虚拟现实系统组成_虚拟现实系统的特征
虚拟现实系统概述
小
结
本章主要介绍了虚拟现实系统的基本概念， 讲到了虚拟现实系统的组成，目前的研究 成果以及虚拟现实系统的具体分类方法。 学习本章可以了解虚拟现实系统的特点、 本质以及目前的发展状况。最后介绍了国 内外当前虚拟现实的研究状况。为本书之 后章节的学习进行了理论的铺垫。
虚拟现实系统的组成
显示子系统 检测子系统 模拟子系统
虚拟现实系统的研究内容
虚拟现实系统的理论研究内容 虚拟现实系统的技术研究内容
虚拟现实系统的理论研究内容
模拟与仿真 三维图像处理
虚拟现实系统的技术研究内容
动态环境建模技术 立体声合成和立体显示技术 触觉反馈 交互技术 实时三维图形生成技术 应用系统开发工具 系统集成技术
虚拟现实的基本特征
交互（Interaction ） 交互是指用户能通过自然的动作与虚拟世 界的物体进行交互作用。实时产生在真实 世界中一样的感知，甚至连用户本人都意 识不到计算机的存在。
虚拟现实的基本特征
构想（Imagination ） 构想性指虚拟的环境是人想象出来的，同 时这种想象体现出设计者相应的思想，因 而可以用来实现一定的目标。
增强虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统(Aggrandize VR)并不 要求与世隔绝，允许用户看到真实世界， 同时也可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。
1.4虚拟现实的研究现状
虚拟现实系统的应用领域
虚拟现实系统最初主要应用于飞行模拟训 练、娱乐、数据和模型可视化、虚拟战场 环境仿真等领域，现在虚拟现实系统已经 扩展到人们生产生活的各个方面。归纳起 来主要包括以下几个方面：
OUC虚拟现实复习资料整理
分布式虚拟现实和网游的区别分布式虚拟现实系统的特征①共享的虚拟工作空间；②伪实体的行为真实感；③支持实时交互，共享时钟；④多个用户以多种方式相互通信；⑤资源信息共享以及允许用户自然操作环境中对象。
网络游戏中一般不具备③④⑤这几点特征。
网络游戏一般不具备交互性，一般只加入了视觉和声音，对于触觉元素往往没有加入，这也是网游和虚拟现实的重要区别。
三维虚拟声音和立体声音的区别三维虚拟声音的特征1．全向三维定位特性：在三维虚拟空间中把实际声音信号定位到特定虚拟专用源的能力。
2．三维实时跟踪特性：在三维虚拟空间中实时跟踪虚拟声源位置变化或景像变化的能力。
3．沉浸感与交互性：产生身临其境的感觉。
立体声是指具有立体感的声音。
它是一个几何概念，指在三维空间中占有位置的事物。
因为声源有确定的空间位置，声音有确定的方向来源，人们的听觉有辨别声源方位的能力。
特别是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况。
从这个意义上讲，自然界所发出的一切声音都是立体声。
如雷声火车声枪炮声风声雨声等等......当我们直接听到这些立体空间中的声音时，除了能感受到声音的响度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次。
这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声。
区别：三维虚拟声音在虚拟场景中的能使用户准确地判断出声源精确位置、符合人们在真实境界中听觉方式的声音系统，但是立体声音却做不到这一点。
虚拟现实复习资料第一章虚拟现实的定义："Virtual Reality"（虚拟现实）或"Virtual Environment"（虚拟环境）是人工构造的，用计算机实时生成（模拟）的能给人视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感官刺激的实时人机交互系统，存在于计算机内部的环境。
用户应该能够以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境并干预环境），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。
虚拟现实 答案
1.什么叫虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。
2.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：3.虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。
(1)沉浸性沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
(2) 交互性交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。
(3) 想像性想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。
4.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作站等设备，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，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。
