虚拟现实基本概念2

虚拟现实原理VR基本概念VR软件系统平台VR引擎实例和演示VR应用模式“虚”与“实”昔者庄周梦为蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻适志与！不知周也。俄然觉，则蘧蘧然周也。不知周之梦为蝴蝶与，蝴蝶之梦为周与？

——《庄子·齐物论》“虚”与“实”柏拉图：真正的世界只是存在于我们的想象中。笛卡尔：我思故我在！“IthinkthereforeIam”记忆裂痕虚拟偶像（SIMONE，又名虚拟情人、西蒙妮）逃出克隆岛（TheIsland）时空悍将（Virtuosity）异次元骇客（TheThirteenthFloor，又名十三阶梯、十三度空间）黑客帝国时间线盗梦空间描述虚拟现实（VirtualReality）就是研究一种计算机技术，把人们想象中的东西转化为一种虚拟境界和虚拟存在，而这种虚拟境界和虚拟存在对我们的感觉器官就象真的客观存在一样。VR终极目标《黑客帝国》距离这个目标还有相当的距离黑客帝国影片片段不同层次上的虚拟现实哲学意义上的虚拟现实虚拟实在与自然实在的对等性科学意义上的虚拟现实科学研究的三大手段：理论、建模、实验验证与模拟仿真人类梦想的场景在感知中的实现工程意义上的虚拟现实以计算技术为核心，生成感知上与真实环境高度近似，交互上直观自然的数字化环境虚拟现实VirtualReality1989年由美国Jaron.Lanier发明出来的一个词灵境、幻境、赛伯空间、虚拟现实虚拟现实（VirtualReality）虚拟的现实虚拟化现实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概念辨辨析虚拟现实实与三维维漫游虚拟现实实与景观观动画虚拟现实实与三维维游戏虚拟现实实与计算算机图形形学虚拟现实实概念的的变化虚拟现实实是计算算机生成成的给人人多种感感官刺激激的虚拟拟环境。。用户应应该能够够以自然然的方式式与这个个环境交交互，从从而产生生置身于于相应的的真实环环境中的的虚幻感感，沉浸浸感，身身临其境境的感觉觉应用需求求使VR的应用重重点进行行了多种种变化强调自然然交互产产生的应应用----如Kinect诸多应用用不再强调调沉浸感感，而强强调信息息提供----增强现实实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。萌芽与与诞生生（60年代-80年代末末）1966年，美美国MIT林肯实实验室室研制制出了了第一一个头头盔式式显示示器(HelmetMountedDisplay即HMD)1968年，Sutherland在哈佛佛大学学的组组织下下开发发了头头盔式式立体体显示示器及及一个个虚拟拟系统统，可可称得得上是是第一一个虚虚拟现现实系系统。。萌芽与与诞生生（60年代-80年代末末）1987年，《科学的的美国国人》(““ScientificAmerican””)上发表表了一一篇题题为先先进的的计算算机界界面（（InterfacesforAdvancedComputing）一文文；该该杂志志还发发表了了一篇篇报导导数据据手套套的文文章基于从从60年代以以来所所取得得的一一系列列成就就，美美国的的JaronLanier在80年代正正式提提出了了“VirtualReality”一词。。萌芽与与诞生生（60年代-80年代末末）军事与与航天天的推推动（（70年代-80年代））70年代和和80年代早早期，，美国国军方方开展展“飞飞行头头盔””和军军事现现代仿仿真器器的研研究1983年美国国DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美国国陆军军共同同为坦坦克编编队作作战训训练开开发了了一个个实用用的虚虚拟战战场系系统SIMNET。SIMNET萌芽与与诞生生（60年代-80年代末末）70年代和和80年代早早期，，美国国军方方开展展“飞飞行头头盔””和军军事现现代仿仿真器器的研研究1983年美国国DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美国国陆军军共同同为坦坦克编编队作作战训训练开开发了了一个个实用用的虚虚拟战战场系系统SIMNET。