《虚拟现实及其应用》PPT课件
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VR虚拟现实技术概论PPT(共 20张)
3.航空航天
航空航天领域应用VR也比较早。 驾驶员戴着头盔进行操作，测试飞机仪表 布局、色度，起落时的光照是否合适，依此对 设计进行调整。
4.安防监控。
虚实融合的监控系统，把 边虚拟环境融合在一起， 的视频无缝融合，提升了 和适人化水平。
5.医疗健康
•
VR在医疗健康领域极具发展潜力。
• 首先是对人体及人体器官的三维可 交互展示，这样就可以通过虚拟手术模 拟器对大夫进行手术培训。还可以构建 个性化病体器官模型，进行具体的手术 规划和预演，从而大幅度提升手术效果， 对医疗手术带来颠覆性影响。
一、虚拟现实是什么
•
VR的目标是以计
算机技术为核心，结合
其他相关科学技术，生
成与一定范围现实世界
在视、听、触觉等方面
高度近似的数字化环境，
人们通过一些交互设备
与该数字化环境进行交
互，能够产生亲临现实
世界的体验。
VR具有的特征：
一是沉浸感，参与者可以全身心沉浸于计算机 生成的三维虚拟环境中；
二是交互性，参与者可以通过一些VR交互设 备和虚拟环境中的对象进行交互，产生与对应 真实环境中的对象进行交互的体验。现在自然 交互、体感交互是非常热的一个研究方向。
• VR技术的发展可以给许多行业带来升级换代式发 航天、国防军事、装备制造、智慧城市、医疗健康、 文化教育等；会对许多产业产生颠覆性影响，如影视 游、商务、社交网络等，同时可望形成新型的VR产业 VR人机
• 交互设备产业，行业应用模拟器、虚拟环境产业 件与嵌入式系统产业，领域和行业模型数据产业，网 端VR产业和VR服务产业等。可以说VR产业进入了爆 前夜。
VR 虚 拟 现 实
—
目 录
虚拟现实技术65课件.pptx
虚拟现实硬件基础
立体显示器不需借助外部设备和编程开发技术，只要有三维模型，就可以实现三维模型的立体显示。
虚拟现实硬件基础
虚拟环境的听觉通道听觉环境系统的组成语音与音响合成设备 识别设备 声源定位设备 人类进行声音的定位依据两个要素：两耳时间差(Interaural Time Differences，简称ITD)两耳强度差(Interaural Intensity Differences，简称IID)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类叠加式：叠加式虚拟现实系统允许用户对现实世界进行观察的同时，虚拟图像叠加在被观察点(即现实世界)之上。叠加式虚拟现实系统又称为“补充现实系统”或者“扩大的现实系统”(Augmented Reality，A11)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类分布式虚拟现实系统(DVR)是一种基于网络的虚拟现实系统，它可使一组虚拟环境连成网络，使其能在虚拟域内交互，同时在交互过程中意识到彼此的存在，每个用户是虚拟环境中的一个化身(Avatar)。它的基础是网络技术、实时图像压缩技术等，它的关键是分布交互仿真协议，必须保证各个用户在任意时刻的虚拟环境视图是一致的，而且协议还必须支持用户规模的可伸缩性，常用的分布式协议是DIS和HLA。分布式VR技术主要运用于远程虚拟会议，虚拟医院，虚实(Artificial Reality，简称AR) ：与VR相类似的一个概念，它是可以更方便地与用可视化技术建立的三维空间中的物体进行交互的技术。这个空间是人造的，但是物体的控制方法就像物体在现实空间中一样，所以就称为人工现实。例如，可用AR技术来漫游用可视化技术建立的大脑结构。遥现技术(Telepresence)，它是一种基于VR的遥控制、遥操作或遥显示技术。
虚拟现实的研究现状
虚拟现实VR技术ppt课件
3
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
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
13
VRP-Indusim 工业仿真平台
VRP-IE 三维网络平台
VRP-Physics 物理系统
VRP-Travel 虚拟旅游平台
3 VRP及设计流程
3.2 虚拟现实项目的设计流程
14
3 VRP及设计流程
4.2 玻璃材质的创建
19
4 常见材质的创建与编辑
4.2 地板材质的创建
20
4 常见材质的创建与编辑
4.3 布料材质的创建
21
4 常见材质的创建与编辑
4.4 水面材质的创建
22
本节小结
