虚拟现实PPT课件.ppt

1 by李姚蒋维徐铭 虚拟现实技术 2 1 概念定义2 发展历程3 应用领域4 面临问题 目录 3 4 虚拟现实技术的概念 01 5 特征 多感知性存在感交互性自主性 6 虚拟现实技术 VR 丰要包括模拟环境 感知 自然技能和传感设备等方面 模拟环境是由计算机生成的 实时动态的三维立体逼真图像 感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知 包括视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉 力觉 运动等 也称为多感知 自然技能是指人的行为动作 由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据 并对用户的输入作出实时响应 并分别反馈到用户的五官 传感设备是指三维交互设备 内容简介 7 关键技术 虚拟现实运用的技术 8 虚拟现实技术的发展 02 9 10 1 VR技术在美国的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地 目前大部分研究机构都在美国 NASAAmes实验室一直是许多VRT思想的发源地 早在1981年 他们就开始研究空间信息显示 1984年开始了虚拟视觉环境显示项目 后来还开发了虚拟界面环境工作站 目前 Ames实验室正在致力于一个叫 虚拟行星探索 的试验计划 这一项目能使 虚拟探索者 利用虚拟环境来考察遥远的行星 2 VR技术在欧洲的研究现状在欧洲 英国的Bristol公司开发的软件系统DVS是一个领先于某些标准操作系统环境 公司还提供了领先于DVS的环境编辑语言 在该语言中 VR被分成3类 实际环境检测 虚拟环境控制 虚拟环境显示 每个类别里有门的操作符模型 DVS软件则使每个操作符产生不同的功能 英国在VR开发的某些方面 特别是在分布并行处理 辅助设备 包括触觉反馈 设计和应用研究方面 在欧洲来说是领先的 3 VR技术在日本的研究现状日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位 它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就 东京大学的原岛研究室开展了3项研究 人类面部表情特征的提取 三维结构的判定和三维形状的表示 动图像的提取 在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面 称为SpmAR 4 国内虚拟现实发展现状我国在VR技术上的研究起步较晚 和一些发达国家相比还有很大的一段距离国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目 国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果 北京航空航天大学清华大学 浙江大学 哈尔滨工业大学等都是国内最早进行VR研究 最有权威的单位 发展现状 11 未来虚拟现实技术的发展趋势主要表现在以下方面 1 动态环境建模技术 2 实时三维图形生成和显示技术 3 媒介与人的融合 4 大型网络分布式虚拟现实的研究与应用 发展趋势 12 虚拟现实技术的应用 03 13 14 一 生活娱乐1 游戏 在保持其实时性和交互性的同时 逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强 2 艺术 VR所具有的临场参与感与交互能力 可以将静态的艺术转化为动态的 使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术 3 虚拟演播室 主要优点是它能够更有效地表达新闻信息 有及时更换虚拟场景的能力 增强信息的感染力和交互性 4 旅行 观光 借助虚拟现实帮助制定旅游行程计划 也能探索一些无法企及的地区 获得真实的旅游体验 15 二 医疗卫生1 可以建立虚拟人体模型 借助于跟踪球 HMD 感觉手套 可以很容易了解人体内部各器官结构 2 在医学院校 学生可在虚拟实验室中 进行 尸体 解剖和各种手术练习 反复实践 不受标本 场地等的限制 3 手术之前 医生重复地模拟手术 移动人体内的器官 