桌面式VR系统具有以下主要特点：①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。
②对硬件要求极低③应用比较普遍，因为它的成本相对较低(2) 沉浸式VR系统它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。
虚拟现实概论(PDF 97页)
美国1995年出品的科幻片 《钟尼记忆术》中的一个片断
前言
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是在计算机图形学、计 算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上 发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环境是立体的、音效是立 体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将可以改变人与 计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将人们 陶醉在流连忘返的工作环境之中。
80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关 虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了 人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚 拟行星探测实验室组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器， 将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星 表面的三维虚拟环境。
两个方面含义：
第一是计算机生成的虚拟环境必 须是能给人提供多种感觉的感官刺激 的环境，能让人有“沉浸”的感觉，现 在的技术水平，虚拟现实通常由视觉、 听觉和触，因此人机交互是虚 拟现实的核心。
本章内容：
1、虚拟现实技术的由来及发展； 2、虚拟现实的定义； 3、虚拟现实的概念模型； 4、虚拟现实的基本特征； 5、虚拟现实分类 6、虚拟现实系统的主要技术构成； 7、硬件构成； 8、VR系统的体系结构 9、VR的研究内容 10、增强现实 11、虚拟现实的应用领域 12、国内外虚拟现实技术的研究现状
虚拟现实技术的由来
• 虚拟现实技术的提出
1965年计算机图形学的奠基者Ivan Sutherland 发表 了“ The Ultimate Display” 论文，提出了一种全新的 图形显示技术。他在论文中提出使观察者直接沉浸 在计算机生成的三维世界中，而不是通过窗户（计 算机屏幕）来观察。
虚拟现实与增强现实技术导论第三章虚拟现实系统的核心技术
虚拟现实与增强现实技术导论第三章虚拟现实系统的核心技术xx年xx月xx日•引言•虚拟现实系统的基本组成•虚拟现实系统的核心技术•虚拟现实系统的性能评估与优化目•虚拟现实技术的发展趋势与挑战录01引言虚拟现实技术是一种模拟真实环境或创造虚拟环境的计算机技术，通过头戴式显示器、手柄等交互设备，使用户能够身临其境地感受虚拟环境，实现身临其境的沉浸式体验。
定义虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、想象性和仿真性等特点，能够让用户感受到身临其境的体验，并可以通过交互设备与虚拟环境进行实时交互。
特点虚拟现实技术的定义与特点虚拟现实技术的应用场景虚拟现实游戏可以让玩家身临其境地感受游戏场景，提高游戏体验。
游戏娱乐领域教育培训领域医疗领域工业设计领域虚拟现实技术可以用于模拟实验、虚拟实训等，提供更为真实和生动的教学环境。
虚拟现实技术可以用于手术模拟、康复训练等医疗过程，提高医疗质量和效率。
虚拟现实技术可以用于产品建模、场景漫游等，提高设计效率和准确性。
1950年代虚拟现实技术的概念最早由科幻作家提出，当时的技术无法实现。
1990年代虚拟现实技术进一步发展，出现了更加先进的设备和算法，如3D图形引擎和物理引擎。
2010年代至今虚拟现实技术已经成为了热门的技术领域之一，得到了广泛的应用和发展。
1980年代虚拟现实技术开始得到发展，出现了一些早期的虚拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套。
虚拟现实技术的发展历程02虚拟现实系统的基本组成由高性能计算机、输入设备、输出设备等组成，为虚拟现实应用提供硬件支持。
虚拟现实硬件系统包括高性能的图形处理器、存储器和输入/输出设备，例如头戴式显示器、手柄、触摸屏等，用于创建虚拟环境并提供沉浸式的体验。
为虚拟现实应用提供软件平台和开发工具，实现虚拟现实技术的应用程序开发。
虚拟现实软件系统包括操作系统、开发工具、图形引擎等，用于构建和管理虚拟现实应用程序，并提供各种接口和API，方便开发者进行快速的应用程序开发。
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。
虚拟与现实复习重点
