虚拟现实概率

虚拟现实概率第1页，课件共34页，创作于2023年2月第1章虚拟现实概论--大纲1.1 虚拟现实技术的概念1.2 虚拟现实技术的发展史1.3 虚拟现实系统简介1.4虚拟现实技术的特征1.5 虚拟现实与动画和游戏的区别1.6 虚拟现实系统的分类1.7虚拟现实技术的应用领域1.8虚拟现实技术的研究现状第2页，课件共34页，创作于2023年2月1.1 虚拟现实（VirtualReality）基本概念

虚拟现实是一种逼真的视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响，从而获得亲临等同真实环境的感受和体验。

虚拟现实=Virtual+Reality虚拟现实是虚拟化的、数字化的现实环境，它忠于现实，更可以超越现实！第3页，课件共34页，创作于2023年2月1.2 虚拟现实技术的发展史

虚拟现实技术（VirtualReality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。第4页，课件共34页，创作于2023年2月1.2 虚拟现实技术的发展史1929年，EdwardLink设计出用于训练飞行员的模拟器1956年，MortonHeilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama第5页，课件共34页，创作于2023年2月1.2 虚拟现实技术的发展史1965年，IvanSutherland发表论文“UltimateDisplay”（终极的显示）1968年，IvanSutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（HeadMountedDisplay，HMD）第6页，课件共34页，创作于2023年2月1.2 虚拟现实技术的发展史1972年，NolanBushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一个数据手套——SayreGlove20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技术的研究：1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，JimHumphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。第7页，课件共34页，创作于2023年2月1.2 虚拟现实技术的发展史1990年，在美国达拉斯召开的SIGGRAPH会议上为VR技术的发展确定了研究方向，明确提出VR技术研究的主要内容包括:实时三维图形生成技术、多传感器交互技术、高分辨率显示技术。从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，

一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。第8页，课件共34页，创作于2023年2月1.3虚拟现实系统简介典型的VR系统主要由：计算机软件系统VR软件VR环境数据库计算机硬件系统

VR输入设备VR输出设备第9页，课件共34页，创作于2023年2月1.4虚拟现实的特征传统的三个特征（3个I）沉浸感(Immersion)参与者全身心地沉浸于计算机所生成的三维虚拟环境，并产生身临其境的感觉。交互性

(Interaction)参与者可以利用各种感官功能及人类自然技能对虚拟环境进行交互考察与操作。构想性(Imagination)参与者借助VR系统给出的逼真视听触觉信号而产生的对虚拟空间的想象第10页，课件共34页，创作于2023年2月1.4 虚拟现实技术的特征--沉浸感VR技术的沉浸感：又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。VR技术最主要的特征。影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪的时间或空间响应及交互设备的约束程度等。第11页，课件共34页，创作于2023年2月1.4 虚拟现实技术的特征--交互性VR技术的交互性：指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。第12页，课件共34页，创作于2023年2月1.4虚拟现实技术的特征—想象力VR技术的想象力：指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力。对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。第13页，课件共34页，创作于2023年2月1.5虚拟现实与三维动画的区别（1）真实性

三维动画－－场景画面由动画制作人员根据材料或想象直接画制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，属于演示类艺术作品。虚拟现实－－虚拟环境由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统。操纵者亲身体验虚拟三维空间，身临其境。交互性三维动画－－只能如电影一样单向演示，场景变化，浏览路径，需要预先指定，无法改变。画面需要事先制作生成，耗时、费力、成本较高。没有互动性。

虚拟现实－－操纵者可以实时感受运动带来的场景变化，步移景异，并可亲自布置场景，具有双向互动的功能。

第14页，课件共34页，创作于2023年2月1.5虚拟现实与三维动画的区别（2）时间性三维动画－－受动画制作时间限制，无法详尽展示，性价比低。虚拟现实－－没有时间限制，可真实详尽地展示，并可以在虚拟现实基础上导出动画视频文件，同样可以用于多媒体资料制作和宣传，性价比高。应用性三维动画－－只适合简单的演示功能。虚拟现实－－在实时三维环境中，支持方案调整、评估、管理、信息查询等功能，适合较大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要，同时又具有更真实和直观的多媒体演示功能。

第15页，课件共34页，创作于2023年2月1.5分布式虚拟现实与网络游戏的区别网络游戏一般是基于C/S需要安装客户端客户端通常很大（对客户端的配置有要求）以娱乐为目的用户通常有耐心等待下载和安装（Web）VR不需要安装客户端Down-and-Play下载即观看以宣传和展示为目的用户没有耐心等待下载和安装如果2分钟内还看不到东西就放弃了第16页，课件共34页，创作于2023年2月1.6虚拟现实系统的分类

桌面式VR系统（DesktopVR）沉浸式VR系统（ImmersiveVR）增强式VR系统（AugmentedVR）分布式VR系统（DistributedVR）基于网页的VR系统（WebVR）