寻找最佳手术方案并提高熟练度 4 康复训练 包括身体康复训练和心理康复训练 以达到能够自理生活 自由运动 解除心理障碍的训练 16 三 科技军事1 军事模拟训练 美国一直致力于研究SIMNET的虚拟战场系统 以提供坦克协同训练 2 航空航天 利用VR技术 可模拟零重力环境 代替非标准的水下训练宇航员的方法 3 飞行模拟器 一种虚拟军队模拟设备 主要在一个固定而安全的计算机中心使用精密的计算机模型来重现各类飞行器的性能和局限性 4 拥有数字地球等于占据了现代社会的信息战略制高点 从战略角度来说 数字地球是全球性的科技发展战略目标 17 四 工业生产1 船舶制造 提前发现和解决实船建造中的问题 从而真正实现船体建造 舾装 涂装一体化和设计 制造 管理一体化 2 轨道交通 运用三维虚拟与仿真技术模拟出从轨道交通工具的设计制造到运行维护等各阶段 各环节的三维环境 3 汽车虚拟开发工程 在汽车开发的整个过程中 采用计算机辅助技术 使开发 制造都置于严格的数据环境中4 室内设计工具 以视觉形式反映了设计者的思想 提高了设计和规划的质量与效率 18 19 20 远端临场机器人DORADORA由宾夕法尼亚大学的研究人员开发 可以让机器人完全匹配使用者戴着眼镜的头部运动 并使用远程摄像机 捕捉周围发生的一切 让眼镜佩戴者可以360度环顾四周各个方向的动静 即使坐在家中也可以自由的在外面的环境中游览 目前这个设备成像只有30帧每秒 延迟大概在70毫秒左右 部分原因是因为控制机器人需要使用无线网络连接 太长距离会造成信号延迟 除此之外机械的响应速度也会造成一定影响 但是该系统仍处于研究阶段 还有有很多改进的余地 而一旦实验成功 这种机器人的潜力将是惊人的 它将帮助残疾人士处理很多事务 让游客以新颖的方式游览世界各地的博物馆或画廊 甚至在危险的探险和救援行动中也能发挥关键作用 04 我是你的眼 虚拟现实技术结合机器人 03 21 虚拟现实技术的障碍 04 1 没有真正进入虚拟世界的方法虚拟现实装备依然要通过线缆连接到计算设备上 而这也大幅限制了使用者的活动范围 大范围移动的行为都会被各种线缆束缚 阻挡着用户和虚拟世界之间的交流 无法给使用者带来逼真的沉浸式体验 虽然现在有一些第三方的解决方案 如专门创建一个房间来供虚拟现实设备使用 或者是一些设备 如VirtuixOmni跑步机 允许人们在固定的空间内安全的模拟移动 但通常价格昂贵 并不是普通使用者所能承受的负担 面临问题 22 2 如何 输入 也是一大困扰虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界中与目标进行互动 大多数设备只是对用户的头部进行跟踪 但是并不能追踪身体的其它部位 比如手部动作现在就无法真正模拟 尤其是在游戏方面 有些人在采取措施 但是目前大家都不知道自己要做的是什么 虽然有控制器 还有枪 但是我们需要的是一种专门为虚拟现实设备开发的专用输入设备 并且会成为主流 它不一定很完美 但是必须要超越一把剑 一支枪甚至是一双手 这是非常困难的 不过模拟一只手要比枪难度更大 一款虚拟现实设备的研发者如是说 面临问题 23 3 缺乏统一的标准虚拟现实技术目前仍处于初级阶段 虽然许多开发者对虚拟现实充满了热情 但是大家都没有一个统一的标准 在虚拟现实设备问世早期 受限于设备体积 硬件规格和技术屏障 往往以街机的形式作为一个独立 一体 封闭的设备存在 时至今日 虽已被竭力缩小至可佩戴于头部 并被重新定义为外接设备 但随之而来的便是兼容性屏障 由于目前尚未出现领头羊来制定相关的软硬件标准 导致众多第三方厂商止步于混乱的市场现状 不敢贸然涉足 举步维艰的虚拟现实也正是因此陷入了 死循环 中 面临问题 24 4 容易让人感到疲劳虚拟现实场景中 移动着观看和静坐观看 二者带来的体验是截然不同的 镜头的加速移动 就会带来不同的焦点 而这些如果运用不当 就会让用户的神经系统发生冲突 带来恶心的感觉 甚至如果镜头移动的过于迅速 直接会暂时影响用户的视力 有些人要更敏感 更容易眩晕 虽然虽然很多公司最新的产品可以避免为用户带来身体不适 但是仍然需要用户亲身体验过才行 目前还有一些研究显示 女性通常要比男性更容易对这些设备产生不适 面临问题 25 5 设备看起来不太美观最后一点虽然看起来有些肤浅 但是同样很重要 一款专业的虚拟