虚拟现实技术基础(PPT 51页)
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《VR虚拟现实》课件
游戏
广泛应用于PC和游戏机等平台上的VR游 戏，让用户获得前所未有的沉浸式体验。
娱乐
除了游戏以外，VR虚拟现实还在体育、 影视、音乐等领域得到广泛应用。
医疗保健
虚拟现实可用于疼痛管理、物理治疗、 手术模拟等场景。这种技术可以改善患 者的情绪，提供更安全的治疗环境。
建筑设计
VR还可用于建筑设计模拟，帮助设计师 和业主更好地理解设计方案。
蒸汽酱vr游戏加分
制作背景介绍
《蒸汽酱VR游戏》是一款脑力风 暴类 VR 游戏，游戏设计灵感源 自不少经典的电影和电视剧。
设计思路实现
游戏难度逐渐递增，设计师提供 了多种多样的障碍，通过 VR 技 术，游戏让玩家真实地体验到了 飞行的乐趣。
游戏难度和亮点
《蒸汽酱VR游戏》最大的亮点在 于他的游戏性和挑战性。游戏中 的飞行过程不仅需要考验用户的 操作能力，还需要进行技术和智 力方面的探索基础内容。
自20世纪70年代以来，VR已 得到长足发展。不断的技术 发展让VR在多方面发挥作用， 成为眼前最引人瞩目的技术 趋势之一。
VR虚拟现实的优势与应 用
VR虚拟现实技术有着重要的 战略意义。以下是VR虚拟现 实最常见的应用场景：游戏、 教育、医疗保健、制造业、 建筑设计、军事、旅游。
பைடு நூலகம் 技术
VR虚拟现实技术的基础
VR虚拟现实的未来
1 VR虚拟现实的趋势
2 VR虚拟现实的进一步 3 VR虚拟现实带来的社
发展
会影响
VR虚拟现实将会变得越来
越流行，发展出更逼真的
技术将继续发展，开发商
VR技术将在渐进的过程中
效果和更多的功能。
将继续推动VR虚拟现实的
改变我们的生活方式，从
虚拟现实VR ppt课件
• 2012年OculusRift众筹大获成功、2014年3月 Facebook耗资20亿美元（4 亿美元现金，以及2.31亿 股普通股栗）将其收购，将VR技术由开发者层面 推 向了资本的前台，Sony、HTC等大厂纷纷跟进；
• 2014年6月谷歌在I/O大会上发布了第一代CardBoard, 带来了超廉价版VR 解决方案，年底时走同样插手机 路线的三星Gear VR发售；
• 2014年9月Oculus宣布公开OculusRiftDKI外设源代码 及工程原理图，国内VR头盔设备开发商大量涌现；
2016年-------VR元年
• 2016为什么是VR元年？公认的三大头盔厂 Oculus、Sony、HTC之前只是 推出了开发者版， 2016年将正式推出消费版产品，OculusRift、 HTCVive 分别于1月6日、2月29日预售，Sony PlayStation VR于3月15日发布。
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
VR历史
VR技术在手术以及医疗教学领域的应用
过去师傅做手术，徒弟在一旁边学边看在这里 行不通了——因为创口极小，学生无法直接的 观察到病理症状，这就给手术教学带来了一个 难题。虽然通过腹腔镜传回的画面也能探知一 二，但是传统摄像头传回的画面是没有方位感 和空间感的。今天，VR技术简直就是为了解决 这个难题而生的！通过3D腹腔镜（以后还会有 全景腹腔镜），学生可以像在人体内遨游般的 沉浸式观察病理特征以及有经验的老医师的手 术操作。这对于现代医疗教学、甚至是疑难病 理研究都具有非常大的意义。
• 2014年6月谷歌在I/O大会上发布了第一代CardBoard, 带来了超廉价版VR 解决方案，年底时走同样插手机 路线的三星Gear VR发售；
• 2014年9月Oculus宣布公开OculusRiftDKI外设源代码 及工程原理图，国内VR头盔设备开发商大量涌现；
2016年-------VR元年
• 2016为什么是VR元年？公认的三大头盔厂 Oculus、Sony、HTC之前只是 推出了开发者版， 2016年将正式推出消费版产品，OculusRift、 HTCVive 分别于1月6日、2月29日预售，Sony PlayStation VR于3月15日发布。
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
VR历史
VR技术在手术以及医疗教学领域的应用
过去师傅做手术，徒弟在一旁边学边看在这里 行不通了——因为创口极小，学生无法直接的 观察到病理症状，这就给手术教学带来了一个 难题。虽然通过腹腔镜传回的画面也能探知一 二，但是传统摄像头传回的画面是没有方位感 和空间感的。今天，VR技术简直就是为了解决 这个难题而生的！通过3D腹腔镜（以后还会有 全景腹腔镜），学生可以像在人体内遨游般的 沉浸式观察病理特征以及有经验的老医师的手 术操作。这对于现代医疗教学、甚至是疑难病 理研究都具有非常大的意义。
虚拟现实(共52张PPT)(共51张PPT)
第二十二页，共五十一页。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
1、基本(jīběn)造型 Shape
geometry 几何造型节点Box, Sphere, Cone, Cylinder
appearance 定义颜色和表面纹理等外观属性
Material, Texture, TextureTransform
第二十三页，共五十一页。
表面特性 : (tèxìng) Appearance节点
material域: 值为Material节点(jié diǎn), 可有如下域
diffuseColor, 颜色的反射与入光角度有关 shineness, 光洁度, 取值 0.0 -- 1.0 transparency, 透明度, 取值 0.0 -- 1.0
浏览器的控制比较困难。
Vrml与外界的通信能力比较差
Vrml与用户的交互比较弱
第十六页，共五十一页。
6.2.1 VRML与网络(wǎngluò)教学
3 . VRML在网络教学(jiāo xué)中的应用
能营造更为逼真的环境和场景，人机交互更为自然，更能增强想 象力，增强学生的感官刺激，激发学生兴趣
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。它可使用户获得
与真实世界一样的感觉,可达到代替实际系 统的目的.
