虚拟环境与虚拟地理环境_地学三维可视化与

时间:2020-02-01  栏目:百科知识  

虚拟环境与虚拟地理环境_地学三维可视化与

虚拟环境是指由硬件、软件和人组成的一个系统,该系统可让人在计算机软、硬件模拟产生的一个虚拟三维空间中自由地行走探索,并可多感知地与他人或其他虚拟物体进行交互。虚拟环境,可有许多不同的应用领域,如支持科学研究、教育与培训、决策及大众娱乐等。

虚拟环境的发展目前存在两个基本的方向:一是基于虚拟现实技术的发展;二是基于因特网和万维网的三维图形环境和发展。如果从参与者的投入感划分,前者可称为投入型虚拟环境,后者可称为非投入型虚拟环境。

1.投入型虚拟环境

投入型虚拟环境(Immersive Virtual Environment)是参与者作为虚拟三维世界的一部分,人沉浸在虚拟世界里,探索行走,与虚拟物体交互,具有如同在现实物质世界一样或相似的感觉。参与者一般要戴上立体显示眼镜、头盔、数据手套、数据衣等。

如投入型的Cave系统是一个3m×3m×3m的立方体,该系统把三维境象图形投影在三个侧面和底面或顶面,参与者则在立方体中被立体图形所包围。在Cave系统中,立体境象则是由参与者戴上立体眼镜后,根据左右图像的双眼视觉而产生。有一个传感跟踪器记录参与者头部的位置。但与头盔式虚拟环境不一样,当参与者旋转头部时,三维境象并不刷新。

完全投入型头盔式虚拟环境,是参与者要戴上头盔,人完全与现实物质世界隔离,当参与者移动头部或转动头部方向时,三维境象都要被立即更新。

半投入型的虚拟环境,有大屏幕投影方式,虚拟工作台(Virtual Workbench)方式等。三维图形境象投影在单个屏幕或者桌面上,参与者也同样戴上立体眼镜观察三维立体,图形境象不随参与者头部的活动而快速更新。(www.guayunfan.com)

上述的投入型虚拟环境系统,有的只能一人参加,如头盔式虚拟环境;有的可以多人同时参与,如系统、大屏幕投影式和虚拟工作台式虚拟环境。

2.非投入型虚拟环境

非投入型虚拟环境,也可称为分布式非投入型虚拟环境,是指基于因特网和万维网的计算机软、硬件环境,该环境具有三维图形空间,参与者可以从世界各地上网连接到该三维空间,以化身(Avatar)表示各自在该共享环境中的身份,并进行相互交流、交互。参与者不必戴上头盔、立体眼镜、数据手套等设备,只需要一般标准的计算机软、硬件装置。所以该环境强调的是参与度和普及度,参与者的感知融入度不作为重点。该虚拟环境的建模工具一般采用基于万维网的虚拟现实构模语言(VRML)。

目前,投入型和非投入型虚拟环境,由于因特网数据传输容量和速率的限制以及用户计算机图形计算和处理能力的局限,两者的发展基本上是分开的,并没有集成在一起。但是随着下一代高性能因特网的发展以及计算机性能的提高,投入型虚拟环境会逐渐地与因特网融合,演化为分布式投入型虚拟环境。

一般的基于因特网的分布式虚拟环境,仅涉及虚拟地理环境的地理位置层面、内表达数据层面、外表达境象层面以及单主体感知认知层面。但是,若将虚拟环境用于社会生产、社会消费和社会生活,并在拥有大量虚拟居民(化身人类)和相当复杂程度的虚拟三维地理景观、虚拟社会、经济和政治结构等状况下,就演化发展为虚拟地理环境。在演化成熟后的虚拟地理环境中,可能又会出现各种各样的分布式虚拟环境,它们可以作为虚拟实验室或教育场所等,这时分布式虚拟环境被包含在虚拟地理环境中。一个网络节点从“空无”发展到分布式虚拟环境进而演化成虚拟地理环境是不容易的。分布式虚拟环境作为应用软件工具是可以设计的;但虚拟地理环境并不只是一个软、硬件计算机系统,不是几个人或是研究机构设计出来的,而是必须具有大量的虚拟移民人口,并通过人与人之间的互动,形成了复杂虚拟社会结构后演化产生的。目前,在虚拟界中存在大量的分布式虚拟环境,应用于各种领域,而发展成为虚拟地理环境的并不多,其中较为典型的代表是Active Worlds和Cybertown。

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