虚拟现实技术概述

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虚拟现实技术简介

虚拟现实技术简介

虚拟现实技术简介虚拟现实技术是一种能够模拟和创造虚拟环境的计算机技术。

它通过利用计算机生成的图像、声音和其他感官输入,让用户沉浸在一个虚拟的世界中,并与其进行交互。

虚拟现实技术已经在多个领域得到广泛应用,包括游戏、娱乐、教育、医疗和训练等方面。

一、虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的实现需要借助多种关键技术。

首先,计算机图形学技术用于生成逼真的虚拟场景。

通过建模、渲染和动画等技术,可以创建出具有真实感的虚拟世界。

其次,虚拟现实设备如头盔、手套、眼镜等,能够提供沉浸式的感官体验。

这些设备可以感知用户的头部、手部动作等,并将其反馈到虚拟环境中,实现用户与虚拟世界的交互。

最后,通过实时计算、运算和传输,虚拟现实系统能够保持低延迟、高刷新率的图像和音频展示,以确保用户的体验质量。

虚拟现实技术的实现还面临一些挑战。

例如,感知延迟可能会导致用户在虚拟环境中出现眩晕和晕眩的感觉。

此外,虚拟现实设备的重量、尺寸和舒适度也是需要改进的方面。

二、虚拟现实技术的应用领域1. 游戏和娱乐虚拟现实技术在游戏和娱乐领域有着广泛的应用。

通过虚拟现实设备,玩家可以身临其境地参与游戏,增强游戏的沉浸感和娱乐体验。

例如,玩家可以在虚拟现实环境中与游戏中的角色进行互动,感受到来自游戏世界的视听刺激。

2. 教育和培训虚拟现实技术也在教育和培训领域得到广泛应用。

通过创建虚拟的教学环境,学生可以进行虚拟实验、参观虚拟博物馆等,提高学习的效果和兴趣。

在培训方面,虚拟现实技术可以用于模拟危险和复杂的场景,让员工可以在虚拟环境中进行练习和培训,提高工作技能和安全意识。

3. 医疗和康复虚拟现实技术在医疗和康复领域有着重要作用。

医生可以利用虚拟现实技术进行手术模拟和计划,提高手术的准确性和安全性。

同时,虚拟现实技术也可以用于帮助患者进行康复训练。

例如,在物理治疗中,患者可以通过虚拟现实设备进行运动和平衡训练,促进康复进程。

4. 设计和建筑虚拟现实技术在设计和建筑领域有着重要应用。

虚拟现实技术

虚拟现实技术

§3 虚拟现实软件技术
3、 FreeFrom
FreeForm® Modeling Plus™ 系统是一种独特的3D计算机触觉辅助设计系统, 该系统可以使用户迅速地生成细节丰富、原始的模型,从而加速整个产品的 开发进程。FreeForm Modeling Plus 是复杂设计、自由形态之形状、交付可制造 模型、快速造型文件及图片-真实渲染的理想工具。该系统特色包括了直觉、 3D可触摸的设计工具,这些工具 为制造设计的建模人员 集成了综合的浇铸部件 和模制品骨架功能。
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2019/12/21
§3 虚拟现实软件技术
3、 FreeFrom
SensAble’s FreeForm® Modeling plus base™系统是一款独特的、三维可触式概 念设计系统,该系统能让用户使用当今最有效的和最直观的3D工具轻松建 立和清楚地表达设计观念。
FreeForm Modeling plus base系统允许设计者迅速而概略地勾画出模型, 在决定生成比较细致的模型和物理模型之前用色彩和图片“修饰”或渲 染出具有不同设计理念地的测试品。
特点:
•高度的实时性
•高度的沉浸感
•支持多种I/O交互设备并行
§1 虚拟现实概述
6、虚拟现实的分类
增强现实性的虚拟现实:利用增强现实性的虚拟现实来增强参与者对 真实环境的感受,也就是增强现实中无法 感知或不方便的感受。
例如:战机飞行员的平视显示器, 它可以将仪表读数和武器瞄准数据 投射到安装在飞行员面前的穿透式 屏幕上,它可以使飞行员不必低头 读座舱中仪表的数据,从而可集中 精力盯着敌人的飞机或导航偏差。
优点
虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现 实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,给 用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。