第三页，共五十一页。
6.1.1 什么(shén me)是虚拟现实？
专业级虚拟现实系统具有高度的实时性,能同时使用多种输入 输出设备，用户可以(kěyǐ)用人体的自然技能，借助数字头盔、立 体显示技术、数据手套和数据衣服等工具，与虚拟的感觉世界进 行交互作用。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
虚拟现实基础(PPT 61张)
Immersion 沉浸
I3
Interaction 交互 Imagination 想象
5.1.3 虚拟现实的类型
(1)桌面级虚拟现实：成本低，应用面比较广，但 缺乏完全投入
◦ 基于静态图像的虚拟现实技术：将连续拍摄的图像和视 频在计算机中拼接以建立的实景化虚拟空间。 ◦ VRML（虚拟现实造型语言）：采用描述性的文本语言 描述基本的三维物体的造型，通过一定的控制，将这些 基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文 本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维 场景。
5.1.2 虚拟现实的特征
沉浸感（Immersion）: 能给人们以真实世界的感 觉，让人感觉全方位地沉浸在这个虚幻的世界中， 难以分辨真假。 交互性（Interaction）: 虚拟现实与通常CAD系统所产 生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而 是可以对使用者的输入作出反应。虚拟现实环境可 以通过控制与监视装置影响或被使用者影响。 想象 （Imagination）: 它的应用能解决在工程、医 学、军事等方面的一些问题,这些应用是ＶＲ与设 计者并行操作,为发挥它们的创造性而设计的,这极 大地依赖于人类的想象力。
SIMNET被称为第一个廉价而又实用的模拟网络系统。它可 以用来训练坦克、直升机以及战斗演习，并训练部队之间的 协同作战能力。
5.2 虚拟现实的历史发展
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： (1).立体电影，立体声技术 (2).飞行模拟器，最早实际使用的仿真技术 (3).“星际旅行”,“宇宙飞船”的演示 (4).机械手、机器人 危险场合进行各类 “遥控操作” (5).游戏,驾驶汽车、潜艇航行
章虚拟现实基础
目录
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 虚拟现实的基本概念 虚拟现实的历史发展 虚拟现实的关键技术 虚拟现实的制作与应用 虚拟现实的主要设备与产品 虚拟现实的主要应用
VR基础知识讲解ppt课件
优势与特色: •内容质量高，沉浸感强 •3D 音效 •内容可进行多人互动 劣势与短板： •内容较少，处在开发阶 段 •仅支持PlayStation 4
国外头戴式PC/主机 VR产品
OSVR Hacker Dev Kit
开发公司：雷蛇 目的：通过开源虚拟现实系统OSVR，打造一个开放式的虚拟现实平台 公司概况：世界领先的游戏品牌， 成立于1998年，在全球7个城市有办公室
未来市场规模
• 尽管目前VR/AR行业都处于起步阶段，但整个市场未来增长潜力巨大：根据 Digi Capital预测至2020年，全球AR与VR市场规模将达到1500亿美元，而根 据市场研究机构BI Intelligence的统计，2020仅年头戴式VR硬件市场规模将 达到28亿美元，未来5年复合增长率超过100%。
国外头戴式Mobile VR产品
VR One
开发公司：德国光学厂商卡尔蔡司 发布情况：2014年12月发布，并在2015年2月上市
优势与特色: • VR One Media应用进行操作 •观影应用VR One Cinema •基于Unity的开发工具 •显示效果较好
劣势与短板： •设备笨重 •价格较高 •适配设备少 •画面延迟明显
• VR/AR行业覆盖了硬件、系统、平台、开发工具、应用以及消费内容等诸多方 面。
• 作为一个还未成熟的产业，VR/AR行业的产业链还比较单薄，参与厂商（尤其 是内容提供方）比较少，投入力度不是太大。
• 核心内容生产工具面临较大的研发制作瓶颈，如360°全景拍摄相机，市面上 的产品屈指可数。
VR/AR产业链概述
• 输入设备：游 戏手柄/摇杆、
• 用户采用自然的方式对虚拟物体 进行操作并得到实时立体的反 馈。如：语音、手的移动、头 的转动、脚的走动等
国外头戴式PC/主机 VR产品
OSVR Hacker Dev Kit
开发公司：雷蛇 目的：通过开源虚拟现实系统OSVR，打造一个开放式的虚拟现实平台 公司概况：世界领先的游戏品牌， 成立于1998年，在全球7个城市有办公室
未来市场规模
• 尽管目前VR/AR行业都处于起步阶段，但整个市场未来增长潜力巨大：根据 Digi Capital预测至2020年，全球AR与VR市场规模将达到1500亿美元，而根 据市场研究机构BI Intelligence的统计，2020仅年头戴式VR硬件市场规模将 达到28亿美元，未来5年复合增长率超过100%。
国外头戴式Mobile VR产品
VR One
开发公司：德国光学厂商卡尔蔡司 发布情况：2014年12月发布，并在2015年2月上市
优势与特色: • VR One Media应用进行操作 •观影应用VR One Cinema •基于Unity的开发工具 •显示效果较好
劣势与短板： •设备笨重 •价格较高 •适配设备少 •画面延迟明显
• VR/AR行业覆盖了硬件、系统、平台、开发工具、应用以及消费内容等诸多方 面。
• 作为一个还未成熟的产业，VR/AR行业的产业链还比较单薄，参与厂商（尤其 是内容提供方）比较少，投入力度不是太大。
