汽車工程中虛擬現實技術的應用前景分析

摘 要：虛擬現實技術又稱作靈境技術（簡稱VR），體驗和創造虛擬的世界是虛擬現實技術的特點。虛擬現實技術是一種獨樹一幟的藝術，體驗于現實與虛擬構成的世界里，交互性和超文本性是這門藝術的特點。虛擬現實技術體現在生活中的方方面面，在汽車工程中廣泛應用虛擬現實技術勢在必行。

關鍵詞：虛擬現實技術；汽車工程；應用；前景

虛擬現實技術已經滲透到各個領域，它是利用計算機的仿真系統，將多元信息相互融合形成三維視景，體驗虛擬中的現實，在汽車工程中使用這種技術，對于新技術的開發是極有利的。下面我將以虛擬現實技術、汽車工程中虛擬現實技術以及應用前景進行剖析。

一、虛擬現實技術

虛擬現實模型技術關鍵性之一就是實時性，在虛擬現實模型的準備中，模型的準備充分準確，條件，就會生成足夠準確的各類設計的準確圖像。VR是很多種技術的綜合體現，包括三維的計算機圖形技術，對觀察者的頭、眼以及手的定位跟蹤技術，和力覺或者觸覺的反饋，通過網絡傳送、語音輸入輸出、立體聲等技術手段，是廣角的立體顯示技術，也稱寬視野。相對而言，虛擬現實技術的廣泛應用中利用計算機的產生出的圖形和圖像不是一件困難的事情。比如在航空模擬系統當中，對圖像實時的刷新和圖片的質量清晰度是非常的重要的。

（一）聲音與語音。在判斷聲源時，人們能夠很好的判定出聲源方向。感知聲音方向不同，與頭部運動有關。因為人類的左耳和右耳位置不同，所聽到的聲音位置也有所不同，所以導致方位感很強。雖然說在人的系統里，頭部的運動和與人的聽力有關，但是在虛擬現實系統當中，頭部運動與感知聽力方向無關。在平面內，我們是依靠聲音到達兩只耳朵的位置不同，時間不同，從而產生的位移不同去判定聲音的位置，聲音源自哪里。所以在VR系統中，對聲源的判斷是準確的。

計算機并不能夠直接的聽懂人類的語言，所以語音輸入輸出是很重要的，在虛擬現實系統中。要求能與人實時的交流交互，并且要求虛擬的環境是能夠聽懂人類的語言。舉個例子，當兩個人說一樣的詞或字時，它所顯示的就不同，就算是同一個人來說同一個詞或者字時也會因為環境的不同而不同。

在虛擬現實技術應用中，雖然益處良多，但也是存在一些沒有被解決的問題。一是正確性問題，計算機對理解語音的方法是相對比匹配得，但是沒有人智能。二是效率問題，是為便于計算機的理解，但是輸入的語言不簡潔，影響效率。

（二）感覺和視覺。在同一個虛擬現實系統中，體驗者可以看到一個虛擬的物體。比如，體驗者在系統中體驗開車，在體驗者的感知中，是只能感覺自己在開車，但是會有種不真實的感覺，就像夢境的感覺，不是很真實，因為你會感覺到你沒有真實的觸碰到它，甚至感覺自己會穿過車體，在這時，在你的手腳等部位安裝些觸覺感受器，你會更真實的感受它，想真實在開車一樣，這就是VR系統中帶給你的魅力。

因為兩只眼睛的位置有所不同，得到的圖像也略有不同，當人在看周圍的世界時。信息也是可以通過其他的方法獲得物體的大小，可以通過改變眼睛的焦距距離等手段來達到。

有一些系統采用的是單個顯示器，但是體驗者帶上特殊眼鏡后，一只眼睛只能看到偶數的幀圖像，另一只眼睛只能看到奇數的幀圖像，在奇和偶幀之間的不同就會有視差，所以就產生了立體感。但雙眼立體視覺起很大作用，在虛擬現實系統中。在不同的顯示器中顯現出用戶的兩只眼睛看到的不同圖像，是分別產生的。

跟蹤體驗者頭部運動的虛擬現實頭套：第一個優點是，體驗者不僅僅可以通過雙目的立體視覺去認知周邊環境，而且體驗者可以通過頭部的運動去觀察周邊環境。另一個優點是能夠在傳統圖形技術中做到逼真，通過鼠標或鍵盤來實現視場的改變，人類的視覺系統和觸覺感知系統是不同的，利用對體驗者運動的跟蹤，去呈現不同的圖像畫面，體驗者的運動感知系統和視覺系統之間就可以聯系起來了，感覺更加的逼真。體驗者頭和眼的跟蹤：在虛擬現實技術的系統中，體驗者的每個動作，都是一個坐標。體驗者看到的景象是由體驗者的頭或者眼的位置和方向來確定的。

在計算機與體驗者的交互中，鼠標和鍵盤是最常用的工具，但它對于三維空間的應用并不適合，在六個自由度的三維空間中，我們沒有辦法用鼠標和鍵盤來控制和表達三維空間。如今，已經有能夠提供六個自由度的設備，例如SPAC BALL空間球以及3Space數字化儀等。

二、汽車工程中虛擬現實技術的應用

采用計算機輔助技術，在汽車虛擬的開發工程，也就是在汽車開發的整個過程中，在汽車開發的制模、焊接、沖壓、總裝、造型、計算、設計、試驗等各個環節中的計算機模擬技術聯合成為一個綜合技術，在汽車制造過程中，用在VR系統中實驗過數據制造，會極大地減少不必要的浪費，對于設計者來說，這個系統有利于他們更好的修改設計方案，可以隨時通過體驗者的反饋，來調整他們的設計稿。

（一）外形設計的虛擬現實技術。虛擬現實技術是集先進仿真技術、計算機技術、微電子技術、測量技術等為一體的綜合集成的技術。虛擬現實技術的理論、設計方法、系統構成原理、，以及典型應用系統實現方法，開發一個實時的汽車設計與漫游虛擬現實的應用系統，讓體驗者在沒有真實車輛下感受設計者設計的車輛，從而改進設計稿，這樣大大的縮減了設計時間并且節省了大量的材料。所以說虛擬現實技術它是一門由應用驅動的涉及很多學科的新型實用技術。

（二）駕駛模式中的虛擬現實技術。在虛擬現實技術和分布式虛擬現實技術中，提出了在分布式虛擬、系統構成和現實技術的汽車駕駛模擬器系統模型的基礎上，汽車駕駛模擬器的研究中傳感和反饋系統、輸出輸入系統、汽車控制的動力學模型、視景中的3D建模，是在模糊數學理論、人工神經網絡的駕駛汽車知識所描述等關鍵技術基礎上提出的。汽車的駕駛模擬器可以用于訓練汽車駕駛員，也可以用于研究駕駛員行為模式. 這些關鍵技術的集成有利于改進汽車駕駛模擬器的交互沉浸感和作用。

三、結語

汽車工程中的虛擬現實技術可以大大的減少體驗過程中的時間，不用做出實物，就可以反饋不體驗者對新品設計的感受，也大大減少對材料的浪費，因此虛擬現實技術在汽車工程的應用中前景廣闊。

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