虚拟现实技术的概念、组成、分类； 虚拟现实的应用领域； 虚拟现实系统开发工具； 虚拟现实制作工具VRP及设计流程； 材质的创建与编辑；
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
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
13
VRP-Indusim 工业仿真平台
VRP-IE 三维网络平台
VRP-Physics 物理系统
VRP-Travel 虚拟旅游平台
3 VRP及设计流程
3.2 虚拟现实项目的设计流程
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3 VRP及设计流程
4.2 玻璃材质的创建
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4 常见材质的创建与编辑
4.2 地板材质的创建
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4 常见材质的创建与编辑
4.3 布料材质的创建
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4 常见材质的创建与编辑
4.4 水面材质的创建
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本节小结
虚拟现实技术的概念、组成、分类； 虚拟现实的应用领域； 虚拟现实系统开发工具； 虚拟现实制作工具VRP及设计流程； 材质的创建与编辑；
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
虚拟现实技术的发展与创新应用培训ppt
通过虚拟现实技术， 业 以 在产品设计阶段进行模拟和 化，减少生产中的 和 。
虚拟现实技术还 以用于员工 培训，提高员工对设备和工艺 的掌握程度，减少生产事故的 发生。
旅游领域的应用
虚拟现实技术为旅游领域带来了 全新的游览体验，让游客 以在 家中就能游览世界各地的景点。
通过虚拟现实技术，游客 以在 家中就能感受到景点的 和 力，更加深入地了解当地的文化
详细描述
在游戏娱乐领域，虚拟现实技术为玩家提供了沉浸式的 游戏体验，使玩家能够更加深入地参与到游戏中。在教 育领域，虚拟现实技术 以用于模拟实验、历史事件重 现和远程教育等，帮助学生更好地理解和掌握知识。在 医疗领域，虚拟现实技术 以用于手术模拟训练、康复 治疗和疼痛管理等方面。在军事领域，虚拟现实技术 用于模拟战斗场景和训练士兵。在工业设计领域，虚拟 现实技术 以帮助设计师更加直观地展示产品效果和进 行交互设计。
沉浸式体验
随着技术的不断进步，虚拟现实将为用户提供更加沉浸式的体验， 让用户感受到更加真实的环境和交互。
05
虚拟现实技术的实践操作与案例分享
虚拟现实技术的实践操作技巧
01
02
03
设备操作
熟悉虚拟现实设备的操作 ，包括头戴式显示器、控 制器等，确保安全、舒适 地使用。
软 界面
掌握虚拟现实软件界面的 基本操作，如导航、视角 切换、交互等，提高沉浸 感。
感谢观看
云虚拟现实
借助云计算技术的发展，虚拟现实 内容 以在云端进行渲染和存储， 降低用户设备的性能要求，提高虚 拟现实体验的流畅性。
虚拟现实技术面临的挑战
技术瓶颈
目前虚拟现实技术仍存在一些技 术瓶颈，如眩晕感、延迟等，这 些问题需要进一步的技术突破才
虚拟现实技术应用ppt课件
.
全传感仿真器
5
VR的概念-发展历程
虚拟现实技术的初现阶段
1968 年，美国计算机图形学 之 父 伊 凡 · 苏 泽 兰 （ Ivan Sutherlan ）开发了第一个计 算机图形驱动的头盔显示器 HMD 及头部位置跟踪系统， 是 VR 技术发展史上一个重要பைடு நூலகம்的里程碑。
伊凡·苏泽兰
.
头盔显示器 HMD 及头部位置跟踪系6统
.
沉浸性 （利用Im三m维e立rs体io图n像），给人一种身
临其境的感觉。
构想性（Imagination）
使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高 感性和理性认识。
11
03
VR的系统组成
.
12
VR的系统组成
输入设备
使用者
专业图形处理计算机
应用软件系统
输出设备
.
数据库
13
04
VR的关键技术
.
14
VR的关键技术
Master 的 VR 头盔。另外 HTC 的
HTC Vive、索尼的 PlayStationVR
也相继出现。
.