• 核心内容生产工具面临较大的研发制作瓶颈，如360°全景拍摄相机，市面上 的产品屈指可数。
VR/AR产业链概述
• 输入设备：游 戏手柄/摇杆、
• 用户采用自然的方式对虚拟物体 进行操作并得到实时立体的反 馈。如：语音、手的移动、头 的转动、脚的走动等
虚拟现实技术基础与应用课件-第1章 虚拟现实技术概述
22
（4）教育领域 虚拟现实技术应用于教育领域是教育技术发展的一个飞跃。虚拟现实技术能够为学生提供生 动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构示等，在广泛的科 目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感 受比空洞抽象的说教更具说服力，主动交互与被动的灌输有本质的差别。
1.1.3 虚拟现实技术与其它技术的关系
1 虚拟现实技术与可视化仿真技术的关系 虚拟现实与可视仿真技术有着密切的联系：两者都视为现代图形学的应用主流和技术生长点。 可以说虚拟现实技术将是可视化的仿真发展的终极目标。 2 多媒体技术与虚拟现实技术的关系 多媒体技术与虚拟现实技术的最大区别就在于虚拟现实人参与其中的沉浸感、深刻的交互作 用和构想与创意程度，可以说多媒体技术的进一步发展和应用就达到了虚拟现实这个重要领 域。 3 虚拟现实系统与一般图形系统的关系 虚拟现实与一般图形系统(图形工作站)的区别在于：对于普通的计算机图形系统来说，使用 者是一个外部观察者，他只能通过屏幕或窗口来观察某些综合环境。而虚拟现实系统不仅仅 是一个更快、更好、更强有力的计算机图形系统，重要的是虚拟现实系统通过其各项功能的 有机结合，能让使用者成为合成环境中的一个内部参加者。
23
医疗应用
虚拟人体模型
虚拟手术 24
（6）电子商务 在商业方面，近年来，虚拟现实技术被广泛应用于产品展示及推销。利用虚拟现实技术全 方位地对商品进行展览，展示商品的多种功能；另外还能模拟工作时的情景，包括声音、 图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更加具有吸引力。这种展示可用于Internet中，可 实现网络上的三维互动，为电子商务服务，同时顾客在选购商品时可根据自己的意愿自由 组合，并实时看到它的效果。
（4）教育领域 虚拟现实技术应用于教育领域是教育技术发展的一个飞跃。虚拟现实技术能够为学生提供生 动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构示等，在广泛的科 目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感 受比空洞抽象的说教更具说服力，主动交互与被动的灌输有本质的差别。
1.1.3 虚拟现实技术与其它技术的关系
1 虚拟现实技术与可视化仿真技术的关系 虚拟现实与可视仿真技术有着密切的联系：两者都视为现代图形学的应用主流和技术生长点。 可以说虚拟现实技术将是可视化的仿真发展的终极目标。 2 多媒体技术与虚拟现实技术的关系 多媒体技术与虚拟现实技术的最大区别就在于虚拟现实人参与其中的沉浸感、深刻的交互作 用和构想与创意程度，可以说多媒体技术的进一步发展和应用就达到了虚拟现实这个重要领 域。 3 虚拟现实系统与一般图形系统的关系 虚拟现实与一般图形系统(图形工作站)的区别在于：对于普通的计算机图形系统来说，使用 者是一个外部观察者，他只能通过屏幕或窗口来观察某些综合环境。而虚拟现实系统不仅仅 是一个更快、更好、更强有力的计算机图形系统，重要的是虚拟现实系统通过其各项功能的 有机结合，能让使用者成为合成环境中的一个内部参加者。
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医疗应用
虚拟人体模型
虚拟手术 24
（6）电子商务 在商业方面，近年来，虚拟现实技术被广泛应用于产品展示及推销。利用虚拟现实技术全 方位地对商品进行展览，展示商品的多种功能；另外还能模拟工作时的情景，包括声音、 图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更加具有吸引力。这种展示可用于Internet中，可 实现网络上的三维互动，为电子商务服务，同时顾客在选购商品时可根据自己的意愿自由 组合，并实时看到它的效果。
虚拟现实技术课件第1章
应用软件：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运 动模型的建立；三维虚拟立体声的生成；模型管理技术 及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与管理等。
数据库：存放整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。
1-21
1-22
1-23
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4
1-8
1.1 虚拟现实技术的发展史
1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR 技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器 交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研 究方向。
从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高 科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名 为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。
