虚拟现实之立体显示技术
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Display Technology Dual poly-silicon TFT active matrix LCD's Video Format VGA Resolution 640 (h) x 480 (v), 307,200 pixels Pixel arrangement Diagonal mosaic Pixel pitch 0.042 x 0.042 Contrast ratio 200:1
想象（Imagination） 在虚拟现实环境中，用户处于多通道的三
维空间中，从而可以充分发挥人的灵感和想象 力，使设计的成功性和用户驾驭对象的能力得 到空前的提高。
2007-5-15
虚拟现实系统的基本组成
2007-5-15
虚拟现实技术的应用
目前国内许多高校都在研究虚拟现实技术， 并拥有自己的虚拟现实实验室，其中以北京航 天航空大学为代表，并有武汉大学、浙江大学、 山东科技大学、西南交通大学等。
目前关于虚拟现实技术的应用主要分布在 军事和民用两方面，其中，军事上多集中于头 盔显示器的研究，如波音公司生产的JHMCS系 统；而在民用上虚拟现实技术多应用于工业生 产中的机械制造和设计，以及日常娱乐设备。
2007-5-15
北航虚拟现实（Virtual Reality:VR）新技术教育部重点 实验室建立于2000年，是我国虚拟现实应用基础研究、应用系 统关键技术研究和高层创新人才培养的重要基地。实验室围绕 我国经济建设、社会发展、科技进步和国家安全的重大需求， 系统研究虚拟现实的有关理论和方法、重点突破前沿关键技术、 自主研制虚拟现实开发工具和平台、开发虚拟现实示范应用系 统，汇聚和培养高层次创新人才，努力建设国内一流、国际知 名的虚拟现实技术研究机构。
2007-5-15
The forerunners of the Visette® Pro have been tested in the most demanding of environments. Operating in LBE centres for up to 12 hours a day, 365 days a year, every possible problem has been experienced and corrected by global support operation. The result is (probably) the most reliable headset in the world. A product that Cybermind is now able to offer to application developers as the answer to their requirements for professional.
虚拟现实之立体显示技术
2007-5-15
虚拟现实技术
什么是虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)．又译为 临境、灵境等。它是由美国VPL Research Inc. 公司的J.Lanier在1989年造的一个词，通常是指 用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(如头的转动、身体的运 动等）向计算机送入各种命令，并得到计算机 对用户的视觉、听觉及触觉等多种感官的反馈。 随着人们动作的变化，这些感官反馈也随之改 变。
2005
863计划
分布式虚拟环境技术
2002CB31 2100
虚拟奥运博物馆关键技术 60533070
的研究
F020501
2008年北京奥运会开（闭） Z0005191 幕式创意仿真支撑平台及 041211
逼真演示环境开发
基于IPV6的高性能视频传 CNGI-04-
输和共享虚拟现实
15-8A
教育部考试中心网络系统 的研究和实施
2007-5-15
实验室承担了973计划、国家863计划、国家自然科学基金 重点项目、国防科技预研计划、装备型号、CNGI和科技奥运等 重大国家科研任务。5年纵向课题到款额超过3600万元，具有 自主开发运行大型虚拟现实开发运行平台的能力，已经推出分 布交互仿真开发与运行平台BHHLA/RTI 和实时三维图形平台 BH_GRAPH；获得国家科技进步二等奖1项，省部及科技进步一 等奖2项，其它省部级奖励3项，发表学术论文225篇，获得授 权发明专利6项。
2007-5-15
HMD800,the 5DT Head Mounted Display (HMD) offers the user affordable quality, high resolution (SVGA), a crisp image and superior sound quality packaged in a sleek, comfortable and extremely light headmount design. The HMD provides for user configurable immersion levels. Other features are adjustable top/back ratchets, a mounting base for head trackers and a flipup mode for reality checks. SVGA, PAL and NTSC input signals are accepted.