虚拟现实技术应用概述

虚拟现实技术应用概述
虚拟现实技术应用
目录
1. 虚拟现实技术概述 2. 虚拟现实硬件系统 3. 虚拟现实软件系统 4. 虚拟现实交互技术 5. 虚拟现实应用场景 6. 虚拟现实与游戏娱乐 7. 虚拟现实与教育培训 8. 虚拟现实未来展望
虚拟现实技术应用
Index
虚拟现实技术概述
虚拟现实技术概述
虚拟现实技术定义
1.虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术。 2.它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实 体行为的系统仿真,并使用户沉浸到该环境中。
▪ 军事应用
1.虚拟现实技术在军事领域应用广泛,如模拟训练、作战指挥 、侦察探测等。 2.通过虚拟现实技术,军事人员可以进行模拟训练,提高实战 能力。 3.虚拟现实技术也可以用于作战指挥和侦察探测,提高军事行 动的效率和准确性。
虚拟现实技术应用
Index
虚拟现实与游戏娱乐
虚拟现实与游戏娱乐
▪ 虚拟现实游戏概述
虚拟现实与游戏娱乐
▪ 虚拟现实游戏市场前景
1.随着虚拟现实技术的不断发展和普及,虚拟现实游戏市场的 规模将会不断扩大。 2.未来虚拟现实游戏将会成为游戏市场的重要发展方向,吸引 更多的玩家和投资者进入该领域。 3.虚拟现实游戏将会与其他领域进行融合,如教育、医疗等, 为虚拟现实技术的应用带来更多的商业价值。
1.游戏娱乐:虚拟现实软件系统在游戏领域有广泛的应用,提 供沉浸式的游戏体验。 2.教育培训:通过虚拟现实软件系统,可以模拟现实场景进行 教育和培训,提高效率和安全性。 3.医疗健康:虚拟现实软件系统可以用于医学模拟和康复治疗 ,提高医疗水平和患者的生活质量。
▪ 虚拟现实软件系统的发展趋势
1.人工智能技术的应用:结合人工智能技术,提高虚拟环境的 智能化程度和用户体验。 2.云虚拟现实技术的发展:通过云计算技术,实现高性能的虚 拟现实体验,降低设备要求,提高普及率。 3.跨界融合创新:与其他领域的技术结合,开拓新的应用领域 和商业模式。

虚拟现实技术简介

虚拟现实技术简介

虚拟现实技术简介一、虚拟现实技术的定义与原理虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一种通过电脑生成模拟的三维空间,使用户可以身临其境地感受虚拟环境的技术。

