第七章虚拟现实及其应用
虚拟现实的技术与应用课件
,a click to unlimited possibilities
CONTENTS
虚拟现实技术
虚拟现实应用场景
虚拟定义
虚拟现实技术的发展历程
虚拟现实技术的优缺点
头戴式显示器
跟踪设备
模拟设备
声音和触觉反馈装置
计算机图形学：通过计算机生成虚拟环境
传感器技术：捕捉用户的动作和位置信息
头戴式显示器：将虚拟环境呈现在用户眼前
声音识别和处理技术：通过声音来增强沉浸感
虚拟现实应用场景
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世界
娱乐场所：虚拟现实技术可以打造更加真实的娱乐场所，让人们能够身临其境地体验各种娱乐项目
互动体验：虚拟现实技术可以增强游戏和娱乐的互动性，让玩家更加深入地参与其中
创意应用：虚拟现实技术可以与各种创意结合，打造出更加新颖的游戏和娱乐体验
虚拟手术模拟训练
患者康复辅助治疗
远程医疗与手术
精神疾病辅助治疗
虚拟现实技术应用实战指南
虚拟现实技术应用实战指南第1章虚拟现实技术概述 (3)1.1 虚拟现实技术发展历程 (3)1.2 虚拟现实技术的应用领域 (3)1.3 虚拟现实系统的基本构成 (4)第2章虚拟现实硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器 (4)2.1.1 显示技术 (4)2.1.2 光学系统 (4)2.1.3 舒适性与人体工程学设计 (4)2.2 手持控制器与定位设备 (5)2.2.1 手持控制器 (5)2.2.2 定位设备 (5)2.3 位置追踪与运动捕捉技术 (5)2.3.1 位置追踪技术 (5)2.3.2 运动捕捉技术 (5)第3章虚拟现实软件系统 (5)3.1 虚拟现实引擎概述 (5)3.1.1 定义与分类 (5)3.1.2 关键特性 (6)3.2 主流虚拟现实引擎对比 (6)3.2.1 Unity3D (6)3.2.2 Unreal Engine (7)3.3 虚拟现实内容的创建与优化 (7)3.3.1 内容创建 (7)3.3.2 内容优化 (7)第4章虚拟现实交互设计 (8)4.1 交互方式概述 (8)4.2 手势与语音交互 (8)4.2.1 手势交互 (8)4.2.2 语音交互 (8)4.3 视线追踪与头部姿态控制 (8)4.3.1 视线追踪 (8)4.3.2 头部姿态控制 (9)第5章虚拟现实视觉呈现 (9)5.1 3D建模与纹理映射 (9)5.1.1 3D建模方法 (9)5.1.2 纹理映射 (10)5.2 光照与阴影处理 (10)5.2.1 光照模型 (10)5.2.2 阴影 (10)5.3 环境效果与后期处理 (10)5.3.2 后期处理 (10)第6章虚拟现实听觉设计 (11)6.1 3D音效技术概述 (11)6.1.1 3D音效技术原理 (11)6.1.2 3D音效技术的分类与特点 (11)6.2 声音定位与空间化处理 (12)6.2.1 声音定位技术 (12)6.2.2 声音空间化处理 (12)6.3 虚拟现实音效资源制作与优化 (12)6.3.1 音效资源制作 (12)6.3.2 音效资源处理 (13)6.3.3 音效资源优化 (13)第7章虚拟现实应用开发实战 (13)7.1 开发环境搭建 (13)7.1.1 硬件设备要求 (13)7.1.2 软件环境配置 (13)7.1.3 开发工具选择 (13)7.2 场景搭建与优化 (14)7.2.1 场景设计原则 (14)7.2.2 场景建模与贴图 (14)7.2.3 灯光与阴影设置 (14)7.2.4 优化功能与资源管理 (14)7.3 交互逻辑与脚本编写 (14)7.3.1 交互设计原则 (14)7.3.2 常用交互方式 (14)7.3.3 脚本编写基础 (14)7.3.4 实现交互功能 (14)第8章虚拟现实行业应用案例 (14)8.1 教育培训领域 (14)8.1.1 虚拟实验室 (15)8.1.2 历史重现 (15)8.1.3 跨地域教学 (15)8.2 医疗康复领域 (15)8.2.1 心理康复 (15)8.2.2 肢体康复 (15)8.2.3 手术模拟 (15)8.3 房地产与室内设计领域 (15)8.3.1 虚拟看房 (15)8.3.2 室内设计方案展示 (15)8.3.3 装修预览 (16)第9章虚拟现实安全与隐私保护 (16)9.1 虚拟现实设备安全 (16)9.1.1 设备硬件安全 (16)9.1.3 数据传输安全 (16)9.2 用户隐私保护策略 (16)9.2.1 用户隐私信息识别 (16)9.2.2 隐私保护措施 (16)9.2.3 用户隐私权益保障 (17)9.3 虚拟现实内容的合规性审查 (17)9.3.1 内容分级制度 (17)9.3.2 法律法规遵循 (17)9.3.3 虚拟现实内容安全评估 (17)第10章虚拟现实技术未来发展趋势 (17)10.1 虚拟现实与人工智能的融合 (17)10.2 虚拟现实社交与共享 (17)10.3 虚拟现实技术的普及与挑战 (17)第1章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术起源于20世纪60年代，美国工程师伊万·苏瑟兰创建了第一个虚拟现实系统——苏瑟兰虚拟现实系统。
虚拟现实技术及其应用
虚拟现实技术及其应用一、什么是虚拟现实技术虚拟现实技术是一种通过计算机技术来模拟三维空间，实现人与计算机生成的虚拟环境的交互体验的技术。
它主要基于视觉、听觉、触觉等感官，可以让人们身临其境地体验各种场景，比如游戏、旅游、博物馆、教育等领域。
二、虚拟现实技术的类别1.头戴式虚拟现实设备头戴式虚拟现实设备是把显示屏幕安装在头盔或眼镜上，使用户的视野被包围在一个虚拟现实环境中。
