虚拟现实(VR)基本概念
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。
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。
信息技术新名词解释 虚拟现实与增强现实
信息技术新名词解释虚拟现实与增强现实虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）和增强现实（Augmented Reality，简称AR）是两种涉及计算机技术和交互性的新兴概念，它们用于改善用户体验、提供沉浸式体验或增强现实世界的感知。
1.虚拟现实(VR):
虚拟现实是一种通过计算机生成的模拟环境，用户可以通过戴上特殊的头戴设备（如VR 头盔）或使用其他感知设备，如手柄、手套等，进入虚拟世界中。
在虚拟现实中，用户感觉好像置身于一个完全不同的环境，与现实世界完全隔离，可以与虚拟环境中的对象互动。
虚拟现实通常通过3D图形、声音和其他感官刺激来模拟虚拟世界，以创造一种身临其境的感觉。
虚拟现实应用包括游戏、模拟培训、医疗治疗、建筑设计等领域。
2.增强现实(AR):
增强现实是一种技术，它将虚拟信息叠加到真实世界中。
用户通常使用智能手机、AR眼镜或其他设备来查看现实世界，同时在屏幕上看到叠加的虚拟元素。
这些虚拟元素可以是文字、图像、3D对象或其他数字信息。
增强现实的目标是丰富人们对现实世界的感知，提供更多信息、交互或娱乐体验。
增强现实应用包括手机上的AR游戏、工业维护、导航、医疗保健等领域。
虚拟现实和增强现实都是信息技术的前沿领域，它们正在不断发展和应用于各种领域，为用户提供新的体验和功能。
这两者之间的主要区别在于虚拟现实试图创造全新的虚拟环境，而增强现实是将虚拟元素与现实环境结合在一起，以增强用户对现实世界的感知。
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2.虚拟驾驶案例（中视典虚拟驾驶技术）
2.2虚拟驾驶定义
虚拟驾驶：也被称为汽车驾驶仿真，或汽车模拟驾驶。是指利用现代高科 技手段如：三维图像即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、 大视场显示技术（如多通道立体投影系统）、六自由度运动平 台（或三自由度运动平台）、用户输入硬件系统、立体声音响、 中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近 真实效果 的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。
2.1中视典公司简介
中视典数字科技，是专注于虚拟现实与仿真领域的软 硬件研发与推广的专业机构，是国际领先的虚拟现实 技术解决方案供应商和相关服务提供商。提供的产品 有:虚拟现实编辑器(VRP-Builder)、数字城市仿真平台 (VRP-Digicity)、物理模拟系统(VRP-Physics)、三维 网络平台(VRPIE)、工业仿真平台(VRP-Indusim)，旅 游网络互动教学创新平台系统(VRP-Travel)，三维仿 真系统开发包(VRP-SDK)，以及多通道环幕立体投影 解决方案等，能够满足不同领域不同层次的客户对虚 拟现实的需求。
存在感
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。
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
指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。
1.虚拟现实基本理论
1.3虚拟现实系统构成
检测
用户
传 感 器
控 制
反馈
虚拟环境 现实世界 建模模块
3D模型
.虚拟驾驶案例（中视典虚拟驾驶技术）
2.4中视典虚拟核心技术
1）三维图像即时生成技术 中视典VRP虚拟现实系统，不仅可以模拟道路环境如各类建筑、
虚拟现实VR技术概述
虚拟现实软件应用
VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
信息科学与技术学院
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 1:08:44 01:08:4 401:08 10/16/2 020 1:08:44 AM
7
信息科学与技术学院
1 虚拟现实技术(8)
1.4 虚拟现实的应用领域—其他
•城市规划 •室内设计 •文物保护 •交通领域 •房地产领域 •产品展示 •科学研究成果演示
8
虚拟现实软件应用 信息科学与技术学院
2 虚拟现实系统开发工具
虚拟现实软件应用
2.1 虚拟现实系统开发模式 (1) 利用C或C++等高级语言，采用OpenGL或者 DirectX支持的图形库进行编程
VRP-DigCity 数字城市平台
