虚拟现实考点

1、第一章逼真的视、听、触、嗅、味觉等一体化的虚拟环境用户借助一些特殊的输入与输出设备，采用自然的 方式与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响，从 而产生亲临真实环境的感受和体验。VR系统的组成及其功能：（1）计算机:负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的 自然交互等功能的实现。加上背景，增加旋转、缩放、移动、声音等交互性 的效果。Cult3D Viewer pulgin:这是一个针对其他应用程 序的显示插件，必须安装以后才可以在IE、 Netscape、Acrobat、Office 等软件中看到 Cult3D 的效果。第七章VRML程序是一种ASCII码的描述程序，可以使用计10. 文本 ：Text

2、string# MFStringfontStyleNULL#SFNodemaxExtent0.0#SFFloatlength#MFFloat 11.创建一个木板，上面写有几个字母。VR技术的定义：指采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成（2）输入与输出设备：用以识别用户各种形式的输 入，并实时生成相应反馈信息。（3）应用软件系统:虚拟世界中物体的几何模型、物 理模型、运动模型的建立；三维虚拟立体声的生成； 模型管理技术及实时显示技术、虚拟世界数据库的 建立与管理等。（4）数据库:虚拟世界数据库主要存放的是整个虚拟 世界中所有物体的各方面信息。在虚拟世界中含有 大量的物体，在数据库中就需要有

3、相应的模型。VR技术的实现对信息技术的发展会产生什么影 响？在观念上，从以计算机为主体变成以人为主体在哲学上使人进一步认识虚和实之间的辩证 关系3.引起了一系列的技术和手段的重大变革 4.促进了理论与技术的进步5.促进了计算机学 科的发展与交叉为人类认识世界提供了全新的 方法与手段，对人类的生活产生了重大的影响VR技术与其他技术1、计算机图形学2、多媒体技术3、系统仿真技术4、VR与计算机图形学、多媒体技术、仿真技 术5、VR与三维动画技术VR的三个特性:交互性，沉浸性，想象性VR系统分类：沉浸式VR系统、桌面式VR系统、增 强式VR系统、分布式VR系统。沉浸式VR系统的五个特点：具有高度实时

4、性能。具有高度的沉浸感。具有良好的系统集成度与整合性能。具有良好的开放性能同时支持多种输入与输出设备并行工作。 常见的沉浸式VR系统有：基于头盔式显示器的系 统、投影式VR系统、远程存在系统。桌面式VR系统主要的三个特点：用户处于不完全沉浸的环境，缺少完全沉浸、 身临其境的感觉，即使戴上立体眼镜，他仍然会受 到周围现实世界的干扰。对硬件设备要求极低，有的简单型甚至只需要 计算机，或是增加数据手套、空间跟踪设置等。由于桌面式VR系统实现成本相对较低，应用相 对比较普遍，而且它也具备了沉浸性VR系统的一些 技术要求。桌面式VR系统采用设备较少，实现成本低，对于开 发者及应用者来说，应用桌面式VR技

5、术是从事VR 研究工作的初始阶段。增强式VR系统主要具有以下三个特点：真实世界和虚拟世界融为一体。具有实时人机交互功能。真实世界和虚拟世界是在三维空间中整合的。 增强式VR系统常见有：基于台式图形显示器的系 统、基于单眼显示器的系统（一个眼睛看到显示屏 上虚拟世界，另一只眼睛看到的是真实世界）、基于 光学透视式头盔显示器、基于视频透视式头盔显示 器的系统。分布式VR系统有以下特点：各用户具有共享的虚拟工作空间。伪实体的行为真实感。支持实时交互，共享时钟。多个用户可以各自不同的方式相互通信。资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界 中的对象。VR系统运行在分布式系统下有两方面的原因：一方 面是充

6、分利用分布式计算机系统提供的强大计算能 力；另一方面是有些应用本身具有分布特性，如多 人通过网络进行游戏和虚拟战争模拟等。虚拟环境给人提供的各种感官刺激人的视觉人的感知有80%-90%来自于人类的视觉， 要实现VR，首先要在视觉上进行模拟。听觉是人类感知世界的第二大通道，必须在听觉上 进行模拟，身体感觉则是收集来自用户身体的信息，使我们知 道身体状态及与周边环境的关系，在黑暗中我们能 用手触摸物体能感觉到它的表面粗糙等属性。VR技术目前在军事与航空、娱乐、医学方面、机器 人方面的应用占据主流，其次是教育及艺术商业方 面，另外在可视化计算、制造业等领域也有相当的 比重。其中应用增长最快的是制造业