思科公司篮球馆
1-37
VR用于教育领域
虚拟的零件安装培训
洞穴式虚拟工程模型漫游
1-38
Hale Waihona Puke 例：VR用于军事训练或演习军事领域研究是推动虚拟现实技术发展的原动力，目前依 然是主要的应用领域。虚拟现实技术主要在军事训练和演习、 武器研究这两个方面广泛应用。
虚拟战场
1-39
虚拟航母
指基于网络构建的虚拟环境， 将位于不同物理位置的多个用 户或多个虚拟环境通过网络相 连接并共享信息，从而使用户 的协同工作达到一个更高的境 界。
主要被应用于远程虚拟会议、 虚拟医学会诊、多人网络游戏、 虚拟战争演习等领域。
1-34
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5
1-19
1.3虚拟现实的特征
数据库：存放整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。
1-21
1-22
1-23
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4
1-8
1.1 虚拟现实技术的发展史
1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR 技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器 交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研 究方向。
从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高 科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名 为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。
思科公司篮球馆
1-37
VR用于教育领域
虚拟的零件安装培训
洞穴式虚拟工程模型漫游
1-38
Hale Waihona Puke 例：VR用于军事训练或演习军事领域研究是推动虚拟现实技术发展的原动力，目前依 然是主要的应用领域。虚拟现实技术主要在军事训练和演习、 武器研究这两个方面广泛应用。
虚拟战场
1-39
虚拟航母
指基于网络构建的虚拟环境， 将位于不同物理位置的多个用 户或多个虚拟环境通过网络相 连接并共享信息，从而使用户 的协同工作达到一个更高的境 界。
主要被应用于远程虚拟会议、 虚拟医学会诊、多人网络游戏、 虚拟战争演习等领域。
1-34
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5
1-19
1.3虚拟现实的特征
虚拟现实技术基础
添加标题
定义：传感器是一种检 测装置，能感受到被测 量的信息，并能将检测 感受到的信息，按一定 规律变换成为电信号或 其他所需形式的信息输 出，以满足信息的传输、 处理、存储、显示、记
录和控制等要求。
添加标题
作用：传感器担负起虚 拟现实技术信息获取的 任务，它可获取现实世 界各种信息，将这些信 息转换为电信号，并经 模/数转换后送入计算机
虚拟现实技术基础： 原理与应用
汇报人：
目录
虚拟现实技术概述
虚拟现实技术的工作原 理
虚拟现实技术概 述
虚拟现实技术的发展历程
硬件设备 软件算法 开发工具 内容制作
娱乐领域：游 戏、电影、音 乐等娱乐产品
的体验升级
教育领域：模 拟实验、虚拟 实验室、历史
场景复原等
医疗领域：手 术模拟训练、 康复治疗、心
理治疗等
军事领域：模 拟战斗、作战 训练、战场环
境模拟等
工业领域：产 品设计和原型 测试、生产线 模拟和优化等
旅游领域：虚 拟旅游、文化 遗产保护和展
示等
虚拟现实技术的 工作原理
方法：通过计算机图形学和 图像处理技术实现
定义：使用3D建模技术来创 建虚拟环境中的物体和场景
进行处理。
添加标题
类型：传感器有多种类 型，包括视觉、听觉、 触觉、嗅觉、味觉等。
添加标题
工作原理：传感器将现 实世界中的信息转换为 电信号，然后通过计算 机进行处理，最后输出
到虚拟环境中。
感谢您的观看
汇报人：
目的：为虚拟现实技术提供 逼真的三维模型和场景
应用：广泛应用于游戏、电 影、建筑等领域
计算机图形学定义：研究计算机生成和操作图形的科学 计算机图形学应用：虚拟现实技术、计算机游戏、影视特效等 计算机图形学原理：通过数学模型描述三维物体，然后将其转换为二维图像 计算机图形学技术：包括建模、渲染、光照、纹理等
虚拟现实康复原理与应用设计【ch02】虚拟现实技术基础 PPT课件
2.虚拟现实系统通用设计开发流程
(1)需求分析 由于虚拟场景中所拥有的资源越丰富，所需要的投入也就越多，因此不可能把所有
功能都实现，而是需要根据需求进行必要的取舍。通过需求分析，一般会把功能列 为不同的优先等级，优先实现等级高的功能。 (2)开发策划 根据需求分析结果，分层次对开发过程进行策划，以确定其详细的功能实现方案。
1.传统二维显示
传统二维显示主要采 用二维的计算机屏幕 来显示旋转的二维图 像，从而产生三维的 显示效果。
2.双目视差立体显示
双目视差立体显示的本质是：通过 软件和电路使某一时刻的一对视差 图像，左眼视图输出到液晶显示器 偶数列像素上，右眼视图输出到液 晶显示器奇数列像素上；然后使用 如柱面光栅等手段，使观察者的左 眼只能看到偶数列像素上的信息， 观察者的右眼只能看到奇数列像素 上的信息；最后通过大脑的综合， 形成具有深度感的立体图像。
3.真三维立体显示