VR-Platform 核心引擎
VRP-SDK 三维仿真系统开
发包
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VRP-Indusim 工业仿真平台
虚拟现实软件应用
VRP-IE 三维网络平台
VRP-Physics 物理系统 VRP-Travel 虚拟旅游平台
信息科学与技术学院
3 VRP及设计流程
3.2 虚拟现实项目的设计流程
23
信息科学与技术学院
本讲小结
思考题 •虚拟现实应用于哪些领域 •场景的制作流程 •VRP界面组成
上机实验 •上机实验1
24
虚拟现实软件应用 信息科学与技术学院
虚拟现实的介绍
传感器技术
01
02
03
位置传感器
用于检测用户的位置和运 动轨迹，如陀螺仪、加速 度计等。
姿态传感器
用于检测用户的头部姿态 和视线方向，如头戴式姿 态传感器。
触觉反馈传感器
用于提供触觉反馈，如振 动马达等。
交互技术
语音识别与合成
识别用户的语音输入并转化为文 字，同时将文字合成为语音输出。
手势识别
通过识别用户的手部动作和手势来 进行交互。
05
虚拟现实的实际应用案例
游戏娱乐领域
游戏娱乐
虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用已经非常广泛。玩家可以沉浸在虚拟的游戏 世界中，体验身临其境的感觉。例如，玩家可以在虚拟现实环境中体验刺激的战 斗场景、探索奇幻的游戏世界，以及与全球各地的玩家进行互动。
音乐会和演出
虚拟现实技术也可以用于音乐会和演出的观赏。通过虚拟现实头盔，观众可以身 临其境地感受到现场的氛围，仿佛置身于演出现场。这种技术为观众提供了更加 沉浸式的观赏体验。
体验。
1960年代
研究者开始探索模拟器技术，为 虚拟现实提供基础。
1970年代
计算机图形学取得突破，为虚拟 现实提供技术支持。
虚拟现实技术的发展阶段
1980年代
虚拟现实技术初步形成，出现第一代虚拟现实设 备。
1990年代
虚拟现实技术进入商业应用阶段，广泛应用于游 戏、教育等领域。
21世纪
虚拟现实技术不断升级，与人工智能、物联网等 技术融合，应用领域更加广泛。
THANKS
感谢观看
旅游
VR技术可以模拟旅 游景点，让用户在家 中就能体验到世界各 地的风景名胜。
02
虚拟现实的技术实现
3D建模与渲染技术
虚拟现实(VR)
概述“虚拟现实”是来自英文“Virtual Reality”，简称VR技术。
最早由美国的乔·拉尼尔在20世纪80年代初提出。
虚拟现实技术(Ⅵ)是集计算机技术、传感器技术、人类心理学及生理学于一体的综合技术，其是通过利用计算机仿真系统模拟外界环境，主要模对象有环境、技能、传感设备和感知等，为用户提供多信息、三维动态、交互式的仿真体验。
特点虚拟现实主要有3个特点：沉浸感(Immersive)、交互性(Interactive)、想象性(Imagination)。
沉浸感是指计算机仿真系统模拟的外界环境十分逼真，用户完全投入三维虚拟环境中，对模拟环境难分真假，虚拟环境里面的一切看起来像真的，听起来像真的，甚至闻起来等都像真的，与现实世界感觉一模一样令人沉浸其中。
交互性是指用户可对虚拟世界物体进行操作并得到反馈，如用户可在虚拟世界中用手去抓某物体，眼睛可以感知到物体的形状，手可以感知到物体的重量，物体也能随手的操控而移动。
想象性是指虚拟世界极大地拓宽了人在现实世界的想象力，不仅可想象现实世界真实存在的情景也可以构想客观世界不存在或不可发生的情形。
根据用户沉浸程度和参与方式的不同，虚拟现实可分为4类：非沉浸式虚拟现实、沉浸式虚拟现实、分布虚拟现实系统及增强虚拟现实系统。
应用一、幼儿园教学应用综合应用（1）逼真式的体验教学。
VR虚拟现实技术最大的优势在于开放自由的教学空间，解决了课堂互动，答疑解惑，动手实操等问题。
例如：运用VR职业模拟体验，可以让幼儿体验美食大厨、上班族和便利店店员，幼儿们不仅需要像在真实生活中那样完成工作内容，更重要的是作为一种职业冒险类模拟体验游戏，幼儿们将会在游戏过程中体验到更多置身未来难以适应的困惑感，幼儿们就可以在游戏过程中获得很多人生感悟。
同时，将头盔式VR 装备应用于幼儿课程教学中，教师课前将教程编排好，应用情景式教学内容设置给将给幼儿带来沉浸式的教学体验，学习就像看电影，从一定程度上增加了学习的乐趣，补充了教学素材。
虚拟现实技术
虚拟现实技术简虚拟现实技术虚拟现实（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。
他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。
使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。
VR技术具有超越现实的虚拟性。
虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。