题型：填空、单选、简答第一章虚拟现实技术概述1.虚拟现实的概念：集成了计算机图形学、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术和网络并行处理技术等领域的最新发展成果，把客观上存在的或并不存在的东西，运用计算机技术，在用户眼前生成一个虚拟的环境。
2.虚拟现实的基本特性：沉浸、交互、构想3.虚拟现实发展：20世纪60年代（首次出现概念）→ 80年代逐渐兴起→ 90年代产品问世4.三个发展阶段：70年代前（虚拟现实技术思想的产生）→ 80年代初到中期（初步发展）→80年代末至今（日趋完善）5.虚拟现实系统的构成，主要包括六个模块：检测模块、反馈、传感器、控制、3D模型库、建模模块6.虚拟现实应用：军事、教育、体育、游戏、建筑7.虚拟现实系统基本功能：创建虚拟世界，人与虚拟系统的交互8.虚拟显示研究的内容：虚拟现实技术（人机交互、虚拟系统创建），虚拟现实应用（真实世界仿真、抽象概念建模与可视化）第二章观察方法与观察设备1.虚拟显示系统两种实现：沉浸式实现（交互方式：基于自然方式的人机交互），非沉浸式交互（基于常规交互设备的人机交互）2.VR系统组成：虚拟系统生成设备、感知设备、跟踪设备、基于自然方式的人机交互设备(1)虚拟系统生成设备：一台或多台高性能计算机。
分类：沉浸式（高性能图形工作站、分布式异构计算机的VR系统），非沉浸式（高性能个人计算机）听觉通道信号的生成与显示（声音生成与播放）视觉通道信号的生成与显示（建模与绘制）触觉与力觉通道信号的生成与显示（力的建模与反馈）支持实时人机交互的功能（三维空间定位、碰撞检测、语音识别、人机实时对话。
）(2)感知设备功能：将VR系统各类感知模型转变为人能接受的多通道刺激信号的设备。
感知包括：视、听、触、嗅、味觉等多种通道。
视觉感知设备：立体宽视场图形显示器，包括沉浸式（头盔显示器：封闭式、透视式）和非沉浸式（立体显示器）(3)跟踪设备功能：跟踪并监测位置和方位的设备。
虚拟现实技术介绍
虚拟现实技术介绍虚拟现实（VR-----Virtual Reality），也称灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。
它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流。
虚拟现实的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。
虚拟现实系统具有融合海量信息、逼真再现实景、表现形式新颖直观、传播范围遍及全球、异地浏览方便快捷、内容更新快速简单、互动参与趣味多多等独特优势和特征。
本公司采用空间信息技术和虚拟现实技术开发的系统具有如下功能特点：（1）、支持虚拟漫游，临场体验实现场景虚拟漫游，用户可以自由的漫步其间，可以快速到达想去的地方，这一切都由用户亲手控制。
本系统可以通过键盘、鼠标或操纵杆实现前、后、左、右、上、下方向的位移，同时可以实现左转、右转、仰视、俯视等功能。
用户观看不受限制时间、空间的限制，能根据他们的意志探索整个环境，选择他们自己想体验的东西。
（2）、支持建筑或设备的信息查询及定位功能我们将在系统中建立建筑或设备的信息数据库，通过输入建筑或设备名称，可快速定位到相应的区域或者对象上，同时可以迅速获得相关的数据信息，包括文字介绍、图像、视频、动画、背景音乐以及配音解说等等。
（3）、支持多媒体资源超链接可以将与该建筑或设备相关的视频、音频、实景图片、动画、电子文档等多媒体资源整合在该系统中，采用超链接形式，只需用鼠标轻轻一点，即可调出所需资料。
（4）、支持导航地图可建立一个平面导航地图，使用户清楚了解自身所处地理位置，并可以利用该地图迅速到达指定地点，该地图可以缩小、放大或隐藏。
《虚拟现实技术》课程教学大纲
虚拟现实技术课程教学大纲Virtua1Rea1ityTechno1ogyCourseTeachingProgram学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程性质、任务与目的虚拟现实技术（简称VR）,又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。
虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，一直是信息领域研究开发和应用的热点方向之一。
本课程立足于虚拟现实的特性，从技术和应用两个方向全面系统地讲述虚拟现实的基础理论和实践技能,包括对虚拟现实最新硬件设备和高级软件技术的讲解，以及虚拟现实传统应用和最新应用的介绍。
本门课的主要任务与目的是，学习建模能力，VRM1定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强；真实感及渲染能力，通过提供丰富的渲染相关节点，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源；观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互，视点可以控制对三维世界的观察方式及动画控制。
二、教学基本要求（一）动态环境建模技术学习。
（二）实时三维图形生成技术学习。