这类设备通常配备跟踪系统，能够跟踪用户的头部运动，实现对虚拟环境的自由观察。
2.手持式虚拟现实设备手持式虚拟现实设备是一种基于移动设备的虚拟现实技术。
这类设备通常包括手持控制器、智能手机或平板电脑，能够通过AR 或VR技术，在现实环境中叠加虚拟元素，获得更加真实的沉浸感。
3.全息式虚拟现实设备全息式虚拟现实设备是一种使用光学投影技术，将虚拟图像投射到现实环境中的虚拟现实技术。
这类设备通常需要在暗室环境中运作，使用者站在暗室中央，就可以看到在身边展现的虚拟环境。
三、虚拟现实技术的应用1.游戏虚拟现实技术用于游戏通常被称为VR游戏。
这类游戏能够让玩家身临其境地参加游戏，获得更加真实的沉浸感，提高游戏的娱乐性。
2.旅游虚拟现实技术可以用于旅游行业，通过头戴式虚拟现实设备或手持式虚拟现实设备，实现游客的虚拟旅游体验，包括去不同的国家、城市、博物馆等。
这样，游客可以在不必亲身前往的情况下，感受旅游场所的魅力。
3.医疗虚拟现实技术在医疗领域的应用领域非常广泛。
比如，可以使用VR技术进行手术模拟，协助医生熟悉手术流程。
还可以进行虚拟康复，帮助患者恢复运动能力。
此外，VR技术还可以用于训练和教育医护人员等。
4.教育虚拟现实技术可以应用于学校教育领域，比如建立虚拟实验室、虚拟博物馆等。
学生可以在虚拟环境中体验丰富多彩的课程，增强学习的趣味性和实用性。
四、虚拟现实技术的未来发展虚拟现实技术的未来有着无限潜力。
未来，虚拟现实技术将会应用于更多的领域，不仅保持目前的运用领域，还将引领其他领域的进一步发展。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的模拟环境，让用户可以感受到身临其境的体验。
随着技术的不断进步，虚拟现实已经在各个领域得到了广泛的应用。
一、虚拟现实技术的发展虚拟现实技术最早在军事和航天领域得到应用，后来逐渐扩展到娱乐、教育、医疗等领域。
虚拟现实技术的发展离不开硬件设备的持续改进和软件内容的丰富。
1.硬件设备的改进虚拟现实头盔是虚拟现实技术的重要设备之一，随着技术的发展，头盔越来越轻巧、舒适，同时分辨率和刷新率也得到了大幅提升。
手柄、体感设备等配件的出现，使得用户在虚拟环境中可以更自由地进行交互。
2.软件内容的丰富虚拟现实技术在游戏、电影、教育等领域的应用越来越广泛，各种优秀的虚拟现实内容逐渐涌现。
通过虚拟现实技术，用户可以亲身参与到游戏的世界中，观看电影时就像身临其境一样，学生可以在虚拟场景中进行实践操作，提高学习效果。
二、虚拟现实技术在娱乐领域的应用虚拟现实技术为游戏、电影等娱乐形式带来了革命性的改变，让用户可以身临其境地享受娱乐体验。
1.虚拟现实游戏虚拟现实游戏通过头盔和手柄等设备，让用户完全融入游戏的世界中。
用户可以亲身体验游戏的剧情和动作，与虚拟角色进行互动，获得更加沉浸式的游戏体验。
2.虚拟现实电影虚拟现实技术为电影提供了全新的观影方式。
观众可以通过头盔来观看电影，并且可以自由转动头部，看到各个角度的画面。
这种观影方式使得观众可以更加自由地选择视角，获得更加真实的视觉体验。
三、虚拟现实技术在教育领域的应用虚拟现实技术在教育领域有着广阔的应用前景，可以提供更加直观、生动的学习方式。
1.虚拟实验室通过虚拟现实技术，学生可以在虚拟实验室中进行实验操作，不受时间、地点的限制。
这种方式既可以提高学生的实践能力，又可以降低实验设备和材料的成本。
2.虚拟现实实训一些职业教育机构利用虚拟现实技术提供实训课程，让学生可以在虚拟环境中进行真实的操作，提高实践能力。
虚拟现实技术及其应用案例
虚拟现实技术及其应用案例一、虚拟现实技术简介虚拟现实（Virtual Reality）是一种通过计算机生成的、近乎真实的3D场景，同时让用户感性、直观地与之互动的技术系统。
虚拟现实技术通过利用头戴式显示器、手部追踪、声音与触觉反馈等设备，模拟人类感知世界的方式，让用户沉浸在一个看似真实的场景中，以此感受到“真实”。
二、虚拟现实技术的应用场景1. 游戏虚拟现实技术是最早应用于游戏开发的领域。
利用虚拟现实技术，游戏玩家可以身临其境地感受游戏场景，比如《植物大战僵尸》、《旅行青蛙》等游戏。
2. 解决方案虚拟现实技术可以帮助企业更直观地展示自己的产品、服务，比如建筑业、汽车业等领域。
它可以让用户在虚拟世界中，近距离观察产品，甚至在不同的场景下测试产品的各种性能。
3. 教育与培训虚拟现实技术可以为学习者提供更丰富、直观的学习和培训体验。
比如美国达拉斯天主教大学近日宣布通过虚拟现实技术共同打造VR培训课程，该课程主要应用于医学、保健、护理等专业领域。
4. 健康与医疗虚拟现实技术也可以帮助医疗领域发展。
比如利用虚拟现实技术，可以让医护人员更直观地了解患者的病情并且可以解决一些手术较为复杂的问题。
比如，三藩市一家创新医疗技术公司正在开发一种可以帮助神经外科医生进行脑部手术的虚拟现实设备。
5. 娱乐由于虚拟现实技术的独特性质，它的应用也不仅限于游戏领域。
目前，越来越多的娱乐企业也开始利用虚拟现实技术为用户提供更直观、沉浸式的娱乐体验，例如Virtual Room等企业。
三、虚拟现实技术的案例1. 医学虚拟现实平台由北京市卫生计生委牵头开发、阿里等科技公司参与研发的“北京市医学虚拟现实平台”已在北京市20家医院投入使用，助力医生术前演示、术中导航和患者术后恢复等多个环节。
使用这个平台，术前模拟手术成功率高达75%以上。
2. 萨克拉门托国王队主场VR全景漫游谷歌和NBA多伦多猛龙队在2016年就已展开合作，推出了萨克拉门托国王队主场VR全景漫游。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用第一章：引言虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境，使用户能够身临其境地与虚拟世界进行互动。