它通过头戴式显示器(Head-Mounted Display,简称HMD)和追踪设备,让用户感受到与真实世界互动的沉浸式体验。

虚拟现实技术的实现依赖于虚拟环境建模、实时渲染和用户交互等关键技术。

二、虚拟现实技术的发展历程1.早期阶段:虚拟现实的技术起源可以追溯到1960年代,当时诞生了第一个虚拟现实头戴显示设备。

然而,由于技术的限制和计算机性能的不足,虚拟现实技术在这一时期仍处于实验阶段。

2.成长阶段:进入1980年代,随着计算机技术与图形学的发展,虚拟现实技术逐渐成熟。

1985年,Jaron Lanier首次使用“Virtual Reality”一词提到了虚拟现实的概念。

同时,出现了第一批商用虚拟现实产品。

3.低潮期与复苏:1990年代至2000年代初,虚拟现实技术进入了一个低潮期。

由于高成本、低分辨率和电池寿命短等问题,虚拟现实并未真正实现大规模商用。

然而,随着移动计算技术和显示技术的不断进步,VR在2010年代迎来了复苏。

三、虚拟现实技术的应用领域1.游戏与娱乐:虚拟现实是游戏产业的一次革命性突破,它可以带来更加沉浸的游戏体验。

玩家可以通过VR设备进入游戏世界,与游戏角色互动,极大地提升了娱乐价值。

2.教育与培训:虚拟现实技术在教育领域有着广阔的应用前景。

通过虚拟现实技术,学生可以身临其境地参观历史遗迹、进行科学实验等,提高学习效果和兴趣。

3.医疗与康复:虚拟现实技术在医疗领域被广泛应用于手术模拟、精神治疗和痛苦缓解等方面。

通过沉浸式的虚拟环境,患者可以获得更加安全、有效的治疗体验。

4.建筑与设计:虚拟现实技术对于建筑与设计行业来说是一项重大的创新。

它可以让设计师和客户在虚拟环境中实时交流和修改设计方案,大大提高设计效率和准确性。

第一章虚拟现实技术概述

第一章虚拟现实技术概述

6.虚拟现实系统的分类
在实际应用中,根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程 度的不同,将虚拟现实系统划分为以下4种类型:
(1) 桌面式VR系统
它是利用个人计算机或图形工算机的 屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口,通过各种输入设备实现与 虚拟世界的交互。
①基于头盔式显示器的系统
②投影式虚拟现实系统
③远程存在系统
沉浸式VR系统的特点 ① 高度的沉浸感。 ② 高度实时性。
利用头盔显示器和数据手套
等交互设备进行的飞机战斗游戏
(3) 增强式VR系统 它既允许用户看到真实世界,同时也能看到叠加在真实世界
上的虚拟对象,它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种 系统。常见的增强式VR系统有: ①基于台式图形显示器的系统。
②北京科技大学成功开发出了纯交互式汽车模拟驾驶培训系统。
③北京航空航天大学开发了直升飞机虚拟仿真器、坦克虚拟住 仿真器、虚拟战场环境观察器、计算机兵力生成器。
国内还有浙江大学、西安交通大学、南京大学、国防科技大学、 天津大学、北京理工大学、西北大学、山东大学、大连海事大 学和香港中文大学等高校以及其他民营研究机构进行了相关的 研究。
3.虚拟现实技术的发展简史
VR技术的发展大致分为3个阶段: 20世纪50年代到70年代末,是VR 技术的探索阶段; 20世纪80年代初期到80年代中期,是VR技术系统化、从实验
室走向实用的阶段;
20世纪80年代末期到达21世纪初,是VR技术高速发展的阶段。
4.虚拟现实系统的构成
典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入 输出设备、用户和数据库等组成。如图:
科学性及 场 景的选
择性
虚拟世界基于真实数据建立的模型 场景画面根据材料或想像直 组合而成,属于科学仿真系统。操 接绘制而与真实的世界和数 纵者亲身体验三维空间,可自由选 据有较大的差距,属于演示 择观察路径,有身临其境的感觉 类艺术作品。只能按预先假

第1章 虚拟现实技术概述

第1章 虚拟现实技术概述

沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器、洞穴式显示 设备和数据手套等交互设备把用户的视觉、听觉和 其他感觉封闭起来,从而使用户全心投入并沉浸其 中的体验。
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统则允许 用户对现实世界进行观察的 同时,将虚拟图像叠加在真 实物理对象之上,为用户提 供与所看到的真实环境有关 的、存储在计算机中的信息, 从而增强用户对真实环境的 感受。
分布式虚拟现实项目
分布式虚拟现实系统是虚拟现实技术和网络技术相 结合的产物,是一个在网络的虚拟世界中,位于不 同地理位置的多个用户或多个虚拟世界通过网络相 连接共享信息的系统。
1.6 虚拟现实系统开发工具
第一种是从底层做起,如利用C或C++等高级语言,采用 OpenGL或者DirectX支持的图形库进行编程。 第二种是利用现有成熟、专业的面向对象的虚拟现实开发 软件作为开发工具,例如Virtools、Quest3D、Eon Studio、Cult3D、VRP、Converse 3D等软件。 第三种介于这两者之间,利用专业的虚拟现实编程开发库 或开发包,进行二次开发,例如:Multigen Vega、 Prime OpenGVS、VTree、X3D、Java 3D等。
第 1 章 虚拟现实技术概述
1.1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是20 世纪末逐渐兴起的一门崭新的综合性信息技术。 虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代高科 技,生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的虚 拟环境。用户借助必要的设备以自然的方式与虚 拟世界中的物体进行交互,从而产生身临其境的 感受和体验。
VR技术的高速发展阶段

虚拟现实技术

虚拟现实技术

功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够
通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了 一种适人化的多维信息空间。
1.计算机提供"环境", 不是"数据, 信息"。这改 变了人机接口的内容。 2.操作者由视觉,听觉,力觉感知环境, 由自然 的动作操作环境, 不是由屏幕,键盘,鼠标和计 算机交互。这改变了人机接口的形式。
虚拟现实技术的未来发展趋势
虚拟现实从其萌芽到今天的日渐成熟已经走过了相当长的一段 风雨历程。在某种意义上说它将改变人们的思维方式,甚至会改
变人们对世界、自己、空间和时间的看法。目前它的研究内容涉
及到多项学科领域。我们同时也认识到, 这个领域的技术具有巨 大的潜力和广阔的应用前景。
说到底,虚拟现实是一种新的人机交互方式。与以前任何人
虚拟现实系统的构成
三维扫描仪:是一种先进的三维模型建立设备,该设 备利用CCD成像、激光扫描灯手段实现物体模型的取样, 同时通过配套的矢量化软件对三维模型数据进行数字化从 而实现计算机系统对数字模型的控制,特别适合于建立一 些不规则三维物体模型的工作中。
虚拟现实系统的构成
三维鼠标:用户可用手持三维鼠标操纵三维 图形界面。鼠标有各种按键,系统不停地采用各 按键的状态,并向实时操作系统发出信号,以控 制虚拟环境的前、后运动。
成果。此外,西安交通大学、上海交通大学、北
方工业大学、西北工业大学、华东船舶学院、安 徽大学等都有诸多科技研究的应用。
虚拟现实在教育中的应用
2.虚拟仿真校园 网络教育的特点,虚拟现实技术的特点,决定 了我们可以仿真我们的校园环境。因此虚拟校园 是虚拟现实技术与网络与教育最早的具体应有。 天津大学早在1996年,在SGI硬件平台上,基 于VRML国际标准,最早开发了虚拟校园。让没