它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。
目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于Intel奔腾Ⅲ（Ⅳ代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能虚拟现实的基本前提。
生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题：①以假乱真的存在技术。
即，怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。
②相互作用。
观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。
实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。
③自律性现实。
感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。
在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。
虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术和研究内容包括以下几个方面：1、环境建模技术即虚拟环境的建立，目的是获取实际三维环境的三维数据，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。
2、立体声合成和立体显示技术在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性，同时在复杂的场景中实时生成立体图形。
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。
VR(虚拟现实)概述
1、定义：虚拟现实技术就是采用以计算机技术为核心结合光电传感技术生成逼真的视、听、触一体化的特定范围内虚拟的环境（如飞机驾驶舱、分子结构世界，高危环境）。
若使用特定装备（动作采集自由度空间定位、力反馈输入、数字头盔、立体显示环境等），就可以自然地与虚拟世界中的客体进行实时逼真交互，从而产生亲临现场的感受和体验。
2、特点：1、沉浸感2、交互性3、想象性3、应用范围：电子商务、高危环境应急系统、工业仿真、数字城市规划、教育学习、生物医药、休闲娱乐、虚拟演播室…4、分类：1、按功能及实现方式分类：桌面式VR系统：利用个人电脑或者图形工作站，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，通过各种设备实现与虚拟世界的交互。
（空间位置追踪定位器、数据手套、三维空间鼠标）主要特点：1、对硬件要求低2、缺少完全沉浸感3、应用普遍沉浸式VR系统：提供完全沉浸的体验，使用户有一种完全置身于虚拟世界的感觉。
它通常采用头盔显示器、洞穴式立体显示等设备，把参与者的视觉、听觉和其他手控输入设备、声音等使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，是一种比较理想的VR系统。
沉浸式VR系统的特点：1、高度的沉浸感2、高度实时性分布式VR系统：暂时不涉及…2、建模技术分类：(几何建模技术、物理建模技术、行为建模)几何模型式：主要特点：视角不受限制VR工具软件建模：vrml、Java3D、openGL购买模型库建模软件3Dmax、AutoCAD、Creator、Pro/E影像式：主要特点：对计算机要求低、与场景复杂程度无关全景技术（QuickTimeVR）5、系统组成：软件硬件结合构成一、软件：1、立体模型VR类：三维建模软件（3dmax类）、立体扫描仪与virtools类平台结合2、QuickTimeVR类：桌面式VR的一种，基于静态图像处理的，虽然是初级的VR技术，但是它的特色和优势使得VR技术的应用普及有了广阔的前景。
1)虚拟现实VR概念
交互性 Interactio
n
用户与虚拟环境中各种对象之间相互作用的能 力，在虚拟环境中，各种对象之间可以通过输 入、输出设备，影响用户或者被用户所影响。
沉浸感 Immersio
n
用户在计算机生成的虚拟环境中，通过视觉、听 觉、触觉等感官的模拟体验，让人置身于无线接 近真实的客观世界中，给人以身临其境的感觉。
想象性 Imaginati
on
用户在虚拟环境中，根据环境中传递的信 息，以及自身沉浸在系统的行为，通过自 己的逻辑推断、联想等思维过程，去想象 虚拟现实系统中并未呈现的画面和信息。
Virtual reality[Key Technology]
虚拟现实【关键技术】
实时三维计算机图形
显示
VR
ie
用户（头、眼）的跟踪 r a
HMD：头戴式可视设备（HeadMountDisplay）头戴虚拟显示器的一种， 又称眼镜式显示器、随身影院。是一种通俗的叫法，因为眼镜式显示器外形像眼镜， 同时专为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜（videoglasses）。