近年来，随着技术的不断进步，虚拟现实技术在各个领域得到了广泛的应用。
本文将探讨虚拟现实技术的发展历程、特点以及在教育、娱乐、医疗等领域的应用。
第二章：虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术最早可以追溯到20世纪60年代，当时美国计算机科学家Ivan Sutherland提出了虚拟现实的概念。
随着计算机技术的不断进步，虚拟现实技术得以快速发展。
20世纪90年代，虚拟现实技术进入了商业化阶段，出现了许多商用的虚拟现实设备。
近年来，随着AR（增强现实）技术的融入，虚拟现实技术得到了更大的发展空间。
第三章：虚拟现实技术的特点虚拟现实技术具有以下几个特点：1. 身临其境：虚拟现实技术通过模拟环境和交互设备，使用户能够身临其境地感受虚拟世界。
用户可以通过头戴式显示设备、手套等设备与虚拟世界进行交互。
2. 互动性：虚拟现实技术能够实现人机交互，用户可以通过手势、声音等方式与虚拟世界进行互动。
这种互动性不仅增加了用户体验，也为各个领域的应用提供了更多可能性。
3. 多领域应用：虚拟现实技术在教育、娱乐、医疗等领域都有广泛的应用。
它可以用于模拟实验、培训人员、娱乐游戏等各种场景，为用户创造更加丰富的体验。
第四章：虚拟现实技术在教育中的应用虚拟现实技术为教育带来了许多创新的应用。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参观历史遗迹、探索宇宙等，提高了学习的趣味性和互动性。
虚拟实验室和虚拟课堂也为教学提供了更多的可能性，学生可以在虚拟环境中进行实验和互动，提高学习效果。
第五章：虚拟现实技术在娱乐中的应用虚拟现实技术在娱乐领域有着广泛的应用。
虚拟现实游戏是其中的一种典型应用。
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刺激性。
此外，虚拟现实技术还可以用于电影、音乐等娱乐形式，为用户提供更加丰富的娱乐体验。
虚拟现实技术与应用
虚拟现实技术与应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种集计算机图形学、传感技术、人机交互等多种技术于一体的新型技术。
通过虚拟现实技术的应用，人们可以身临其境地感受到虚拟环境中所呈现的场景和事物，从而获得极富沉浸感的体验。
一、虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术诞生于20世纪60年代，那时主要应用于军事、航空航天等行业。
随着计算机技术的不断进步，虚拟现实技术逐渐发展成熟，并逐渐应用于教育、医疗、娱乐等领域。
如今，虚拟现实技术已经成为科技领域的热门话题，引发了广泛的关注和讨论。
二、虚拟现实技术在教育领域的应用1. 提升教学效果：通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参与教学活动，与虚拟环境中的事物进行互动，从而提高学习兴趣和参与度。
2. 拓宽知识视野：通过虚拟现实技术，学生可以实时观察或参与虚拟环境中的实验、模拟场景等，进一步加深对知识的理解和掌握。
3. 安全性和经济性：通过虚拟现实技术，可以模拟各种实际环境下的危险情况，让学生在虚拟环境中体验，避免了真实环境下的潜在危险，同时也减少了成本开销。
三、虚拟现实技术在医疗领域的应用1. 诊断和手术辅助：虚拟现实技术可以将患者的医学影像数据转化为虚拟模型，医生可以通过虚拟模型进行手术模拟和规划，提高手术效果。
2. 康复训练：通过虚拟现实技术，可以为患者提供各种康复训练的虚拟环境，如步态训练、平衡训练等，帮助患者加快康复进程。
3. 疼痛管理：通过虚拟现实技术，可以将患者的注意力从疼痛上转移，进而减轻疼痛感受，提高治疗效果。
四、虚拟现实技术在娱乐领域的应用1. 游戏体验：虚拟现实技术为游戏带来了全新的体验方式，玩家可以身临其境地感受游戏中的场景和动作，增加游戏的沉浸感。
2. 影视娱乐：虚拟现实技术可以让观众无需亲身参与就能够亲临电影或演出现场，提供更加真实和震撼的观影体验。
3. 虚拟旅游：通过虚拟现实技术，用户可以在家中就能够畅游世界各地的名胜古迹，实现身临其境的旅行体验。
虚拟现实技术及应用ppt课件
VR的概念和发展 VR系统的硬件组成 VR系统的体系结构 VR的研究内容 增强现实 （AR） VR应用 虚拟现实的发展趋势
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我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物
（一）VR的概念和发展
（1）虚拟现实技术的提出
我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个பைடு நூலகம்的生物
虚拟现实技术及应用
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我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物
第一讲： 虚拟现实技术概论
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。 １）观察者自然地转动头部和身体，他看到的场景 就实时地发生变化。 ２）观察者能够以自然的方式直接与虚拟世界中的 对象进行交互操作，触摸它们，感觉它们，并能听 到虚拟世界的三维空间声音。