（H）立体显示和传感器技术学习。
（四）虚拟现实技应用系统开发工具学习（ShoUt3D的使用、Java3D的使用、3DMax的使用、ShOCkWave3D的使用）。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章虚拟现实技术概述一、虚拟现实的基本概念（一）虚拟现实的定义（二）虚拟现实的本质特征（H）虚拟现实系统的组成二、虚拟现实系统的分类（一）桌面虚拟现实系统（二）沉浸式虚拟现实系统（H）增强虚拟现实系统（四）分布式虚拟现实系统三、虚拟现实的发展和现状（一）虚拟现实的发展历程（-）国外虚拟现实技术的研究现状（H）国内虚拟现实技术的研究现状（四）虚拟现实技术的发展趋势四、虚拟现实技术的主要应用领域（一）军事领域（二）医疗领域（H）教育领域（四）文化艺术领域（五）制造业（六）商业第二章虚拟现实系统的硬件设备一、视觉感知设备概述（-）人类视觉模型（二）视觉感知设备二、听觉感知设备概述（-）人类听觉模型（二）听觉感知设备三、触觉和力反馈设备（-）触觉和力反馈模型（二）触觉反馈设备（三）力反馈设备四、位置跟踪设备（-）位置跟踪设备概述（二）机械式位置跟踪设备（三）电磁式位置跟踪设备（四）超声波位置跟踪设备（五）光学式位置跟踪设备（六）惯性位置跟踪设备（七）混合位置跟踪设备（八）常见的三维位置跟踪设备五、虚拟现实的计算设备（-）高性能个人计算机（二）高性能图形工作站（三）高度并行的计算机（四）分布式网络计算机重点：不同虚拟现实系统硬件设备的了解难点：位置跟踪设备的使用第三章虚拟现实的建模技术一、对象虚拟（一）几何建模（二）图像建模（三）图像与几何相结合的建模方法（四）三维对象的视觉外观二、物理建模（一）分形技术（二）粒子系统（H）碰撞一响应建模三、运动建模（一）对象位置（二）对象层次（H）虚拟摄像机（四）行人的运动建模技术四、行为建模（一）基于Agent的行为建模（二）其他行为建模方法五、声音建模（一）虚拟声音建模（二）虚拟声音传播和再现重点：图像与几何相结合的建模方法难点：对象建模技术的掌握第四章虚拟现实的Web3D技术一、Web3D技术概述（-）Web3D技术的发展（二）Web3D技术的特点（三）Web3D发展方向及应用前景二、三维全景技术（一）全景技术概述（二）全景技术常用设备（三）全景作品的制作三、C1I1t3D技术（一）CUIt3D技术概述（二）Cu1t3D窗口介绍（三）CUIt3D制作流程（四）CUIt3D应用实例四、基于Web的其他技术（一）Java3D（二）Viewpoint（三）Atmosphere（四）Shout3D（五）ShockWaveSD重点：Web3D软件的应用难点：三维全景作品的制作第五章三维建模工具3dsMax一、三维建模工具简介二、3dsMax的基础知识（一）3dsMax的操作界面（二）三维标准基本几何体简介（H）变换物体（四）操作视图（五）三维坐标系统的概念（六）选择物体的方法（七）使用组（八）克隆物体（九）三个常用工具三、修改三维几何体（一）修改器介绍（-）常用对象空间修改器（H）“编辑网格”修改器四、样条曲线建模方法（一）创建样条曲线（-）样条曲线的可视化（H）样条曲线的插值（四）样条曲线的基本修改方法（五）常用对象空间修改器（六）样条曲线的放样（七）放样物体的编辑五、材质与贴图（一）材质与贴图的概念（二）材质和贴图的类型（H）材质编辑器的使用（四）标准材质的设置六、灯光与摄影机（一）灯光简介（二）灯光的基本参数（H）摄影机简介七、生成动画（一）生成动画的基本流程（二）小球滚动动画实例八、综合实例（一）演播大厅的制作第六章虚拟现实开发平台EON一、虚拟现实系统开发平台概述（-）虚拟现实系统开发平台的基本功能（二）虚拟现实系统开发平台的发展趋势（H）常见的虚拟现实系统开发平台二、虚拟现实开发平台EON概述（一）EoN技术简介（二）EON产品（Ξ）EoN技术在国内外的研究与应用三、认识EONStudio（一）安装EONStUdio（二）EoNRaPtor的安装与使用（Ξ）EoNSmdiO操作界面四、EON的节点和元件（一）节点（二）元件五、创建EoN应用程序（一）EoN坐标系统（二）导入3D物体（H）交互程序开发（四）发布交互程序六、EON与其他软件的整合（一）EOnX属性设置（~）EoN通信接口（Ξ）EON文件嵌入PPT第七章虚拟现实系统综合实例一、室内漫游交互系统（-）虚拟漫游系统说明（二）EON漫游系统的开发二、机器虚拟拆装训练系统（一）虚拟拆装训练系统说明（二）素材准备（三）交互功能开发（四）打包发布重点：机器虚拟拆装训练系统交互功能的开发难点：EoN漫游系统的开发四、课程各教学环节要求（一）教与学模式建立《虚拟现实技术》的电子教案和多媒体课件或积件，以任务驱动为主线，采用多媒体演播教学、讲授、自主学习、协作学习、小组讨论、上机实验等多种教与学模式。
虚拟现实技术的名词解释_特征_技术特点_五大障碍
虚拟现实技术的名词解释_特征_技术特点_五大障碍虚拟现实技术的名词解释虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，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使用户沉浸到该环境中。
虚拟现实技术的特征多感知性指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。
