虚拟现实技术十年铸一剑

技术分类: 工程软件/硬件    作者:张俊,虚拟现实关键技术课题负责人  发表时间:2006-09-04
张俊,虚拟现实关键技术课题负责人  请介绍一下什么是虚拟现实技术?此项技术主要应用在于哪些领域呢?
  虚拟现实是一种全新的人-机交互技术,它融合了计算机图形学、人工智能、计算机网络和分布式处理等学科分支。其目标是创建一个酷似客观环境又超越客观时空、能沉浸其中又能驾驭其一的和谐人机环境;同时,要提供真实的体验和方便自然的人机交互。它是一种对客观世界的真实描述。这个客观世界可以是过去的、现在的或未来的,可以是宏观的,也可以是微观的。可以是外太空的,等等。虚拟现实这个词来自于英文单词Virtual Reality ,但这种译法是否合适,业内还存在一些争议,比如汪成为院士就有一种译法叫“灵境”技术。我们认为Virtual这个词在这里翻译成虚拟,容易给人一种“假的”错觉;实际上,Virtual这个词还应该有一个更广泛的含义“事实上的、存在于背后真实的”,因此,Virtual Reality技术更多地是要将真实世界完全再现。
  虚拟现实技术的应用领域非常宽泛。早先在军事领域,后来发展到科学计算可视化、汽车设计、碰撞试验、医疗、生命科学,等等各种领域。只要需
要,真实世界的任何领域都是可以用虚拟现实技术进行描述的。比如我们已完成的数字敦煌博物馆项目对国家文物的三维再现,其尺寸、质地、光影效果的要求近于苛刻,但它同时也能体现出目前我国在此技术领域的实力。
  我国在此领域中的地位如何?
  历经9年,计算所在三维数字化和虚拟现实领域取得了一系列的突破:我们基于计算机视觉技术,完成了国外同行用3D扫描仪无法实现的工作。除了能精确获取物体的3D形状,还能同步地准确获取纹理、材质、色彩;避免了手工贴图造成的庞大工作量和非客观因素的引入,完全满足文物级要求,目前误差小于0.2mm。而且,我们在去除辅助光照得到无影模型方面,解决了高精度三维建模时必须面对的明暗拼接问题。
  与此同时,我们基于影视级实时渲染(Rendering)研发了一套VR引擎Deglix。该引擎对硬件的性能依赖相当小,影视级的VR采用中低端的PC电脑即可,不再需要昂贵的图形工作站,甚至无需额外添置设备如专用显卡,帧速率30帧/秒以上,交互响应速度在10ms内。可面向庞大的家庭受众。这主要得益于我们在算法上对庞大的三维数据量的一整套先进的处理办法。
  此外,我们提出了一套光照计算模型,可模拟自然界中存在的各种光效:阴影、半透明、反射、折射、衍射、光芒、色彩辉映等,解决了现有光照模型下真实感与实时性的矛盾。并成功地解决了古旧质感的实时模拟等该领域最难的几个问题。
  其实,和国外的同类技术相比,可以说我们的技术和国际上的先进技术各有特点。我们的技术特点是文物级高精度三维数字化、光照还原、电影级真实感实时光照计算、海量数据的传输和渲染以及对硬件成本的降低,在这几点上可以说我们是世界一流的。而比起国外此项技术的悠久历史,我们实现对其核心技术上的突破仅用了9年多的时间,
  中科院计算所是否开始将自己的此种技术、产品商业化,产业化呢?
  现在所里有专门的技术发展处负责技术的产业化。我们也在和一些企业尝试合作,加速此项技术商品化的进程。我想,再经过2-3年商品化进程,我国一定会推出非常先进的自主知识产权的虚拟现实共性平台产品。
  现在,将技术产业化,这对我们来说同样是一个十分重要的课题。面对虚拟现实技术在制造业、产品设计、文物保护、动画、游戏产业等领域的庞大需求,此项自主创新技术的商业化进程确实需要提速。我个人认为,国外该领域在文化、科技、教育等领域的综合应用能力很强,运作也是很成功的。我国确实存在研发和产品商品化的脱节现象。首先我们能摘掉这顶“缺乏核心技术”的帽子,有了自己能够控制的核心技术,面对影视、动漫、游戏等文化创意相关产业,我们才能实现成功的“技术+艺术”的结合模式。
  未来十年间,虚拟现实技术的发展方向会有哪些?
  我个人认为,在未来十年间,虚拟现实技术将在作为人类70%的感知来源的视觉上发展到达极致,人们将完全有能力在技术上实现从视觉上感知一个将真实世界完全还原再造的虚拟世界。同时,此项技术在听觉、触觉上的进展也会进一步提高。而相比之下,在味觉上的研究取得突破性进展的可能性就不大了。











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