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虚拟现实技术及其应用
虚拟现实技术及其应用随着科技的不断发展，虚拟现实技术成为了当今最炙手可热的技术之一。
通过虚拟现实技术，人们可以身临其境地感受到全新的体验和视觉冲击。
今天，我们将探讨虚拟现实技术及其应用。
一、虚拟现实技术简介虚拟现实技术是一种由计算机生成的三维环境，并通过头戴式显示器、手套式输入设备等设备，使用户能够感知和交互的技术。
它能够在真实世界的基础上重新构建一个完全虚拟的环境，并将用户从真实世界中完全带入到虚拟世界中。
虚拟现实技术包括硬件与软件两个方面。
虚拟现实硬件是指头戴式显示器（VR头显），手套式输入设备、运动追踪器和音频设备等。
而虚拟现实软件则是指使用计算机技术，将真实世界的一部分或者整个环境重建成虚拟世界的程序。
二、虚拟现实技术应用1. 游戏娱乐目前，虚拟现实技术应用最为广泛的领域就是游戏。
虚拟现实游戏可以让玩家身临其境地感受到游戏中的场景和体验，提供更为真实和震撼的游戏体验，增加了游戏的互动性和娱乐性。
2. 教育训练虚拟现实技术在教育领域也有广泛的应用，例如在医学、机械制造、地质勘探等领域上的应用。
医学方面，虚拟现实技术能够提供真实的手术操作体验，有助于医学生实践技能；机械制造方面，可以通过虚拟现实技术让员工学习生产过程，提高生产效率。
3. 建筑设计在建筑设计中，虚拟现实技术通过建设虚拟的建筑模型，可以帮助设计团队更容易地改进和优化设计，避免了在真实环境下施工时可能遇到的问题。
此外，虚拟现实技术也可以让客户更清晰地理解设计方案，提高设计方案的可行性和可操作性。
4. 旅游体验虚拟现实技术在旅游体验方面也有广泛应用，通过虚拟现实技术可以让人们亲身体验未曾亲历的地方或景观。
例如可以体验登山攀岩、探险、潜水等活动，对于想体验这些活动但又没有机会的人来说是一个非常好的选择。
三、虚拟现实技术的未来发展虚拟现实技术的发展前景极为广阔。
由于目前的技术和设备仍处于起步阶段，因此还有很多待解决的技术问题。
未来，虚拟现实技术将会越来越普及，并会在更多领域得到应用，例如电影制作、医疗、消费品体验等等。
虚拟现实及其应用概述(PPT 94页)
3．三维扫描设备
FARO公司的机械测量臂包括Gold系列，Silver系列， Sterling系列。其优点为: 轻便，易用，量程大，精度高，可靠 性好，便于与其他装置配套，价格便宜。
Immersion公司的机械测量臂更多关注动画业的应用。同样 轻便和易用，可与PC、Macintosh、SGI连接，三维形状描述支持 点、线、多边形、Spline曲线，输出数据格式包括DXF、OBJ、 TXT等。
在另一个途径中，采用保持分离的表示，它只表 示在单一模式中（如听觉）仿真和绘制交互有关 的物体特性。分别对视觉，听觉和触觉建立各自 的表示和模型。允许模式专用的表示、仿真和绘 制之间具有更好的配合。 多数有关VR的RSR研究开发是视觉绘制的系 统。与两种RSR途径（或不同多模式）有关的理 论和实际问题只引起很少关注，但这可能成为VR 研究开发的主要议题。例如，几何建模关系到声 学环境和视觉环境，开发实际模型对产生和调节 视听触觉显示的能力是关键的。利用听觉显示理 解科学数据是新奇的应用。
三维构型，显示及修改技术方面，扫描仪 获取的是物体表面离散采样点的坐标和色彩。这 些采样点的集合称为"点云"（Point Cloud）。 必须用点，多边形，曲线，曲面等形式描述立体 模型，即将"点云"构成"形"。同样的点集进行不 同的连接，可能得到不同的三维模型。 定标 技术方面，确定有关的装置参数就是定标。它与 计算模型和误差模型有关。定标精度和可靠程度 直接影响测量精度。定标还可以校正装置的误差。 对彩色扫描，还有色彩定标问题。
机械测量臂借用了坐标测量机的接触探针原理，把 驱动伺服机构改为可精确定位的多关节随动式机械 臂，由人牵引装有探针的机械臂在物体表面滑动扫 描。利用机械臂关节上的角度传感器的测量值，可 以计算探针的三维坐标。因为人的牵引使其速度比 坐标测量机快，而且结构简单，成本低，灵活性好。 但不如光学扫描仪快。也没有彩色信息。
了解虚拟现实技术及其应用
了解虚拟现实技术及其应用虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种模拟现实环境并通过计算机生成的技术，它能够创造出一种仿佛身临其境的感觉。
虚拟现实技术通过模拟出真实的感官体验，使用户能够与虚拟世界进行互动，拓宽了人类感知和体验的边界。
虚拟现实技术的发展应用范围广泛，涉及游戏娱乐、教育培训、医疗保健、建筑设计等多个领域。
一、虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术依靠计算机模拟和显示技术，通过头戴式显示器（Head-Mounted Display，简称HMD）等设备将虚拟世界的图像和声音传输给用户。
用户在佩戴设备后，视野会被虚拟世界所替代，搭载感应器的设备会跟踪用户的头部动作以实现互动。
虚拟现实技术的核心原理在于“沉浸感”。
通过立体图像的展示和音频的输出，在感官上创造一种“身临其境”的错觉，使用户完全沉浸在虚拟世界中。
同时，虚拟现实技术还可以与其他设备结合，如手柄、体感设备等，以实现更加真实的互动体验。
二、虚拟现实技术的应用领域1. 游戏娱乐虚拟现实技术在游戏娱乐领域有着广泛的应用。
通过虚拟现实技术的支持，游戏玩家可以沉浸于游戏虚拟世界中，与游戏角色进行互动，体验游戏带来的刺激和享受。
例如，玩家可以通过VR头显和手柄进行拳击、射击等动作游戏，并获得更真实的游戏体验。
2. 教育培训虚拟现实技术在教育培训领域扮演着越来越重要的角色。