现有的真三维立体显 示技术可分为自动分 光立体显示技术、分 光立体眼镜和全息术。 代表设备如 Perspecta显示器、 Felix3D显示器和 DepthCube系统。
1.视觉反馈
虚拟现实系统的视觉 反馈主要通过视觉刺 激和特定状态显示来 实现，如在虚拟场景 中高亮显示目标物体， 或在界面上设定特殊 按钮，通过视觉刺激 引起操作者反应等。
2.虚拟现实系统通用设计开发流程
(5)渲染开发 系统不仅要运行流畅，而且需要渲染逼真的场景以增强沉浸感。基本渲染是通过插
件完成的，而渲染开发所得到的效果是“看到台灯能真正感受到发光”。 (6)测试和发布 经过上述步骤的迭代开发，即可得到一个完整的虚拟现实系统，但还需要进一步对
虚拟现实系统进行测试，并对未通过测试的部分进行修改、完善。在完成测试的基 础上，就可以发布虚拟现实应用了。
虚拟现实技术基础51
虚拟现实技术基础51
PPT文档演模板
2020/12/5
虚拟现实技术基础51
主要内容
l 虚拟现实系统的特点及组成 l 立体视觉的生成与获取 l 虚拟现实交互设备 l 虚拟现实系统的分类 l 增强现实技术
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
2
虚拟现实系统的特点及组成
虚拟现实技术综合图形、图像、声音、手 势、语音等要素，试图给计算机使用者创 造一种全新的感官体验，使其具有置身于 真实世界的感觉
数据手套示例
Immersion数据手套产品 /
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
23
虚拟现实交互设备
数据手套示例
PinchGlove数据手套
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
24
WIMP交互范式已不再适用
Windows，Icons，Menus，Pointing devices
用户将通过一系列新的交互手段，与虚拟世 界中的物体进行直接的、三维的交互
三维鼠标
WAND 数据手套 麦克风
…
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
14
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
用于跟踪用户当前方位的传感器 大多数具有6自由度（6-DOF）
硬件接口
标准的串行设备接口（即RS-232） ➢ 并行口 ➢ 其它接口（如USB或无线通讯接口）
软件接口
➢ 几乎每一种设备均未采用标准的软件接口 ➢ 使用各自独有的接口控制协议或命令指令集
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
27
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
软件供应商必须为每一硬件供应商的输入设 备单独设计应用接口驱动程序
PPT文档演模板
2020/12/5
虚拟现实技术基础51
主要内容
l 虚拟现实系统的特点及组成 l 立体视觉的生成与获取 l 虚拟现实交互设备 l 虚拟现实系统的分类 l 增强现实技术
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虚拟现实技术基础51
2
虚拟现实系统的特点及组成
虚拟现实技术综合图形、图像、声音、手 势、语音等要素，试图给计算机使用者创 造一种全新的感官体验，使其具有置身于 真实世界的感觉
数据手套示例
Immersion数据手套产品 /
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虚拟现实技术基础51
23
虚拟现实交互设备
数据手套示例
PinchGlove数据手套
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
24
WIMP交互范式已不再适用
Windows，Icons，Menus，Pointing devices
用户将通过一系列新的交互手段，与虚拟世 界中的物体进行直接的、三维的交互
三维鼠标
WAND 数据手套 麦克风
…
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
14
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
用于跟踪用户当前方位的传感器 大多数具有6自由度（6-DOF）
硬件接口
标准的串行设备接口（即RS-232） ➢ 并行口 ➢ 其它接口（如USB或无线通讯接口）
软件接口
➢ 几乎每一种设备均未采用标准的软件接口 ➢ 使用各自独有的接口控制协议或命令指令集
PPT文档演模板
虚拟现实技术基础51
27
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
软件供应商必须为每一硬件供应商的输入设 备单独设计应用接口驱动程序
VR虚拟现实简介ppt课件
11
暴风魔镜
• 2015年6月，暴风魔镜已经推出了第三代产品。暴风魔镜，是暴风影 音正式发布的第一款硬件产品。暴风魔镜是一款虚拟现实眼镜，在使 用时需要配合暴风影音开发的专属魔镜应用，在手机上实现IMAX效 果，普通的电影即可实现影院观影效果。
12
目录
• 虚拟现实近年来的发展 • 虚拟现实技术简介 • 虚拟现实的应用 • 虚拟现实的五大障碍 • 虚拟现实的未来 • 结论
8
HTC Vive