人机自然交互技术：在虚拟现实系统中，我们致力于使得用户可以通过眼睛、 手势、耳朵、语言、鼻子和皮肤等等感觉器官来和计算机系统中产生的虚拟环境进行交互， 这种虚拟环境下的交换技术就称之为人机自然交互技术。
指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。 在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。
AR = 真实世界 + 数字化信息
MR = VR + AR = 真实世界 + 虚拟世界+ 数字化信息
The development history of virtual reality technology
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）是一种基于计算机技术的交互式体验技术，它可以创造出一种虚拟的环境，让用户如同真实存在于其中一样。
虚拟现实技术不仅可以给人们带来真实的感受，还可以拓展人类的想象空间，具有非常广泛的应用前景。
下面，我们来详细了解一下虚拟现实技术的相关知识。
一、虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的基本原理是利用计算机和传感器等设备来模拟真实环境或创造虚构的环境，并通过人与计算机之间的交互，使用户身临其境地感受到虚拟环境中的动态效果。
虚拟现实技术需要配合硬件设备，如 VR 头盔、手柄、传感器等。
VR头盔是一种通过光学技术将用户视线校准到屏幕上的设备。
手柄则是用于控制体验中的动作，传感器则用于跟踪用户的动作，从而让用户感觉自己真实存在于虚拟环境中。
二、虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术并非新兴技术，其发展历程可追溯到上世纪六七十年代。
最早使用虚拟现实概念的人是 20 世纪 60 年代的艺术家 Myron Krueger。
在 1969 年，美国计算机科学家 Ivan Sutherland 发表了名为《人类增强现实感觉的头戴式显示设备》的论文，引起了很多人对 VR 技术的兴趣。
1989 年，世界上第一款商用 VR 头盔诞生了。
在 21 世纪，虚拟现实技术的发展进入了一个快速增长的时期。
2010 年左右，Oculus 公司推出了第一款 VR 头盔，被誉为虚拟现实技术的开拓者。
2014 年，谷歌以及三星等公司也推出了自己的 VR 产品，标志着虚拟现实技术进入了大众化的阶段。
之后的几年间，虚拟现实技术得到了越来越广泛的应用，如游戏、医疗、教育、建筑等领域都涉及到了虚拟现实技术的应用。
三、虚拟现实技术的应用前景虚拟现实技术在游戏行业中表现尤为突出。
游戏开发商可以通过 VR 技术创建更加真实、沉浸式的游戏世界，让玩家身临其境地体验游戏中的各种情境。
虚拟现实技术也可以用于医疗领域。
虚拟现实(VR)简介
基于网络的可供 异地多用户同时参 与 的分布式虚拟环境 位于不同物理环境位置的多个用户或 多个虚拟环境通过网络相连接，使多 个用户同时参加一个虚拟现实环境
-10-
二、虚拟现实的发展史
视频1：虚拟现实VR发展史（约5min）
-11-
三、虚拟现实的应用
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三、虚拟现的应用
视频2：虚拟现实的应用（约4min） -14-
大纲 一、虚拟现实概念 二、虚拟现实的发展史 三、虚拟现实的应用
-2-
一、虚拟现实概念 定义
以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真 的视觉、听觉、嗅觉、味觉等一体化的虚拟环境，用 户从自己的视点出发，借助特殊的输入输出设备，采 用自然的方式与虚拟世界的物体进行交互，相互影响。
-3-
一、虚拟现实概念
桌面式VR系统
基于普通PC平台的小型桌面虚拟 现实系统 使用个人PC或初级图形PC工作站 产生仿真，计算机的屏幕作为使 用者观察虚拟环境的窗口 使用者不能完全投入，仍会受到 周围现实环境的干扰
-7-
一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
沉浸式VR系统
高级的、较理想、较复杂的虚 拟现实系统 采用封闭的场景和音响系统将 用户的视听觉与外界隔离，使 用户完全置身于计算机生成的 环境中
-8-
一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
增强式VR系统
借助 计算机图形技术 和 可视 化技术 产生现实环境中不存在 的虚拟对象，并呈现给使用者 一个感官效果真实的新环境
使真实环境和虚拟环境组合在 一起，既允许用户看到真实世 界，也可以看到叠加在真实世 界的虚拟对象