利用虚拟现实技术，学生可以通过虚拟实验室进行各种实验操作，降低了实验风险和成本。
同时，虚拟现实还可以创造出各种场景，如历史事件的再现、生物环境的模拟等，使学生能够身临其境地学习知识，提高学习效果。
3. 医疗保健虚拟现实技术在医疗保健领域有着广泛的应用前景。
通过虚拟现实技术，医生可以进行虚拟手术模拟，提高手术成功率和安全性。
同时，虚拟现实还可以用于疼痛治疗、心理疗法等领域，通过模拟环境的创造，减轻病人的痛苦和焦虑情绪。
4. 建筑设计虚拟现实技术在建筑设计领域也有着重要的应用。
虚拟现实的结合原理和应用
虚拟现实的结合原理和应用虚拟现实技术的概述•虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是一种通过模拟现实环境并利用头戴显示器等设备使用户能够与其互动的技术。
•VR技术的出现打破了传统屏幕限制，提供了一种全新的沉浸式交互体验。
虚拟现实的组成部分虚拟现实技术主要由以下四个方面组成： 1. 头戴显示器（Head-mounted Display，HMD）：用户戴在头部的设备，用于提供虚拟现实环境的视觉输入。
2. 感知跟踪技术：通过传感器和摄像头等设备，实时跟踪用户的头部和身体动作，并反馈给计算机系统。
3. 虚拟现实引擎（Virtual Reality Engine）：用于创建和呈现虚拟现实环境的软件。
4. 控制设备：用于用户与虚拟环境进行交互，如手柄、手套、体感装置等。
虚拟现实技术的原理虚拟现实技术实现沉浸式体验的原理如下： 1. 视觉输入：用户通过佩戴头戴式显示器，可以体验到完全覆盖视野的虚拟环境，感受到身临其境的感觉。
2. 听觉输入：通过耳机等设备提供虚拟环境中的声音，增强整体体验。
3. 触觉反馈：通过震动反馈、力反馈等技术，让用户在虚拟环境中感受到触摸和力量的反馈。
4. 交互功能：用户可以通过手柄、手势或声音等方式与虚拟环境进行交互，增强沉浸感。
虚拟现实的应用领域虚拟现实技术在众多领域都有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域： - 游戏和娱乐：VR技术为游戏带来了更加真实的体验，用户可以身临其境地参与到游戏中。
- 教育和培训：通过虚拟现实技术，学生可以进行虚拟实验、参观虚拟博物馆等，提高学习效果。
- 医疗领域：VR技术在医疗领域的应用包括手术模拟、康复训练等，提高治疗效果。
- 沉浸式娱乐：虚拟现实技术可用于打造更加沉浸式的电影、音乐、艺术等娱乐形式。
- 建筑和设计：使用虚拟现实技术可以进行建筑设计、场景预览等，提高设计效率和效果。
- 旅游和文化遗产保护：利用VR技术，用户可以在家中通过虚拟旅游体验来感受不同的旅游景点和文化遗产。
信息技术基础与应用)第七章虚拟现实技术
更高解像度的电影放映系统。标准的IMAX银幕为22米宽、
16米高，但完全可以在更大的银幕上播放，而且迄今为止 不断有更大的IMAX银幕出现。通过这些系统使用户在感
官上更加具有真实感，并具有身临其境的感觉。
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(a) 室内
图7.1 虚拟场景案例
(b) 室外
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图7.2 三维立体环幕显示系统
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图7.3 IMAX 立体影院系统和影院观赏效果示意图
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第七章 虚拟现实技术
7.1 虚拟现实技术简介
7.2 虚拟现实的主要特征
7.3 虚拟现实的关键技术 7.4 虚拟现实技术的应用
2 虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)是美国人于1989年
首先提出的概念，它是一系列高新技术相互渗透而形成的
崭新学科，包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、 人机接口技术、传感器技术和高度并行的实时计算技术，
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2．沉浸性(Immersion)
沉浸性又称临场感或存在感，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使用户 难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维
虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真
的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是 真的，如同在现实世界中的感觉一样。
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7.3 虚拟现实的关键技术
虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术包括以下几
个方面。
1．环境建模技术
虚拟环境的建立，目的是获取实际环境的三维数据， 并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟 环境模型。图7.1 给出了一个虚拟场景(室内外)。
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2．立体声合成和立体显示技术
