虚拟现实选修学期总结

1、虚拟现实选修学期总结报告转眼就到了学期末，很庆幸自己专业方向是VR ，在经过这个课程的学习了解，我对自己的方向更加清楚、目标更加明确、对未来充满了期待。 学习心得在这个课程中我首先接触的是什么事VR,什么是VR?这个问题在老师刚提出来的时候我居然哑言，课上得其他同学也和我一样，教室一片寂然，有羞涩默不做答，或者其他我不知道的原因，这些都不重要，重要的是我是真的不知道，至少在言语表达上，我也安慰自己说：我知道，这么简单的事还用说吗，对于工科生来说我只要会用就可以。是的，我会做，你告诉我做什么我会做好，可我从来没想过我做的是什么， VR 是什么？我用 3Dmax 建模，用 unity 建场景，写代

2、码，我做的就是 VR?这就是VR?当何老师问什么是 VR的时候，就那么短短几个字的问题却又万钧之力狠狠的给我醒了一下脑门。那时我研究生也过了算半年多了，跟过项目，做过边边角角的事，总有一种感觉好像我什么也没做，甚至越来越对自己的方向困惑，觉得研究生和大学没什么区别，现在我意识到我确实什么也没做，当忽视主题零零散散的去做一些事的时候只不过是一点点脑力更多的是体力劳动，而这些正是我时常会感觉自己一事无成的根结。课程细节回到最开始的问题：什么是VR？VR 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统的技术。它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉

3、浸到该环境中。这是在网络上比较普遍的一种定义，每个人的理解不一样定义也会有所不同，但从这个定义我可以清楚的认识到我该做什么，在何老师的进一步的讲解下，我又了解了 VR 在目前以及将来的应用，课后自己也收集了各种各样的相关资料，我对VR 的认识如下：虚拟现实（ Virtual Reality ，简称 VR） ，是由美国 VPL 公司创建人拉尼尔（ Jaron Lanier ）在 20 世纪 80 年代初提出的。其具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中，计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境（即 Virtual

4、 Environment ，简称 VE ） 。VR （虚拟现实）技术可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域，为其提供切实可行的解决方案。在把我们领进 VR 的学习进程中，经过认识 VR 到熟悉VR ，作为未来为VR 事业发展推动力的我们，何老师开始跟我们讲述VR 最本质的、看起来很神秘的技术，在这里我感触最深的是何老师的教学方法，以学生为课堂的中心，全面调动学生的学习自主性，通过布置任务、推荐参考书让学生成为学习的主体，能动的去思考问题，希望学校也能借鉴这种教学模式。在之后的课程中，何老师依次布置了很多作

5、业，通过分组、小组讨论、小组分工，在课业中我主要的工作重点是实现立体消隐和空间曲线循迹显示动画，何老师给我们推荐了计算机图形学，经过重点学习了三维变换，初步完成了作 业的基本要求，实现效果图如下:-课业重点在这里面首先我做的事立方体消隐问题，起初是听了何老师对消隐原理的 讲解，然后完全根据自己对消隐的理解，思路是这样的，根据观察以及平时的 生活经验知道立方体最多可以看到三个面，还有就是一个面，两个面，就这三 种情况。这是在设计之初的分析过程，由于一个立方体被看到三个面的概率最 大，所以先考虑对看到三个面的消隐，首先定义立方体的数据结构，有八个定 点，在看到三个面时，恰恰又一个点看不到，所以根据

6、对比哪个点相对摄像机 最远就可以确定哪个点被遮挡，跟着可以确定哪三条线，三个面试被遮挡。最 后显示出未被遮挡的面线，从而实现消隐。而对与只能看到一个面的情况，这 是特殊情况，出现这种情况的条件是同时有四个点离摄像头距离一样，所以只要判断是否有四个点同时和摄像头相距最远，然后显示出另外的四个点以及它 们共同构成的面线。同理，当显示两个面时，只有两个点同时和视像头等距。据此便可确定一个完整的立方体遮挡关系，完成实时动态的消隐效果。接着我有进一步的学习了计算机图形学，之前的我所做的消隐算法完全基于我对立方体的理解，还有因为立方体的特殊性，该算法缺乏通用性，无法应用于其他几何图形的消隐，而这正是计算机

7、图形学所要阐述的内容，计算机图形学通过利用矩阵来研究几何图形的变换关系，更加规范的描述了几何的特征以及规律，从而增强了算法的通用性，很重要的一个内容就是变换矩阵，在计算机图形学里描述的都是齐次变换矩阵，还有齐次坐标，什么叫齐次变换矩阵或者坐标？所谓齐次坐标就是将一个原本是n 维的向量用一个n+1 维向量来表示。这样定义的目的就是为了将所有的坐标变换用矩阵的乘积来代替，规范了计算。而我在次重写立方体消隐算法正是应用了这个齐次变换矩阵，当然在数学工具上做了调整，相应的遮挡算法也有所改变，主要思路是通过定义立方体的数据结构，还有定义了世界坐标，通过计算立方体每个面的法向量和摄像头方向向量的乘积，根据

8、其结果的正负号来确定面的消隐，小于零就是未被遮挡，需要在屏幕上显示出来，反之则不需要显示。这个算法通用性很强，换个复杂点的图形也能很顺利的显示。在实现之前的立方体消隐的基础上我又添加了透视效果，发现比之前的算法更灵活。在写过两个程序之后，对计算机图形学里的基本概念了解了更深刻，不过还是很惊讶前人是怎样设计出各种界面流畅的 3D 软件，至少在目前来看我也就做做简单的图形消隐。在这个基础上何老师又适时的给我们小小的提了个难题 实现空间曲线循迹动画，为什么说是难题呢，因为听到这个题目我满脑一片白，连个小黑点都没有，刚才有点成就感，有瞬间发现自己是真正的小白，活到老学到老，我又开始在书里找答案，这也是我们这一代学生的通病吧，遇到问题首先想到的不是想着怎么解决，而是想着哪里有现成的答案，这回可难到我了，找计算机图形学也没用，没办法，自己动手丰衣足食，只能靠自己一个一个问题的解决了，首先我对问题做了初步的分析，这里面需要实时渲染空间几何图形，还有一条空间曲线，渲染空间几何图形之前的工作已经做了，我现在要生成一条曲线，而且需要获取曲线的空间位置以便于将每一时刻的几何图形和曲线上的相应点对应，还有曲线的的走向，也就是切向量，然后通过在不同时间渲染不同位置的几何图形，在时间帧上连续刷新从而实现动画效果，这里面最关键的一点就是要建立世界坐标系以及局部坐标系，以为要