虚拟现实及其演变发展
摘要：本文首先简单介绍了虚拟现实技术，然后以几个在VR研究方面具有代表性的国家（主要是美国）为例，详述了VR的演变发展史。
关键词：虚拟现实 研究现状 发展 技术
1 虚拟现实技术
虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的。Virtual就是虚假的意思，Reality就是真实的意思，合并起来就是虚拟现实。国内也有人译为“灵境”或“幻真”。虚拟现实是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。
目前，有关虚拟现实研究现状方面的资料很多，但关于这方面的记载都不够系统和全面，本文仅以几个具有典型性的国家为例，对其在VR方面的发展状况作一综述。
2 美国的研究现状
美国是在VR技术方面最具权威性的国家。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。首先让我们先来回顾一下美国数十年来虚拟技术的发展历程。发展历程基本上可分为三个阶段： 20世纪 70年代以前为第一阶段；80年代初到80年代中期为第二阶段；第三阶段从80年代末期至今。
2.1 虚拟现实技术思想的产生
1929年，Edwin A.Link发明了飞行模拟器，使乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
1956年，Morton Heileg开发了一个叫做Sensorama的摩托车仿真器。Sensorama具有三维显示及立体声效果，并能产生振动和风吹的感觉。
1962年，Morton Heilig的专利“全传感仿真器”的发明，有振动、声的感觉。该专利也蕴涵了虚拟现实技术的思想。
1965年计算机图形学的奠基者Ivan Sutherlan发表了“终极显示”(The Ultimate Display)的，提出了感觉真实、交互真实的人机协作新理论。
1966年，美国的MIT林肯实验室在海军科研的资助下，研制出了第一个头盔式显示器(HMD)，随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。
1967年，美国北卡罗来纳大学开始了Grup计划，研究探讨力反馈(Force Feedback)装置。该装置可以将物理压力通过用户接口引向用户，可以使人感到一种计算机仿真力。
1968年，Sutherlan在哈佛大学的组织下开发了头盔式立体显示器（Helmet Mounted Display 即HMD），后来他又开发了一个虚拟系统，可称得上是第一个虚拟现实系统。
1970年，美国的MIT林肯实验室研制出了第一个功能较齐全的HMD系统。
1973年年，Myron Krurger提出了“Artificial Reality”，这是早期出现的虚拟现实的词。
2.2 虚拟现实技术初步发展
20世纪80年代初到80年代中期。此阶段开始形成虚拟现实技术的基本概念。这一时期出现了两个比较典型的虚拟现实系统，即VIDEOPLACE与VIEW系统。
20世纪80年代初，美国的DARPA（Defense Advenced Research Projects Agency）为坦克编队作战训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
1984年，M.McGreevy和J.Humphries博士开发了虚拟环境视觉显示器，用于火星探测，将探测器发回地面的数据输入计算机，构造了火星表面的三维虚拟环境。
1985年，WPAFB和Dean Kocian共同开发了VCASS飞行系统仿真器。
1986年可谓硕果累累，Furness提出了一个叫作“虚拟工作台”(Virtual Crew station)的革命性概念；Robinett 与合作者 Fisher, Scott S, James Humphries, Michael McGreevy 发表了早期的虚拟现实系统方面的论文“The Virtual Environment Display System”；Jesse Eichenlaub提出开发一个全新的三维可视系统，其目标是使观察者不要那些立体眼镜、头跟踪系统、头盔等笨重的辅助东西也能达到同样效果的三维逼真的VR世界。这一愿望在1996年得以实现，因为有了2D/3D 转换立体显示器(DTI 3D display)的发明。
1987年，James.D.Foley教授在具有影响力的《科学的美国》上发表了一篇题为先进的计算机界面（Interfaces for Advanced Computing）一文；美国《Scientific American》杂志还发表了一篇报导数据手套的文章，这篇文章及其后在各种报刊上发表的虚拟现实技术的文章引起了人们的极大兴趣。
1989年，美国Jarn Lanier正式提出“Virtual Ｒeality(虚拟现实)”一词。
2.3 虚拟现实技术的日趋完善
1992年，Sense8公司开发了“WTK”开发包，为VR技术提供更高层次上的应用。
1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字。后来又出现了大量的VR建模语言，如：X3D，Java3D等。
1994年，Burdea G和Coiffet出版了虚拟现实技术一书，在书中他用3I（Imagination、Interaction、Immersion）概括VR的三个基本特征。
进入20世纪90年代，迅速发展的计算机、硬件系统使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能，越来越多的新颖、实用的输入输出设备相继进入市场，而人机交互系统的设计也在不断创新，这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。其中，利用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。
