据上海VR虚拟现实技术培训课程老师了解到，由于VR虚拟现实是多种技术的综合，所以现在在社会中有着广泛的实际应用，其技术包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、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。下面对VR虚拟现实技术在社会中的实际应用加以说明。



22、生物力学

 

生物力学仿真就是应用力学原理和方法并结合虚拟现实技术，实现对生物体中的力学原理进行虚拟分析与仿真研究。利用虚拟仿真技术研究和表现生物力学，不但可以提高运动物体的真实感，满足运动生物力学专家的计算要求，还可以大大节约研发成本，降低数据分析难度，提高研发效率。这一技术现已广泛应用于外科医学、运动医学、康复医学、人体工学、创伤与防护学等领域。

 

 

遵循人体关节运动的骨架结构和肌肉组织，在计算机中生成具有物理属性的人体。可通过计算机实现对该数字人体的参数化改造，从而开展骨肌系统外科学与运动医学、植入物设计、体育运动与艺术力学、人体工程学、航空航天、虚拟士兵等领域的科学研究。

 

 

人体中各个骨骼、关节及肌肉都有一个特定的长度及自由度，而数字人体中的任何一个数据的变化都会对若干相关部件产生影响。结合数据可视化技术，以一种更形象、更直观的方式展现人体各关节的数据结构及相对运动关系，研究者可据此轻松读懂繁琐数据，从而实现力学相互作用关系研究的便捷化、可视化。

 

 

通过对人体骨骼及人体关节之间相互作用关系的分析，结合人机工程学原理，利用计算机技术计算和分析数据，依据计算结果为运动员、战士、病人等群体制定灵活科学的运动方案，合理指导各种训练活动。此外，还可以据此分析出相关疾病（如颈椎病、骨折、腰肌劳损等）产生的原因及有效的康复方法，设计出更为科学、有效的运动保健器材。

 

 

康复训练包括身体康复训练和心理康复训练，是指有各种运动障碍（动作不连贯、不能随心所动）和心理障碍的人群，通过在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活、自由运动、解除心理障碍的训练。

 

传统的康复训练不但耗时耗力，单调乏味，而且训练强度和效果得不到及时评估，很容易错失训练良机，而结合三维虚拟与仿真技术的康复训练就很好的解决了这一问题，并且还适用于心理患者的康复训练，对完全丧失运动能力的患者也有独特效果。

 

 

身体康复训练是指使用者通过输入设备（如数据手套、动作捕捉仪）把自己的动作传入计算机，并从输出反馈设备得到视觉、听觉或触觉等多种感官反馈，最终达到最大限度的恢复患者的部分或全部机体功能的训练活动。这种训练方法，不但大大节约了训练的人力物力，而且有效增加了治疗的趣味性，激发了患者参与治疗的积极性，变被动治疗为主动治疗，提高治疗的效率。

 

 

狭义的虚拟心理康复训练是指利用搭建的三维虚拟环境治疗诸如恐高症之类的心理疾病。广义上的虚拟心理康复训练还包括搭配“脑—机接口系统”、“虚拟人”等先进技术进行的脑信号人机交互心理训练。这种训练就是采用患者的脑电信号控制虚拟人的行为，通过分析虚拟人的表现实现对患者心理的分析，从而制定有效地康复课程。此外，还可以通过显示设备把虚拟人的行为展现出来，让患者直接学习某种心理活动带来的结果，从而实现对患者的治疗。这种心理训练方法为更多复杂的心理疾病指明了一条新颖、高效的训练之路。

 

 

数字地球建设是一场意义深远的科技革命，也是地球科学研究的一场纵深变革。人类迫切需要更深入地了解地球、理解地球，进而管理好地球。

 

拥有数字地球等于占据了现代社会的信息战略制高点。从战略角度来说，数字地球是全球性的科技发展战略目标，数字地球是未来信息资源的综合平台和集成，现代社会拥有信息资源的重要性更基于工业经济社会拥有自然资源的重要性。

 

而从科技角度分析，数字地球是国家的重要基础设施，是遥感、地理信息系统、全球定位系统、互联网—万维网、仿真与虚拟现实技术等的高度综合与升华，是人类定量化研究地球、认识地球、科学利用地球的先进工具。

 

 

 

