虚拟场景制作与演示资料

基本概念：虚拟现实技术（三）
❖ 虚拟现实的应用
➢ 军事训练
SIMNET&DIS (美国DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency )1983年开始的一项研究,交付官方使用于1990年,用于模拟组 队作战环境 )
➢ 教育与培训
pedagogical agent Steve; JackMOO
❖ 虚拟世界:是全体虚拟场境或给定仿真对象的全体； ❖ 虚拟场境：是由计算机生成的，通过视、听、触觉等
作用于用户，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿 真；
➢ 70年代，M.W.Krueger曾提出“人工现实（Artificial Reality， 简称AR）”，它用来说明由Ivans Sutherland 在1968年开 创的头盔式三维显示技术以来的许多人工仿真现实；
❖ 美国宇航局Ames研究中心的科学家将探索到的火 星数据进行处理后得到了火星的虚拟现实图像。研 究人员可以看到全方位的火星表面景象：高山、平 川、河流，以及综横的沟壑里被风化的班驳的巨石， 都显得十分清晰逼真，而且不论你从哪个方向看这 些图，视野中的景象都会随着你的头的转动而改变， 就好象真的置身于火星上漫游、探险一样，这无疑 对天文、气象的教学有所帮助。
➢ 在1984年，美国科幻作家William Gibson提出另一个词“电 脑空间（Cyber Space）”,它是指在世界范围内同时体验人 工现实；
➢ 类似的词还有： “人工环境（Artificial Environments）”； “人工合成环境（Synthetic Environments）”； “虚拟环境（Virtual Environments）”；
➢ 软件基础： 虚拟现实技术和网络技术的结合; ➢ 日益复杂的数据使得原来的界面不能满足需要，人们希
望更加直观的表达信息，使用更加自然的方式进行人机 交互以及通过网络实现人与人之间实时、形象的交流.
基本概念：虚拟现实技术（五）
❖ 历史回顾
虚拟现实和其他技术一样，也是在前人大 量工作的基础上发展起来的。
➢ 立体电影，立体声技术
➢ 飞行模拟器
最早实际使用的仿真技术；
➢ “星际旅行”“宇宙飞船”的演示
➢ 机械手、机器人 危险场合进行各类“遥控操作”；
➢ 游戏
驾驶汽车、潜艇航行
基本概念：虚拟现实技术（六）
重要事件
❖ HMD
Head-Mounted Display
1968年Sutherland 三维头盔显示器 ；
虚拟场景制作与演示
华中师范大学 2008
第一章 概论
❖ 基本概念 ❖ 应用 ❖ 特点 ❖ 建模工具 ❖ Multigen Creator背景知识
基本概念
❖ 虚拟现实技术 ❖ 虚拟显示技术 ❖ 仿真与可视化
❖ 在美国北方边陲的华盛顿州，一队队中小学生在教 师的带领下，走进了停在路边的汽车教室。教室里 没有黑板和讲台，只是在每个座位的前方都设有一 顶特殊的头盔和操纵杆。孩子们只要戴上头盔，手 握操纵杆，眼前就会出现一幅幅栩栩如生的景像。 如上化学课时，孩子们通过电脑将采集的一个氧原 子和两个氢原子合在一起，眼前就会出现一个网状 的水球，这是孩子们自己创造的水分子；在物理课 上学生们还可以自己动手创造出降水、水汽蒸发等 自然景观，直观有趣、生动形象。这种新颖的教学 方式也是通过虚拟现实技术实现的。
❖ 美国德克萨斯州的第一个“可见人”虚拟图像是由 5000多帧人体不同截面的射线、磁和光的图像组成 的，所有这些信息经技术处理后被存储起来，医生 们只要通过交互网络调用，就可以看到详细的人体 图。“可见人”的信息量如此之大，以至于即使不 停地用高速线路传送，也需要两周的时间才能全部 传送完，它所占用的信息空间相当于“大不列颠百 科全书”的50多倍，这一虚拟人体可以用来进行教 育、实习以及研究用。
➢ 网络会议与远程协作 Sony公司基于DIVE的一个系统
➢ 娱乐和虚拟社区
Cybertown (使用Blaxxun）
➢ 电子商务
VR commerce of IBM
基本概念：虚拟现实技术（四）
❖ 虚拟百度文库实发展的原动力
➢ 因特网技术的广泛使用: Internet已经成为娱乐、商业等 的重要媒体;
➢ 硬件基础：网络带宽的提高（宽带网的逐渐普及），个 人计算机图形处理能力的增强;
➢ 在1989年Jaron Lanier创造Virtual Reality一词。
基本概念：虚拟现实技术（二）
❖ 主要特点：
➢ 逼真的感觉
➢ 自然的交互
➢ 个人的视点
信息
➢ 迅速的响应
入及时更新
视觉，听觉，触觉，嗅觉等 运动，姿势，语言，身体跟踪等 用户的眼、耳、身所感到的感觉
感觉信息根据视点变化和用户输
❖ Videoplace
1985年Krueger正式发表；
❖ VIEW项目 Virtual Environment Workstation
美国宇航局Ames研究中心的虚拟场境工作站；
❖ Data Glove
VPL公司采用定位装置Polhemus的数据手套；
VPL公司采用三维定位装置 Polhemus的数据手套示意图
1992年Cruz-Neira的墙式显示屏自动声象虚拟场境；
❖ VRML Virtual Reality Modeling Language
因特网上 1.0及2.0版本的虚拟现实建模语言
CAVE
墙式显示屏自动声象虚拟场境
基本概念：虚拟现实技术（一）
❖ 虚拟现实（VR，Virtual Reality) ：是一种可以创建 和体验虚拟世界的计算机系统；
❖ VR用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、 触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出 发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世 界客体进行浏览和交互考察。
三维定位装置Polhemus原理
基本概念：虚拟现实技术（七）
重要事件
❖ BOOM Binocular Omni-Oriented Monitor
美国宇航局Fakespace Lab的双筒全方位监视器；
❖ CAVE Audio-Visual Experience Automatic Virtual Environment