虛擬現(xiàn)實技術的廣泛運用
虛擬現(xiàn)實技術是二十世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，原本是美國軍方開發(fā)研究出來的一項計算機技術。它融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等多個信息技術分支，從而大大推進了計算機技術的發(fā)展。由于它生成的視覺環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實技術將一改人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，即計算機創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。通過20多年的研究探索，VR技術于20世紀80年代末走出實驗室，開始進入實用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達國家在經(jīng)濟、藝術乃至軍事 等領域，已開始廣泛應用這種高新技術，并取得了顯著的綜合效益。

VR技術具有強烈的“身臨其境” 臨場感、友好親切的人機交互性、引人想像的多感知性和虛擬現(xiàn)實世界的自主性。VR技術分虛擬實境（景）技術（如虛擬游覽實體博物館）與虛擬虛境（景）技術（如復原生成阿房宮、圓明園等已經(jīng)湮滅了的建筑、構建尚未發(fā)掘的秦始皇陵等）兩大類。虛擬現(xiàn)實技術的應用領域和交叉領域非常廣泛，幾乎到了無所不包、無孔不入的地步。就目前成功運用的領域有虛擬現(xiàn)實技術戰(zhàn)場環(huán)境、虛擬現(xiàn)實作戰(zhàn)指揮模擬、飛機、船舶、車輛虛擬現(xiàn)實駕駛訓練、飛機、導彈、輪船與轎車的虛擬制造（含系統(tǒng)的虛擬設計）、虛擬現(xiàn)實建筑物的展示與參觀、虛擬現(xiàn)實手術培訓、虛擬現(xiàn)實游戲、虛擬現(xiàn)實影視藝術等等，由此可見VR技術有著強烈的市場需求和技術驅動。

• 檢測模塊：檢測用戶的操作命令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境
  
• 反饋模塊：接受來自傳感器模塊信息，為用戶提供實時反饋
  
• 傳感器模塊：一方面接受來自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境；另一方面將操作后產生的結果反饋給用戶
  
• 控制模塊：對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界產生作用
  
• 建模模塊：獲取現(xiàn)實世界組成部分的三維表示，并由此構成對應的虛擬環(huán)境

  虛擬現(xiàn)實的關鍵技術可以包括以下幾個方面

  動態(tài)環(huán)境建模技術
  虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實技術的核心內容。動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術（有規(guī)則的環(huán)境），而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術，兩者的有機結合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。
  
  實時三維圖形生成技術
  三維圖形的生成技術已經(jīng)較為成熟，其關鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15幀/秒，最好是高于30幀/秒。在不降低圖形的質量和復雜度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術的研究內容。
  
  立體顯示和傳感器技術
  虛擬現(xiàn)實的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展。現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實還遠遠不能滿足系統(tǒng)的需要，例如，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點；虛擬現(xiàn)實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術。
  
  應用系統(tǒng)開發(fā)工具
  虛擬現(xiàn)實應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當?shù)膽脤ο罂梢源蠓鹊靥岣呱a效率、減輕勞動強度、提高產品開發(fā)質量。為了達到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺、分布式虛擬現(xiàn)實技術等。
  
  系統(tǒng)集成技術
  由于虛擬現(xiàn)實中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術起著至關重要的作用。集成技術包括信息的同步技術、模型的標定技術、數(shù)據(jù)轉換技術、數(shù)據(jù)管理模型、識別和合成技術等等。

  虛擬現(xiàn)實的發(fā)展前景誘人，在某種意義上說它將改變人們的思維方式，會改變人們對世界、自己、空間和時間的看法。它是一項發(fā)展中的、具有深遠的潛在應用方向的新技術。利用虛擬現(xiàn)實技術和Internet技術相結合，我們可以建立真正的遠程教室，在這間教室中我們可以和來自五湖四海的朋友們一同學習、討論、游戲，就像在現(xiàn)實生活中一樣。我們也可以進行基于文本、聲音和三維視頻的聊天站，甚至在網(wǎng)上建立一個真正的三維社區(qū)也不再是夢想。

  文博行業(yè)應用現(xiàn)狀
  我國有著悠久的文化歷史，因此而擁有豐富的文化遺存，但由于受觀念落后、資金、人才匱乏的困擾而面臨嚴峻的形勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