7、。军事上的应用-一军事训练:虚拟战场环境，近战战 术训练，单兵模拟训练,诸君兵种联合战略战术演习 航空航天方面的应用-一（1）NASA的VR训练（2）EVA 的VR训练（3）英国空军的虚拟座舱教育与培训虚拟校园，虚拟演示教学与实验，远 程教育系统，特殊教育工业应用-1、产品的外形设计2、产品的布局设 计3、机械产品的运动仿真4、虚拟装配5、产品加工 过程仿真6、虚拟样机医学领域-一虚拟人体，也就是数字化人体，这样的 人体模型，使医生更容易了解人体的构造和功能。 另一类是虚拟手术系统，可用于指导手术的进行。第三章虚拟现实系统的相关技术：立体显示技术，环境建 模技术，真实感实时绘制技术,三维虚拟声

8、音的实现 技术，自然交互与传感技术，实时碰撞检测技术 第四章虚拟现实系统的建模有两种意义：从广义的方面说，凡是把真实世界的事物，用一套 方法映射到虚拟现实中去，就可以算建模。可以是 一套公式，一个数值，或者一种逻辑，一个物品。 比如用一个正弦曲线来作为一个模式，表示一波海 浪，就可以说是为海浪建模。更常见的是狭义的建模，特制用一些三维软件制作 比如3DMax、vega去建立真实物体的三维模型。简单地说，制作三维模型只是建模的一种，但建模 不一定是建立可视的三维模型，还可以是数学模型、 逻辑模型等等。常见建模软件特点：MultiGen Creator 系列：MultiGen Creator系列产

9、品是一个高性价比、高度 自动化、功能强大、交互的三维建模工具，具有强 大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成 功能，以及多种专业选项及插件，能高效、最优化 地生成实时三维（RT3D）数据库，并与后续的实时 仿真软件紧密结合，专门创建用于视景仿真的实时 三维模型。VEGA系列：Vega将先进的模拟功能和易用工具相结合，对于复 杂的应用，能够提供快速、方便地建立、编辑和驱 动工具。Vega能显著地提高工作效率，同时大幅度 减少源代码开发时间。WTK的特点为性能而设计算法设计使画面高品质得到根本的保障。这种高效 的视觉数字显示提高了运行、控制和适应能力，特 点:高效传输数据及细节分辨。为开发而

10、强化提供了强大的功能，它可以开发出最复杂的应用程 序，还能提高一个组织的生产效率。开放性和系统优化提供了一个工具可简捷的跨过不同的平台，包括 SGI、Evans 和 Sutherland、Sun、HP、DEC 和 Intel 。高级函数调用包含的函数可用来实例化和访问通用的设备。3.3DS MAX常用于虚拟现实技术的建模，与其它的 同类软件相比，它具有以下的优点：入门容易，学习简单性价比高提供了功能强大的建模功能用户人数众多，交流方便第六章Cult3D的特点：模型质量高，交互性能好文件体积小跨平台性能好对计算机软件及硬件要求低，Cult3D软件可应用 于各种不同的操作系统，如Win95/98/

11、NT/2000/XP、 Mac OS，并且可与IE浏览器、Netscape浏览器、 MS Office、Adobe Acrobat、Authorware 等多种应 用程序结合。Cult3D软件包括三个组成部分:Cult3D Export pulgin:这个输出插件是针对3DMAX、MAYA等三维 软件的，可以通过这个插件将 3D模型输出成 Cult3D Design所识别的*.c3d格式。Cult3D Designer:这是Cult3D的主要部分，是 Cult3D的设计制作工具，可以将模型（*.c3d格式） 算机中任何一种具有文本编辑器的编辑器（如 Windows中自带的记事本（NotePad

