虚拟现实VR课程学习

虚拟现实的概念什么是VR? VR是VirtualReality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，概念是在80年代初提出来的，其具体是指在计算机支持下的一种人工环境，是人类与计算机和极其复杂的数据进行交换的一种技术。利用计算机系统可以人为的创建一种虚拟空间，虚拟现实系统具有向用户提供视觉、触觉、味觉和嗅觉等感知功能的能力。由”人适应计算机”逐步过渡到”计算机适应人“。第1页/共22页第一页，共23页。虚拟现实的概念VR的特点：（1）浸没感（2）交互性（3）想象性第2页/共22页第二页，共23页。虚拟现实的概念虚拟现实的分类：1.桌面虚拟现实2.沉浸的虚拟现实3.增强现实性的虚拟现实4.分布式虚拟现实第3页/共22页第三页，共23页。虚拟现实的概念虚拟现实与三维动画的区别：虚拟现实三维动画

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。

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。

预先假定的观察路径，无法改变。

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。

只能如电影一样单向演示，场景变化,画面需要事先制作生成，耗时、费力、成本较高。第4页/共22页第四页，共23页。虚拟现实的概念虚拟现实三维动画

支持立体显示和3D立体声，三维空间真实。

不支持

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，同样可以用于多模体资料制作和宣传，性价比高。

受动画制作时间限制，无法详尽展示，性价比低。

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。

只适合简单的演示功能。第5页/共22页第五页，共23页。VR硬件及交互设备空间数据采集系统

空间数据采集系统，通过卫星遥感、航空遥感和全球定位系统等获取及时空间数据，建立准确可靠的虚拟现实空间环境。遥感是一种利用物体反射和辐射电磁波的固有特性，通过贯彻电磁波、识别物体以及物体存在环境条件的技术。第6页/共22页第六页，共23页。VR硬件及交互设备人体数据捕捉系统

人体数据捕捉设备，可以实事的记录人体的各项数据和动作，包括人体动作、面部表情、生理指数、气味、语音等。第7页/共22页第七页，共23页。VR硬件及交互设备三维交互设备

常见的三维显示设备有头盔式显示器和立体眼镜等。

头盔式显示器采用立体图绘制技术来产生两幅相隔一定间距的透视图，并直接显示到对应于用户左、右眼的两个显示器上。新型的头盔式显示器都配以磁定位传感器，可以测定用户的视线方向，使场景能够随着用户视线的改变而作出相应的变化。第8页/共22页第八页，共23页。VR硬件及交互设备高性能计算机系统1.数据转换和数据预处理技术；2.实时、逼真图形图像生成与显示技术；3.多种声音的合成与声音空间化技术；4.多维信息数据的融合、数据压缩以及数据库的生成；5.包括命令识别、语音识别，以及手势和人的面部表情信息的检测等在内的模式识别；6.分布式与并行计算，以及高速、大规模的远程网络技术。第9页/共22页第九页，共23页。技术原理第10页/共22页第十页，共23页。技术原理虚拟世界、计算机、虚拟现实软件、输入设备和输出设备运行过程大致为：参与者首先激活头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号，虚拟现实软件收到由跟踪器和传感器送来的输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库作必要的更新，调整当前的虚拟环境场景，并将这一新视点下的三维视觉图像及其他(如声音、触觉、力反馈等)信息立即传送给相应的输出设备(头盔显示器、耳机、数据手套等)，以便参与者及时获得多种感官上的虚拟效果。第11页/共22页第十一页，共23页。技术原理VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统第12页/共22页第十二页，共23页。技术原理主要开发技术：VRMLXMLX3DJava3D在虚拟现实技术中，VRML/GeoVRML、XML、X3D、GML以及Java3D技术各有所长，互为补充，利用VRML的图形建模功能，XML的国际化、结构化、模块化的特性以及Java强大的网络编程语言，共同组成一个强大的虚拟现实开发环境。VRMLXML地理实体

X3DJava3D第13页/共22页第十三页，共23页。技术现状国外现状：

在欧洲，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。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算第14页/共22页第十四页，共23页。技术现状国内现状： 在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视。

浙江大学CAD&CG国家重点实验室在基于图像的虚拟实现、分布式虚拟环境的建立、多细节层次模型、真实感三维重建、基于几何和图像的混合式图形实时绘制算法等领域开展了深入的研究，在国内外产生了广泛的影响。第15页/共22页第十五页，共23页。趋势及应用VR的主要瓶颈问题：1.虚拟环境表示的准确性；2.虚拟环境感知信息合成的真实性；3.人与虚拟环境交互的自然性；4.实时显示问题；5.图形生成；6.智能技术(AI)。第16页/共22页第十六页，共23页。趋势及应用未来发展趋势：1、动态环境建模技术；2、实时三维图形生成和显示技术；3、新型交互设备的研制；4、智能化语音虚拟现实建模。第17页/共22页第十七页，共23页。趋势及应用技术应用1.医学

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。外科医生在真正动手术之前，通过虚拟现实技术的帮助，能在显示器上重复地模拟手术，移动人体内的器官，寻找最佳手术方案并提高熟练度。第18页/共22页第十八页，共23页。趋势及应用 丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。第19页/共22页第十九页，共23页。趋势及应用 模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为VR提供了广阔的应用前景。美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统，以提供坦克协同训练，该系统可联结200多台模拟器。另外利用VR技术，可模拟零重力环境，替非标准的水下训练宇航员的方法。第20页/共22页第二十页，共23页。END谢谢大家！第21页/共22页第二十一页，共23页。感谢您的观看！第22页/共22页第二十二页，共23页。内容总结虚拟现实的概念。由”