  展出數(shù)量少
  據(jù)統(tǒng)計全國已登記在冊的文物點約有35萬處，收藏于各類博物館當中的文物達1200萬件，每年還有大量的文物出土，但能展出的僅占極少部分。如南京博物院藏品有41萬件，而常年展出的僅有5千件，不足1.25%，加之辦新展覽需要資金投入來設計、制作，而博物館很難籌措到必須的經(jīng)費而導致展品的更換率極低，因此博物館的陳列形式長年不變，使得本來就很少的觀眾變得更加稀少，形成了惡性循環(huán)。

  文物保護手段落后
  在文物當中存在大量的易損文物，如紙質類、織繡類、漆器類、石窟壁畫類文物等。經(jīng)過長期的自然侵蝕，這些類文物都容易出現(xiàn)脆化、脫色、剝落等現(xiàn)象，而人工臨摹、修復后的文物不僅仍難于長期用于研究、收藏和展示，并且面對眾多需保護的文物也是杯水車薪。據(jù)報導，景德鎮(zhèn)陶瓷研究所為復原一件古瓷器，其中為一件瓷片的放置竟耗去一個人三個月的時間。

  遷址保護損害文物價值
  我國擁有大量的不可移動的文物，但許多又處于交通閉塞的地區(qū)，難以在就地保護的原則下用于展出，使文物的價值無法發(fā)揮出來。比如1979年江蘇省在高郵仙居山發(fā)掘了一座具有極高文物價值的漢代墓葬，但由于該地在當時交通閉塞，不得已而遷址到揚州市建立了漢墓博物館，予以保護陳列，耗費了大量財力，但更重要的是損害了文物的原有價值。

  陳列手段落后
  我國博物館長期沿用“通柜、實物加說明牌”的陳列手段，難以詮釋展品內涵，因而難以吸引生活在信息時代的觀眾。以上這些問題都是我國博物館所面臨的重大難點，它們極大地阻礙了博物館的發(fā)展，但合理地應用虛擬現(xiàn)實技術，在很大程度上能解決這些問題。

  提高文物的展出率和效果
  運用技術手段將文物大量地制作成各種類型的影像，如三維立體的、動畫的、平面連續(xù)的等等，來展示文物生動的原貌。激動人心的還在于，虛擬現(xiàn)實技術提供了脫離文物原件而表現(xiàn)其本來的重量、觸覺等非視覺感受的技術手段，能根據(jù)考古研究數(shù)據(jù)和文獻記載，模擬地展示尚未挖掘或已經(jīng)湮滅了的遺址、遺存。通過網(wǎng)絡技術能將這些文物資源統(tǒng)一整合起來，全面地向社會傳播，而絲毫不會影響到文物本身的安全。

  提高文物保護技術手段并利于文物保護
  利用細致擬真的虛擬技術來預先展現(xiàn)文物修復后的影像，從而檢驗修復技術、手段的可行性，進一步可以和視圖計算技術相結合，考察修復過程中的各項環(huán)節(jié)和修復后的耐久性。利用虛擬技術大量而完好地多角度展示文物，從而使文物實體保存在更加嚴密的環(huán)境中，有利于文物壽命的延長。

  我國博物館目前在應用這項技術還處于相當落后的階段，甚至還談不上起步，主要原因在于觀念落后、資金和人才極其匱乏。僅有南京博物院、故宮博物院在這方面做過一些初步的研究，敦煌博物院、上海博物館等單位也僅僅對部分文物做過平面的圖像采集。

  應用目標
  利用虛擬現(xiàn)實技術，結合網(wǎng)絡技術，將文物的展示、保護提高到一個嶄新的階段。

  首先表現(xiàn)在將文物實體通過影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起實物三維或模型數(shù)據(jù)庫，保存文物原有的各項型式數(shù)據(jù)和空間關系等重要資源，實現(xiàn)瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存。

  其次利用這些技術來提高文物修復的精度和預先判斷、選取將要采用的保護手段，同時可以縮短修復工期。

  第三，通過計算機網(wǎng)絡來整合統(tǒng)一大范圍內的文物資源，并且通過網(wǎng)絡在大范圍內來利用虛擬技術更加全面、生動、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實現(xiàn)資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。

  我們的研究目標就是要開發(fā)出一套我國目前技術條件下可用于博物館的虛擬技術支撐下的文物展示和保護的總體解決方案及其相關軟件，在一定程度上實現(xiàn)自有知識產權。從而推動文博行業(yè)更快地進入信息時代，實現(xiàn)文物展示和保護的現(xiàn)代化。