基本介紹
- 中文名：虛擬仿真技術
- 外文名：Virtual simulation technology
- 又稱：虛擬現實技術
- 別名：模擬技術
- 定義：模仿真實系統
技術定義,國內產業,基本特性,沉浸性,互動性,虛幻性,逼真性,技術套用,數字城市,場館仿真,地產漫遊,室內設計,旅遊教學,文物古蹟,工業仿真,汽車仿真,道路橋樑,油田礦井,水利電力,數字展館,地質災害,應急預案,網上展館,網上看房,網上產品,網上看車,
技術定義
同時，人們對仿真技術的期望也越來越高，過去，人們只用仿真技術來模擬某個物理現象、設備或簡單系統；今天，人們要求能用仿真技術來描述複雜系統，甚至由眾多不同系統組成的系統體系。這就要求仿真技術需要進一步發展，並吸納、融合其他相關技術。
虛擬現實（Virtual Reality）技術，簡稱VR，是20世紀80年代新崛起的一種綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機互動技術、感測技術、人工智慧等。它由計算機硬體、軟體以及各種感測器構成的三維信息的人工環境——虛擬環境，可以逼真地模擬現實世界（甚至是不存在的）的事物和環境，人投入到這種環境中，立即有“親臨其境”的感覺，並可親自操作，自然地與虛擬環境進行互動。
VR技術主要有三方面的含義：第一，是藉助於計算機生成的環境是虛幻的；第二，人對這種環境的感覺(視、聽、觸、嗅等)是逼真的；第三，人可以通過自然的方法（手動、眼動、口說、其他肢體動作等）與這個環境進行互動，虛擬環境還能夠實時地作出相應的反應。
虛擬仿真技術，則是在多媒體技術、虛擬現實技術與網路通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上，將仿真技術與虛擬現實技術相結合的產物，是一種更高級的仿真技術。虛擬仿真技術以構建全系統統一的完整的虛擬環境為典型特徵，並通過虛擬環境集成與控制為數眾多的實體。實體可以是模擬器，也可以是其他的虛擬仿真系統，也可用一些簡單的數學模型表示。實體在虛擬環境中相互作用，或與虛擬環境作用，以表現客觀世界的真實特徵。虛擬仿真技術的這種集成化、虛擬化與網路化的特徵，充分滿足了現代仿真技術的發展需求。
國內產業
目前來看，市場需求是很大的，而供應方面卻略顯不足，尤其是擁有核心智慧財產權，技術過硬的企業並不多，行業整體缺乏品牌效應。
基本特性
虛擬仿真技術具有以下四個基本特性：
沉浸性
沉浸性（Immersion）：虛擬仿真系統中，使用者可獲得視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、運動感覺等多種感知，從而獲得身臨其境的感受。理想的虛擬仿真系統應該具有能夠給人所有感知信息的功能。
互動性
互動性（Interaction）：虛擬仿真系統中，不僅環境能夠作用於人，人也可以對環境進行控制，而且人是以近乎自然的行為（自身的語言、肢體的動作等）進行控制的，虛擬環境還能夠對人的操作予以實時的反應。例如，當飛行員按動飛彈發射按鈕時，會看見虛擬的飛彈發射出去並跟蹤虛擬的目標；當飛彈碰到目標時會發生爆炸，能夠看到爆炸的碎片和火光。
虛幻性
虛幻性（Imagination）：即系統中的環境是虛幻的，是由人利用計算機等工具模擬出來的。既可以模擬客觀世界中以前存在過的或是現在真實存在的環境，也可模擬出客觀世界中當前並不存在的但將來可能出現的環境，還可模擬客觀世界中並不會存在的而僅僅屬於人們幻想的環境。
逼真性
逼真性（reality）：虛擬仿真系統的逼真性表現在兩個方面：一方面，虛擬環境給人的各種感覺與所模擬的客觀世界非常相像，一切感覺都是那么逼真，如同在真實世界一樣；另一方面，當人以自然的行為作用於虛擬環境時，環境做出的反應也符合客觀世界的有關規律。如當給虛幻物體一個作用力，該物體的運動就會符合力學定律，會沿著力的方向產生相應的加速度；當它遇到障礙物時，會被阻擋。
技術套用
數字城市
虛擬現實技術可以通過三維建模逼真地模擬現在和未來的城市，支持數據分析、方案論證和最佳化，支持地理信息系統等，通過這些詳實的數據和相關資料可以是直觀真實固化方案評估、審核以及管理等日常工作，更為重要的是它可以為多部門參與和協同工作提供了有效的平台。
場館仿真
利用虛擬現實技術，通過計算機將在建或已建的場館虛擬出來，達到一個觸手可及的真實三維環境，以提前展示場館面貌，供市民瀏覽，從而對場館的規劃設計進行現場評估。通過市民虛擬遊覽後的反饋意見，及時發現並解決場館存在的問題。
地產漫遊
地產漫遊是集影視廣告、動畫、多媒體、網路科技於一身的最新型的房地產行銷方式。通過虛擬現實技術可以讓購房者看到直觀的樣板房形象，讓購房者在電腦上親眼看到幾年後才建成的小區，游觀賞到優美的小區環境設計，甚至能夠在電腦上選戶型，從而幫助地產開發商在逆境中求生存，順境中謀發展。
室內設計
