虚拟现实技术概论4

虚拟现实“虚”与与“实””柏拉图：：真正的的世界只只是存在在于我们们的想象象中。笛卡尔：：我思故故我在！！“IthinkthereforeIam”目录VR基本概念念VR的发展史史VR的组成形形式及设备VR的运用VR的未来VR定义虚拟现实实（VirtualReality）就是研研究一种种计算机机技术，，把人们想想象中的的东西转转化为一一种虚拟拟境界和和虚拟存存在，而这种种虚拟境境界和虚虚拟存在在对我们们的感觉觉器官就就象真的的客观存存在一样样。虚拟现实实VirtualReality1989年由美国国Jaron.Lanier发明出来来的一个个词灵境、幻幻境、赛赛伯空间间、虚拟拟现实虚拟现实实（VirtualReality）虚拟的现现实虚拟化现现实VR终极目标标《黑客帝国国3》距离这个个目标还还有相当当的距离离黑客帝国国3剧情简介介面对如潮潮的电子子乌贼，，人类城城市危在在旦夕，，“救世世主”尼尼奥的身身体和思思想却意意外分离离，再度度陷入到到“母体体”中。。墨菲斯斯和崔妮妮蒂也不不得不回回到“母母体”和和守护天天使一起起寻找他他。锡安的局局势越来来越危险险，被叛叛徒射瞎瞎双眼的的尼奥，，依然想想通过希希望去实实现预言言。这时时，特工工史密斯斯控制了了先知，，并变得得越来越越强大，，威胁到到了整个个“母体体”的稳稳定。返返回锡安安时遭到到电子乌乌贼的突突袭，崔崔妮蒂死死了，重重伤的尼尼奥来到到机器城城市，与与矩阵的的造物主主（相当当于上帝帝）达成成停战协协议。代价是尼尼奥进入入矩阵，，删除叛叛逃的强强大病毒毒史密斯斯。尼奥奥输了，，被史密密斯所感感染复制制，但是是造物主主也因此此获得了了史密斯斯的代码码，成功功将其清清除，最最后一刻刻救了仅仅存的人人类和锡锡安城，，机器世世界与真真实世界界都获得得了和平平，人类类可以选选择生活活在矩阵阵或现实实世界。。在和机器器的谈判判中，机机器答应应为了人人类和机机器的共共同利益益，尼奥奥去消灭灭史密斯斯，而机机器不再再摧毁锡锡安。人人类迎来来新的和和平。怎样理解解虚拟现现实虚拟现实实系统中中的“现现实”（（即所虚虚拟的环环境）大大致可分分为三种种情况：：第一种情情况是模模仿真实实世界中中的环境境。怎样理解解虚拟现现实第二种情情况是人人类主观观构造的的环境。。例如，，用于影影视制作作或电子子游戏的的三维动动画。环环境是虚虚构的，，几何模模型和物物理模型型可以完完全虚构构。怎样理解解虚拟现现实第三种情情况是模模仿真实实世界中中的人类类不可见见的环境境。例如如，分子子的结构构，空气气中速度度、温度度、压力力的分布布等。一个蛋白白质分子子的示例例虚拟现实实的概念虚拟现实实是计算算机生成成的给人人多种感官官刺激的虚拟环环境。用用户应该该能够以自然的的方式与与这个环环境交互互，从而产产生置身身于相应应的真实实环境中中的虚幻幻感，沉浸感，身临其其境的感感觉1.多感知性性(Multi--Sensory)计算机生生成一个个给人多多种感官官刺激的的虚拟环环境：视视觉感知知、听觉觉感知、、力觉感感知、触触觉感知知、运动动感知、、甚至包包括味觉觉感知、、嗅觉感感知等2.交互性(Interaction))指人能以以自然方方式与虚虚拟世界界进行交交互操作作专用交互互设备，，如数据据手套、、跟踪器器、触觉觉和力反反馈装置置3.沉浸感（（Immersion,,存在感、、临场感感）它是指虚虚拟现实实系统对对介入者者的刺激激在物理理上和认认知上符符合人的的已有经经验，从从而使介介入者感感到自己己作为主主角存在在于模拟拟环境中中的真实实程度虚拟现实实的特点虚拟现实实的发展展历史与与演变萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））军事与航航天的推推动（70年代-80年代）渐入民间间---游戏、娱娱乐、模模拟应用用的刺激激（90年代）VR在Internet上的兴衰衰（90年代中-21世纪）VR应用的大大众化与与多元化化（21世纪）世博会、、春晚、、文化创创意产业业、3D电影人机交互互、增强强现实萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））萌芽1929年，EdwinA.Link发明了飞飞行模拟拟器，使使乘坐者者的感觉觉和坐在在真的飞飞机上是是一样的的。