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述

部门5
包负责人也许还可以查
阅业主已经作出的但尚
未推行(详细安排)的信
息,则形成了如图18-l
所示的信息流通。
部门3
部门4
图18-1
(一)现代信息技术对现代项目管的促进作用 1.现代信息技术加决了项目管理系统中的信息 反馈速度和系统的反应速度,人们能够及时查 询工程的进展情况的信息,进而能及时地发现 问题,及时作出决策。 2.信息的可靠性、项目的透明度增加,人们能够了解企业 和项目的全貌。 3.总目标容易贯彻,项目经理和上层领导容易发现问题。 4. 信息的可靠性增加。 5.比较传统的信息处理和传输方法,现代信息技术有更大 的信息容量。 6.使项目风险管理的能力和水平大为提高。 7.现代信息技术使人们更科学,更方便地进行如下类型的 项目的管理 。
虚拟现实技术概述
了解虚拟现实技术
VR DESIGN
• 虚拟现实技术的特征:
• 3、多感知性
• 多感知性表示计算机技术应该拥有很多感知方式,比 如听觉,触觉、嗅觉等等。理想的虚拟现实技术应该 具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别 是传感技术的限制,目前大多数虚拟现实技术所具有 的感知功能仅限于视觉、听觉、触觉、运动等几种。
(二)信息的基本要求: 1.专业对口。 2.反映实际情况。 3.及时提供。 4.简单,便于理解。
(三)信息的基本特征
1.信息载体通常有: (l)纸张,如各种图纸、各种说明书、合同、信件、表格等; (2)磁盘、磁带,以及其他电子文件; (3)照片,微型胶片, X光片; (4)其它,如录相带、电视唱片、光盘等;
虚拟现实技术概述
了解虚拟现实技术
VR DESIGN
• 虚拟现实技术的特征:
• 4、构想性

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述
交互性限制
虚拟现实技术的交互性仍然有限,缺乏真实世界的自然感。未来的发展 方向是引入更自然的交互方式,如手势识别、语音控制等。
03
视觉真实性
尽管虚拟现实技术已经取得了很大进步,但视觉真实性仍然是一个挑战。
为了提高视觉真实性,需要进一步发展高分辨率显示技术、光场显示技
术等。
市场推广和普及难题
设备成本高昂
发展历程
虚拟现实技术经历了从萌芽阶段到现阶段的多个发展时期, 包括概念的产生、理论的形成、技术的实现以及应用的拓展 等。
核心技术组成
01
02
03
立体显示技术
通过特殊的显示设备,如 头盔显示器或立体投影仪, 为用户提供立体的虚拟环 境视觉体验。
声音仿真技术
利用三维音效技术,使用 户在虚拟环境中感受到真 实的声音效果,增强沉浸 感。
交互技术
通过数据手套、位置跟踪 器等设备,实现用户在虚 拟环境中的自然交互,提 高用户体验。
应用领域及前景
前景展望
随着技术的不断发展和应用场景的不断拓 展,虚拟现实技术将在更多领域得到应用 ,并为人们带来更加丰富的体验和便利。
游戏娱乐
虚拟现实技术为游戏玩家提供更加真实的 游戏体验,使玩家能够沉浸在游戏世界中 。
教育培训
通过虚拟现实技术,可以模拟各种真实场 景,为教育培训提供更加生动和直观的教 学方式。
医学领域
虚拟现实技术在医学领域的应用包括手术 模拟、康复训练等,可以提高医疗效果和 质量。
工业设计
利用虚拟现实技术进行产品设计和原型制 作,可以提高设计效率和质量,降低成本 和风险。
02
硬件设备与交互手段
头戴式显示设备
对行业变革推动作用
制造业