• HTC Vive 是今年 3 月初在巴塞罗那世界移动通信大会（MWC）上， HTC 与知名游戏开发商 Valve 合作开发的一款头戴式 VR 设备。相比 起表现平平的 HTC 新旗舰手机 One M9，HTC Vive 为 HTC 赢回了不少 赞誉。科技媒体 The Verge 记者 Vlad Savov 在体验之后表示，由于 HTC Vive 的帧率达到 90 fps，一旦戴上就不愿意将它放下。
所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中 不同的使用摄像机。移动着观看和静坐观看，二者带来的体验是截然不 同的。镜头的加速移动，就会带来不同的焦点，而这些如果运用不当， 就会给用户带来恶心的感觉。 缺乏统一的标准
虚拟现实技术目前仍处于初级阶段，毫无疑问，对于这个平台大家都 有着各自的演示方法，无论是粗糙还是漂亮，最关键的也就是最后的几 分钟。虽然许多开发者对虚拟现实充满了热情，但是似乎大家都没有一 个统一的标准。 如何“输入”也是一大困扰
26
拿起武器，和你的朋友并肩作战吧！
27
如果要玩竞速或者飞行的游戏，可以坐上这个动感座椅
28
道具虽然都是假的，都可以给你真实的反馈，比如这个手提油灯还有周 围的蜘蛛网。
29
暴风魔镜
• 2015年6月，暴风魔镜已经推出了第三代产品。暴风魔镜，是暴风影 音正式发布的第一款硬件产品。暴风魔镜是一款虚拟现实眼镜，在使 用时需要配合暴风影音开发的专属魔镜应用，在手机上实现IMAX效 果，普通的电影即可实现影院观影效果。
12
目录
• 虚拟现实近年来的发展 • 虚拟现实技术简介 • 虚拟现实的应用 • 虚拟现实的五大障碍 • 虚拟现实的未来 • 结论
8
HTC Vive
• HTC Vive 是今年 3 月初在巴塞罗那世界移动通信大会（MWC）上， HTC 与知名游戏开发商 Valve 合作开发的一款头戴式 VR 设备。相比 起表现平平的 HTC 新旗舰手机 One M9，HTC Vive 为 HTC 赢回了不少 赞誉。科技媒体 The Verge 记者 Vlad Savov 在体验之后表示，由于 HTC Vive 的帧率达到 90 fps，一旦戴上就不愿意将它放下。
所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中 不同的使用摄像机。移动着观看和静坐观看，二者带来的体验是截然不 同的。镜头的加速移动，就会带来不同的焦点，而这些如果运用不当， 就会给用户带来恶心的感觉。 缺乏统一的标准
虚拟现实技术目前仍处于初级阶段，毫无疑问，对于这个平台大家都 有着各自的演示方法，无论是粗糙还是漂亮，最关键的也就是最后的几 分钟。虽然许多开发者对虚拟现实充满了热情，但是似乎大家都没有一 个统一的标准。 如何“输入”也是一大困扰
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拿起武器，和你的朋友并肩作战吧！
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如果要玩竞速或者飞行的游戏，可以坐上这个动感座椅
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道具虽然都是假的，都可以给你真实的反馈，比如这个手提油灯还有周 围的蜘蛛网。
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虚拟现实技术简介
授课教师：侯守明 单位：河南理工大学计算机学院
主要内容
虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术
2
虚拟现实系统的特点及组成
虚拟现实技术综合图形、图像、声音、手 势、语音等要素，试图给计算机使用者创 造一种全新的感官体验，使其具有置身于 真实世界的感觉
人类立体视觉的产生
7
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型
➢ 位置 ➢ 方向
8
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 宽高比 ➢ 视角
9
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
用户将通过一系列新的交互手段，与虚拟世 界中的物体进行直接的、三维的交互
三维鼠标 WAND 数据手套 麦克风 …
14
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
用于跟踪用户当前方位的传感器 大多数具有6自由度（6-DOF）
➢ 位置和方向各3自由度
佩戴于用户身体的某些部位可对相应部位进 行跟踪
➢ 近裁剪平面距离与远裁剪平面距离
10
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 焦距
11
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 左右眼视差（Parallax）
右眼视图
左眼视图
视线方向
视差
为生成立体图像，计算机必须针对同一场 景生成两幅不同的图像
29
桌面型虚拟现实系统
采用计算机屏幕作为立体显示载体
辅以一定的声音输出设备、三维交互设备和立体眼 镜等
传统计算机图形学的自然扩展 具有好的性价比，但沉浸感略差
30
基于HMD的虚拟现实系统
利用HMD等设备把用户的视觉、听觉对外界封 闭起来
用户完全投入到虚拟环境中 能提供好的沉浸感 阻断了人与人间的交流
一般采用电磁技术、超声技术、光学技术， 也有基于惯性的和纯机械方式的
15
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
电磁式跟踪器示例
16
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
