虚拟现实技术概论 第2版 课件 第3章 虚拟现实关键技术2

第三章虚拟现实关键技术

知识目标如何实现？数据赋能！卖家卖的开心顾客买的满意掌握常用的虚拟现实建模技术，包括建模软件、建模方法和建模工作流程。掌握虚拟现实人机交互技术，包括交互设备、交互技术和用户体验设计原则。熟悉立体显示技术，了解不同类型的立体显示设备和其工作原理。熟悉三维虚拟声音的实现，了解音频处理技术和声音定位技术。熟悉碰撞检测的要求，了解虚拟环境中物体碰撞检测的算法和技术。目录CONTENTS环境建模技术三维虚拟声音的实现技术人机自然交互技术虚拟现实技术在各领域的应用立体显示技术实时碰撞检测技术55环境建模技术介绍01快速建模技术是近年来的新兴三维建模技术，通过各种工具和技术手段对真实物体进行数据收集并转化为数字信号进行自动建模。快速建模技术概述02相比传统建模技术，快速建模省略了许多复杂程序，极大提升了建模效率，已成为场景建模的主要手段之一。快速建模技术的优势03快速建模技术广泛应用于虚拟现实系统，可以展现真实世界中的场景，提升系统的运行效率与流畅性。快速建模技术的应用场景虚拟环境建模目的获取真实三维环境数据提高虚拟现实系统可信度实现客观世界仿真与折射虚拟环境建模的目的在于获取实际三维环境的三维数据，为建立相应的虚拟环境模型提供基础。只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，虚拟现实系统才有可信度，使用户能够更好地沉浸其中。虚拟现实的本质就是客观世界的仿真或折射，通过虚拟环境建模技术，可以模拟物体的行为能力，使其更符合客观规律。三维视觉与听觉建模三维视觉建模技术

三维视觉建模是虚拟现实系统中最常见的建模方式，它通过几何模型、纹理和光照等手段来构建虚拟环境中的物体外观。三维听觉建模技术

三维听觉建模是通过模拟声音的传播和反射来创建虚拟环境中的声音效果，使用户能够感受到真实世界中的声音环境。三维视觉与听觉建模应用案例

通过实际案例演示，展示三维视觉和听觉建模在游戏、电影等领域的应用，以及它们对用户体验的影响。三维建模一般主要是三维视觉建模。三维视觉建模可分为三种.几何建模01物理建模02行为建模0301几何建模技术几何建模技术介绍形状与外观的构成

物体的形状由多边形、三角形和顶点等元素确定，而外观则由纹理、颜色和光照系数等因素决定。几何建模在虚拟现实中的应用

几何建模是开发虚拟现实系统的基础工作，它通过设计数据结构和算法来表示和操作物体的形状和外观信息。几何建模可分为层次与属主建模法层次建模法层次建模法是一种将虚拟环境物体分解为多个层次，逐层进行建模的方法，适用于复杂场景的建模。属主建模法属主建模法是一种以物体为中心，通过定义物体的属性和行为来实现建模的方法，适用于具有特定属性和行为的物体建模。层次与属主建模法比较层次建模法适用于复杂场景，而属主建模法适用于具有特定属性和行为的物体，两者各有优势，可根据实际需求选择合适的建模方法。几何建模可通过人工与自动建模两种方法实现人工几何人工几何建模方法是通过设计师手动创建和调整几何模型，适用于对物体形状和外观有精确要求的场景。人工几何建模方法自动几何自动几何建模技术利用计算机算法和数据驱动的方法，快速生成几何模型，提高建模效率和准确性。自动几何建模技术VS人工建模方法注重细节和精确性，适用于艺术创作和复杂场景建模；自动建模方法高效且适用于大规模场景建模。人工与自动建模方法的比较02物理建模技术物理建模技术概述物理建模指的是虚拟对象的质量、重量、惯性、表面纹理（光滑或粗糙）、硬度、变形模式（弹性或可塑性）等特征的建模。物理建模是虚拟现实系统中比较高层次的建模，它需要物理学与计算机图形学配合，涉及到力的反馈问题，主要是重量建模、表面变形和软硬度等物理属性的体现。分形技术分形技术在地理特征建模中的应用

分形技术通过自相似性，能够精准地模拟出河流、山体等地理特征的复杂形状。01分形技术在虚拟现实静态远景建模中的优势

由于其自相似特性，分形技术在虚拟现实系统中常用于静态远景的建模，能有效地节省计算资源。02分形技术与粒子系统的结合应用

分形技术和粒子系统相结合，可以创建出具有自然美感和真实感的虚拟环境，如复杂的地形和动态的天气效果。03粒子系统粒子系统在虚拟现实中的应用

粒子系统是一种物理建模技术，常用于描述火焰、水流、雨雪等现象及动态运动的物体建模。粒子系统的基本原理

粒子系统通过简单的体素完成复杂的运动建模，每个粒子代表一个虚拟对象，具有质量、速度和加速度等属性。粒子系统的优势与局限性

粒子系统能够实现逼真的动态效果，但计算复杂度较高，对硬件性能要求较高，且难以处理复杂交互行为。应用分形技术在物理建模中的应用分形技术通过描述自相似特征的数据集，用于静态远景的建模，如山体和河流。粒子系统在行为建模中的应用粒子系统是一种物理建模系统，通过简单的体素实现复杂运动建模，常用于描述动态物体的运动。03行为建模技术行为建模技术概述01

客观规律的仿真是指通过计算机技术模拟现实世界中的物体或对象的行为和运动，以实现虚拟现实的效果。02

在虚拟环境行为建模中，建模方法主要包括基于数值插值的运动学方法和基于物理的动力学仿真方法，用于模拟物体在虚拟环境中的行为和运动。03

客观规律的仿真可以应用于各种领域，如游戏、动画、医学等，通过模拟真实世界中的物体行为，提供更加逼真和沉浸式的体验。仿真应用案例建模方法行为建模运动学与动力学仿真方法运动学方法在虚拟现实中的应用运动学方法通过数值插值技术，实现物体在虚拟环境中的平滑运动和交互。01动力学仿真方法基于物理原理，模拟