1984年NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美国国宇航航局））研制制成功功具有有现代代虚拟拟现实实系统统雏形形的VIVED系统1988年NASA研究完完成VIEW系统NASA研制的的VIVED和VIEW系统渐入民民间---游戏、、娱乐乐、模模拟应应用的的刺激激（90年代））3D游戏主题公园、、游乐场飞行、航海海、医学等等的模拟训训练1990年最早出现现的两款3D游戏1995年的3D游戏毁灭战士1&2（Doom1&2）2004年Doom3的效果2011年，Crysis2主题公园、、游乐场4D影院4D影院演示24D影院演示1虚拟高尔夫夫球场飞行、航海海驾驶模拟拟驾驶射击模模拟医学模拟、、仿真演示:medicien.mpg渐入民间---软硬件技术术的发展显卡的出现现与飞速发发展计算机图形形基础算法法的发展游戏引擎、、虚拟现实实平台软件件的研发VR在Internet上的兴衰（（90年代中-21世纪）网络上的虚虚拟世界/VR在Internet上的兴衰（（90年代中-21世纪）2006-2007年随secondlife的被报道而而繁荣国内出现很很多类似产产品局面迟迟无无法打开，，大都面临临破产原因分析技术问题无法找到盈盈利模式VR应用的大众众化与多元元化（21世纪）多媒体创意意展示奥运、世博博、春晚3D电影阿凡达清明上河图图---水晶石公司司制作多媒体创意意展示虚拟现实艺艺术虚拟现实与与数字媒体体、文化创创意紧密结结合起来VR应用的大众众化与多元元化（21世纪）适当放宽对对沉浸感的的追求，而而重视用户户体验创意展示、、体验人机交互----Kinect,iPhone增强现实增强现实增强现实——google智能眼镜Google眼镜演示虚拟现实概概念的进一一步总结有很深的哲哲学渊源是一种理念念新的应用模模式不断产产生，应用用热点在不不断发生变变化是多学科的的融合虚拟现实及及其相关学学科虚拟现实计算机图形形学自动化控制制计算机视觉觉模式识别科学计算可可视化数字图像处处理人机交互生理学、心心理学等输入/输出设备人工智能计算机网络络虚拟现实科学意义上上的纯粹的的概念：虚拟现实是是计算机生生成的给人人多种感官官刺激的虚虚拟环境。。用户应该该能够以自自然的方式式与这个环环境交互，，从而产生生置身于相相应的真实实环境中的的虚幻感，，沉浸感，，身临其境境的感觉应用意义上上的概念利用计算机机及各种传传感设备构构造一种信信息环境，，人能够高高效、自然然地对此信信息环境进进行感知、、交互，产产生沉浸感感或达到某某种信息传传达的目的的。对虚拟现实实概念的分分析应用意义上上的概念利用计算机机及各种传传感设备构构造一种信信息环境，，人能够高高效、自然然地对此信信息环境进进行感知、、交互，产产生沉浸感感或达到某某种信息传传达的目的的。虚拟现实（（VirtualReality）虚拟的现实实虚拟化现实实虚拟与现实实与几个概念念的辨析虚拟现实与与三维漫游游，景观动动画，三维维游戏，计计算机图形形学虚拟现实与与媒体数字媒体，，新媒体创意媒体虚拟现实概概念的进一一步分析什么是虚拟拟现实虚拟现实的的终极目标标不同层次上上的虚拟现现实虚拟现实的的概念辨析析虚拟现实应应用目标的的变化虚拟现实的的发展历史史与演变虚拟现实系系统的组成成虚拟现实系系统的一般般组成形式式虚拟现实系系统的组成成元素介入者（人人）虚拟世界生生成设备---VR的计算机系系统VR的人机接口口感知设备：：给介入者者提供感知知信号跟踪设备：：探测（接接受）介入入者的反应应动作虚拟世界介入者（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世世界的设备备硬件计算机软件操作系统；；虚拟现实实引擎；建建模软件……网络分布式交互互仿真已经经成为现代代仿真技术术，特别是是军事仿真真的潮流。。通讯网络络可以把VE转换成共享享的分布式式计算环境境。这些设备的的主要功能能视觉通道信信号生成与与显示（要求：实实时的帧速速率；高质质量的图像像）听觉通道信信号生成与与显示触觉和力觉觉通道信号号生成与显显示支持实时人人机交互操操作的功能能——三维空间定定位、碰撞撞检测、语语音识别以以及人机实实时对话功功能系统组成框框图虚拟世界介入者（人）感知设备跟踪设备人机接口感官刺激信号反应动作虚拟现实的的人机接口口VR的人机接口口有两个作作用：给人提供环环境感知信信息----感知设备机器人跟踪、探测测人的动作作和响应----跟踪设备机器人眼、耳、鼻鼻、舌、身身、意根据实验心心理学家统统计，人类类获取的信信息83%来自视觉，