虚拟现实技术及其应用(PPT78页)
Interaction （交互性）
构想 （Imagination） VR不仅仅是一个用户 与终端的接口，而且可使用户沉浸于此环境 中获取新的知识，提高感性和理性认识，从 而产生新的构思。因此 ，VR是启发人的创造 性思维的活动。
Imagination （构想）
北京邮电大国各个国家计算中心和有关部门都提出迎接 21世纪技术发展的相应规划，如：DOE 2000和 NSF的PACI等
北京邮电大学
前30年计算机技术的发展
减小人的认知空间和计算机的处理空间的差异
人思考问题 的认知空间 并行的 多维的 开放的 归纳演绎
努力建立和 谐人机环境 M大规模并行 M多媒体 O开放系统 O面向对象 N网络计算
北京邮电大学 23
概述
虚拟现实系统的分类
沉浸式虚拟现实系统 沉浸式虚拟现实系统是一种高级的虚拟现实系统，它提供 一个完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中 的感觉。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临其境、全心投入和 沉浸其中的感觉。
北京邮电大学
自90年代初起 在高性能计算的支持下要求实现沉浸式
的可视计算
• 人机和谐、定性定量结合是创造性研究的源泉，要 求在观察计算所得的数据的基础上，能感受计算所 得的形象结果和全局观念
• 研究人员甚至还希望能沉浸在计算所得、计算所创 建的三维空间中，能交互地控制、驾驭和修改所 “看见和感受到”的计算结果
• 先进的科学计算将能洞察到传统科学计算所不可能看见 的结果（To see the unseen），可视化是把某些不可见 对象或抽象事物转化为可见的、可感知的结果
虚拟现实技术应用方案
虚拟现实技术应用方案第一章：虚拟现实技术概述 (2)1.1 虚拟现实技术简介 (2)1.2 虚拟现实技术的分类 (2)1.2.1 按实现方式分类 (2)1.2.2 按应用场景分类 (2)第二章：虚拟现实硬件设备 (3)2.1 头戴式显示器 (3)2.2 手柄与追踪设备 (3)2.3 位置传感器 (4)第三章：虚拟现实软件平台 (4)3.1 虚拟现实开发引擎 (4)3.2 虚拟现实交互设计 (5)3.3 虚拟现实内容制作 (5)第四章：虚拟现实在教育领域的应用 (6)4.1 虚拟现实在教学中的应用 (6)4.2 虚拟现实在实训中的应用 (6)第五章：虚拟现实在医疗领域的应用 (7)5.1 虚拟现实在康复治疗中的应用 (7)5.2 虚拟现实在心理治疗中的应用 (7)第六章：虚拟现实在游戏娱乐领域的应用 (8)6.1 虚拟现实游戏设计 (8)6.2 虚拟现实在主题公园中的应用 (8)第七章：虚拟现实在军事领域的应用 (9)7.1 虚拟现实在训练模拟中的应用 (9)7.2 虚拟现实在战术规划中的应用 (9)第八章：虚拟现实在建筑领域的应用 (10)8.1 虚拟现实在建筑设计中的应用 (10)8.2 虚拟现实在室内设计中的应用 (11)第九章：虚拟现实在旅游领域的应用 (12)9.1 虚拟现实在景区导览中的应用 (12)9.1.1 景区导览的变革 (12)9.1.2 虚拟现实导览系统的优势 (12)9.2 虚拟现实在旅游推广中的应用 (12)9.2.1 线上虚拟旅游 (12)9.2.2 虚拟现实旅游宣传片 (13)9.2.3 虚拟现实旅游体验馆 (13)9.2.4 虚拟现实旅游定制服务 (13)第十章：虚拟现实在广告营销领域的应用 (13)10.1 虚拟现实广告设计 (13)10.2 虚拟现实体验营销 (14)第十一章：虚拟现实在智能制造领域的应用 (14)11.1 虚拟现实在产品设计中的应用 (14)11.2 虚拟现实在智能制造过程中的应用 (15)第十二章：虚拟现实技术的未来发展趋势 (16)12.1 虚拟现实技术的创新方向 (16)12.2 虚拟现实产业的市场前景 (16)第一章：虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术简介虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种融合了计算机科学、电子信息、仿真技术等多个领域的前沿技术。
计算机软件的虚拟现实与增强现实应用介绍
计算机软件的虚拟现实与增强现实应用介绍第一章：虚拟现实的概念与应用虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一种创造并模拟出虚拟世界的技术，通过计算机生成的图像、声音和触觉反馈等手段，让用户能够身临其境地体验到虚拟世界中的各种场景和活动。
虚拟现实在娱乐、教育、医疗、工业等领域都有广泛的应用。
例如，在娱乐业中，VR游戏让玩家能够身临其境地进入游戏世界，提供更加沉浸式的游戏体验。
第二章：虚拟现实在教育中的应用虚拟现实在教育领域的应用持续增长。
通过虚拟现实技术，学生们可以参观远在地球另一端的古老文化遗址、参与化学、物理等实验，在虚拟实验室中进行操作，提高学习的互动性和可视化程度。
此外，虚拟现实还可以用于教育培训，通过模拟各种情景，培养学生的解决问题和团队合作能力。
第三章：虚拟现实在医疗领域的应用虚拟现实技术在医疗领域有着广泛的应用前景。
医学学生可以通过虚拟人体模型进行解剖学习，实习医生可以通过虚拟手术模拟器进行手术实践，这样可以减少对患者的风险，并提高医生的技能水平。
虚拟现实还可以用于心理治疗，通过模拟各种恐惧场景，帮助患者克服恐惧。
第四章：增强现实的概念与应用增强现实（Augmented Reality，AR）是指通过计算机图像等信息，将虚拟信息与现实世界进行融合，实现对真实世界的增强。