理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。
存在感指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。
交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
自主性指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。
虚拟现实技术的技术特点VR艺术是伴随着“虚拟现实时代”的来临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类，在《虚拟现实艺术：形而上的终极再创造》一文中，关于VR艺术有如下的定义：“以虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式，我们称之为虚拟现实艺术，简称VR艺术。
该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性。
”“作为现代科技前沿的综合体现，VR艺术是通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互的一种新的艺术语言形式，它吸引艺术家的重要之处，在于艺术思维与科技工具的密切交融和二者深层渗透所产生的全新的认知体验。
与传统视窗操作下的新媒体艺术相比，交互性和扩展的人机对话，是VR艺术呈现其独特优势的关键所在。
从整体意义上说，VR艺术是以新型人机对话为基础的交互性的艺术形式，其最大优势在于建构作品与参与者的对话，通过对话揭示意义生成的过程。
艺术家通过对VR、AR等技术的应用，可以采用更为自然的人机交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想，并赋予创造的过程以新的含义。
如具有VR性质的交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程，艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品之间的沟通与反馈，创造良好的参与性和可操控性;也可以通过视频界面进行动作捕捉，储存访问者的行为片段，以保持参与者的意识增强性为基础，同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像;通过增强现实、混合现实等形式，将数字世界和真实世界结合在一起，观众可以通过自身动作控制投影的文本，如数据手套可以提供力的反馈，可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感，而且可以使观众进入作品的内部，操纵它、观察它的过程，甚至赋予观众参与再创造的机会。
虚拟现实的基本组成
虚拟现实的基本组成虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种计算机技术，它可以让用户在虚拟世界中与计算机生成的环境进行交互，同时也可以感受到身体的反馈。
虚拟现实的基本组成包括硬件设备、软件系统和交互方式三个方面。
一、硬件设备虚拟现实的硬件设备主要包括头戴式显示器、手柄、追踪器、计算机等。
1.头戴式显示器头戴式显示器是虚拟现实最重要的硬件设备之一，它可以将计算机生成的虚拟世界投射到用户的眼睛中，让用户感觉自己置身于虚拟世界中。
头戴式显示器通常由两个显示屏组成，分别显示左右眼的图像，以达到立体效果。
目前市面上常见的头戴式显示器有Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR等。
2.手柄手柄是虚拟现实中的交互设备，用户可以通过手柄来控制虚拟世界中的物体和角色。
手柄通常具有多个按键和摇杆，可以模拟现实中的手部动作。
目前市面上常见的手柄有Oculus Touch、HTC Vive Controller、PlayStation Move等。
3.追踪器追踪器是虚拟现实中的定位设备，可以追踪用户的头部、手部和身体的位置和姿态，以便计算机生成相应的虚拟世界。
追踪器通常采用红外线或激光技术进行定位。
目前市面上常见的追踪器有Oculus Sensor、HTC Vive Base Station等。
4.计算机虚拟现实需要强大的计算能力来生成高质量的虚拟世界，因此需要配备高性能的计算机。
计算机需要具备高速的CPU、GPU、内存和存储器等硬件设备，以保证虚拟现实的流畅运行。
目前市面上常见的虚拟现实计算机有Oculus Ready PC、HTC Vive Ready PC等。
二、软件系统虚拟现实的软件系统主要包括虚拟现实引擎、虚拟现实应用程序和虚拟现实平台等。
1.虚拟现实引擎虚拟现实引擎是虚拟现实的核心技术，它可以将计算机生成的虚拟世界呈现给用户，并且处理用户的交互行为。
虚拟现实引擎通常由多个模块组成，包括图形渲染、物理引擎、声音引擎等。
虚拟现实系统的组成与功能
显示设备：头戴式显示器、全息投影、裸眼3D等 输入设备：虚拟现实控制器、3D鼠标、手柄等 声音设备：立体声扬声器、耳机等 场景构建设备：3D扫描仪、动作捕捉系统等
输出设备
存储器
头盔显示器
