术必将与我们生活的联系日益密切。