虛擬現實不僅僅是一個演示媒體，而且還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者的思想，把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境，使以往只能藉助傳統的設計模式提升到數位化的即看即所得的完美境界，大大提高了設計和規劃的質量與效率。
旅遊教學
旅遊和導遊專業教學過程中存在實習資源匱乏而實地參觀成本又高的難題。虛擬現實技術可以按照旅遊專業的教學要求和實施特點，開發出適用於導遊實訓、旅遊模擬、旅遊規劃的功能和模組，讓師生足不出戶，就能在三維立體的虛擬環境中遍覽遙在萬里之外的風光美景。形象逼真，細緻生動。從而，通過情景化的學習界面、人機互動式的模擬旅遊體驗，改善教學環境、最佳化教學過程、增強教學效果。
文物古蹟
虛擬現實技術可以將文物建築、文物景點、文物物品、古代人像及行為、古代自然現象及天體現象等進行虛擬展示和虛擬復原，從而使文物脫離地域限制，實現資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。
工業仿真
虛擬現實仿真平台，具有強大的物理實時計算功能，能夠真實模擬場景重力、環境阻尼等環境特性，真實的模擬剛體動力學特性，提供了多種動力學互動手段，並能支持多種高速運算的碰撞替代體。為廣大工業仿真需求用戶輕而易舉將此前許多只能停留於想法的優秀互動仿真創意方案完美的呈現於眼前，為國內廣大工業仿真用戶帶來了仿真手段和技術實現水平的革命性進步。
汽車仿真
道路橋樑
虛擬現實平台依靠其精美絕倫的三維視覺表現力，照片級的真實效果，使設計中的道路橋樑直觀的呈現在人們面前，使得我們可以提前對其視覺效果和使用效率進行評估和預演，有效降低設計和施工風險，極大提高設計和施工效率。
油田礦井
在建立油田生產和管理流程最佳化套用模型的基礎上，利用虛擬現實技術對數據實現可視化和多維表達，並且通過智慧型化分析模型，為企業的經營管理提供良好的信息支撐環境。
水利電力
虛擬現實平台可以與電力信息系統緊密結合，逼真再現變電站現場場地、變壓器、母線、斷路器、隔離開關、接地刀閘、操作機構、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器等一次設備的操作過程和設備運行狀態，從而為電力行業提供可視化系統解決方案。
數字展館
虛擬現實技術可以與科技館的功能進行完美的結合，充分發揮虛擬科技館的種種優勢，傳統的聲、光、電展覽已經很難吸引觀眾的興趣，而利用虛擬現實技術把枯燥的數據變為鮮活的圖形，使科技館進入公眾可參與互動式的新時代，引發觀眾濃厚的興趣，從而達到科普的目的。
地質災害
虛擬現實仿真平台可以實現水利工程仿真、地震應急救援仿真、地震應急推演仿真、地址災害仿真，實現地質災害虛擬環境功能與展示的完美結合，通過在虛擬的環境中進行預防地質災害的模擬演練，達到提升防災、避災安全意識的目的。
應急預案
應急虛擬現實仿真演練系統通過對各類災害數值模擬和人員行為數值模擬的仿真，在虛擬空間中仿真災害發生、發展的過程，以及人們在災害環境中可能做出的各種反應；並在演練平台上，在最大限度仿真實際災害的條件下，開展應急演練。在此基礎上，制定各類企事業單位的數位化應急預案。應急仿真演練系統可以用來訓練各級決策與指揮人員、事故處置人員，發現應急處置過程中存在的問題，檢驗和評估應急預案的可操作性和實用性，提高應急能力。
網上展館
虛擬現實網上三維互動功能可以將有形的實物產品三維化並且放在網上進行虛擬展示，還能嵌入相應音頻和視頻等多媒體元素，用戶可以對虛擬場景中的物品進行實時的互動操作，例如開門、打開電視和播放音樂等等。相比目前網上主流的以圖片、Flash、視頻等展示方式來說，VRPIE讓用戶有了瀏覽的自主感，可以以自己想看的角度去觀察，還可以添加許多特效和互動操作，讓用戶體驗身臨其境上網衝浪的美妙感覺。
網上看房
虛擬現實網上三維互動功能可以虛擬房屋設計，展現獨特的設計風格，使客戶足不出戶就可對房屋的全貌了如指掌，互動瀏覽，可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設計的效果，了解房屋的精心布局。可以實現房屋三維戶型圖全景展示，使客戶全面了解房屋內部結構，走進虛擬現實樣板房。
網上產品
虛擬現實技術能夠虛擬各類產品，以一種全新的方式演繹各類產品，使客戶全方位全形度的了解最新產品。實現產品在網際網路上的全新展示，讓客戶提前體驗產品功能，更清楚的了解產品的特性及結構。將銷售產品展示做成線上三維的形式，顧客通過對之進行觀察和操作能夠對產品有更加全面的認識了解，決定購買的幾率必將大幅增加，為銷售者帶來更多的利潤。展現出產品外形的方方面面，加上互動操作，演示產品的功能和使用操作，充分利用網際網路高速迅捷的傳播優勢來推廣公司的產品。
網上看車
隨著虛擬現實技術的發展，對汽車的一種全新演繹方式產生。通過虛擬現實仿真平台可以實現網上看車及互動功能，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，及時、沒有限制地觀察三度空間內的汽車。