数据手套
输入设备
中央处理器
输入设备
位置跟踪器
声音控制器
02
定义：利用技术手段构建一个虚拟的三维环境 目的：为用户提供一个逼真的、身临其境的体验 实现方式：通过图像、音效、触觉等多感官刺激 应用领域：游戏、娱乐、教育、医疗等
汇报
06
01
头戴式显示器 跟踪装置 声音系统 输入设备
定义：软件平台 是虚拟现实系统 的基础，提供虚 拟环境的核心功 能
分类：桌面式、 增强式、沉浸式、 分布式
功能：图形渲染、 物理仿真、人机 交互、声音模拟 等
重要性：软件平 台的选择直接影 响到虚拟环境的 真实感和用户的 体验
更新和维护： 选择能够持续 更新和维护的 虚拟现实系统， 确保系统的安 全性和稳定性。
汇报人：
虚拟游戏：通 过虚拟现实技 术，玩家可以 更加真实地体 验游戏中的场
景和角色。
互动电影：结 合虚拟现实技 术，观众可以 成为电影中的 角色，与电影
情节互动。
主题公园：虚 拟现实技术可 以用于提升主 题公园的娱乐 体验，为游客 提供更加真实
的感受。
赌博游戏：利 用虚拟现实技 术，玩家可以 在赌场中体验 更加真实的赌
简介：虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应 用，如虚拟游戏、虚拟演唱会等。
应用案例：虚拟游戏-LBEAR虚拟现实游 戏体验馆。
功能特点：沉浸式体验，高度逼真，互动 性强。
案例分析：LBEAR虚拟现实游戏体验馆， 通过虚拟现实技术为玩家打造身临其境的 游戏体验，提高游戏娱乐的趣味性和沉浸 感。
虚拟现实技术系统的硬件组成详解-精
虚拟现实系统的硬件组成
感知设备
功能: 将VR系统各类感知模型转变为人能接受的 多通道刺激信号的设备。 感知包括：视、听、触、嗅、味觉等多种通道。 视觉感知设备：立体宽视场图形显示器（沉浸式和非沉浸式 ）；
沉浸式 非沉浸式
头盔显示器（HMD） 吊杆式（Boom） 洞穴式(CAVE) 桌面立体显示器 墙式立体显示器
小、形状、距
全身运动 聚焦、扫瞄
离、位置、颜色
虚拟现实系统的硬件组成
人类感官感知的激励
❖人类感官感知的计算机及虚拟现实设备输出信息
▪ 实时的三维计算机图形图像； ▪ 实时的三维虚拟声； ▪ 触觉、力觉反馈； ▪ 参与者感受的动感； ▪ 其它感知（如嗅觉等）。
虚拟现实系统的硬件组成
❖ 视觉子系统：视觉子系统利用双眼视觉的微小视 差，获得深度感知，它的典型传感器是立体显示 器，如现在市面上流行的头盔显示器（HMD） 和支架式显示器（BOOM）。立体显示器是虚拟 现实系统的重要组成部分，是使参与者沉浸于虚 拟世界的主要的交互手段。
虚拟现实系统的硬件组成
❖ 感知与行为系统概念模型 ❖ 人类是通过视觉/听觉/触觉/嗅觉等感官来感知外
界环境及变化的，他们用眼看/用耳听/用手模/用 嘴尝等方式与环境交互。因此，在感知系统的概 念模型中，Gibson把感知系统划分成方向/听觉/ 触觉/嗅觉及视觉等6个子系统，并分别列出了这 些子系统的行为方式/接受单元/器官模拟/器官行 为/刺激元及外部信息。
虚拟现实系统的硬件组成
触觉/力感反馈系统
❖ Pairick在进行人类因素实验来检测它的反馈系统时 发现，在简单的双指活动场景中，将触觉反馈和视 频显示综合起来，其感知性能比仅使用视频显示要 提高10%；当视频失效时（模拟低能见度），附加 触觉反馈则会使感知性能提高30%。
浅谈虚拟现实技术特点
浅谈虚拟现实技术特点，组成和分类。
常用的虚拟现实软件，硬件和优缺点。
经过3节课的老师的讲解和上网资料的查看，我对虚拟现实技术有了浅显的了解。
一：虚拟现实技术特点:虚拟现实(VirtualReality）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境,使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备,或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会。
虚拟现实技术具有以下五个主要特征：（1)沉浸性使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境”感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。
(2）交互性是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体,主体和客体之间的交互是全方位的。
(3)构想性是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动，不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示,提高感性和理性认识,而且要能使学生产生新的构思.（4)动作性是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境.（5)自主性是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。