12、）、写字板（WordPad）等）来编辑VRML源程序代码。VrmlPad编辑器的主要功能有：文件管理功能；（2）文件编辑功能；（3）具有预览功能；（4）方便 快捷的材质编辑功能；（5）方便下载VRML资源 VRML语法主要包括有文件头、节点、原型、脚本和 路由等。在VRML文件中，节点是核心。VRML场景 可以由一个或多个节点组成，VRML中还可以通过原 型节点创建新的节点。节点是VRML文档中最基本的组成单元，是VRML的 精髓与核心。VRML场景往往由一组具有一定层次结 构的节点构造出来。每个节点包含有子节点和描述 节点属性的“域名”、“域值”。在VRML中，每一个节点一般都有两种事件，“

13、入事 件”（eventIn）和“出事件”（eventOut），每个节点 通过这些“入事件”和“出事件”来改变节点自己 的域值。事件相当于高级程序语言中的函数调用。 事件的调用是临时的，事件的值不会被写入VRML 中。路由的功能是连接一个节点的入事件” eventIn 和另外一个节点的“出事件” eventOut。通过简单 的语法结构，建立两个节点之间的时间传送的路径。 脚本是一个程序，是与各种高级语言与数据库的接 口。在VRML文件中的两个节点之间存在着路由，事 件可以通过相应路由从一个节点传递到另一个节 点。也可以通过添加脚本程序对这些事件与路由进 行编程设计，便虚拟世界的交互性更强。VRM

14、L文件由各种各样的节点组成，节点之间可以并 列或是层层嵌套使用Shape节点是VRML核心节点。 所有立体空间造型均使用这个节点来创建。它可以 创建和控制VRML支持的造型的几何尺寸、外观特 征、材质等1）创建了一个长为3.0、宽为3.0及高为4.0的立 方体#VRML V2.0 utf8Shapeappearance Appearance material Material geometry Box size 3.0 3.0 4.02）创建了一个半径为3的灰色球体。#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance materialMaterialgeome

15、try Sphere radius 3.03）在场景中创建圆柱体几何造型用节点Cylinder， 该节点geometry域的域值。Cylinder bottom TRUESFBoolheight2.0# SFFloatsideTRUESFBooltopTRUESFBoolradius1.0SFFloat 4）创建了一个底面半径为1.5，高为3.5且没有底 的圆锥体。#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material geometry Cone bottomRadius 1.5height 3.5bottom FALSE#VR

16、ML V2.0 utf8#创建一个木板Shape # Shape模型节点appearance Appearancematerial Material # 空间物体造型外观diffuseColor 1.0 1.0 1.0# 一种材料的漫Background urlvideo.mpg反射颜色skyColor #电影文件*.mpgtransparency 0.8岫体的透明度0.6 0.6 0.6loop TRUETransformrepeatS FALSErotation 1.0 1.0 0.0 0.785repeatT FALSEgeometry Box childrenspeed 1.5 siz

17、e 20 8 0.8# 透明Shape Shape 板 appearance Appearance material Material appearance Appearancematerial Material #创建文本造型texture ImageTexture diffuseColor 0.0 0.0Shape # Shapeurl P13.jpg 0.0模型节点textureTransformtexture USEappearance AppearanceTextureTransform movie material Material #空间物体造型scale 1.3geometry

18、 Box 外观1.3size7.65.60.01diffuseColor 1.0 0.0 0.0#一种材料的漫反#电影屏幕射颜色geometry Cylinder radius 2.0视点变换：视点节点Viewpoint、场景导航信息节height 4.0点 NavigationInfogeometry Text 插补方法是创建动画最主要的方法string 在球体的点阵加入一个平行光源。传感器可以分为两大类，一类是触摸型的传感器，Hello”,#不同的行用逗号隔#VRML V2.0 utf8另一类是感知性的检测器。开Transform 25.利用VRML建立立体网站My name is VRM

19、Lscale 0.2 0.2 0.2HTML是超文本标记语言，它常用来设计网页。它children 是一种描述文档结构的语言，它是一个放置了标签fontStyle FontStyleInline的ASCII文本文件。在此文件中采用超链接的方法family typewriter #字符集（是一种等宽字url sphs.wrl可实现VRML程序的调用。体）在HTML网页中可链接VRML程序，并实现网页与size 2.0DirectionalLight VRML程序之间的跳转。style BOLDITALICdirection 0 5 0justifyambientIntensity 1.0MIDD