Logitech超声三维鼠标
17
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
光学跟踪器
LED
被跟踪物
跟踪器
用作标记的小球
红外摄像机
18
虚拟现实交互设备
26
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
硬件接口
标准的串行设备接口（即RS-232） ➢ 并行口 ➢ 其它接口（如USB或无线通讯接口）
软件接口
➢ 几乎每一种设备均未采用标准的软件接口 ➢ 使用各自独有的接口控制协议或命令指令集
27
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
软件供应商必须为每一硬件供应商的输入设 备单独设计应用接口驱动程序
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
23
虚拟现实交互设备
数据手套示例
PinchGlove数据手套
24
虚拟现实交互设备
数据手套示触觉交互设备
Phantom /
虚拟现实软件间的区别（就交互设备而言）
所能支持的输入设备的多少 设备与各自系统的集成方式 是否有能力进行扩充以支持新的交互设备
28
虚拟现实系统的分类
VR系统的主要不同之处在于系统与用户之间界 面
基于系统与用户界面划分
桌面型VR系统 头盔型VR系统 基于投影显示的VR系统 遥在系统 …
射到对应的屏幕上 用户戴着立体眼镜站于CAVE的内部 立体眼镜上附有6-DOF跟踪设备对用户头部
➢ 依视点位置和视线方向实时地改变画面，并实时 产生听觉、触觉/力觉响应
4
虚拟现实系统的特点及组成
典型虚拟现实系统的组成
计算机系统 用户 虚拟环境人机界面
5
虚拟现实系统的特点及组成
基于HMD的虚 拟现实系统的 构成
6
立体视觉的生成与获取
产生沉浸感的至关重要的因素
立体图像与观察者视点和视线方向一致 实时生成
手持式交互设备
Wand/Wanda
➢ 美国Illonis大学EVL实验室开发 ➢ 主要用于CAVE、ImmersaDesk等虚拟环境中 ➢ 类似于三维鼠标，上有三个按键和一个操纵杆
（Joystick）
19
虚拟现实交互设备
手持式交互设备
Wii Remote
➢ 任天堂游戏主机Wii的主要控制器 ➢ 外形及按钮操作与电视遥控器类似 ➢ 可握持在手中，特别适合于指向、挥动等操作
31
基于投影显示的虚拟现实系统
利用大规模投影显示设备让用户完全或部 分融入虚拟环境
沉浸式
典型代表：CAVE
半沉浸式
典型代表：Workbench
32
基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE
美国Illonis大学EVL实验室首创 由3～6个投影屏幕组成正方体形状 计算机系统产生立体图像，经投影仪分别投
20
虚拟现实交互设备
数据手套
附有传感器，分布在手掌和手指的关节处，以获取 用户手形的准确信息
传感有电磁式、机械式或光学式 传感器捕获的数据被转换成关节角度数据，用于控
制虚拟手的运动
21
虚拟现实交互设备
数据手套传感器的典型配置
22-dof
22
虚拟现实交互设备
数据手套示例
Immersion数据手套产品 /
“虚拟环境是使人们具有沉浸感的由计算 机生成的、交互的、三维的环境”
--- Aukstakalnis S and Blatner D.
3
虚拟现实系统的特点及组成
主要特点
沉浸感
➢ 如同置身于真实环境中：三维、立体、多通道
高交互性
➢ 可采取现实生活中习以为常的方式来操纵虚拟环 境中的物体
实时性
分别按照观察者左、右眼的位置实时绘制
12
立体视觉的生成与获取
立体视觉的捕获
必须借助于一定的观察设备，使计算机生成的左、 右眼图像分别为观察者的左、右眼所接收
常用的立体视觉设备 ➢ HMD ➢ 立体眼镜
13
虚拟现实交互设备
WIMP交互范式已不再适用
Windows，Icons，Menus，Pointing devices
授课教师：侯守明 单位：河南理工大学计算机学院
主要内容
虚拟现实系统的特点及组成 立体视觉的生成与获取 虚拟现实交互设备 虚拟现实系统的分类 增强现实技术
2
虚拟现实系统的特点及组成
虚拟现实技术综合图形、图像、声音、手 势、语音等要素，试图给计算机使用者创 造一种全新的感官体验，使其具有置身于 真实世界的感觉
人类立体视觉的产生
7
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型
➢ 位置 ➢ 方向
8
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 宽高比 ➢ 视角
9
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
用户将通过一系列新的交互手段，与虚拟世 界中的物体进行直接的、三维的交互
三维鼠标 WAND 数据手套 麦克风 …
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虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
用于跟踪用户当前方位的传感器 大多数具有6自由度（6-DOF）
➢ 位置和方向各3自由度
佩戴于用户身体的某些部位可对相应部位进 行跟踪
➢ 近裁剪平面距离与远裁剪平面距离
10
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 焦距
11
立体视觉的生成与获取
立体图像生成的照相机模型
对称透视投影成像相机模型 （cont.)