二：虚拟现实技术组成和分类：1 :虚拟现实系统的组成用户通过头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号,虚拟现实软件收到输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库进行必要更新,调整当前虚拟环境视图,并将这一新视图及其它信息如声音立即传送给输出设备，以便用户及时看到效果.系统由输入部分、输出部分、虚拟环境数据库、虚拟现实软件组成.2：虚拟现实系统的分类虚拟现实系统按照不同的标准有不同的分类,通常分为以下四类：（1）桌面虚拟现实系统（Desktop VR)（2)沉浸式虚拟现实系统(Immersive VR）（3)分布式虚拟现实系统（Distributed VR）(4）增强式虚拟现实系统（Augmented Reality AR）2.1桌面虚拟现实系统（简称PCVR)桌面虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型虚拟现实系统.利用中低端图形工作站及立体显示器,产生虚拟场景，参与者使用位置跟踪器、数据手套、力反馈器、三维鼠标、或其它手控输入设备,实现虚拟现实技术的重要技术特征:多感知性、沉浸感、交互性、真实性。
虚拟现实题库及部分答案
一、填空题1.虚拟现实的本质特征：Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)，其中沉浸是最弱的，是虚拟现实最重要的技术特征。
2.电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与直流电发射器型。
3.虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、视觉外观设计建模。
4.虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。
其中分形技术属于物理建模。
5.几何建模的方法包括：多边形；非统一有理B样条；构造立体几何。
6.虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
7.一个典型的虚拟现实系统的组成主要由: 头盔显示设备、多传感器组、力反馈装置构成。
8.根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型，沉浸式、桌面式、增强式、分布式。
9.正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
10.在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备、数据手套、三维鼠标。
二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.以下属于视觉感知设备的有（ABCDEF ）A.头盔显示器B.立体眼镜显示系统C. 洞穴式立体显示系统D.响应工作台立体显示系统E.墙式立体显示系统F. 裸眼立体显示系统2.E）A.充气式触觉反馈装置；B.振动式触觉反馈装置；C.视觉式触觉反馈装置；D.电刺激式触觉反馈装置；E.声波触觉反馈装置F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置3.HMD（Head_Mounted_Display）即头盔式显示器，主要组成是（CD）A.显示元件B.光学系统C.触觉元件D.听觉系统4.空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有（ABCDE）A.机械跟踪器B.电磁跟踪器C.超声波跟踪器D.惯性跟踪器E.光学跟踪器5.所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
虚拟现实系统
虚拟现实系统虚拟现实系统是一种通过计算机技术模拟现实环境的系统，利用人与电脑之间的交互来创造出一种身临其境的感觉。
它通常由硬件设备和软件应用程序组成，能够提供视觉、听觉、触觉等多种感官体验，使用户能够沉浸在一个完全虚拟的环境中。
一、虚拟现实系统的原理虚拟现实系统的核心原理是模拟人类感知和交互的过程，以实现一种逼真的虚拟体验。
它包括三个关键要素：感知输入、处理和呈现输出。
1. 感知输入虚拟现实系统通过感知设备获取用户的动作和感觉，用于追踪用户的位置、头部姿态和手部动作等。
其中常用的感知设备包括头戴式显示器、手柄、触控手套等。
2. 处理通过计算机算法对输入信号进行处理和分析，以便生成适合用户的虚拟体验。
处理过程需要对场景、图像、声音等进行实时计算和渲染，并将结果输出给用户。
3. 呈现输出呈现输出是指将处理后的数据以适合人类感知的方式呈现给用户。
常用的输出设备包括头戴式显示器、立体声耳机、触觉反馈设备等。
用户穿戴上这些设备后，可以通过眼睛看到逼真的虚拟场景，通过耳朵听到逼真的虚拟声音，并且能够通过触摸感受到虚拟物体的触感。
二、虚拟现实系统的应用领域虚拟现实系统在各个领域都有广泛的应用，包括娱乐、教育、医疗、工业等。
1. 娱乐娱乐是虚拟现实系统应用最广泛的领域之一。
通过虚拟现实系统，用户可以体验到逼真的游戏和电影场景，沉浸在一个完全虚拟的世界中。
同时，虚拟现实技术也为游戏开发者和电影制作人带来了更多的创作空间和方式。