20、LE#中间color 1.0 0 0何物体造型都是由点、线、面组成的，在Shape节intensity 1.0VRML-HTML 世界之间的跳转/title点中有5个用于绘图的节点，分别是：PointSet、在球体的点阵加入一个锥光源，其效果如图7-6-10IndexedLineSet、 IndexFaceSet、 ElvationGrid、所示。Extrusion。#VRML V2.0 utf8VRML-HTML世界之间的跳转内联节点（Inline）的作用是引入外部VRML场景。Transform 进入VRML立体空间场景可将整个VRML源程序进行拆分。这就是软件工程的translation

21、 0 0 0进入 VRML 场景 1设计思想，采用结构化、模块化、层次化，提高软scale 0.2 0.2 0.2进入 VRML 场景 2件设计质量，设计出层次清晰、结构合理的软件项children 进入 VRML 场景 3目。Inline编组节点（Group）是构建新对象的一种方法，它是url sphs.wrlVRML中的最基本的群节点，它可以将多个节点纳入其中，形成一个整体。SpotLightlocation-1003Cult 3D是一种虚拟现实技术常用制作工具，其制Anchor锚节点即超级链接群节点，它的作用是链接#锥光源起始坐标作的三维物体文件容量小，质量高，在产品展示、VRML三维立

22、体空间中各个不同场景，使VR也世界变radius 20.0#网站建设中应用较多。得更加生动有趣。还可以利用Anchor锚节点直接上锥光源照射半径27.常见对VRML文件容量的优化方法有：网，实现真正意义上的网络世界。beamWidth 1.524#锥光源利用DEF、USE和PROTO对实例进行重用用六张图片创建一个全景的背景照射宽度消除空白间隔#VR也 V2.0 utf8ambientIntensity 1.0#锥光光数据的优化Background源向四周照射强度利用gzip压缩VRML文档frontUrl p07.jpg#前面intensity1.028.提高渲染速度：除了从硬件上提高计算机

23、CPUbackUrl p08.jpg#后面#光源的光线强度速度、增加内存、选择好的显示卡等方法外，也可leftUrl p09.jpg#左面direction 1 0 0#以通过以下方法的应用，在不损失效果的同时，提rightUrl p10.jpg#右面光源的光线的朝向高渲染的速度。topUrl p12.jpg#顶部color 1.0 0.0 0.0#减少多边形的数目控制光源的使用优化bottomUrl p11.jpg #底部光源的颜色细节层次充分利用纹理分块处理优化碰使造型逼真，除了使用材质以外，还可以通过纹理on TRUE 撞有效使用脚本映射。纹理实际上就是一个位图，不改变物体几何添加声音：

24、音频剪辑节点AudioClip、声音节点X3D是一种无需任何授权费用的开放标准的Web3D形状，在不增加多边形的基础上提高渲染质量，是Sound、影片节点 MovieTexture文件格式以及运行时架构，它使用XML来描述与交将图形指定到造型表面。创建一个液晶电视外型，并播放视频换3D场景和对象。它是一套通过了 ISO认证的标准，采用图片给物体表面进行贴图#VRML V2.0 utf8为应用程序中嵌入实时图形内容而提供存储、恢复#VR也 V2.0 utf8Transform 及回放的系统，在一种开放式架构中支持各个应用# 角度数 030456090translation 0.00.00.0领域

25、与各种用户。120135150180#背景颜色30.X3D的特性# 弧度数 00.5240.7851.0471.571children 整合了 XML这是与以下内容整合的关键：2.0942.3562.6183.141Background skyColor 0.2 0.8 0.5 Web Services分布式网络 跨平台、跨应用程序的Background Transform 文件与数据交换；skyColor translation0.0 0.0 -0.12组件化：允许轻量级的3D运行时核心引擎；0.75 0.75 0.75children 可扩展性：允许为垂直市场应用程序和服务添加组Transformrotation 1.0 1.0 0.0 1.047#创建液晶电视造型件以便扩展功能；重塑能力（Profiled）：标准化的扩展套件，以满足childrenShape 特定的应用需求；Shape appearance Ap