增强现实主要的应用方式有可穿戴设备上的显示、手机上的显示以及大屏幕上的显示。
例如，当用户佩戴AR眼镜时，可以看到实时翻译菜单的文字、实时显示周围的交通信息等。
第五章：增强现实在商业领域的应用增强现实在商业领域的应用非常丰富多样。
例如，消费者可以使用AR应用程序在实体商店中进行虚拟试衣，减少换衣间的繁琐步骤，提高购物体验。
另外，AR技术还可以用于商业培训，员工可以参与虚拟的销售演示和培训，提高工作效率。
第六章：增强现实在建筑与设计领域的应用增强现实在建筑与设计领域的应用也非常广泛。
设计师和建筑师可以使用AR技术将虚拟模型与现实环境融合，以更直观的方式展示设计理念，帮助客户更好地理解设计方案。
虚拟现实技术的研究及其应用
虚拟现实技术的研究及其应用虚拟现实技术是一种将计算机生成的虚拟世界和现实世界进行结合的技术。
它包括仿真、虚拟现实、增强现实、交互等多种技术手段，能够给人带来沉浸式的体验。
虚拟现实技术的研究和应用已在许多领域得到广泛的应用和推广。
虚拟现实技术的研究虚拟现实技术的研究主要包括软硬件设备的研发、图形学算法的研究和人机交互技术的开发。
其中，软硬件设备的研发是虚拟现实技术的基础，它提供了实现虚拟世界的物理环境和平台。
在硬件方面，虚拟现实技术的发展离不开计算机、显示器、头戴式显示器等前沿设备的运用。
这些设备能够很好的支持虚拟世界的显示和互动，让人们更好地沉浸其中，深入了解虚拟现实技术的潜力。
在软件方面，虚拟现实技术依靠图形学算法的支持，通过全息投影、3D建模等技术实现了真实感和沉浸感。
同时，人机交互技术的开发也让人们可以更加自如地在虚拟世界中探索、交互和操作。
虚拟现实技术在教育领域的应用虚拟现实技术在教育领域的应用已经十分广泛，其中最为突出的是在高等教育和职业教育领域的应用。
虚拟现实技术可以通过模拟实验、仿真演练、虚拟实践等手段为学生提供更加真实的应用场景和实践体验，从而提高学习兴趣和学习效果。
例如，在医学教育中，虚拟现实技术可以通过模拟实际手术操作，让学生在虚拟环境中学习，从而更好地提高手术安全性和手术效率；在建筑与艺术设计领域，虚拟现实技术能为学生提供更加直观的空间感受和设计视角，提供更为真实的设计展示场景和空间模拟环境。
虚拟现实技术在商业领域的应用在商业领域，虚拟现实技术通过增强现实技术的应用，能够为用户提供更加真实的消费体验和购物环境。
例如，在线购物平台可以为用户提供与实体店铺相同的试衣、试妆环境，让用户能够更加真实地体验和选择自己所想购买的商品。
除此之外，虚拟现实技术还能够在商业领域的其他方面进行应用。
例如，通过虚拟现实技术提供的3D空间展示，可以为使用者提供更加直观的空间感受和参观体验；通过AR（增强现实）技术的应用，可以为消费者提供更加方便的购物和交互方式，以及更加真实的商品体验效果。
虚拟现实技术的应用和实践
虚拟现实技术的应用和实践在当今科技飞速发展的时代，虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）犹如一颗璀璨的明星，逐渐走进了人们的生活，并在多个领域展现出了其独特的魅力和广阔的应用前景。
虚拟现实技术通过创建沉浸式的虚拟环境，使用户能够身临其境地体验和与虚拟世界进行交互，为人们带来了前所未有的体验和创新的可能性。
在游戏领域，虚拟现实技术的应用无疑是最为引人注目的。
玩家不再仅仅是通过屏幕观看游戏场景，而是能够真正地“进入”游戏世界。
想象一下，戴上 VR 头盔，手持控制器，瞬间置身于一个充满奇幻生物和神秘场景的魔法世界，或是置身于紧张刺激的战争前线，与敌人展开激烈的战斗。
这种身临其境的感觉极大地增强了游戏的趣味性和沉浸感，让玩家仿佛置身于另一个真实的世界。
不仅如此，VR 游戏还能够提供更加自然和直观的交互方式，玩家可以通过身体的动作和手势来控制游戏角色，使游戏体验更加真实和有趣。
除了游戏，虚拟现实技术在教育领域也发挥着重要的作用。
传统的教育方式往往局限于书本和课堂讲解，学生们对于抽象的知识和遥远的历史事件可能难以形成直观的理解。
而VR 技术可以打破这种限制，为学生创造出沉浸式的学习环境。
例如，学生可以穿越时空，亲身体验古代文明的辉煌，漫步在古罗马的街道上，参观埃及金字塔的内部结构；或者深入人体内部，直观地了解细胞的结构和器官的运作。
这种直观的体验能够激发学生的学习兴趣，提高学习效果，使知识更加深入人心。
在医疗领域，虚拟现实技术也有着广泛的应用。
对于心理治疗来说，VR 技术可以为患者创建一个安全、可控的虚拟环境，帮助他们克服恐惧和焦虑。
比如，患有恐高症的患者可以在虚拟的高楼上逐渐适应高度，从而减轻症状。
在康复治疗方面，VR 游戏可以帮助患者进行身体康复训练，增加训练的趣味性和积极性。
医生还可以利用 VR 技术进行手术模拟和培训，提高手术的准确性和安全性。
虚拟现实技术在建筑和设计领域也展现出了巨大的潜力。
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3．交互性(Interaction) 交互性是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(包括 实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取 模拟环境中的物体，这时手有握着东西的 感觉。并可以感觉物体和重量(其实这时手 里并没有实物)，视觉中被抓的物体也立刻 随着手的移动而移动。
第七章虚拟现实及其应用
第七章虚拟现实及其应用
– 这里所谓虚拟环境就是用计算机生成的具有表 面色彩的立体图形，它可以是某一特定现实世 界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传 感设备包括立体头盔，立体眼镜等在用户身上 的装置和设置于现实环境中的传感装置。自然 交互是指用日常使用的方式对环境内的物体进 行操作(如用手拿东西，行走等)并得到实时立 体反馈。