1956年，MortonHeileg开发了一一个叫做做Sensorama((传感景院院）的摩摩托车仿仿真器。。1962年，MortonHeileg申请了专专利“全传感仿仿真器”。该专利蕴蕴涵了虚虚拟现实实技术的的思想。。萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））1962年，美国国电影摄摄影师MortonHeilig研制的Sensorama的立体电电影系统统萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））1965年，IvanSutherland在名为““UltimateDisplay”((终极的显显示)的论文中中首次提提出了包包括具有有交互图图形显示示、力反反馈设备备以及声声音提示示的虚拟拟现实系系统的基基本思想想。萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））1966年，美国国MIT林肯实验验室研制制出了第第一个头头盔式显显示器(HelmetMountedDisplay即HMD))1968年，Sutherland在哈佛大大学的组组织下开开发了头头盔式立立体显示示器及一一个虚拟拟系统，，可称得得上是第第一个虚虚拟现实实系统。。萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））1987年，《科学的美美国人》(“ScientificAmerican”)上发表了了一篇题题为先进进的计算算机界面面（InterfacesforAdvancedComputing）一文；；该杂志志还发表表了一篇篇报导数数据手套套的文章章基于从60年代以来来所取得得的一系系列成就就，美国国的JaronLanier在80年代正式式提出了了“VirtualReality””一词。萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））军事与航航天的推推动（70年代-80年代）70年代和80年代早期期，美国国军方开开展“飞飞行头盔盔”和军军事现代代仿真器器的研究究1983年美国DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美国陆陆军共同同为坦克克编队作作战训练练开发了了一个实实用的虚虚拟战场场系统SIMNET。SIMNET萌芽与诞诞生（60年代-80年代末））70年代和80年代早期期，美国国军方开开展“飞飞行头盔盔”和军军事现代代仿真器器的研究究1983年美国DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美国陆陆军共同同为坦克克编队作作战训练练开发了了一个实实用的虚虚拟战场场系统SIMNET。1984年NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美国宇宇航局））研制成成功具有有现代虚虚拟现实实系统雏雏形的VIVED系统1988年NASA研究完成成VIEW系统NASA研制的VIVED和VIEW系统渐入民间间---游戏、娱娱乐、模模拟应用用的刺激激（90年代）3D游戏主题公园园、游乐乐场飞行、航航海、医医学等的的模拟训训练1990年最早出出现的3D游戏1995年的Doom1&2毁灭战士士1&2（Doom1&&2）2004年Doom3的效果2016年Doom4的效果主题公园园、游乐乐场4D影院:可以根据据影片的的情节加加入烟雾雾、光电电、气味味等效果果。虚拟高尔尔夫球场场飞行、航航海驾驶驶模拟驾驶射击击模拟医学模拟拟、仿真真渐入民间间---软硬件技技术的发发展显卡的出出现与飞飞速发展展计算机图图形基础础算法的的发展游戏引擎擎、虚拟拟现实平平台软件件的研发发VR在Internet上的兴衰衰（90年代中-21世纪）网络上的的虚拟世世界VR在Internet上的兴衰衰（90年代中-21世纪）2006-2007年随secondlife的被报道道而繁荣荣国内出现现很多类类似产品品局面迟迟迟无法打打开，大大都面临临破产原因：技技术问题题无法找到到盈利模模式VR应用的大大众化与与多元化化（21世纪）多媒体创创意展示示奥运、世世博、春春晚3D电影阿凡达清明上河河图---水晶石公公司制作作增强现实实AR---google眼镜($1500))虚拟现实实系统的的一般组组成形式式虚拟现实实系统的的组成元元素介入者（（人）虚拟世界界生成设设备---VR的计算机机系统VR的人机接接口感知设备备：给介介入者提提供感知知信号跟踪设备备：探测测（接受受）介入入者的反反应动作作虚拟世界介入者（人）感知设备跟踪设备人机接口感官刺激信号反应动作生成虚拟拟世界的的设备硬件计算机软件操作系统统；虚拟拟现实引引擎；建建模软件件……网络分布式交交互仿真真已经成成为现代代仿真技技术，特特别是军军事仿真真的潮流流。