数据手套是数字内容交互展示系统常用的一种人机交互设备，通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器，确定手及关节的位置和方向，从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操控。

 

 

头盔显示器固定在用户的头部，用两个显示器分别向两只眼睛显示两幅图像。这两个显示屏中的图像由计算机分别驱动，有细小差别，类似于人的双眼视差。头盔显示器所能提供的沉浸感要比立体眼镜好得多。

 

 

实时头部跟踪使用现成的HMD（头盔显示器）、三维空间传感器。

 

 

英文Motion capture，简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。

 

专业动作捕捉装备案例，动作捕捉套件——TSS-MOCAP-BUNDLE

 

17个3轴传感器无线设备与1英尺长USB充电电缆。

 

3个3轴无线Dongle与6英尺USB连接线。

 

 

多件穿戴配件供3轴传感器动作捕捉套件捆绑使用。

 

包括所有必要的肩带和硬件，装备一个穿戴17个传感器的动作捕捉表演者。

 

包括17硅胶传感器支架、胸式安全带，以及一个动作捕捉表演者所有必要的带。

 

专为3轴空间传感器和动作捕捉工作室使用。

 

可用于其他配置或其他动作捕捉相关项目。

 

提供三种尺寸的带，可灵活配置和易于贴合。

 

软松紧带魔术贴绑带适合你的身体或其他物体，不妨碍身体活动，同时将传器绑在适当位置。

 

动作捕捉套装TSS-MOCAP-BUNDLE + 动作捕捉佩戴带TSS-STRAP-MOCAP+ OpenCV可以应用于动作 捕捉、教育和表演艺术、游戏及运动控制、虚拟现实技术和身临其境仿真等。其中OpenCV为共享软件。

 

常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式、惯性导航传感器式 [4]  。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小；抗干扰性；多目标捕捉能力；以及与相应领域专业分析软件连接程度。

 

 

位置追踪器又称位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置。操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分。

 

 

国内的虚拟现实引擎已经非常成熟，通用的仿真软件包括VRP、Quest 3D、Patchwork3D、EON Reality等，目前国内有相关虚拟现实软件开发能力的公司大概在20家左右。

 

VRP虚拟现实平台（英文全称Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）是一款由中视典数字科技有限公司独立研发的，具有完全自主知识产权的虚拟现实软件，也是目前国内市场占有率最高的一款虚拟现实软件。

 

作为中国最早一批自主知识产权的虚拟现实软件，它以纯中文界面、简单易用、所见即所得等人性化的功能设计，深得国人青睐。目前VRP-Builder、VRP-SDK、VRP-IE、VRP-Physics、VRP-Mystory、VRP-3DNCS等应用性极强的一系列软件， 已被广泛应用于院校教育、旅游教学、工业仿真、应急救援、展览展示、地产营销、家装设计、军事仿真、交互艺术等众多领域，为各行业提供切实可行的解决方案。

 

使用Quest3D,无论你是创建一个软件程序、网页或模拟分析，它都能提供完整的解决方案，并完美适用于建筑设计、产品可视化、数字传媒、计算机辅助培训、高端虚拟现实应用程序等领域。

 

Quest3D拥有独特的视觉效果展示，支持你在一个方案中创建快速迭代。除此之外，Quest3D在工作上还带来了更多的利益，其中最为重要的还是它的通道系统定义，你完全不用担心计算错误，Quest3D强大的编辑器100%可以计算出精准的数据结果。

 

DVS 3DDVS3D是国内虚拟现实企业曼恒数字自主研发的一款虚拟现实软件平台，根据高端制造业的通用性需求进行开发，是行业内首个结合设计、虚拟和仿真一体的三维软件平台。

 

DVS3D与ProE、Catia等三维建模程序相结合，实时获取三维模型数据，并对其进行设计调整、展示及虚拟装配。平台结合硬件环境实现多通道的主被动立体显示，兼容VRPN和TrackD标准接口实现虚拟外设的交互操作。平台主要有以下模块：模型信息库模块、模型展示模块、基于物理引擎的装配训练模块、GPU加速渲染模块、WEB服务模块等。

 

DVS3D广泛应用于高端制造业，在产品设计阶段辅助方案评审，为产品的装配训练和培训提供数字化虚拟方式，降低成本、提高效率。

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