《機(jī)器貓》與虛擬現(xiàn)實(shí)

在深受孩子們喜愛的日本動畫片《機(jī)器貓》中，編導(dǎo)者們使用了種種神奇的道具，例如只要把竹蜻蜓的小翅膀插到頭上就可以在空中飛翔的“竹翅”；只要把門打開就可以到國外或宇宙去旅行的“通往各處的門”等等。其中特別值得一提的是一件可以觀賞模擬風(fēng)景的道具。它是為一位不能跟隨父母一道去旅行的少年（機(jī)器貓的好友）而設(shè)置的。這個(gè)道具可以把家庭變?yōu)槁灭^，使人觀賞到那里的景物，給人一種身臨其境的感覺。

這里采用的是美、日等國正在研究開發(fā)的一種被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)”（亦稱“人工現(xiàn)實(shí)”）的模擬體驗(yàn)技術(shù)。

所謂“虛擬現(xiàn)實(shí)”，是一種運(yùn)用傳感器和電子計(jì)算機(jī)而體驗(yàn)假想的現(xiàn)實(shí)感覺的系統(tǒng)。人們在體驗(yàn)時(shí)，頭上須戴一個(gè)叫做HMD的類似潛水鏡的東西，耳朵上戴一副耳機(jī)，眼前左右各放置一個(gè)小型顯像管，利用配備了各種傳感器的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)鞋，把人的指令輸入到電子計(jì)算機(jī)中去。這樣，人的手一動，顯示器上出現(xiàn)的手也會同自己的手一樣地動起來。同時(shí)，眼睛的動作也可以輸入計(jì)算機(jī)，只要視線一移動，顯示器馬上便可相應(yīng)地發(fā)生景色的變化。通過邊看、邊走、邊觸摸、邊操作，人們猶如置身于電子計(jì)算機(jī)圖像世界一樣地感受到它的影像和聲音，體驗(yàn)到一個(gè)由電子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的人工世界。

以日本松下電氣公司首次開發(fā)的現(xiàn)代化廚房模擬體驗(yàn)系統(tǒng)為例，利用這個(gè)系統(tǒng)，人們仿佛進(jìn)入一個(gè)假想的“人工廚房”，可以設(shè)計(jì)出自己喜愛的種種現(xiàn)代化廚房設(shè)施和配套炊具。

這個(gè)廚房模擬體驗(yàn)系統(tǒng)由帽式圖像顯示器、數(shù)據(jù)手套、磁傳感器、收集數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)、顯示圖像用計(jì)算機(jī)和1臺主計(jì)算機(jī)構(gòu)成。

帽式圖像顯示器的內(nèi)部安裝了供左、右眼用的兩個(gè)液晶彩色顯像管和檢測頭部活動的磁傳感器。主計(jì)算機(jī)根據(jù)磁傳感器送來的頭部活動的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生兩幅由左右眼視差不同而形成的圖像，分別在顯示用計(jì)算機(jī)上顯示出來。這種三維立體圖像，可以根據(jù)頭部活動的數(shù)據(jù)而隨時(shí)變換周圍景色。

數(shù)據(jù)手套由磁傳感器和光學(xué)纖維束組成，它可以檢測出手和手指的活動情況。“虛擬現(xiàn)實(shí)”中的“手”需要同自己的手連動。磁傳感器能夠測出手在空間的位置和方向；光學(xué)纖維束能夠測出手指彎曲的角度。如果使用普通纖維束，當(dāng)數(shù)據(jù)手套彎曲時(shí)，就會發(fā)生光向外泄露的現(xiàn)象，而使用光學(xué)纖維束則很少漏光。根據(jù)光通過光學(xué)纖維束的量，由主計(jì)算機(jī)計(jì)算出手指關(guān)節(jié)活動的角度，并顯示出來。

通過上述幾個(gè)部分的協(xié)同工作，將給予人們以下全新的體驗(yàn)：

首先是空間的體驗(yàn)。人們可以體驗(yàn)到廚房的高度、前后左右的間隔、距離等，從而在廚房施工之前，就可以知道爐灶的高度、爐灶與櫥柜的距離、櫥門打開時(shí)占去的空間以及天花板的高度等。

其次是操作的體驗(yàn)。可以獲得開門、打開自來水龍頭等具體操作的感受。

再次是活動的體驗(yàn)。在人工廚房里，人們可以來回走動，從各種不同的角度和高度來觀察，對各種設(shè)施如爐灶和櫥柜等的配置具有真實(shí)感。

總之，人們可以根據(jù)自己的條件，創(chuàng)造一個(gè)自己喜愛的人工廚房的假想三維空間。

日本松下電器公司之所以首先設(shè)計(jì)和開發(fā)模擬廚房系統(tǒng)，是因?yàn)樵撓到y(tǒng)包括了豐富的數(shù)據(jù)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，不僅可以設(shè)計(jì)出現(xiàn)代化模擬廚房系統(tǒng)，而且可以設(shè)計(jì)出整個(gè)住宅的布局、公共汽車的組裝以至噴氣式飛機(jī)的模擬操作系統(tǒng)等，使人們在事先就能得到種種如同身臨其境一樣的感受，從而使各種工程設(shè)計(jì)，最大限度地做到精確、科學(xué)和合理。