十一五期间，实验室确立了虚拟现实中的建模理论和方法、 增强现实与人机交互机制、分布式虚拟现实方法与技术、虚拟 现实的集成环境与工具四个方面的研究方向。进一步增强实现 虚拟现实领域国家重大科技目标 的能力，加强师资队伍建设， 特别是引进国外高水平学科带头人，健全规章制度，提高开关 水平，积极为国家的信息化和信息产业做出新的更大的贡献。
◇Affordable quality ◇Adjustable top ◇back rachets ◇Mono or stereo models ◇Cable organizer ◇Mounting base for head trackers ◇Crisp SVGA image ◇Extreme comfort ◇User configurable immersivity ◇Lightweight
特性: 分辨率：800 x 600 RES 图象尺寸：72英寸 瞳孔调节范围：17mmH x 6mmV 显示：7‘10“, 100% Overlap, TBR VGA / SVGA / XVGA 输入， 800 x 600 RES 音频：立体声 通过调节可以适合所有观察者 控制参数：电源，音量，颜色，色彩，对比度，亮度，2D/3D 模式可选 HMD电缆配置：Audio 1/8“ 电源：9V AC，电池可选
2007-5-15
虚拟现实的立体显示设备
HMD（Helmet Mounted Display） 头盔式显示器
BOOM（Binocular Omni-Orientational Monitor） 双目全方位显视器
立体投影显示 3D Stereo Eyes 3D立体眼镜
2007-5-15
HMD（头盔显示器）
2007-5-15
头盔显示器工作方式
2007-5-15
目前市场上头盔显示器显示表面的分类
CRT（阴极射线管）类显示表面 LCD（背光液晶显示器）类显示表面 VRD（虚拟现实显示器）类显示表面 等离子管类显示器 硅VLSI类显示器
头盔显示器(HMD)是虚拟现实系统中普遍 采用的一种立体显示设备，它通常安装在头部， 并用机械的方法固定，头与头盔之间不能有相 对运动，在头盔显示器上配有空间位置跟踪设 备，能实时检测出头部的位置，虚拟现实系统 能在头盔显示器的屏幕上显示出反映当前位置 的场景图像。它通常由两个LCD或CRT显示器 分别向两个眼睛提供图像，这两个图像由计算 机分别驱动，两个图像存在着微小的差别。类 似于“双眼视差”，通过大脑将两个图像融合 以获得深度感知，得到一个立体的图像。
吴威 赵沁平 郝爱民
周忠 夏春和
20022007
20052008
20052007
150/85 180/108 250/150
863计划
国家自然科 学基金重点 科技奥运专
项
20052006
20012005
400/200
270.8/ 270.8
国家发改委 教育部
2007-5-15
波音公司日前获得一份6880万美元不确定交付/不确定数 量的严格固定价格合同，合同订购全速产品4（FRP 4）联合 头盔显示系统（JHMCS）。截至目前，全部资金已交付。工 作将于2009年12月完成。位于俄亥俄州Wright-Patterson空军基 地的空军材料指挥司令部签署该合同（F33657-01-D-0026/交 付订单0058）。
研究室现有教授8人，副教授8人，讲师6名，在读博士 生和硕士生130余人。形成了以青年学术带头人为骨干的科研 队伍，主要研究方向以青年学术带头人与学术骨干为主，知识 结构和年龄结构合理、各层次人员配备齐全，学术思想活跃、 团结协作的研究队伍。学术带头人赵沁平教授，博士生导师， 国务院学位委员会委员，中国计算机学会虚拟现实与可视化专 业委员会主任委员，国家863计划重大项目“分布式虚拟环境” 总体负责人。
该系统将用于美国空军F-15和F-16，MACH Brooks，美国 海军F/A-18平台，并对外售于波兰（F/16s），比利时（F16s），巴基斯坦（F-16s），希腊（F-16s），皇家澳大利亚 空军（F/A-18s），瑞士（F/A-18s）和加拿大（F/A-18s）。
在过去的6年中，波音公司已按合约生产了超过2000个 JHMCS系统。波音公司是JHMCS的主要承包商和集成商， JHMCS由美国加利福尼亚州San Jose的Rockwell Collins/Elbit联 合投资公司景象系统国际,LLC公司生产的。
2007-5-15
双眼立体光学模型
A1
2007-5-15
左图中，在左右