通讯讯网络可可以把VE转换成共共享的分分布式计计算环境境。这些设备备的主要要功能视觉通道道信号生生成与显显示（要求：：实时的的帧速率率；高质质量的图图像）听觉通道道信号生生成与显显示触觉和力力觉通道道信号生生成与显显示支持实时时人机交交互操作作的功能能——三维空间间定位、、碰撞检检测、语语音识别别以及人人机实时时对话功功能虚拟现实实的人机机接口VR的人机接接口有两两个作用用：给人提供供环境感感知信息息-----感知设备备机器人跟踪、探探测人的的动作和和响应-----跟踪设备备机器人眼、耳、、鼻、舌舌、身、、意根据实验验心理学学家统计计，人类类获取的的信息83%来自视觉觉，11%来自听觉觉，这两两个加起起来有94%。还有3.5%%来自嗅觉觉，1.5%%来自触觉觉，1%来自味觉觉。感知设备备视觉感知知设备沉浸式头盔显示器（HMD）封闭式头盔显示器透视式头盔显示器吊杆式（BOOM）洞穴式（CAVE）四面CAVE五面CAVE六面CAVE非沉浸式桌面立体显示器墙式立体显示器屏面宽屏幕180°环状响应式工作台（RWB）单屏幕RWB双屏幕RWBCAVEBOOMHMD180度环状屏屏幕球面投影影显示系系统VR运用-游戏2013年开幕的的E3游戏展上上，Virtuix公司展出出的一款款名为Omni的虚拟现现实游戏戏平台。。允许玩玩家在游游戏平台台中做出出行走、、跑动、、跳跃等等各种动动作。而而且Omni游戏平台台底部配配有一个个环形滑滑动斜坡坡，能够够实现玩玩家的原原地跑动动。VR运用-医学PatientVR：英国医医院开展展虚拟现现实医学学培训。。PatientVR是一部医医学虚拟拟现实电电影，观观看者戴戴上头盔盔后会扮扮演一个个因胸痛痛经历手手术的虚虚拟患者者。采用用了360度拍摄手手法，观观看者会会如同身身临的体体验到患患者通过过救护车车被送进进急诊室室，然后后再被送送进手术术室。这这个视频频可以帮帮助医生生能更好好的理解解患者的的情绪和和感受，，就像是是他们经经历了这这一系列列痛苦一一样。VR运用-军事航天天模拟训练练一直是是军事与与航天工工业中的的一个重重要课题题，这为为VR提供了广广阔的应应用前景景。美国国国防部部高级研研究计划划局DARPA自80年代起一一直致力力于研究究称为SIMNET的虚拟战战场系统统，该系系统可联联结200多台模拟拟器。另另外利用用VR技术，可可模拟零零重力环环境，替替非标准准的水下下训练宇宇航员的的方法。。VR运用-室内设计计VR以视觉形形式反映映了设计计者的思思想，使使以往只只能借助助传统的的设计模模式提升升到数字字化的即即看即所所得的完完美境界界，大大大提高了了设计和和规划的的质量与与效率。。VR运用-教育虚拟校园园虚拟实训训基地VR运用-影视SidLeeCollective拍摄了一一部特别别的电影影，它是是一部恐恐怖题材材的虚拟拟现实电电影，给给观众带带来了不不同寻常常的体验验。为了了拍摄出出360度的视觉觉效果，，他们特特意制作作了器材材，使用用六台GoProHERO3+相机。VR运用-购物2015年4月21日Sixense&SapientNitro启动虚拟拟现实购购物平台台。戴上上Oculus耳机，手手握两只只操纵杆杆来模拟拟双手。。在一个个计算机机生成的的虚拟服服装展厅厅里，通通过触摸摸名模上上的按钮钮，可以以选择衣衣服、鞋鞋子、礼礼品卡等等。在不不断地选选择与淘淘汰时，，将自动动创建出出一个带带有视频频、尺码码和购买买信息的的文件。。通过触触摸购买买按钮，，中意的的产品将将自动加加入购物物栏。1.虚拟没有有真正进进入虚拟拟世界的的方法在OculusRift，每当有有人让使使用者站站起来走走走时，，对方通通常都不不敢轻易易走动，，因为Oculu