5. 建模模块：获取现实世界组成部分的三维表示，并由此 构成对应的虚拟环境。
第七章虚拟现实及其应用
7.2.2 虚拟现实系统的分类
• 虚拟现实系统按其功能高低大体可分为四类： 1．桌面虚拟现实系统，也称窗口中的VR。它可 以通过桌上型机实现，所以成本 较低，功能也最简单，主要用于CAD（计算机辅 助设计）、CAM（计算机辅助制造）、建筑设计、 桌面游戏等领域。 2．沉浸虚拟现实系统，如各种用途的体验器， 使人有身临其境的感觉，各种培训、演示以及高 级游戏等用途均可用 这种系统。
第七章虚拟现实及其应 用
2020/12/6
第七章虚拟现实及其应用
本章要点
本章要点 • 虚拟现实的定义和特征 • 虚拟现实系统的构成与分类 • 虚拟现实实现的关键技术与设备 • 虚拟现实建模语言VRML • 虚拟现实的教育应用
第七章虚拟现实及其应用
7.1 虚拟现实的定义和特征
• 7.1.1 虚拟现实的定义
4．增强现实又称混合现实系统。 它是把真 实环境和虚拟环境结合起来的一种系统， 既可减少构成复杂真实环境的开销（因为 部分真实环境由虚拟环境取代），又可对 实际物体进行操作（因为部分系统即系真 实环境），真正达到了亦真亦幻的境界， 是今后发展的方向。
第七章虚拟现实及其应用
7.3虚拟现实实现的关键技术与设备
电脑辅助设计
娱乐
电脑游戏
第七章虚拟现实及其应用
7.2 虚拟现实系统的构成与分类
• 虚拟现实系统的构成
虚拟现实技术的实现，主要分三大块：建模技术、显示技 术、三维场景中的交互技术。 具体来说虚拟现实系统主要由以下五个模块构成：
图7-2 虚拟现实系统的构成
第七章虚拟现实及其应用
7.2.1 虚拟现实系统的构成
虚拟现实的特征
4．自主性(Autonomy) 自主性是指虚拟环境中物体反映现实规律 的程度。例如，当受到力的推动时，物体 会向力的方向移动或翻倒，或从桌面落到 地面等。
第七章虚拟现实及其应用
7.1.3 虚拟现实的用途
领域 医学 教育
用
途
外科手术，远程遥控手术，身体复建，虚拟 超音波影像，药物合成
– 虚拟现实（Virtual Reality）技术是20世纪80年 代末90年代初崛起的一种实用技术。它是由计 算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信 息的人工环境——虚拟环境，可以真实的模拟 现实世界可以实现的（甚至是不可实现的）物 理上的、功能上的事物和环境。用户投入到这 种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可 亲自操作、实践，与虚拟的环境交互作用。
第七章虚拟现实及其应用
3．分布式虚拟现实系统，它在因特网环境下， 充分利用分布于各地的资源，协同开发各种虚 拟现实的利用。它通常是浸沉虚拟现实系统的 发展，也就是把分布于不同地方的沉浸虚拟现 实系统，通过因特网连接起来，共同实现某种 用途。
第七章虚拟现实及其应用
➢ 分布式虚拟现实系统（DVR）即是一个较为典型 的实例。所谓DVR是指一个支持多人实时通过网 络进行交互的软件系统，每个用户在一个虚拟现 实环境中，通过计算机与其它用户进行交互，并 共享信息。
第七章虚拟现实及其应用
7.1.2 虚拟现实的特征
•图7-1：虚拟感应头盔、遥控手柄、数据手套
第七章虚拟现实及其应用
1. 多感知性(Multi－Sensory)
所谓多感知就是除了一般计算机技术所具有的视 觉感知之外，还有听觉感知，力觉感知，触觉感 知，运动感知，甚至应该包括味觉感知，嗅觉感 知等。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 的限制日前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限 于视觉、听觉、力觉、触觉，运动等几种，而且 无论从感知范围还是从感知的精确程度都还无法 与人相比拟。
➢ 把分布式虚拟现实系统用于建造人体模型、电脑 太空旅游、化合物分子结构显示等领域，由于数 据更加逼真，大大提高了人们的想象力、激发了 受教育者的学习兴趣，学习效果十分显著。同时， 随着计算机技术、心理学、教育学等多种学科的 相互结合、促进和发展，系统因此能够提供更加 协调的人机对话方式。
第七章虚拟现实及其应用
第七章虚拟现实及其应用
2．沉浸感(presence) 又称为临场感(Immersion)，它是指用户感 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以分辨 真假的程度(例如，可视场景应随着视点的 变化而变化)，甚至比真的还“真”，如实 现比现实更逼真的照明和音响效果等。
第七章虚拟现实及其应用
1. 检测模块：检测用户的操作命令，并通过传感器模块作 用于虚拟环境。
2. 反馈模块：接受来自传感器模块信息，为用户提供实时 反馈。
3. 传感器模块：一方面接受来自用户的操作命令，并将其 作用于虚拟环境；另一方面 将操作后产生的结果以各种 反馈的形式提供给用户。
4. 控制模块：对传感器进行控制，使其对用户、虚拟环境 和现实世界产生作用。
虚拟天文馆，远距教学
艺术
虚拟博物馆，音乐
商业
电传会议，电话网路管理，空中交通管制
景观模拟 建筑设计，室内设计，工业设计，地形地图
科学视觉 化
数学、物理、化学、生物、古生物、考古、 行星表面重建，虚拟风洞试验，分子结 构分析
军事
飞行模拟，军事演习，武器操控
太空 机械人 工业
太空训练，太空载具驾驶模拟
机械人辅助设计，机械人操作模拟，远程操 控