VR(虚拟现实)概述

VR(虚拟现实)概述

1、定义:虚拟现实技术就是采用以计算机技术为核心结合光电传感技术生成逼真的视、听、触一体化的特定范围内虚拟的环境(如飞机驾驶舱、分子结构世界,高危环境)。

若使用特定装备(动作采集自由度空间定位、力反馈输入、数字头盔、立体显示环境等),就可以自然地与虚拟世界中的客体进行实时逼真交互,从而产生亲临现场的感受和体验。

2、特点:1、沉浸感2、交互性3、想象性3、应用范围:电子商务、高危环境应急系统、工业仿真、数字城市规划、教育学习、生物医药、休闲娱乐、虚拟演播室…4、分类:1、按功能及实现方式分类:桌面式VR系统:利用个人电脑或者图形工作站,采用立体图形、自然交互等技术,产生三维立体空间的交互场景,利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口,通过各种设备实现与虚拟世界的交互。

(空间位置追踪定位器、数据手套、三维空间鼠标)主要特点:1、对硬件要求低2、缺少完全沉浸感3、应用普遍沉浸式VR系统:提供完全沉浸的体验,使用户有一种完全置身于虚拟世界的感觉。

它通常采用头盔显示器、洞穴式立体显示等设备,把参与者的视觉、听觉和其他手控输入设备、声音等使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉,是一种比较理想的VR系统。

沉浸式VR系统的特点:1、高度的沉浸感2、高度实时性分布式VR系统:暂时不涉及…2、建模技术分类:(几何建模技术、物理建模技术、行为建模)几何模型式:主要特点:视角不受限制VR工具软件建模:vrml、Java3D、openGL购买模型库建模软件3Dmax、AutoCAD、Creator、Pro/E影像式:主要特点:对计算机要求低、与场景复杂程度无关全景技术(QuickTimeVR)5、系统组成:软件硬件结合构成一、软件:1、立体模型VR类:三维建模软件(3dmax类)、立体扫描仪与virtools类平台结合2、QuickTimeVR类:桌面式VR的一种,基于静态图像处理的,虽然是初级的VR技术,但是它的特色和优势使得VR技术的应用普及有了广阔的前景。

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一种通过计算机生成的虚拟环境,能够模拟真实世界或者创造全新的虚拟空间,使用户可以沉浸其中并与之互动。

虚拟现实技术已经在各个领域得到广泛应用,包括游戏娱乐、教育培训、医学健康、建筑设计等,为用户提供了全新的体验。

一、虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的实现需要借助一些基本原理,包括感知系统、交互系统和虚拟环境生成系统。

感知系统主要通过头戴设备(如VR眼镜)、手套、体感设备等,将用户的动作和感觉输入到计算机中。

交互系统则通过控制器、触控屏等设备,将计算机生成的虚拟环境反馈给用户。

虚拟环境生成系统通过计算机图形学、物理模拟和声音处理等技术,实时生成逼真的虚拟场景。

二、虚拟现实技术的应用领域1. 游戏娱乐领域:虚拟现实技术已经在游戏娱乐领域得到广泛应用。

通过VR设备,玩家可以身临其境地参与游戏,感受到更加真实的游戏体验。

例如,在射击游戏中,玩家可以通过头部转动和手部动作控制角色的视角和动作,提升游戏的沉浸感。

2. 教育培训领域:虚拟现实技术在教育培训领域有着广泛的应用前景。

通过虚拟现实技术,学生可以亲自参观和体验远离他们所在地的地理、历史或者文化景点。

同时,在医学、科学等领域的培训中,虚拟现实技术也能够提供更加安全和真实的训练环境。

3. 医学健康领域:虚拟现实技术在医学健康领域的应用也十分广泛。

医生可以通过虚拟现实技术进行手术模拟和训练,提高手术的准确性和安全性。

同时,虚拟现实技术还可以用于康复治疗,帮助患者进行实时监测和指导,提高治疗效果。

4. 建筑设计领域:虚拟现实技术在建筑设计领域可以提供更加直观和真实的设计展示和验收方式。

通过虚拟现实技术,用户可以在虚拟环境中漫游,实时感受建筑设计的布局和效果,帮助设计师和客户更好地进行设计沟通。

5. 智能制造领域:虚拟现实技术可以用于智能制造领域的工业仿真和操作培训。

通过虚拟现实技术,工人可以在虚拟环境中进行装配和操作的实践训练,提高操作技能和安全性。

第一章 虚拟现实技术概论

第一章 虚拟现实技术概论
最直观的交流方式 最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最方便的设计工具 最先进的营销手段 最先进的营销手段
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虚拟现实在规划效果中的应用
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用户处于不完全沉浸的环境 对硬件设备要求极低 实现成本相对较低
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1.3 虚拟现实系统分类
(3)增强式虚拟现实系统(Aggrandize VR) : 既可以允许用户看到真实世界,同时也可以看 到叠加在真实世界上的虚拟对象。是把真实环 境和虚拟环境组合在一起的一种系统,既可减 少构成复杂真实环境的计算,又可对实际物体 进行操作,真正达到了亦真亦幻的境界。其特 点为:
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1.3 虚拟现实系统分类
(1)沉浸式虚拟现实系统(Immersive VR) : 提供一个完全沉浸的体验,使用户有一种仿 佛置身于真实世界之中的感觉,具有以下五 个特点:
具有高度实时性能 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 能支持多种输入与输出设备并行工作
常见的沉浸式虚拟现实系统有:基于头盔式显示 器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统
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
18
1.4 虚拟现实的应用领域
(1)用于遥控机器人的遥现技术: 遥现技术是指当实际上在某一个地方时,可以产生在另一个地方的感 觉。例如,在宇宙空间站的开发计划中,受各种因素的制约,机器人的 遥控遥现技术起了至关重要的作用。 (2)仿真技术 计算机生成的具有沉浸感的环境,它对参与者生成诸如视觉、听觉、 触觉、味觉等各种感官信息,给参与者一种身临其境的感觉。例如:飞 行仿真系统 、 与虚拟生物对话 、 作战仿真系统 等。 (3)对象可视化技术: 在科学研究中对研究数据生成可视化效果以便观察和研究。例如:虚 拟风洞。 (4)虚拟实验室: 在研究工作和学习过程中,总会有许多实验需反复进行,以期得到不 同条件下的不同结果,虚拟实验室能提供这样一个平台。例如:虚拟物 理实验室。

什么是虚拟现实技术?

什么是虚拟现实技术?

什么是虚拟现实技术?虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是一种通过电子设备模拟出三维空间中的虚拟世界并让人产生身临其境感受的技术。

它为用户创造了一种沉浸式的体验,让人仿佛身处于一个完全不同的、虚拟的环境中。

虚拟现实技术最早在二十世纪六十年代就被提出,但是由于技术不成熟、设备昂贵等原因,直到最近几年才开始在各个领域得到广泛的应用。

众所周知,VR是一种非常具有前瞻性的技术,它可以应用于许多方面,如娱乐、医疗、教育等领域。

接下来,我们将详细介绍VR技术以及其应用范围。

一、虚拟现实技术的原理及构成1.虚拟现实技术的原理VR技术的核心是将计算机生成的虚拟环境投放到用户的头戴式显示器或3D眼镜中,通过追踪用户的头部位置和姿态,并在实时计算机处理的三维图形中控制用户视角的转变,使用户可以感受到真实的环境。

另外,VR技术还需要与传感器、匹配器、光学显示器、声音生成器等设备进行配合,才能实现更好的沉浸式体验。

2.虚拟现实技术的构成VR技术由计算机生成的虚拟空间、头戴式显示器或3D眼镜、输入设备和平台建设等多个组成部分构成。

其中,计算机生成的虚拟空间是构建整个虚拟世界的基础,而头戴式显示器则是将虚拟世界通过视觉传输到用户眼中。

在体验虚拟世界时,需要通过输入设备(如手柄、手套等)与虚拟世界进行交互,平台建设则包括了VR体验室、VR游戏机、VR商城等组成。

二、虚拟现实技术的应用及前景1.娱乐领域VR技术最早应用于的领域即是娱乐领域。

目前,VR娱乐主要体现在VR游戏、VR电影等各种形式的娱乐体验。

随着技术的不断进步和成本的降低,VR体验越来越多的呈现在市场之中,也越来越具有吸引力和市场活力。

2.医疗领域在医疗领域,VR技术可以用来帮助患者进行疼痛缓解、心理治疗等辅助治疗,效果显著。

比如,VR可以帮助病人放松身心,缓解疼痛。

在手术、医学检查等方面也可以进行辅助,提高医学治疗效果。

3.教育领域VR同样适用于教育领域,现今,VR技术已经越来越广泛地应用于全球各地的学校。

虚拟现实技术

虚拟现实技术

虚拟现实技术虚拟现实技术简称VR又称灵境技术,是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术。

虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,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中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。

