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虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术,它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,能使用户具有身临其境的沉浸感,具有与环境完善的交互作用能力。并有助于启发构思。为了建立起和谐的人机环境,需要采用以人为本的理念,来构造虚拟环境的多维信息空间,确立在此空间中处理问题和提高认识的信息处理原则,人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及虚拟现实系统就成为VE多维信息空间的主要组成部分。
1 多维信息空间
人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识,在多维化的信息空间中认识问题。而通常在计算机中信息的处理只是在数字化的单维信息空间中处理问题,这就造成了人类认识问题的认识空间与所用的处理问题的方法空间不一致的矛盾,产生了人们难以理解计算机的处理结果。更难以把已有的感知经验或认知经验与处理结果发生直接联系。因此。需要突破计算机处理单维信息的限制,而把它扩展成具有处理多维信息的能力。
2 基本构成
近年来,人们由于使用了计算机,大大加速了认识世界和改造世界的进程。但同时也开始对现有的、用计算机来表示和模拟物理世界的方法表示疑义。例如:当需要对一个较复杂的物理情景进行实时的模拟,并且还希望得到大量直观的模拟结果时,我们立即发现其计算量将大增,即使使用最先进的超级计算机,也只能缩小被模拟的物理情景的规模或减低对直观性的要求。客观的需求迫使我们思考一些问题:“是否应当改变我们表示和模拟物理世界的方法?”“这种一切依靠单维的数字化的信息处理方法是合理的吗?”“怎样在人对物理世界已有的感知和认知的体验和经验上进行信息处理和加深认识?”事实上,由于人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识的,是在多维化的信息空间中认识问题的,而现行的信息处理工具(尤其是数字计算机)只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力,这就产生了人类认识问题的认识空间与所用工具的处理问题的方法空间不一致的矛盾,也就产生了人类较难直接理解信息处理工具的处理结果,更难以把自己已有的感知体验或认知经验与处理工具的处理结果发生直接联系。因此,人们迫切地希望突破现有数字计算机只能处理单维的、数字化信息的限制,而把它扩展成具有处理多维信息的能力。换言之,在未来的信息社会中,人类希望自己在一个适人化的多维信息空间中去处理问题和提高认识。我们把能在这种多维信息空间中进行信息处理的工具或环境称为VR系统。人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及灵境系统都是构成多维信息空间的组成部分,
为了说明多维信息空间的构成,不妨把它与传统的单维信息空间作一比较。在数字化的单维信息空间内,信息处理工具(或环境)是计算机,人与计算机是通过键盘、二维鼠标和显示屏幕等发生联系的,人类以往的经验是以数字化形式存储在数据库内的。在适人化的多维信息空间内,信息处理工具(或环境)是VR系统,人与VR系统是通过各种先进的传感器和人机接口系统发生联系的,人类以往的经验与体验(全部的感性知识和理性知识)都是理解问题、寻求解答和提出新概念的基础。
人是通过传感器把自己的经验和体验传送给以计算机为核心的VR系统的,而VR系统通过作用器把处理结果输出给人:人基于过去已有的对该物理情景的经验、人在该物理环境中的现时体验以及VR系统的现时输出,在VR系统的帮助下,经过综合集成获得了对该客观世界的认识和提高,VR系统对处理这类问题的能力也得到同步的增长。
3 发展前景
客观而论,目前VR技术所取得的成就,绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力,仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌内系统与计算机的交互作用问题,还根本未涉及人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的“认识”的过程。只有当真正开始涉及并开始找到对这些问题的技术实现途径时,人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服了。只有到那时,信息处理系统就再也不只是一个只能处理数字化的计算装置或信息处理装置了。它将是一种具有对多维信息处理功能的机器,将是人进行思维和创造的助手,它将是人对他们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。要特别强调的是:即使到那时,人仍将是这个适人化的多维信息空间的主体。
VR技术所涉及的领域十分广泛,它包括信息技术、生理学、心理学和哲学等多种学科。目前宣传媒介对这一领域大肆渲染,把它的功能描绘得天花乱坠,甚至到了不可思议的程度。我们必须清醒地认识到,虽然这个领域的技术潜力是很大的、应用前景也是很广阔的,但目前尚处在它的婴儿时代,还存在着很多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。
参考文献
[1]姜学智,李忠华国内外虚拟现实技术的研究现状[J]辽宁工程技术大学学报,2004,(02)
郭四稳多维信息空间的动画设计与实现[J]计算机工程与设计,2007,(09)
刘淑芬,曾红,刘辉虚拟现实技术的应用与研究[J]机械研究与应用,2009,(03)
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