两个显示屏上的像 素分别为A1和A2, 它们在屏幕上的位 置之差,就是立体 视差。这两个像素 点在虚像显示屏上 的对应象互分别为 B1和B2。从每个 眼睛到虚像显示屏 上像素B1和B2的 视线在三维空间中 相交于C点，C点 就是用户看到的像 素在空间中的位置。
HMD产品实物Βιβλιοθήκη Baidu例
IGlasses
2007-5-15
HMD800 Visette Pro / Visette Pro 45
IGlasses是一种便携、高品质、高分辨率的计算机显示器，对 于大多数的人群都比较合适，内建高保真立体声耳机。所有的 iglasses PC都是即插即用的产品，适合所有的PC机，笔记本电 脑甚至目前流行的PDA，现场感强、图象清晰、饱和多彩。为 计算机显示提供了很好的单通道解决方案。Iglasses PC可以用 在科研、仿真、娱乐等领域。
2007-5-15
沉浸（Immersion） 虚拟现实系统中用户感知的环境是三维立
体的；信息是多通道的，不仅能够获得视觉， 还可感受听觉、触觉等多种反馈信息，使得用 户在虚拟环境中具有逼真的沉浸感。
交互（Interaction） 虚拟现实环境抛弃了鼠标的束缚，用户可
以采用更为自然的三维操作或手势、语音等多 通道信息来表达自己的意图。
2007-5-15
实验室部分研究项目
课题名称
多兵种武器平台级分布式 虚拟战术综合演练场
编号
2001AA1 15130
负责人 赵沁平
起止 时间
20012003
经费/万 元
520/520
类别 863计划
多兵种武器平台级分布式 2004AA1 梁晓辉 2004- 680/680
虚拟战术综合演练场
15130
2007-5-15
虚拟现实系统的特性
虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技 术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交 互手段。使参与者能交互式地观察和操纵系统 生成的虚拟世界。从概念上讲，任何一个虚拟 现实系统都可用三个“ I ”来描述其特性，这就 是“沉浸(Immersion)”、“交互（Interaction）”、 “想象（Imagination）”。
想象（Imagination） 在虚拟现实环境中，用户处于多通道的三
维空间中，从而可以充分发挥人的灵感和想象 力，使设计的成功性和用户驾驭对象的能力得 到空前的提高。
2007-5-15
虚拟现实系统的基本组成
2007-5-15
虚拟现实技术的应用
目前国内许多高校都在研究虚拟现实技术， 并拥有自己的虚拟现实实验室，其中以北京航 天航空大学为代表，并有武汉大学、浙江大学、 山东科技大学、西南交通大学等。
目前关于虚拟现实技术的应用主要分布在 军事和民用两方面，其中，军事上多集中于头 盔显示器的研究，如波音公司生产的JHMCS系 统；而在民用上虚拟现实技术多应用于工业生 产中的机械制造和设计，以及日常娱乐设备。
2007-5-15
北航虚拟现实（Virtual Reality:VR）新技术教育部重点 实验室建立于2000年，是我国虚拟现实应用基础研究、应用系 统关键技术研究和高层创新人才培养的重要基地。实验室围绕 我国经济建设、社会发展、科技进步和国家安全的重大需求， 系统研究虚拟现实的有关理论和方法、重点突破前沿关键技术、 自主研制虚拟现实开发工具和平台、开发虚拟现实示范应用系 统，汇聚和培养高层次创新人才，努力建设国内一流、国际知 名的虚拟现实技术研究机构。
2007-5-15
The forerunners of the Visette® Pro have been tested in the most demanding of environments. Operating in LBE centres for up to 12 hours a day, 365 days a year, every possible problem has been experienced and corrected by global support operation. The result is (probably) the most reliable headset in the world. A product that Cybermind is now able to offer to application developers as the answer to their requirements for professional.