-9-
一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
多感知性
特性
虚拟现实技术
虚拟现实技术1、定义虚拟现实（Virtual Reality，VR），又译为虚拟实在、灵境、临境等。
它是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
2、基本特征沉浸性（Immersion）：人能沉浸到计算机系统创建的环境中，人由观察者变为全身心的投入者，成为虚拟现实系统的一部分，虚拟场景可随着人的视点做全方位运动。
交互性（Interaction）：人能通过键盘、鼠标以及各种传感器与多维化信息的环境发生交互，人如同在真实的环境中与虚拟环境中的对象发生交互关系。
为达到这个目标，高速计算和处理必不可少。
想象性（Imagination）：通过用户沉浸在“真实的”虚拟环境中,与虚拟环境进行了各种交互作用,从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识,从而可以深化概念,萌发新意,产生认识上的飞跃。
因此,虚拟现实不仅仅是一个用户与终端的接口,而且可以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。
这种构思结果输入到系统中去,系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。
如此反复,这是一个学习—创造—再学习—再创造的过程,因而可以说,虚拟现实是启发人的创造性思维的活动。
3、参与者在虚拟环境中的活动和经历主观参与（First-person activities）：参与者是整个经历的中心，一切围绕参与者进行。
利用桌面计算机或头盔式眼镜进行的活动就是这种类型的参与。
主观参与（Second-person activities）：客观参与时，参与者可在虚拟环境中看到他自己与其他物体的交互。
4、建立有效的虚拟环境（1）用虚拟环境精确表示物体的状态模型（2）环境的可视化表示及渲染出的景象6、虚拟现实技术的发展及应用（1）发展：美国是虚拟现实技术研究的发源地,第一个虚拟设备是在1962年由Morton Heiling 设计的"全传感仿真器",该仿真器仿真骑车穿越纽约市的过程,"骑车人"能感受到风,感受到路面的颠簸,当经过饭店时,"骑车人"甚至能闻到食品的香味。
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同许多其他学科一样，相关技术的发展对虚拟现实起了 极大的促进作用。特别是计算机技术、网络技术、图 形学技术等的飞速发展，使得虚拟现实技术也获得了 长足的进步。
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在内容编排上，力求由浅入深，节点按照使
用的方法分类介绍，有助于更好的学习掌 握使用VRML创建虚拟场景的方法的技巧。 从发展的观点来看，单纯使用VRML节点而
不借助于编程语言的强大的控制能力是有 局限的，在上创建实现真正的人机 交互的场景也会有困难。VRMLScript作为一 种脚本语言，很好地支持VRML的对象和事 件，所以对该内容本书也给予适当的篇幅
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1.1 虚拟现实的基本概念
1. 虚拟现实的基本概念 虚拟现实是对真实世界的模拟，一方面它能对现实
环境作逼真的描述，另一方面还能使得人们在观 察虚拟环境的时候犹如身临其境，可以与之进行 交互。
虚拟现实技术是利用计算机模拟真实世界从而形成 模拟环境的技术。是通过计算机对各种复杂的信 息加工处理、进行可视化操作并且与之交互的一 种方式。一方面，虚拟现实技术借助于多种技术
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的融合实现对现实的逼真描述，另一方面使人们能与描 述出的虚拟环境进行交互。
由于综合了许多相关学科领域的技术，虚拟现实技术有 望得到更大的发展，即利用该技术所创建的虚拟现实 环境既能逼真地再现客观世界，同时还能超越客观世 界，使得介入者不仅仅能够融合其中，并且还能够驾 驭和操纵这个虚拟环境。因而，虚拟现实不仅仅是真 实环境在计算机中的再现，也是人们借助于飞速发展 的计算机技术对我们生活世界的真实体验的方法和技 术，是人机交互的一种全新模式。
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在 90 年代，虚拟现实技术还不断向许多领域拓展，由 于计算机技术、网络技术、三维图像技术的发展，虚 拟现实在因特上也取得了进展。作为因特网三维技术 的 VRML 建模语言正是90 年代起步并且逐步发展起来 的。
第1章 虚拟现实（VR）基本概念
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前言
