虚拟现实技术在微机电系统中的应用

　　虚拟现实技术Virtual RealityTechnology(VRT)和微机电系统Micro Electro-mechanical Systems (MEMS)都是综合性学科和新技术增长点。将此两项技术结合,对VRT和MEMS的发展都有着重要的意义。在MEMS中引入VRT,利用VRT的沉浸感、想象性、实时性和交互性可以为MEMS的研究、设计、制造、控制、仿真、教学、培训等提供有力的支持;将MEMS的微传感器、微作动器、微测控系统等应用于VRT中的头盔显示器、数据手套、头—眼跟踪、手—姿态跟踪、本体反馈等器件,又能使MEMS在VRT中发挥重要作用。因此,MEMS和VRT的交叉应用是一个值得研究的问题。

　　1　虚拟现实技术

　　虚拟现实是采用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境,置身于该环境中的人可以通过各种传感交互设备与这一虚构的现实进行相互作用,达到彼此交替更迭,融为一体的程度。虚拟现实技术使人融合到虚拟世界中去,更逼真地观察所研究的对象,更自然、更真实地与它交互。

　　虚拟现实技术涉及到计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、并行实时计算技术、计算机跟踪技术、人工智能技术及仿真技术等领域,是这些技术更高层次的集成和渗透。

　　虚拟现实技术的关键技术是动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具和系统集成技术等。

　　虚拟现实系统把复杂抽象的计算机数据空间表示为直观的、参与者熟悉的事物,其实质在于提供人与计算机的高级接口。它有四个主要特征:多感知性:理想的VR系统应该具有一切人所具有的感知功能;沉浸感:使人暂时与外界环境脱离而融合到特定的虚拟环境中去;交互性:参与者可对虚拟环境中的物体进行操作并可从虚拟环境中得到实时自然的反馈;自主性:虚拟环境中的物体可以按照现实世界物体的模型和规律自主运动。

　　虚拟现实系统的最大特点是要用户具有沉浸感、交互感以及能产生联想,构造一个虚拟现实系统必须考虑人们对虚拟环境的感知,即视觉感知、听觉感知、记忆及认知等。

　　虚拟现实系统可分为三大类:桌面VR系统、沉浸式VR系统和分布式VR系统。

　　VR系统的组成如图1所示。

　　由于虚拟现实技术能给人提供“真实”的体验,在许多领域都有应用潜力,因而越来越多的人被吸引到该领域中来。虚拟现实技术目前已在科学可视化、航空航天、军事、医学、遥感与遥控、CAD/CAM、教学、娱乐等领域获得广泛的应用。而且随着它的不断发展,必将展示出更加广阔的应用前景。