潘家峪惨案观后感:虚拟现实技术在奥运会中的应用 博闻网

虚拟现实技术在奥运会中的应用

作者：猛犸
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本文包括：
1. 虚拟现实技术介绍 2. 奥运中大放异彩的虚拟现实系统 3. 了解更多信息 4. 阅读所有奥运科学类文章
在2001年中国申办奥运会时，就提出了建设“虚拟奥运博物馆”的设想。在这个虚拟博物馆中，将会展示北京2008奥运会、古代奥运会、现代奥运会以及中国古代体育文化的相关资料，让全球网民足不出户就可以了解北京奥运会，能够通过互联网看到历届奥运会举办的的情景、可以回放精彩比赛、可以在北京2008奥运场馆虚拟漫游、可以观看虚拟奥运艺术作品展示，甚至可以模拟和奥运运动员们同场竞技。
虚拟现实技术正在飞速发展。计算机运算速度的提高，图像处理能力的加强，各种计算机输入输出系统成本的不断降低，让虚拟现实越来越接近于我们的生活。在北京奥运会中，这种技术不仅可以帮助我们向世人展示北京奥运会的风貌，还可以帮助运动员提升科学训练水平，以及帮助以后的奥运主办方预先进行一些大规模活动的演练等等。
在这篇文章里，我们将会了解到什么是虚拟现实技术，它由哪些部分组成，以及它在奥运会中都会被应用在哪些方面？
什么是虚拟现实
“虚拟现实”（VR, Virtul Reality）这个名词是在1989年被提出来的，它是指利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，产生身临其境般的信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。实际上，早在1965年，计算机图形学的奠基者伊万•萨瑟兰（Ivan Sutherland）就发表了关于“终极显示”（The Ultimate Display）的论文，提出了感觉真实、交互真实的人机协作新理论。在1966年，美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）研制出了第一个头盔式显示器（Helmet Mounted Display），随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中，让用户可以模拟接触到一个虚拟的世界。
虚拟现实是一种人机交互系统，它试图采用最为自然的人机交互界面，为使用者提供身临其境般的感受。一般我们用三个“I”开头的词来描述虚拟现实的核心：“Immersion”、“Interaction”和“Imagination”，即沉浸感、交互性和构想性。沉浸感是指用户在虚拟现实系统中借助于计算机生成了相对于人的感觉而言的逼真的实体，从而忽略了虚拟与现实之间的界限的程度；交互性是指虚拟现实系统与用户之间的交互取决于用户的自然行动，例如转头，抓起某种物体或者其他的什么身体姿势都会在虚拟现实系统中得到反应；而构想性是指对时空环境的现实构想，即通过直观的反应启发思维和获取信息的过程。

Getty Images供图
伦敦士兵用虚拟技术训练
[花絮]
似乎对虚拟现实系统最感兴趣的除了研究人员之外，还有部分科幻小说作家和电影导演。威廉•吉布森（William Gibson）在他的著名的赛博朋克（Cyberpunk）风格的科幻小说中不止一次地提到了通过把接头接入人们的中枢神经让人们直接进入虚拟现实系统的构想；在1998年那部著名的电影《黑客帝国》（The Matrix）中，我们可以看到表现这种方式的令人印象深刻的镜头。然而，我们目前使用的虚拟现实技术，还远远没有达到如此方便和如此逼真的程度。
严格的虚拟现实系统依赖于诸多技术，例如实时三维计算机图形技术、广角（宽视野）立体显示技术、对用户头、眼和手的跟踪技术、以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。这样的虚拟现实系统能够让使用者产生“身临其境”的感受，但是它们在现阶段依然造价高昂，并且对硬件和软件的要求很高。在这些技术里，三维计算机图形技术、立体声和网络传输技术的实现是最容易的，而对于用户的活动的跟踪等等将会困难一些。我们目前在生活中碰到的虚拟现实系统的定义范围更宽泛一些，不再强求对用户的每一个动作都做出反应，同时对于用户的输入方式也做了些限制。可以说，目前我们在电脑上玩的一些画面精美的三维游戏，已经都可以被称之为虚拟现实系统了。如果您为了更好地玩这些游戏还添置了带有力反馈功能的控制杆或者方向盘，那么离“严格的”虚拟现实系统就更近了一步了。
在奥运会的虚拟现实系统中，最受瞩目的应该是虚拟奥运博物馆。这个完全建立在互联网上的博物馆将综合应用三维图形、交互游戏、动画、特效视频等多种表现形式，从而提供和传统博物馆完全不同的互动形式。访问者将可以坐在任何一台能够连接互联网的电脑前，用手指与鼠标代替脚步，随心所欲参观博物馆的任何部分。这个虚拟博物馆将是世界上第一个全面介绍多元化背景下奥运历史和发展的系统，它将充分表现多元文化对奥运、生活等各方面的影响。虚拟奥运博物馆将包括奥运三维信息远程服务、奥运比赛项目的仿真模拟、虚拟奥运艺术作品展示、历届奥运历史再现、奥运比赛精彩回放、历届奥运场馆虚拟漫游等功能。
虚拟现实系统还能够帮助运动员科学训练，以及增加一些训练中的趣味性。一些竞赛项目，例如马拉松或者自行车，都可以通过虚拟现实系统来帮助实现。例如在虚拟马拉松系统中，任何人都可以通过计算机网络和屏幕内的虚拟场景，借助跑步机或踏步机进行健身、娱乐和竞技。这样该系统就不仅仅用于辅助训练，更重要的是它可以成为一种娱乐的方式。这套系统可以对训练时的速度心率等信息予以实时监测，同时可以存储用户的历史训练信息；可以让多个用户可以在场景中同时漫游，用户可以从一个场景切换到另一个，像是我们从一条街跑到另外一条街上一样；在竞技模式中，借助于网络，运动员还可以进行马拉松比赛，并且由计算机给出最终排名。
在团体操设计与排练中，虚拟现实系统也能派上用场。将虚拟人群仿真技术应用于团体操设计和演练，可以提高设计和排练质量，提高设计人员和排练人员的工作效率。团体操编排和演练仿真涉及到大量的虚拟人群运动、动作及队列编排，通过对大规模场景的实时绘制、运动建模、路径规划和避免碰撞等方面的研究，可以让设计人员在电脑上完成整个团体操的设计过程。
除此之外，在奥运场馆的规划与建设过程中、场馆活动的安全虚拟演习中也能看到虚拟现实技术的身影。虚拟现实技术把实体世界转移到计算机中，在虚拟实境中进行的活动几乎不会耗费现实世界的资源，这使得任何尝试都成为可能。人们可以在虚拟现实系统中完成那些在实体世界中耗资或耗时巨大的活动，甚至可以完成那些在现实世界中不可能完成的任务。正是因为虚拟现实系统所具备的这种巨大的优势，它将会在越来越多的领域中得到广泛应用。
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资料来源：
崔杏园，钱桦，“虚拟现实及其演变发展”，《工程地质计算机》，2005年4期 维基百科
http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality