虚拟现实基本概念70(1)
人机交互技术与虚拟现实
人机交互技术与虚拟现实随着科技的不断发展，人机交互技术逐渐成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。
而虚拟现实技术则是人机交互技术中的佼佼者，因为它具有着更加强大的感官体验和更加真实的交互模式。
本文将详细介绍人机交互技术和虚拟现实的基本概念、应用领域和未来发展趋势。
一、人机交互技术的基本概念人机交互技术（Human-computer interaction，简称HCI）是指人类和计算机之间进行信息交换和操作的过程。
其目的是通过提供更加便捷、快速、高效的交互方式，实现人机之间的双向交流和信息传递。
目前，在人机交互技术领域中主要涉及到的技术包括语音识别、手势识别、面部识别和触摸屏等。
二、虚拟现实的基本概念虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是指通过计算机技术模拟虚拟空间，并在其中创建具有真实感觉的人机交互环境的技术。
虚拟现实技术通常涉及到头戴式显示器、手柄操控、动态触摸和立体声等技术。
虚拟现实技术最主要的特点就是让用户置身于一个虚拟的世界中，能够随意的探索和交互。
例如，我们可以在VR中体验和控制机器人、进行3D建模和飞行模拟等。
三、人机交互技术和虚拟现实的应用领域人机交互技术和虚拟现实技术在现实生活中有着广泛的应用。
下面我们就来介绍一下它们应用的主要领域。
1. 游戏和娱乐虚拟现实技术在游戏和娱乐领域中应用广泛。
它可以带来更加真实的游戏体验和更加具有创造性的娱乐玩法。
最近一两年，VR游戏在全球范围内受到了广泛的关注，例如SSP的《Beat Saber》、CCP的《EVE Valkyrie》和HTC的《Viveport》等都是非常成功的虚拟现实游戏产品。
2. 计算机辅助设计虚拟现实技术在计算机辅助设计方面应用广泛，例如它可以用来辅助工程设计、建筑设计和汽车设计等方面的模型设计和演示。
对于设计者而言，虚拟现实技术可以帮助他们更加直观地理解和参与到设计过程当中，提高设计效率和设计质量。
3. 医疗保健虚拟现实技术在医疗领域中的应用也越来越广泛，例如它可以被用来帮助医生和患者进行手术模拟、疾病治疗和心理治疗等。
虚拟现实基础教程
虚拟现实基础教程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种模拟现实场景和交互体验的计算机技术，通过感知设备、计算机生成的图像和声音，将用户沉浸于一个虚拟的三维环境中。
本教程将介绍虚拟现实的基础知识、应用领域和使用方法，帮助读者更好地了解和体验虚拟现实技术。
一、虚拟现实的基础知识1.1 虚拟现实的定义虚拟现实是一种通过计算机技术模拟现实场景的交互体验，使用户感觉自己身临其境，并能够与虚拟环境进行实时互动。
1.2 虚拟现实的原理虚拟现实技术主要借助计算机图形学、感知设备和交互设备实现。
计算机图形学负责生成逼真的虚拟场景，感知设备用于感知用户的动作和位置，交互设备让用户与虚拟环境进行互动。
1.3 虚拟现实的特点虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和多感官体验的特点。
用户可以身临其境地感受虚拟环境，与虚拟对象进行实时互动，通过视觉、听觉和触觉等多种感官获得真实的体验。
二、虚拟现实的应用领域2.1 游戏和娱乐虚拟现实技术在游戏和娱乐行业得到广泛应用。
用户可以通过虚拟现实设备体验沉浸式的游戏、电影和音乐等娱乐内容，获得更加真实和激动人心的体验。
2.2 教育和培训虚拟现实技术在教育和培训领域发挥着重要作用。
通过虚拟场景的模拟，学生可以进行虚拟实验、参观远程景点、体验特殊环境，提高学习效果和兴趣。
2.3 医疗和康复虚拟现实技术在医疗和康复领域具有广阔的应用前景。
医生可以利用虚拟环境进行手术模拟和病例演示，患者可以通过虚拟现实设备进行康复训练和心理疗法，提高治疗效果。
2.4 建筑和设计虚拟现实技术在建筑和设计领域有着广泛的应用。
设计师可以通过虚拟现实设备进行建筑模型的演示和调整，用户可以在虚拟环境中感受到未来建筑的样貌和氛围。
三、如何使用虚拟现实设备3.1 选择虚拟现实设备目前市场上有多种虚拟现实设备可供选择，如头戴式设备、手持设备和全息投影设备等。
根据使用需求和预算情况，选择适合自己的设备。
3.2 安装和设置设备根据设备的使用说明，正确安装设备并进行相应的设置。
简述虚拟现实的基本概念
虚拟现实技术简称VR，起源于1965年，又被称为虚拟环境、灵境或人工环境。
通过计算机生成一种模拟环境，同时发出电子信号，使参与者沉浸其中并被施加视觉、听觉和触觉等感知感受，且支持人机交互的技术。
简单说，就是虚拟和现实通过技术相互结合，形成一种可以体验虚拟世界的计算机仿真系统，具有多感知性、存在感、交互性、自主性四大特征。
虚拟现实技术作为一门崭新的集成型技术，涵盖了计算机软硬件、传感器技术、立体显示技术、仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等，目前已被广泛应用于医学、游戏娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、web3d、道路桥梁、地理监测、教育、演播室、水文地质、虚拟维修、船舶制造、汽车仿真、轨道交通、生物力学、康复训练、数字地球等领域。
未来，虚拟现实技术仍将遵循“低成本、高性能”这一基本原则，在以下五个方向蓬勃发展：
1. 动态环境建模技术：目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
2. 实时三维图形生成和显示技术：在不降低图形质量和复杂程度的前提下提高刷新频率将是今后的重要研究内容。
3. 新型交互设备的研制：VR技术能够让参与者与虚拟世界中的对象自由进行交互。
4. 智能化语音虚拟现实建模：通过语音识别技术，能将对模型的描述转化成建模所需要的数据，然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计，将基本模型用对象表示出来，最终形成一个完整的系统模型。
5. 网络分布式虚拟现实应用：这一应用能将零散的VR系统或仿真器借由网络联系组合到一起，并采用符合要求的标准、结构、协议以及数据库构成在空间和时间上能够互相耦合的虚拟合成环境，使参与者可以自由进行交互。
虚拟现实技术的复习资料
虚拟现实技术第一章1、虚拟现实的概念：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。
虚拟现实是计算机与用户之间的一种理想化的人-机界面形式。
通常用户戴一个头盔（用来显示立体图象的头式显示器），手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。
2、虚拟现实的特征与传统计算机相比，虚拟现实系统具有四个重要特征：临界性，交互性，想象性，多感知性3、虚拟现实系统的构成：a.虚拟世界（包含三维模型或环境定义的数据库） b.虚拟现实软件（提供实现观察和参与虚拟世界的能力） c.计算机 d.输入设别（观察和构造虚拟世界；如三维鼠标，数据手套，定义跟踪器等） e.输出设备（现实虚拟世界；如显示器，头盔等）4、虚拟现实系统的类型桌面虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统，混合虚拟现实系统5、虚拟现实的硬件设备跟踪系统（把使用者身体位置的变动反馈给主机，以实时改变图像和声音）知觉系统（人及交互的各种界面，包括视觉装置：头盔显示器等；触觉装置:数据手套跟踪球等）音频系统：立体声耳机等图像生成和现实系统：产生视觉图象和立体显示6、虚拟现实有哪些软件VR系统开发工具：能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信息；能生成立体显示图行；能把各种数据库，各种CAD软件进行调用和互联3DSMax：三维制作软件Maya：三维动画以及虚拟现实制作软件，实时三维模型创建软件Multigen Creator7、眼睛的作用、视觉暂留和临界融合频率的概念眼睛的作用：调节和聚焦，明暗适应，视觉暂留，立体视觉，视场视觉暂留：视觉暂留是视网膜的电化学县乡造成视觉的反应时间。
当观看很短的光脉冲时，视杆细胞得到越0.25s的峰，视椎细胞快4倍（0.04s）。
这种现象造成视觉暂留。
临界融合频率：临界融合频率（CFF）效果会产生把离散图像序列组合成连续视觉的能力，CFF最低20Hz，冰取决于图像尺寸和亮度。
虚拟现实的基本概念
虚拟现实的基本概念1. 什么是虚拟现实？虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟出的一种全景的、逼真的仿真环境，让用户可以身临其境地沉浸在其中。
通过戴上专门的头戴式显示器或其他设备，用户可以感受到来自虚拟世界的视觉、听觉等多种感官体验，从而达到一种虚拟现实的感觉。
2. 虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的基本原理包括三个方面：感知技术、交互技术和仿真技术。
感知技术通过传感器等设备捕捉用户的动作、声音等信息，从而实现用户与虚拟环境的互动；交互技术让用户可以通过手柄、手势等方式对虚拟环境进行操作；而仿真技术则是通过计算机图形学、物理引擎等技术生成逼真的虚拟环境。
3. 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术起源于20世纪60年代，当时计算机科学家们开始探索如何利用计算机技术创建一个模拟的三维环境。
在接下来的几十年中，随着计算机性能的不断提升和传感技术的发展，虚拟现实技术得到了迅速的发展。
如今，虚拟现实技术已经应用于各种领域，包括游戏、医疗、教育等。
4. 虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术在游戏、影视、建筑设计、医疗教育等领域有着广泛的应用。
在游戏领域，虚拟现实可以让玩家身临其境地体验游戏世界；在影视领域，虚拟现实可以创造出更加逼真的特效；在建筑设计领域，虚拟现实可以让设计师和客户在虚拟环境中交互设计；在医疗教育领域，虚拟现实可以用于实践操作等。
5. 虚拟现实技术的挑战和未来发展虽然虚拟现实技术已经取得了巨大的成就，但仍然面临着一些挑战，包括设备成本昂贵、运动感知技术不够成熟等。
未来，随着硬件技术和软件技术的不断发展，虚拟现实技术将会更加普及，同时也会在医疗、教育等领域发挥更大的作用。
以上是关于虚拟现实的基本概念的介绍，虚拟现实技术将会在未来的发展中扮演越来越重要的角色，给我们的生活带来更多的乐趣和便利。
虚拟现实技术
虚拟现实技术摘要：虚拟现实技术是许多相关学科领域交叉、集成的产物，它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制等。
我们必须清醒的认识到，虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。
关键词：虚拟传感器智能控制1、虚拟现实的概念虚拟现实是一种高度逼真地模拟人在现实生活中视觉、听觉、动作等行为的人机界面交互技术.它用计算机加上先进的外围设备，模拟现实世界中的一切，模拟过去发生的事件或将来可能要发生的事件.虚拟现实是目前最先进的人机交互界面，提供给用户一种临境和多感觉通道的体验，试图寻找一种最佳的人机通信方式。
虚拟现实也称为人工环境，虚拟现实的出现，最初源于对一些特殊环境的需要。
如对化工训练等一些带有危险性的环境的模拟，或是源于物理实验、化学试验等一些微观世界的模拟，以及对牛顿力学世界、数学环境等一些抽象概念的模拟，对一些不存在的环境的模拟，或是对昂贵的试验设备和实验环境的模拟等。
虚拟现实的概念，可以从狭义和广义两方面去理解[1]。
（1）狭义的概念根据“虚拟现实术语工作组”提交的ieee的标准草案中的解释，虚拟现实是指用于创建人造世界的计算机系统，在这个世界里，使用者有沉浸于其中的感觉，能在其内漫游并能操纵其内的物体。
这是对虚拟现实的狭义的定义，是针对沉浸式虚拟现实而言的[2]。
这种虚拟现实的典型特征即为沉浸感，即使用者完全沉浸于计算机所创造的虚拟环境中，分辨不出真实与虚拟之间的差别。
使用者的感觉与行动都与人在自然状态下相似。
要实现这种沉浸感，必须使计算机能对人的视、听、触、嗅、味觉进行模拟，这就要有一些最新发展起来的计算机软硬件技术支持，如数字手套，数字外套等。
另一特征是强大的交互性，即使用者能通过专用设备，用人类的自然技能在模拟的环境里漫游，对其中的物体进行操作。
以虚拟现实目前的技术来看，使用者还是可以感觉到它是处于一个非真实的环境中。
简述虚拟现实技术的原理
虚拟现实技术的原理一、虚拟现实技术的定义和发展历程1.1 虚拟现实技术的概念虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是指利用计算机技术、模拟技术和感知技术来创建一种模拟、仿真的人机环境，使用户可以沉浸其中，与虚拟环境进行实时交互和体验。
1.2 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术的发展可以追溯到20世纪60年代，随着计算机技术和图形学的发展，虚拟现实技术得到了快速的进步。
1979年，美国的艾姆斯研究中心推出了第一个成套的VR系统。
1990年代，随着硬件设备的进一步发展和价格的下降，VR技术开始逐渐商业化并进入大众视野。
近年来，随着图像处理、模拟仿真、人机交互等各方面技术的不断提升，虚拟现实技术得到了进一步的发展和应用。
二、虚拟现实技术的基本原理2.1 环境模拟和生成虚拟现实技术的关键在于创建一个模拟的虚拟环境，使用户可以感受到虚拟环境中的存在。
环境模拟和生成是实现这一目标的基本原理之一。
它包括三个方面的内容：2.1.1 图形渲染图形渲染是指将计算机中的三维模型和纹理等信息转化为用户可以看到的图像。
它通过计算机生成的图像和真实环境的信息融合，以达到模拟真实场景的效果。
常用的图形渲染方法包括光栅化、光线追踪等。
2.1.2 音频渲染音频渲染是指通过计算机生成的声音，使用户可以听到虚拟环境中的声音。
它通过对声波的模拟和音频数据的处理，以模拟真实环境中的声音效果。
音频渲染是虚拟现实中的重要组成部分，可以增强用户对虚拟环境的沉浸感。
2.1.3 物理模拟物理模拟是指对虚拟环境中物体的运动和力学特性进行模拟和计算。
通过对物理规律的模拟，可以让用户感受到虚拟环境中物体的真实性和交互性。
物理模拟通常涉及刚体运动、碰撞检测、力学仿真等方面的计算。
2.2 用户交互和感知虚拟现实技术另一重要的原理是用户交互和感知。
用户交互是指用户通过一系列的输入设备（如手柄、眼镜、手套等）与虚拟环境进行实时的交互，而感知是指用户在虚拟环境中所接收到的各种感觉。
虚拟现实的基本概念与原理
虚拟现实（VR）是一种可以通过计算机技术模拟出的虚拟环境，使用户能够沉浸其中并与之互动的体验。
虚拟现实技术已经在游戏、教育、医疗、建筑设计等领域得到了广泛的应用，其基本概念和原理也备受关注。
虚拟现实技术的基本概念是通过计算机生成的图像和声音，模拟出一个虚拟的三维空间，让用户可以在其中进行各种活动和交互。
虚拟现实技术的核心是模拟真实世界的感官体验，包括视觉、听觉、触觉等，以及用户在虚拟环境中的行为和交互。
虚拟现实技术的实现原理主要包括图形学、传感技术和人机交互技术。
图形学是虚拟现实技术的基础，它涉及到计算机图形学、渲染技术和虚拟场景建模等方面的知识。
传感技术包括了头盔、手套、体感设备等各种感知设备，可以实时地捕捉用户的行为和动作，并将其反馈到虚拟环境中。
人机交互技术则是指用户与虚拟环境之间的交互方式，包括手柄、触摸屏、语音识别等各种交互方式。
虚拟现实技术的基本原理是通过模拟人的感官体验，让用户在虚拟环境中得到一种身临其境的感觉。
这就需要计算机能够实时地生成并渲染出逼真的三维图像，使得用户可以在虚拟环境中感受到真实世界的存在。
同时，虚拟现实技术还需要实时地捕捉用户的行为和动作，并将其反馈到虚拟环境中，以保证用户与虚拟环境之间的交互能够顺畅进行。
虚拟现实技术的发展史可以追溯到二十世纪六十年代，最早是在军事和航空航天领域得到应用。
随着计算机和图形学技术的发展，虚拟现实技术在游戏、娱乐等领域得到了广泛的应用。
近年来，随着头显设备、手柄设备等虚拟现实设备的不断更新和普及，虚拟现实技术在教育、医疗、建筑设计等领域也得到了越来越多的应用。
虚拟现实技术的未来发展有着广阔的前景。
随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断进步，虚拟现实技术将会有更多的应用场景和更加丰富的体验。
同时，随着虚拟现实设备的不断升级和普及，虚拟现实技术也将成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
总的来说，虚拟现实技术作为一种沉浸式的交互体验，其基本概念和原理涉及到图形学、传感技术和人机交互技术等多个领域的知识。
虚拟现实介绍范文
虚拟现实介绍范文虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一种利用计算机技术创造虚拟环境的人机交互技术。
通过虚拟现实技术，用户可以沉浸在计算机生成的虚拟世界中，与虚拟环境进行互动，感受到身临其境的体验。
虚拟现实的概念最早可以追溯到20世纪50年代，当时人们开始尝试使用头戴装置展现虚拟环境。
然而，由于技术的限制和设备的贵重，虚拟现实并没有得到广泛应用。
直到近年来，随着计算机技术和传感器技术的快速发展，虚拟现实逐渐进入人们的视野，受到了广泛的关注和应用。
虚拟现实技术可以分为硬件和软件两个方面。
硬件方面主要包括头戴显示器、传感器等设备。
头戴显示器通常由一个屏幕和一副透明着色镜片组成，用户可以将其戴在头部，通过屏幕和镜片显示计算机生成的虚拟环境。
传感器主要用于追踪用户的头部和手部动作，使用户能够在虚拟环境中进行自由的移动和交互。
虚拟现实的软件方面主要包括虚拟世界的建模和渲染技术。
建模技术用于将真实世界的对象和场景转化为计算机可以理解和处理的数据，使其可以在虚拟环境中进行呈现。
渲染技术用于对虚拟环境中的物体和光照进行计算和处理，使其具有更真实的观感。
虚拟现实技术在各个领域都有着广泛的应用。
在游戏行业中，虚拟现实技术可以提供更加沉浸式和逼真的游戏体验，使玩家能够亲身参与到游戏中。
在教育领域，虚拟现实技术可以提供学生亲身体验的机会，使他们能够更好地理解和学习抽象的概念。
在医疗领域，虚拟现实技术可以用于手术模拟和康复疗法，提高医生的操作技能和患者的康复效果。
虚拟现实技术还可以在旅游、娱乐和建筑等领域产生积极的影响。
在旅游中，虚拟现实技术可以提供全新的旅游体验，使游客可以在不离开家门的情况下参观远在他国的名胜古迹。
在娱乐中，虚拟现实技术可以用于电影、音乐会和体育赛事等活动的直播和重播，使观众能够跟随摄像机的视角进行观看。
在建筑中，虚拟现实技术可以用于设计和展示建筑物的原型，提高效率和减少成本。
虚拟现实技术也面临着一些挑战和问题。
学习虚拟现实和增强现实的基本概念
学习虚拟现实和增强现实的基本概念虚拟现实和增强现实是当今科技领域备受关注的两个概念。
本文将重点介绍虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）和增强现实（Augmented Reality，简称AR）的基本概念、原理及其在不同领域的应用。
一、虚拟现实的基本概念虚拟现实是利用计算机技术模拟现实场景，并通过人机交互设备使用户得以身临其境的一种技术和体验。
虚拟现实系统通常由三个要素组成，即感知系统、计算系统和显示系统。
感知系统包括头戴式显示器、手柄、定位追踪器等设备，用于感知用户的动作与环境信息；计算系统则负责生成并处理虚拟场景的图像和声音；而显示系统则将计算系统生成的虚拟图像和声音通过头戴设备或其他显示设备呈现给用户。
虚拟现实技术的实现主要依靠图形渲染、头部追踪、交互设备等多种技术手段。
通过建模、渲染算法和物理模拟等技术，虚拟现实系统能够生成逼真的虚拟场景；而头部追踪技术可以实时感知用户头部的动作，从而使用户能够自由转动头部观察虚拟场景；交互设备如手柄、手套等则可以让用户通过手势、触摸等方式与虚拟场景进行互动。
二、增强现实的基本概念增强现实是指在现实世界增加虚拟信息的一种技术和体验。
与虚拟现实相比，增强现实更加注重与现实世界的融合。
增强现实系统通过摄像头或其他传感器捕捉到真实世界的场景，然后将虚拟信息与真实场景进行叠加，最终通过显示设备将结果呈现给用户。
增强现实技术主要依靠计算机视觉、图像处理和机器学习等技术手段实现。
通过对真实场景的感知和理解，增强现实系统可以识别出现实世界中的目标物体、地点等信息，并将虚拟信息与之相结合。
同时，增强现实系统还需要考虑用户与虚拟信息的交互方式，例如手势识别、语音识别等。
三、虚拟现实与增强现实的应用领域1. 虚拟现实的应用虚拟现实技术已在多个领域得到应用。
在游戏行业，虚拟现实游戏可以提供沉浸式的游戏体验，使玩家感觉自己置身于游戏世界中；在教育领域，虚拟现实技术使学生能够亲身体验到一些无法亲临其境的场景，如太空探索、历史文化等；在医疗领域，虚拟现实技术可以帮助医生进行手术模拟、病例分析等，提高医疗效果。
虚拟现实简答题答案
虚拟现实简答题答案1、虚拟现实基本概念、基本类型及三个重要特点是什么？虚拟现实（VirtualReality，简称VR），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，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境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。
由计算机系统产生的，相对于实环境的，并有人的操作和参与而形成的一种虚构的、视觉上的、听觉上的、感觉上、嗅觉上的存在，是一种物理意义上的人机交互和抽象组合。
虚拟现实系统的四大类：桌面虚拟现实系统、临境虚拟现实系统、增强型的虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统三个基本特征：临境(immerion)；交互性(interactivity)；想象(imagination)。
沉浸感(Iimmerion)是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
理想的虚拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度，甚至超越真实，如实现比现实更逼真的照明和音响效果等。
交互性(Iinteraction)是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。
想象(Imagination)是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。
2、简述虚拟现实系统的关键技术、主要建模方法关键技术：虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术（以及触觉/力觉反馈）、立体声及语音输入输出技术、虚拟环境建模技术等。
1.三维真实感图象的实时生成（VR系统要对参与者的行为反应灵敏，并保持内部的一致性和连贯性，保证显示图象的“更新率”能满足目标的要求）2.大视野立体显示技术（通过配戴头盔给人身临其境的感觉，画面围绕着参与者）3.位置跟踪器（检测到参与者的物理位置和取向，以便输入到计算机中去产生虚拟境界中相应的图象和声音）4.立体声的产生（真实而且准确，注意声音的方向感）5、虚拟环境建模（设计出参与者在一种虚拟境界中会遇到的景物，包括物体建立几何模型，附加信息）主要建模方法：基于几何和图像的建模、虚拟对象的物理特性建模与行为建模。
虚拟现实技术名词解释
虚拟现实技术名词解释
以下是一些虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术中常见的名词解释：
1. 虚拟现实（Virtual Reality，VR）：一种通过计算机生成的仿真环境，通过头戴式显示设备和交互设备，使用户能够身临其境地感受和交互虚拟世界。
2. 头戴式显示器（Head-Mounted Display，HMD）：一种佩戴在头部的设备，通常是带有显示屏和传感器的头盔，用于提供虚拟现实体验。
3. 交互设备（Input Devices）：用于与虚拟现实环境进行交互的设备，如手柄、手套、追踪器、触控手套等。
4. 仿真环境（Virtual Environment）：通过计算机生成的虚拟世界，包括虚拟场景、虚拟物体、虚拟人物等。
5. 6DoF（Six Degrees of Freedom）：指在虚拟现实中用户可以在三个方向上进行平移（上下、前后、左右）和旋转（俯仰、偏航、翻滚）的自由度。
6. 沉浸感（Immersion）：指用户在虚拟现实环境中感到身临其境的感觉，与真实世界的交互感受。
7. 虚拟交互（Virtual Interaction）：用户在虚拟现实环境中与虚拟物体或虚拟场景进行交互的行为，如抓取、移动、触碰等。
8. 增强现实（Augmented Reality，AR）：通过叠加虚拟元素到现实世界中，提供与真实世界的混合体验，使用户能够看到现实世界与虚拟元素的结合。
9. 虚拟现实建模（Virtual Reality Modeling）：使用计算机生成的工具和技术创建虚拟现实环境中的场景、物体和人物。
这些是虚拟现实技术中的一些常见名词和概念。
随着技术的不断发展，还会出现新的名词和术语。
第一章 虚拟现实技术概论
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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
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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。
虚拟现实的基本概念
虚拟现实的基本概念虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是一种新型的计算机技术，它可以为用户创造一个可交互和沉浸式的虚拟世界。
它被广泛应用于视频游戏、娱乐、教育、医疗和商业领域。
虚拟现实的基本概念是，把真实的环境用计算机技术模拟出来，人们可以在这个虚拟现实世界里活动，而无需离开家门。
虚拟现实技术由一系列的计算机图形，视觉效果，声音效果和动态画面组成，可以让人体验真实的环境，但实际上只是一种虚拟的现实环境。
虚拟现实技术以多种多样的形式展示给用户，从头戴显示器到定位跟踪系统、手势操控系统、增强现实设备，这些都是常见的虚拟现实技术表现形式，它们可以让用户进入虚拟世界，感受更真实的环境。
VR技术可以分为两个主要部分：硬件技术和软件技术。
硬件技术包括虚拟现实头盔、手柄、动作传感器、定位跟踪系统等，它们可以帮助我们实现虚拟现实系统。
软件技术是提供虚拟现实功能，它们可以用各种开发工具和脚本语言来开发虚拟现实应用程序。
VR应用技术包括游戏开发、教育训练、商业和军事虚拟现实应用等等。
虚拟现实技术的发展，也带动其它技术的发展，比如大数据、云服务、物联网、机器学习等等。
它们可以为VR技术提供强大的支持，实现更多更强大的功能，从而让虚拟现实变得更加逼真，更加有趣。
虽然虚拟现实的技术还在不断发展，但它也有一些问题。
主要的问题是它可能会让用户过度沉浸，而忽略了真实世界的安全和社交需求，特别是对儿童的影响。
此外，它还存在一些技术问题，比如画面模糊不清、体验不够逼真。
总之，虚拟现实技术是一个先进的，涉及多个领域的技术，它可以为用户提供一个可交互，沉浸式的虚拟现实世界。
未来，虚拟现实技术将发展得更加广泛，而且更加精细，可以应用到更多领域，让我们的生活变得更加舒适和更有趣。
什么是虚拟现实
什么是虚拟现实虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种利用计算机技术创造出的近乎真实的虚构场景或环境，通过特殊设备使用户可以身临其境地感受并与环境进行交互的技术。
它不同于传统的电视、电影等媒体形式，能够提供更加沉浸式、身临其境的体验。
虚拟现实技术通过模拟三维空间，将用户感官的输入与计算机系统生成的虚拟世界进行交互。
用户可以使用特定的设备，如头戴显示器、手柄、手套等，来与虚拟环境进行沟通和互动。
在虚拟现实中，用户可以探索和操作所处的虚拟环境，与虚拟对象进行实时的交互行为，获得身临其境的感觉。
虚拟现实技术已经广泛应用于娱乐、教育、医疗、设计等领域。
在娱乐方面，虚拟现实带来了全新的游戏体验。
通过佩戴VR头显，玩家可以身临其境地感受到游戏中的场景，增强了沉浸感和真实感。
此外，虚拟现实还被用于电影和音乐的制作，使得观众可以通过虚拟现实设备亲身体验电影或音乐中的场景，达到一种全新的娱乐体验。
在教育领域，虚拟现实技术为学生提供了更加直观、富有参与感的学习方式。
例如，学生可以通过虚拟现实设备参观博物馆、参加实验等，不受时间和空间限制，提高了学习效果和兴趣。
在医疗领域，虚拟现实技术为医生提供了更加真实的模拟环境，使他们能够进行手术模拟、病例研究等。
通过虚拟现实技术，医生可以提前熟悉手术步骤和情况，提高手术的精确性和安全性。
在设计领域，虚拟现实技术为设计师提供了更加直观、灵活的设计平台。
通过虚拟现实设备，设计师可以在虚拟环境中进行建筑、室内、产品等的设计和模拟，直观地感受设计效果，提高设计效率和质量。
虚拟现实技术的发展还面临一些挑战和问题。
首先是硬件设备的限制。
目前虚拟现实设备体积笨重、价格昂贵，对于普通用户来说还不够普及。
其次是虚拟现实技术在长时间使用过程中容易引起晕动症等副作用，需要进一步改进。
另外，虚拟现实技术在社交和交互方面还有待提高，目前多为个人单独体验，缺乏与他人的互动。
总的来说，虚拟现实技术作为一种新兴的多媒体技术，为人们带来了全新的体验和应用方式。
虚拟现实技术的基本概念介绍
快的一项多学科综合技术，“虚 拟现实是在计算机技术支持下的 一种人工环境，是人类与计算机 和极其复杂的数据进行交互的一 种技学科技术。 虚拟现实系统具有向用户提供视 觉、听觉和触觉、味觉和嗅觉等 感知功能的能力，人们能够在这 个虚拟环境中观察、聆听、触摸、 漫游、闻赏、并与虚拟环境中的
从概念上讲，任何一个虚拟现实 系统都可以用三个“I”来描述其 特性，这就是“沉浸 (Immersion)”“交互 (Interaction)”“想象 (Imagination)”。如图8.3.1所示。
mj88rk8o 虚拟仿真
这三个“I”反映了虚拟现实系统 的关键特性，就是虚拟现实系统 中人的主导作用，其表现是：
虚拟现实通常是指头盔显示器和 传感手套等一系列新型交互设备 构造出的一种计算机软硬件环境， 人们通过这些设施以自然的技能、 听觉及触觉等多种感官的反馈。
是哪些戴着头盔显示器和传感手 套的技术，而且还应包括一切与 之有关的具有自然模拟、逼真体 验的技术与方法。它要创建一个 酷似客观环境又超越客观时空、 能沉浸其中又能驾驭其上的和谐 人机环境，也就是一个由多维信 息所构成的可操纵的空间。它的 最重要的目标就是真实的体验和 方便自然的人机交互，能够达到 或部分达到这样目标的系统就称 为虚拟现实系统。
(1)人能够沉浸到计算机系统所 创建的环境中，而不是仅从计算 机系统的外部去观测计算处理的 结果；
(2)人能够用多种传感器与多维 化信息的环境发生交互作用，而 不是仅通过键盘、鼠标与计算环 境中的单维数字化信息发生交互 作用；
(3)人可从定性和定量综合集成 的环境中得到感性和理性的认识 从而深化概念和萌发新意，而不 仅从以定量计算为主的结果中得 到启发和对事物的认识。
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虚拟现实基本概念70(1)
描述
• 虚拟现实（Virtual Reality）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。
虚拟现实基本概念70(1)
虚拟现实基本概念70(1)
VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪）
• 1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW 大会，就提出了VRML这个名字。
• SecondLife，There • 国内：HiPiHi
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网络上的虚拟世界
/
虚拟现实基本概念70(1)
VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪）
• 2006-2007年随second life的被报道而繁荣 • 国内出现很多类似产品 • 局面迟迟无法打开，大都面临破产 • 原因分析
– 技术问题 – 无法找到盈利模式
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VR应用的大众化与多元化（21世纪）
虚拟现实基本概念70(1)
2020/12/5
虚拟现实基本概念70(1)
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
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“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？
1988年NASA研究完成VIEW系统
虚拟现实基本概念70(1)
NASA研制的VIVED和VIEW系统
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渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激（90年代）
• 3D游戏 • 主题公园、游乐场 • 飞行、航海、医学等的模拟训练
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1990年最早出现的两款3D游戏
虚拟高尔夫球场
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飞行、航海驾驶模拟
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驾驶射击模拟
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医学模拟、仿真
演示: medicien.mpg
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渐入民间---软硬件技术的发展
• 显卡的出现与飞速发展 • 计算机图形基础算法的发展 • 游戏引擎、虚拟现实平台软件的研发
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
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虚拟现实基本概念70(1)
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
• 多媒体创意展示
– 奥运、世博、春晚
• 3D电影
– 阿凡达
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清明上河图 --- 水晶石公司制作
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多媒体创意展示
• 虚拟现实艺术 • 虚拟现实与数字媒体、文化创意紧密
结合起来
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VR应用的大众化与多元化（21世纪）
• 适当放宽对沉浸感的追求，而重视用户体 验
实
的
• 3. 沉浸感（Immersion,存在感、临场感）
– 它是指虚拟现实系统对介入者的刺激在物理上
特
和认知上符合人的已有经验，从而使介入者感 到自己作为主角存在于模拟环境中的真实程度
点
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虚拟现实概念辨析
• 虚拟现实与三维漫游 • 虚拟现实与景观动画 • 虚拟现实与三维游戏 • 虚拟现实与计算机图形学
• 介入者（人）
• 虚拟世界生成设备 --- VR的计算机系统
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
• 萌芽
– 1929年，Edwin A.Link发明了飞行模拟器，使 乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
– 1956年，Morton Heileg开发了一个叫做 Sensorama (传感景院）的摩托车仿真器。
– 1962年，Morton Heileg申请了专利“全传感仿 真器”。该专利蕴涵了虚拟现实技术的思想。
具有交互图形显示、力
反馈设备以及声音提示
的虚拟现实系统的基本 思想。
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
1966年，美国MIT林肯实验室研制出了第一个 头盔式显示器(Helmet Mounted Display 即HMD)
1968年，Sutherland在哈佛大学的组织下开发 了头盔式立体显示器及一个虚拟系统，可称得 上是第一个虚拟现实系统。
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怎样理解虚拟现实
• 第三种情况是模仿真 实世界中的人类不可 见的环境。例如，分 子的结构，空气中速 度、温度、压力的分 布等。
一个蛋白质分子的示例
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虚拟现实的概念
• 虚拟现实是计算机生成的给人多种感 官刺激的虚拟环境。用户应该能够以 自然的方式与这个环境交互，从而产 生置身于相应的真实环境中的虚幻感 ，沉浸感，身临其境的感觉
——《庄子·齐物论》
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“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！ • “I think therefore I am”
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• 记忆裂痕 • 虚拟偶像（SIMONE，又名虚拟情人
、西蒙妮） • 逃出克隆岛（The Island） • 时空悍将（Virtuosity） • 异次元骇客（The Thirteenth Floor，
不断发生变化 • 是多学科的融合
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虚拟现实及其相关学科
计算机网络
计算机视觉
人工智能 人机交互
数字图像处理
科学计算可视化
模式识别 虚拟现实 输入/输出设备
计算机图形学
自动化控制
生理学、心理学等
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虚拟现实
• 科学意义上的纯粹的概念：
– 虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激 的虚拟环境。用户应该能够以自然的方式与
1983年美国DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美国陆军共同为坦克编队作战 训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
1984年NASA（National Aeronautics and Space Administration，美国宇航局）研制成功具有现代 虚拟现实系统雏形的VIVED系统
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虚拟现实概念的变化
• 虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚 拟环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境 交互，从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻 感，沉浸感，身临其境的感觉
• 应用需求使VR的应用重点进行了多种变化 – 强调自然交互产生的应用 ----如Kinect诸多应用 – 不再强调沉浸感，而强调信息提供 ---- 增强现实
这个环境交互，从而产生置身于相应的真实 环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉
• 应用意义上的概念
– 利用计算机及各种传感设备构造一种信息环
境，人能够高效、自然地对此信息环境进行
感知、交互，产生沉浸感或达到某种信息传
达的目的。
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对虚拟现实概念的分析
• 应用意义上的概念
– 利用计算机及各种传感设备构造一种信息环 境，人能够高效、自然地对此信息环境进行
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
• 1962年，美国电 影摄影师Morton Heilig研制的 Sensorama的立 体电影系统
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
1965年，Ivan Sutherland 在名为“Ultimate Display” (终极的显示)的 论文中首次提出了包括
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虚拟现实的发展历史与演变
• 萌芽与诞生（ 60年代-80年代末） • 军事与航天的推动（70年代-80年代） • 渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激（90年代） • VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪） • VR应用的大众化与多元化（21世纪）
– 世博会、春晚、文化创意产业、3D电影 – 人机交互、增强现实
感知、交互，产生沉浸感或达到某种信息传 达的目的。
• 虚拟现实（Virtual Reality）
– 虚拟的现实
– 虚拟化现实
– 虚拟与现实
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与几个概念的辨析
• 虚拟现实与三维漫游，景观动画，三维游戏 ，计算机图形学
• 虚拟现实与
– 媒体 – 数字媒体，新媒体 – 创意媒体
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– 创意展示、体验 – 人机交互 ---- Kinect, iPhone – 增强现实
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增强现实
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增强现实——google智能眼镜
Google眼镜演示
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虚拟现实概念的进一步总结
• 有很深的哲学渊源 • 是一种理念 • 新的应用模式不断产生，应用热点在
– 虚拟的现实 – 虚拟化现实
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怎样理解虚拟现实
• 虚拟现实系统中 的“现实”（即 所虚拟的环境） 大致可分为三种 情况：
• 第一种情况是模 仿真实世界中的 环境。