虚拟现实之立体显示技术
2007-5-15
虚拟现实技术
什么是虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)．又译为 临境、灵境等。它是由美国VPL Research Inc. 公司的J.Lanier在1989年造的一个词，通常是指 用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(如头的转动、身体的运 动等）向计算机送入各种命令，并得到计算机 对用户的视觉、听觉及触觉等多种感官的反馈。 随着人们动作的变化，这些感官反馈也随之改 变。
2005
863计划
分布式虚拟环境技术
2002CB31 2100
虚拟奥运博物馆关键技术 60533070
的研究
F020501
2008年北京奥运会开（闭） Z0005191 幕式创意仿真支撑平台及 041211
逼真演示环境开发
基于IPV6的高性能视频传 CNGI-04-
输和共享虚拟现实
15-8A
教育部考试中心网络系统 的研究和实施
2007-5-15
实验室承担了973计划、国家863计划、国家自然科学基金 重点项目、国防科技预研计划、装备型号、CNGI和科技奥运等 重大国家科研任务。5年纵向课题到款额超过3600万元，具有 自主开发运行大型虚拟现实开发运行平台的能力，已经推出分 布交互仿真开发与运行平台BHHLA/RTI 和实时三维图形平台 BH_GRAPH；获得国家科技进步二等奖1项，省部及科技进步一 等奖2项，其它省部级奖励3项，发表学术论文225篇，获得授 权发明专利6项。
2007-5-15
HMD800,the 5DT Head Mounted Display (HMD) offers the user affordable quality, high resolution (SVGA), a crisp image and superior sound quality packaged in a sleek, comfortable and extremely light headmount design. The HMD provides for user configurable immersion levels. Other features are adjustable top/back ratchets, a mounting base for head trackers and a flipup mode for reality checks. SVGA, PAL and NTSC input signals are accepted.
十一五期间，实验室确立了虚拟现实中的建模理论和方法、 增强现实与人机交互机制、分布式虚拟现实方法与技术、虚拟 现实的集成环境与工具四个方面的研究方向。进一步增强实现 虚拟现实领域国家重大科技目标 的能力，加强师资队伍建设， 特别是引进国外高水平学科带头人，健全规章制度，提高开关 水平，积极为国家的信息化和信息产业做出新的更大的贡献。
◇Affordable quality ◇Adjustable top ◇back rachets ◇Mono or stereo models ◇Cable organizer ◇Mounting base for head trackers ◇Crisp SVGA image ◇Extreme comfort ◇User configurable immersivity ◇Lightweight
特性: 分辨率：800 x 600 RES 图象尺寸：72英寸 瞳孔调节范围：17mmH x 6mmV 显示：7‘10“, 100% Overlap, TBR VGA / SVGA / XVGA 输入， 800 x 600 RES 音频：立体声 通过调节可以适合所有观察者 控制参数：电源，音量，颜色，色彩，对比度，亮度，2D/3D 模式可选 HMD电缆配置：Audio 1/8“ 电源：9V AC，电池可选
2007-5-15
虚拟现实的立体显示设备
HMD（Helmet Mounted Display） 头盔式显示器
BOOM（Binocular Omni-Orientational Monitor） 双目全方位显视器
立体投影显示 3D Stereo Eyes 3D立体眼镜
2007-5-15
HMD（头盔显示器）
2007-5-15
头盔显示器工作方式
2007-5-15
目前市场上头盔显示器显示表面的分类
CRT（阴极射线管）类显示表面 LCD（背光液晶显示器）类显示表面 VRD（虚拟现实显示器）类显示表面 等离子管类显示器 硅VLSI类显示器