2. 教育虚拟现实系统在教育领域也有着巨大的潜力。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参观世界各地的名胜古迹，体验各种科学实验和操作，提高学习的趣味性和互动性。
3. 医疗虚拟现实系统在医疗领域的应用非常广泛。
它可以帮助医生进行手术模拟和培训，提高手术的准确性和安全性；同时，还可以帮助患者进行康复训练和心理治疗，缓解疼痛和恐惧感。
4. 工业虚拟现实系统在工业领域的应用主要体现在训练和模拟方面。
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自从计算机被发明以来，在传统的信息处理环境中一直是以计算机为主体的，是“人围着机器〔计算机) 转”的。
例如，在传统的仿真和建模环境中，虽然主观上一直在强调要发挥人的主动作用，但由于在客观上计算机只能在处理数字化的信息时才发挥出强大的威力。
人不得不大“凑合”当时的计算机所能提供的技术条件. 人和机器的关系是不甚和谐的。
为了从“机器是主体”改变到“人是主体” ，从“人围着机器转”改变到要让“机器围着人转” .必须首先克服一系列的技术“瓶颈”。
以仿真和建模为例. 这些“瓶颈”技术包括:如何实现参与仿真和建模的人的感知能力、认知能力和心理状况在仿真环境中的反应，如何表达和处理定性知识等。
归根结底是如何把计算机只善于处理数字化的单调信息改变为计算机也善于处理人所能感受到的、在思维过程中所接触到的. 除了数字化信息之外的其他各种表现形式的多维信息。
为了达到以上所说的目标，我们必须首先回答一个前提性的问题，即“人的思维过程是可以认识的吗” ，如果答案是否定的，又如何能设计出这种多维信息的智能计算机和信息处理系统呢？
我国著名科学家钱学森同志曾写道:“我们认为人的思维过程是可以理解的。
不但如此，而又具有具体的研究途径，即通过四门科学:人工智能、认知科学、神经生理学〔神经解剖学〕和心理学。
这个研究范围要比逻辑学广得多，它包括了人的全部思维，包括逻辑思维和形象思维。
为了使计算机不仅仅成为人进行逻辑思维的有力工具，而目也是人进行形象思维的帮手. 首先要求计算机应能适应于人所惯用的信息获取形式和思维过程. 例如:人并不是仅仅靠听和看文字（或数字）材料获取信息的. 而是通过他与所处环境的交互作用，利用人本身对所接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式获取各式各样表现形式的信息。
怎样才能从技术的角度去说明上述这种适应于人的信息环境的恃点呢? 虚拟现实技术的三角形比较简洁地说明了虚拟现实系统的特征，即三个“I”它们是
Immersion-Interaction-Imagination（沉浸—交互—构想）
1、虚拟现实系统的特征--沉浸性（Immeniun ）
沉浸性是指计算机操作人员作为人机环境的主导者存在于虚拟环境中。
多煤体技术虽然为人们提供了丰富多彩的信息表示形式. 且使人与计算机可以交往. 但是在交往过程中:人们只能从计算机外部去观察这些表现形式. 人们十分清晰地感觉到，白己独立处于界面之外; 对于虚拟现实制作，通过多维方式与计算机所创造的虑拟环境进行交互，能使参与者全身心地沉浸在计算机所生成的三维虚拟环境中，产生身临其境的感觉，将人与环境融为一体. 使操作人员相信在虚拟境界中人也是确实存在的，而且在操作过程中参与者可以自始至终地发挥作用，就像在真正的客现现实世界中一样.
在虚拟坏境中引入听觉系统可以补充视觉信息. 以增强对环境的感知. 在现实世界中，人们
可以操作各种物体，并能感觉到物体的运动阻力、表面纹理、质量、柔性等特征，在虚拟环境中如要体验到这些特性必须引入触觉和力感反馈系统，
虚拟现实系统的特征-- 交互性(interaction )
交互性是指操作者与虚拟环境中所遇到的各种对象的相互作用的能力，它是
人机和谐的关键性因素。
交互性是虚拟现实与三维动画最大的区别之一。
交互性
包含对象的可操作程度、用户从环境中得到反馈的自然程度及虚拟场景中对象依
据物理学定律运动的程度等。
虚拟现实是自主参考系，即以用户的视点变化进行虚拟交互，这个过程中最重要的的是实到性. 实时性是指计算机能够响应用户的输入并立即改交虚拟场景的状态。
参与者利用视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等感官功能，通过对话、头部运
动. 眼部运动、手势、行走、转身、拾取和放置等人类自然技能对虚拟环境中的实体进行交互操作，这种交互是三维的. 用户是交互作用的主体，与虚拟客体间进行多行为的交互。
虚拟现实提供人与计算机通信的自然的手段. 使计算机系统从处理传统单维数值信息转变到处理人类在思维过程中接触到的表规形式各异的多维信息，因而从根木上改变了人与计算机系统的交互操作方式.
例如，用户可以用自己的手去直接抓取虚拟环境中的物体这时会有握着东西
的感觉. 并可以感觉到物体的重量(其实这时手中并没有物体) ，视景中被抓的物
体也会随着手的移动而移动
理想的虚拟现实系统应该使用人的一切自然技能来交互. 但是目前虚拟现实技术所使用的交互媒体仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
无论从感知范围还是从感知的精确程序都无法与人相比拟，所以还不能完全使用人的自然技能和系统交互。
虚拟现实作品地址。