虚拟现实是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。

由于其独有的多感知性、沉浸感、交互性及自主性,虚拟现实技术已经广泛应用于航天、军事、医疗,教育甚至游戏领域。

VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

对于人类文化发展历史的考察表明,虚拟现实技术具有悠久的前史。

人类不同时期尝试超越文字表现力的局限、超越时间与空间的约束,用形象、色彩和周边条件来创造虚拟化的信息环境的努力。

18世纪出现的全景画,可谓构造沉浸式的虚拟体验景象的早期技术。

20 世纪中叶以来,人们进一步发展出全景电影,创建体验剧场以突破银幕的壁障,然而直到多媒体计算机系统的出现,才真正具有了综合处理音频、视频、图像、数据和文字等多类信息的全面功能。

通过利用并集成这种高性能的计算机软硬件并使之与各类先进的传感器相联接,人们才有可能创建一个使参与者具有身临其境的沉浸感和完善的交互作用能力,并能帮助和启发其构思的适人化的多维信息空间,即创建一个比较完备的虚拟现实系统。

正如Burdea G.在“Virtual Reality Systems and Application ”一文中所概括的,这种虚拟现实系统的基本特征可以简捷地表征为三个“ I ”,即沉浸性、交互性和构想性 (Immersion-Interaction-Imagination )。

由于有可贵的3I 特性-- 沉浸性、交互性和构想性,使得沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术和系统无法与之相比。

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述

虚拟现实技术概述虚拟现实(VR)技术是一种模拟和创造真实感观体验的计算机技术,它将用户置身于一个虚拟的环境中,使其感觉好像真的身处在那个环境中。

虚拟现实技术通过感官刺激,例如视觉、听觉、触觉等,给予用户沉浸式的体验。

虚拟现实技术是由虚拟现实设备和虚拟现实内容构成的。

虚拟现实设备是用户接受虚拟环境的工具,主要包括头戴式显示器(HMD)、手柄、手套等。

头戴式显示器是最主要的设备,通常由一个放大器、屏幕、传感器等组成。

用户戴上头盔后,屏幕会显示出虚拟环境的画面,而传感器则能够感知用户的头部动作,从而实现相应的虚拟环境交互。

除此之外,还有手柄、手套等设备可以提供更多的交互方式。

虚拟现实内容是用户在虚拟环境中所看到和听到的图像和声音。

这些内容通过计算机图形学和音频技术生成,可以是三维模型、场景、动画等。

虚拟现实内容的制作需要考虑真实感和交互性,以便用户能够真实感受到虚拟环境中的物体、声音和运动。

虚拟现实技术在各个领域都有广泛的应用。

在游戏领域,虚拟现实技术为玩家创造了更加沉浸式的游戏体验,使其能够更好地参与到游戏中。

在教育领域,虚拟现实技术可以模拟真实环境,提供更加直观和实践性的学习方式,例如虚拟实验室和虚拟考古等。

在医疗领域,虚拟现实技术可以用来进行手术模拟和康复训练,提高医疗效率和减少风险。

在建筑和设计领域,虚拟现实技术可以让用户在虚拟环境中进行建筑和设计方案的浏览和调整,提高设计效率和准确度。

虚拟现实技术的发展趋势包括图像分辨率的提高、交互方式的丰富和应用领域的扩展。

随着显示技术和传感器技术的不断进步,虚拟现实设备的图像质量会不断提高,使用户能够更加真实感受到虚拟环境。

同时,虚拟现实设备的交互方式也会变得越来越多样化,例如眼球追踪、手势识别和触觉反馈等技术的应用,使用户能够更加自然地与虚拟环境进行交互。

此外,虚拟现实技术将在更多的领域得到应用,例如电影、体育和旅游等,为用户提供更加丰富的体验。

虚拟现实技术的发展也面临一些挑战。

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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器