头盔显示器(HMD)是虚拟现实系统中普遍 采用的一种立体显示设备，它通常安装在头部， 并用机械的方法固定，头与头盔之间不能有相 对运动，在头盔显示器上配有空间位置跟踪设 备，能实时检测出头部的位置，虚拟现实系统 能在头盔显示器的屏幕上显示出反映当前位置 的场景图像。它通常由两个LCD或CRT显示器 分别向两个眼睛提供图像，这两个图像由计算 机分别驱动，两个图像存在着微小的差别。类 似于“双眼视差”，通过大脑将两个图像融合 以获得深度感知，得到一个立体的图像。
吴威 赵沁平 郝爱民
周忠 夏春和
20022007
20052008
20052007
150/85 180/108 250/150
863计划
国家自然科 学基金重点 科技奥运专
项
20052006
20012005
400/200
270.8/ 270.8
国家发改委 教育部
2007-5-15
波音公司日前获得一份6880万美元不确定交付/不确定数 量的严格固定价格合同，合同订购全速产品4（FRP 4）联合 头盔显示系统（JHMCS）。截至目前，全部资金已交付。工 作将于2009年12月完成。位于俄亥俄州Wright-Patterson空军基 地的空军材料指挥司令部签署该合同（F33657-01-D-0026/交 付订单0058）。
研究室现有教授8人，副教授8人，讲师6名，在读博士 生和硕士生130余人。形成了以青年学术带头人为骨干的科研 队伍，主要研究方向以青年学术带头人与学术骨干为主，知识 结构和年龄结构合理、各层次人员配备齐全，学术思想活跃、 团结协作的研究队伍。学术带头人赵沁平教授，博士生导师， 国务院学位委员会委员，中国计算机学会虚拟现实与可视化专 业委员会主任委员，国家863计划重大项目“分布式虚拟环境” 总体负责人。
该系统将用于美国空军F-15和F-16，MACH Brooks，美国 海军F/A-18平台，并对外售于波兰（F/16s），比利时（F16s），巴基斯坦（F-16s），希腊（F-16s），皇家澳大利亚 空军（F/A-18s），瑞士（F/A-18s）和加拿大（F/A-18s）。
在过去的6年中，波音公司已按合约生产了超过2000个 JHMCS系统。波音公司是JHMCS的主要承包商和集成商， JHMCS由美国加利福尼亚州San Jose的Rockwell Collins/Elbit联 合投资公司景象系统国际,LLC公司生产的。
2007-5-15
双眼立体光学模型
A1
2007-5-15
左图中，在左右
两个显示屏上的像 素分别为A1和A2, 它们在屏幕上的位 置之差,就是立体 视差。这两个像素 点在虚像显示屏上 的对应象互分别为 B1和B2。从每个 眼睛到虚像显示屏 上像素B1和B2的 视线在三维空间中 相交于C点，C点 就是用户看到的像 素在空间中的位置。
HMD产品实物Βιβλιοθήκη Baidu例
IGlasses
2007-5-15
HMD800 Visette Pro / Visette Pro 45
IGlasses是一种便携、高品质、高分辨率的计算机显示器，对 于大多数的人群都比较合适，内建高保真立体声耳机。所有的 iglasses PC都是即插即用的产品，适合所有的PC机，笔记本电 脑甚至目前流行的PDA，现场感强、图象清晰、饱和多彩。为 计算机显示提供了很好的单通道解决方案。Iglasses PC可以用 在科研、仿真、娱乐等领域。
2007-5-15
沉浸（Immersion） 虚拟现实系统中用户感知的环境是三维立
体的；信息是多通道的，不仅能够获得视觉， 还可感受听觉、触觉等多种反馈信息，使得用 户在虚拟环境中具有逼真的沉浸感。
交互（Interaction） 虚拟现实环境抛弃了鼠标的束缚，用户可
以采用更为自然的三维操作或手势、语音等多 通道信息来表达自己的意图。
2007-5-15
实验室部分研究项目
课题名称
多兵种武器平台级分布式 虚拟战术综合演练场
编号
2001AA1 15130
负责人 赵沁平
起止 时间
20012003
经费/万 元
520/520
类别 863计划
多兵种武器平台级分布式 2004AA1 梁晓辉 2004- 680/680
虚拟战术综合演练场
15130
2007-5-15
虚拟现实系统的特性
虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技 术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交 互手段。使参与者能交互式地观察和操纵系统 生成的虚拟世界。从概念上讲，任何一个虚拟 现实系统都可用三个“ I ”来描述其特性，这就 是“沉浸(Immersion)”、“交互（Interaction）”、 “想象（Imagination）”。