➢ 左右眼视差（Parallax）
右眼视图
左眼视图
视线方向
视差
为生成立体图像，计算机必须针对同一场 景生成两幅不同的图像
29
桌面型虚拟现实系统
采用计算机屏幕作为立体显示载体
辅以一定的声音输出设备、三维交互设备和立体眼 镜等
传统计算机图形学的自然扩展 具有好的性价比，但沉浸感略差
30
基于HMD的虚拟现实系统
利用HMD等设备把用户的视觉、听觉对外界封 闭起来
用户完全投入到虚拟环境中 能提供好的沉浸感 阻断了人与人间的交流
一般采用电磁技术、超声技术、光学技术， 也有基于惯性的和纯机械方式的
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虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
电磁式跟踪器示例
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虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
Logitech超声三维鼠标
17
虚拟现实交互设备
三维定位跟踪设备
光学跟踪器
LED
被跟踪物
跟踪器
用作标记的小球
红外摄像机
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虚拟现实交互设备
26
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
硬件接口
标准的串行设备接口（即RS-232） ➢ 并行口 ➢ 其它接口（如USB或无线通讯接口）
软件接口
➢ 几乎每一种设备均未采用标准的软件接口 ➢ 使用各自独有的接口控制协议或命令指令集
27
虚拟现实交互设备
交互设备的软件支持
软件供应商必须为每一硬件供应商的输入设 备单独设计应用接口驱动程序
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
23
虚拟现实交互设备
数据手套示例
PinchGlove数据手套
24
虚拟现实交互设备
数据手套示触觉交互设备
Phantom /
虚拟现实软件间的区别（就交互设备而言）
所能支持的输入设备的多少 设备与各自系统的集成方式 是否有能力进行扩充以支持新的交互设备
28
虚拟现实系统的分类
VR系统的主要不同之处在于系统与用户之间界 面
基于系统与用户界面划分
桌面型VR系统 头盔型VR系统 基于投影显示的VR系统 遥在系统 …
射到对应的屏幕上 用户戴着立体眼镜站于CAVE的内部 立体眼镜上附有6-DOF跟踪设备对用户头部
➢ 依视点位置和视线方向实时地改变画面，并实时 产生听觉、触觉/力觉响应
4
虚拟现实系统的特点及组成
典型虚拟现实系统的组成
计算机系统 用户 虚拟环境人机界面
5
虚拟现实系统的特点及组成
基于HMD的虚 拟现实系统的 构成
6
立体视觉的生成与获取
产生沉浸感的至关重要的因素
立体图像与观察者视点和视线方向一致 实时生成
手持式交互设备
Wand/Wanda
➢ 美国Illonis大学EVL实验室开发 ➢ 主要用于CAVE、ImmersaDesk等虚拟环境中 ➢ 类似于三维鼠标，上有三个按键和一个操纵杆
（Joystick）
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虚拟现实交互设备
手持式交互设备
Wii Remote
➢ 任天堂游戏主机Wii的主要控制器 ➢ 外形及按钮操作与电视遥控器类似 ➢ 可握持在手中，特别适合于指向、挥动等操作
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基于投影显示的虚拟现实系统
利用大规模投影显示设备让用户完全或部 分融入虚拟环境
沉浸式
典型代表：CAVE
半沉浸式
典型代表：Workbench
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基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE
美国Illonis大学EVL实验室首创 由3～6个投影屏幕组成正方体形状 计算机系统产生立体图像，经投影仪分别投
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虚拟现实交互设备
数据手套
附有传感器，分布在手掌和手指的关节处，以获取 用户手形的准确信息
传感有电磁式、机械式或光学式 传感器捕获的数据被转换成关节角度数据，用于控
制虚拟手的运动
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虚拟现实交互设备
数据手套传感器的典型配置
22-dof
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虚拟现实交互设备
数据手套示例
Immersion数据手套产品 /
“虚拟环境是使人们具有沉浸感的由计算 机生成的、交互的、三维的环境”
--- Aukstakalnis S and Blatner D.
3
虚拟现实系统的特点及组成
主要特点
沉浸感
➢ 如同置身于真实环境中：三维、立体、多通道
高交互性
➢ 可采取现实生活中习以为常的方式来操纵虚拟环 境中的物体
实时性
分别按照观察者左、右眼的位置实时绘制
12
立体视觉的生成与获取
立体视觉的捕获
必须借助于一定的观察设备，使计算机生成的左、 右眼图像分别为观察者的左、右眼所接收
常用的立体视觉设备 ➢ HMD ➢ 立体眼镜
13
虚拟现实交互设备
WIMP交互范式已不再适用
Windows，Icons，Menus，Pointing devices