第17页，课件共34页，创作于2023年2月1.6 虚拟现实系统的分类

桌面式VR系统使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交互场景。用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相对较低桌面式VR系统仍然比较普及。第18页，课件共34页，创作于2023年2月1.6 虚拟现实系统的分类

沉浸式VR系统利用头盔显示器、洞穴式显示设备和数据手套等交互设备把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，而使用户真正成为VR系统内部的一个参与者，产生一种身临其境、全心投入并沉浸其中的体验。与桌面式VR系统相比，沉浸式VR系统的主要特点在于高度的实时性和沉浸感。第19页，课件共34页，创作于2023年2月1.6虚拟现实系统的分类

增强式VR系统(AugmentedReality,AR)允许用户对现实世界进行观察的同时，将虚拟图像叠加在真实物理对象之上。为用户提供与所看到的真实环境有关的、存储在计算机中的信息，从而增强用户对真实环境的感受，又被称为叠加式或补充现实式VR系统。可以使用光学技术/视频技术/传感器技术来实现。实中有虚，使实更实！增强虚拟混合现实第20页，课件共34页，创作于2023年2月1.6虚拟现实系统的分类

分布式VR系统(DVR)指基于网络构建的虚拟环境，将位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接并共享信息，从而使用户的协同工作达到一个更高的境界。主要被应用于远程虚拟会议、虚拟医学会诊、多人网络游戏、虚拟战争演习等领域。第21页，课件共34页，创作于2023年2月1.6

分布式虚拟现实

DistributedVirtualReality概念在互联网上构建一个逼真而互动的三维虚拟空间特点分布于不同地理位置的多台计算机通过网络互联允许多用户之间进行实时互动第22页，课件共34页，创作于2023年2月1.6分布式虚拟现实的特点我扩充的DVR的新3个I智能性(Intelligence)虚拟人H-Anim（国际标准）DigitalStorytellingAIML、ICML（讲故事、多人聊天、人机对话）集成性(Integration)图形、图像、音频、视频、文本、GIS、遥感影像等互联网(Internet)-基于Web的VR－WebVR基于WebGraphics虚拟城市－虚拟社区SecondLife,GoogleEarth,VirtualEarth第23页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域教育与训练设计与规划

科学计算可视化

商业领域

艺术与娱乐第24页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域教育与训练

虚拟现实技术能使学习者能直接、自然地与虚拟对象进行交互，以各种形式参与事件的发展变化过程，并获得最大的控制和操作整个环境的自由度。1、仿真教学与实验2、特殊教育3、多种专业训练4、应急演练和军事演习第25页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域设计与规划

虚拟现实已被看作是设计领域中唯一的开发工具。它可以避免传统方式在原型制造、设计和生产过程中的重复工作，有效的降低成本，应用领域包括汽车制造业、城市规划、建筑设计等。第26页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域科学计算可视化

科学可视化的功能就是将大量字母、数字数据转换成比原始数据更容易理解的各种图像，并允许参与者借助各种虚拟现实输入设备检查这些“可见的”数据。它通常被用于建立分子结构、地震以及地球环境等模型。第27页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域商业领域VR技术被逐步应用于网上销售、客户服务、电传会议及虚拟购物中心等商业领域。它可以使客户在购买前先看到产品的外貌与内在，甚至在虚拟世界中使用它，因此对产品的推广和销售都很有帮助。第28页，课件共34页，创作于2023年2月1.7虚拟现实技术的应用领域艺术与娱乐VR技术所具有的身临其境感及实时交互性还能将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的形式，使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术，包括虚拟画廊、虚拟音乐厅、文物保护等方面。娱乐是VR系统的另一个重要应用领域，市场上已经推出了多款VR环境下的电脑游戏，带给游戏者强烈的感官刺激。第29页，课件共34页，创作于2023年2月1.8虚拟现实技术的研究现状

国外的研究现状简介美国是VR技术的发源地，有美国宇航局（NASA）、麻省理工学院（MIT）媒体实验室、华盛顿大学人机界面技术实验室（HITLab）等许多知名的研究机构。美国在虚拟现实领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。第30页，课件共34页，创作于2023年2月1.8 虚拟现实技术的研究现状

国外的研究现状英国主要有四个从事VR技术研究的中心，包括Windustries公司、BritishAerospace公司、DimensionInternational公司、DivisonLTD公司等。日本主要致力于建立大规模VR知识库和人机接口方面的研究项目上，在VR游戏方面的研究也处于领先地位。此外，国外还研制出多个用于开发应用程序的VR软件开发平台，例如美国Sense8公司的WorldToolKit（WTK），爱荷华州立大学虚拟现实应用中心的VRJuggler，DenebRobotics公司的ENVISION，英国Superscape公司的VRT，Division公司的dVISE等。第31页，课件共34页，创作于2023年2月1.8虚拟现实技术的研究现状

国内的研究现状我国从20世纪80年代起开始研究VR技术。