虚拟仿真(Virtual Reality),意同:虚拟现实,简称VR或称灵境技术,就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。关于虚拟仿真技术的具体内容我们将在文章中展开。

1、概念介绍

人们对仿真技术的期望也越来越高,过去,人们只用仿真技术来模拟某个物理现象、设备或简单系统;今天,人们要求能用仿真技术来描述复杂系统,甚至由众多不同系统组成的系统体系。这就要求仿真技术需要进一步发展,并吸纳、融合其他相关技术。

虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,自然地与虚拟环境进行交互。

VR技术主要有三方面的含义:第一,是借助于计算机生成的环境是虚幻的;第二,人对这种环境的感觉(视、听、触、嗅等)是逼真的;第三,人可以通过自然的方法(手动、眼动、口说、其他肢体动作等)与这个环境进行交互,虚拟环境还能够实时地作出相应的反应。

虚拟仿真技术,则是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,也可用一些简单的数学模型表示。实体在虚拟环境中相互作用,或与虚拟环境作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,充分满足了现代仿真技术的发展需求。

2、基本特性

虚拟仿真技术具有以下四个基本特性:

(1)沉浸性(Immersion)

虚拟仿真系统中,使用者可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种感知,从而获得身临其境的感受。理想的虚拟仿真系统应该具有能够给人所有感知信息的功能。

(2)交互性(Interaction)

虚拟仿真系统中,不仅环境能够作用于人,人也可以对环境进行控制,而且人是以近乎自然的行为(自身的语言、肢体的动作等)进行控制的,虚拟环境还能够对人的操作予以实时的反应。例如,当飞行员按动导弹发射按钮时,会看见虚拟的导弹发射出去并跟踪虚拟的目标;当导弹碰到目标时会发生爆炸,能够看到爆炸的碎片和火光。

(3) 虚幻性(Imagination)

即系统中的环境是虚幻的,是由人利用计算机等工具模拟出来的。既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境,也可模拟出客观世界中当前并不存在的但将来可能出现的环境,还可模拟客观世界中并不会存在的而仅仅属于人们幻想的环境。

(4)逼真性(reality)

虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面:一方面,虚拟环境给人的的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像,一切感觉都是那么逼真,如同在真实世界一样;另一方面,当人以自然的行为作用于虚拟环境时,环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。如当给虚幻物体一个作用力,该物体的运动就会符合力学定律,会沿着力的方向产生相应的加速度;当它遇到障碍物时,会被阻挡。

3、结语

由于采用电子虚拟仿真技术设计电子产品具有安全系数高、投入设备少、周期短、性能高,所以新世纪设计电子产品的新理念是:构思电路――虚拟仿真――绘制电路板――焊接调试――出产品。