优点是其敏感性不依赖于跟踪方位,基本不受 视线阻挡的限制,体积小、价格便宜,因此对 于手部的跟踪大都采用此类跟踪器。

缺点是其延迟较长,跟踪范围小,且容易受环 境中大的金属物体或其他磁场的影响,从而导 致信号发生畸变,跟踪精度降低。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.2 超声波跟踪器
超声波跟踪器是声学跟踪技术最常用的一 种,其工作原理是发射器发出高频超声波脉冲 (频率20KHz以上),由接收器计算收到信号 的时间差、相位差或声压差等,即可确定跟踪 对象的距离和方位。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.2 超声波跟踪器
按测量方法的不同,超声波跟踪定位技术可分为:
光学跟踪器虽然受视线阻挡的限制且工作 范围较小,但其数据处理速度、响应性都非常 好,因而较适用于头部活动范围相当受限而要 求具有较高刷新率和精确率的实时应用。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.4 其他类型跟踪器
1、机械跟踪器
通常把参考点和跟踪对象直接通过连杆装置相连, 采用刚体框架,一方面可以支撑观察设备,另一方面可 以测量跟踪对象的位置和方位。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
(2)响应工作台式显示设备 (Responsive Work Bench,RWB):
一般由投影仪、反射镜和 显示屏(一种特制玻璃) 组成,投影仪将立体图像 投射到反射镜面上,再由 反射镜将图像反射到显示 屏上。
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2.2 立体显示设备
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5
电磁波跟踪器 超声波跟踪器 光学跟踪器 其他类型跟踪器 跟踪传感设备的性能比较
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器
电磁波跟踪器是一种较为常见的空间跟踪 定位器,一般由一个控制部件,几个发射器和 几个接收器组成。
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2.2 立体显示设备
人眼立体视觉效应的原理 :当人在现实生活 中观察物体时,双眼之间6~7cm的距离(瞳距) 会使左、右眼分别产生一个略有差别的影像(即 双眼视差),而大脑通过分析后会把这两幅影像 融合为一幅画面,并由此获得距离和深度的感觉 。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备 2.2.2 头盔显示器 2.2.3 手持式立体显示设备
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
1、台式VR显示设备
一般使用标准计算机监视器,配合双目立体眼镜组成。 根据监视器的数目不同,还可分为单屏式和多屏式两类。 最简单也是最便宜的 VR视觉显示模式, 但缺乏沉浸感。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备


精度:指检测目标位置的正确性,即误差范围。 分辨率:指跟踪定位器所能检测到的最小变化 范围,小于此值将检测不到。 响应时间:包括采样率、数据率、更新率和延 迟时间等4个指标。 抗干扰性:指跟踪定位器在相对恶劣的条件下 避免出错的能力。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较

飞行时间(Time Of Flight,TOF)测量法
同时使用多个发射器和接收器,通过测量超声波从 发出到反射回来的飞行时间计算出准确的位置和方向。

相位相干(Phase Coherent,PC)测量法
通过比较基准信号和发射出去后发射回来的信号之 间的相位差来确定距离。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
模式识别系统 把发光器件按某一阵列排列,并将其固定在被跟踪 对象身上,由摄像机记录运动阵列模式的变化,通过与 已知的样本模式进行比较从而确定物体的位置。


激光测距系统 将激光通过衍射光栅发射到被测对象,然后接收经物 体表面反射的二维衍射图的传感器记录。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
2、惯性跟踪器
惯性跟踪器也是采用机械方法,其原理是利用小型 陀螺仪测量跟踪对象在其倾角、偏角和转角方面的数据。
3、图像提取跟踪器
一般是由一组摄像机拍摄人及其动作,然后通过图 像处理技术的运算和分析来确定人的位置及动作。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较
跟踪定位器的性能指标主要包括:
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
(3)洞穴式投影显示设备(CAVE): CAVE就是由投影显示屏包围而成的一个立体空间 (洞穴),分别有4面式、5面式或6面式CAVE系统。
光学跟踪器可以使用多种感光设备,从普 通摄像机到光敏二极管都有。光源也是多种多 样的,如自然光、激光或红外线等,但为避免 干扰用户的观察视线,目前多采用红外线方式。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器使用的主要三种技术:

标志系统 通常是利用传感器(如照相机或摄像机)监测发射器 (如红外线发光二极管)的位置进行追踪。
一般可以通过并排放置多个显示器创建大型显示墙,或通 过多台投影仪以背投的形式投影在环幕上,各屏幕同时显 示从某一固定观察点看到的所有视像,由此提供一种全景 式的环境。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
(1)墙式投影显示设备: 可采用平面、柱面、球面的屏幕形式。
第二章
虚拟现实硬件设备
第2章 虚拟现实硬件设备
2.1 跟踪定位设备
2.2 立体显示设备
2.3 手部数其他交互设备
2.6 虚拟现实硬件系统的集成
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2.1 跟踪定位设备
典型的工作方式:由固定发射器发射出信号 ,该信号将被附在用户头部或身上的机动传感器 截获,传感器接收到这些信号后进行解码并送入 计算部件处理,最后确定发射器与接收器之间的 相对位置及方位,数据随后传输到时间运行系统 进而传给三维图形环境处理系统。
跟踪器类型 电 磁 波 精 度 分 辨 率 1mm±0.03mm 10mm±0.5mm 2mm±0.02mm 响应时间 50 ms 30 ms < 1 ms 跟 踪 范 围 半径<1.6m的半球形 4~5m3 4~8m3(可扩展至 14m3)
3mm±0.1mm 依空气密度变化
超 声 波


1 mm
3种常用跟踪技术的主要性能指标对比
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