VRML是虚拟现实建模语言的简称，它的任务是 在Internet上实现虚拟的三维环境，并且能让 浏览者与虚拟环境进行交互。近些年来，虚 拟现实技术和网络技术以及其他相关的计算 机技术的迅速发展和互相融合，给VRML技术 的发展和深入应用提供了广泛的空间。了解 和掌握VRML技术从而在Internet上构建虚拟 的三维世界是许多人乃
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进展，1980年正式提出了“Virtual Reality”这个使用至 今的名词。
20世纪80年代，许多部门和组织都在从事虚拟现实的研 究，其中，美国宇航员（NASA）及美国国防部组织的 一系列有关虚拟现实技术的研究取得了令人振奋的研 究成果，从而激发了人们对虚拟现实研究的更大热情 以及对虚拟现实技术的广泛关注。 尤其在 1984 年， 美国宇航局Ames 研究中心虚拟行星探测实验室组织 开发的用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，取得了 成功， 将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面
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至许多行业的需要。本书旨在把VRML知识和 技术介绍给有志于学习掌握VRML，从而在 网络3D领域中进一步深入发展的人员。
本书比较全面地介绍了VRML的知识和基本使 用，包括所有节点的基本概念和使用方法， 路由和事件的使用，VRMLScript脚本语言的 使用。同时，图解介绍了VRML可视化创作 工具Internet Space Builder软件的基本使用， 内容涵盖了VRML创建场景的各个方面。
此后不久，美国麻省理工学院的林肯实验室正式开始了 头盔式显示器的研制工作。这可以算是虚拟现实技术 在硬件技术上的探索和发展，因为此后，人们不断地 在完善和改进虚拟现实的实现设备。直到现今，形形 色色的如数据手套、头盔式显示器等已经在许多场合 有了具体的应用。正是由于许多人卓越努力和相关技 术的飞速发展，虚拟现实领域里的研究取得了很大的
综上所述，利用虚拟现实技术实现的虚拟现实能够给人 身临其境的感觉，同时参与者和虚拟环境能够实现交 互，再有参与者能够在虚拟环境中具有自己的视点并 且环境能够迅速反映参与者视点的变化。
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2．虚拟现实技术的发展
1965 年，美国科学家 Sutherland 在他发表的《终极的显 示》论文中首次提出了对于虚拟现实发展极有意义的 诸如交互图形显示以及力回馈设备的基本概念，这些 概念在现在已经得以实现并且还在不断发展。可以说， 从那个时候起，人们开始了对于虚拟现实的有目的性 的研究和探索，而不再仅仅是幻想。
进入 90 年代，随着计算机硬件技术、电子技术飞速发 展，计算机软件系统日趋完善，计算机已经有能力承 担基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作， 同时，基于虚拟现实技术、人工智能技术的人机交互 系统的设计也不断涌现，输入输出设备不断创新，都 使得以往难于实现的设想成为现实。 利用虚拟现实系
统宇航员成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新 的望远镜面板的工作、采用虚拟现实技术设计波音 777 获得成功等就是近年来在科技界引起较大反响的 虚拟现实技术的成就。
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本章各小节目录
1.1 虚拟现实的基本概念 1.2 虚拟现实的实现 1.3 虚拟现实技术的基本特征 1.4 虚拟现实技术的主要应用领域 本章小结
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虚拟现实技术是近几年来兴起的一门新技术， 并且得到了迅速的发展。同其他许多新兴 技术一样，虚拟现实技术综合了许多相关 学科领域的成就，诸如计算机图形学、数 字图像处理技术、多媒体技术、网络技术、 人工智能等等。这个领域的发展潜力非常 巨大，应用前景也十分广阔。
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加以介绍。
全书以节点的介绍、分析为主线，并辅以大量 的例题，目的在于加强对介绍内容的理解， 同时强化训练创建场景的技能和技巧。随着 问题的深入，逐渐加强例题对于节点使用的 覆盖，并配有相应的习题以巩固学习内容和 检查对于章节内容掌握的程度。
为了加强学习中的可操作性和从实践练习中逐 渐掌握所学习的内容，书中除可视化操作一 节外，所有范例均用编辑器完成，使