8
VR的概念-定义
虚拟现实（VirtualReality），简称VR，也称
灵境技术或人工环境，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
VR的概念-发展历程
虚拟现实技术概念和 理论产生的初期阶段
1975 年 ， 迈 隆 · 克 鲁 格 （ Myron Krueger ） 设 计 了 VIDEOPLACE系 统 ,可以产 生 一个虚拟图形环境。
1985 年 ， 麦 克 格 雷 维 （Michael McGreevy ）领导 完成的 VIEW 系统。
《VR虚拟现实》PPT课件
虚拟现实
VR虚拟现实
精选课件
1
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
精选课件
2
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
精选课件
拿起武器，和你的朋友并肩作战吧！
精选课件
27
如果要玩竞速或者飞行的游戏，可以坐上这个动感座椅
精选课件
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。
精选课件
29
你可以体验一把真实的《指环王》或者《魔兽世界》。刘慈欣在《三体 》小说里描述的那个网络游戏大概就是这样的吧。
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟 校园的地位和作用。
精选课件
35
虚拟现实的应用——影视
• Sid Lee Collective 为我们带来了一部特别的电影——11:57。这部电影 很简短，但是，它是一部恐怖题材的虚拟现实电影，给观众带来了不 同寻常的体验。为了拍摄出 360 度的视觉效果，他们特意制作了器材 ，使用六台 GoPro HERO3+ 相机。
精选课件
14
虚拟现实技术简介
虚拟现实的核心技术：
实时三维计算机技术
广角的立体显示技术
虚拟现实
头、眼、手的跟踪技术
触觉、力觉反馈技术
立体声技术
语音输入输出技术
精选课件
15
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
VR虚拟现实
精选课件
1
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
精选课件
2
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• 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
精选课件
拿起武器，和你的朋友并肩作战吧！
精选课件
27
如果要玩竞速或者飞行的游戏，可以坐上这个动感座椅
精选课件
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。
精选课件
29
你可以体验一把真实的《指环王》或者《魔兽世界》。刘慈欣在《三体 》小说里描述的那个网络游戏大概就是这样的吧。
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟 校园的地位和作用。
精选课件
35
虚拟现实的应用——影视
• Sid Lee Collective 为我们带来了一部特别的电影——11:57。这部电影 很简短，但是，它是一部恐怖题材的虚拟现实电影，给观众带来了不 同寻常的体验。为了拍摄出 360 度的视觉效果，他们特意制作了器材 ，使用六台 GoPro HERO3+ 相机。
精选课件
14
虚拟现实技术简介
虚拟现实的核心技术：
实时三维计算机技术
广角的立体显示技术
虚拟现实
头、眼、手的跟踪技术
触觉、力觉反馈技术
立体声技术
语音输入输出技术
精选课件
15
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
虚拟现实技术的应用实践课件
虚拟现实技术的应用 实践
汇报人：
目录
虚拟现实技术的概述
虚拟现实技术的应用领 域
虚拟现实技术的 概述
定义：虚拟现实技术是一种计算机技术，通过模拟人的视听和触觉等感官体验，创造出一种虚拟的、沉浸式的体验 分类：虚拟现实技术可以分为沉浸式虚拟现实、增强现实和混合现实等
沉浸式体验：使用户能够身临其境 地感受虚拟环境
想象力丰富：虚拟现实技术可以激 发用户的创造力，
添加标题
添加标题
交互性：用户可以通过自然方式与 虚拟环境进行交互
高度逼真：虚拟现实技术可以呈现 出高度逼真的虚拟环境，使用户能 够真实地感受到虚拟环境的存在
虚拟现实技术已经 得到了广泛的关注 和应用
虚拟现实技术已经 成为了许多领域中 不可或缺的一部分
虚拟现实技术在未 来还将会有更加广 泛的应用和发展
虚拟现实技术已经 成为了当今社会的 一个重要趋势
虚拟现实技术的 应用领域
游戏领域：提供沉浸式游戏体验，增强游戏真实感和玩家互动性 影视领域：制作虚拟现实电影、动画等，提供全新观影体验 音乐领域：支持虚拟现实音乐会、演唱会的举办，增强视听享受 旅游领域：通过虚拟现实技术，体验世界各地的风景名胜，拓宽视野
虚拟教室：提供沉 浸式学习体验
模拟实践：提高实 践技能和操作水平
虚拟实验室：减少 实体实验室的使用 成本和空间占用
虚拟实训基地：提 供更加真实的实训 场景和操作体验
感谢您的观看
汇报人：
汇报人：
目录
虚拟现实技术的概述
虚拟现实技术的应用领 域
虚拟现实技术的 概述
定义：虚拟现实技术是一种计算机技术，通过模拟人的视听和触觉等感官体验，创造出一种虚拟的、沉浸式的体验 分类：虚拟现实技术可以分为沉浸式虚拟现实、增强现实和混合现实等
沉浸式体验：使用户能够身临其境 地感受虚拟环境
想象力丰富：虚拟现实技术可以激 发用户的创造力，
添加标题
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交互性：用户可以通过自然方式与 虚拟环境进行交互
高度逼真：虚拟现实技术可以呈现 出高度逼真的虚拟环境，使用户能 够真实地感受到虚拟环境的存在
虚拟现实技术已经 得到了广泛的关注 和应用
虚拟现实技术已经 成为了许多领域中 不可或缺的一部分
虚拟现实技术在未 来还将会有更加广 泛的应用和发展
虚拟现实技术已经 成为了当今社会的 一个重要趋势
虚拟现实技术的 应用领域
游戏领域：提供沉浸式游戏体验，增强游戏真实感和玩家互动性 影视领域：制作虚拟现实电影、动画等，提供全新观影体验 音乐领域：支持虚拟现实音乐会、演唱会的举办，增强视听享受 旅游领域：通过虚拟现实技术，体验世界各地的风景名胜，拓宽视野
虚拟教室：提供沉 浸式学习体验
模拟实践：提高实 践技能和操作水平
虚拟实验室：减少 实体实验室的使用 成本和空间占用
虚拟实训基地：提 供更加真实的实训 场景和操作体验
感谢您的观看
汇报人：
5讲、虚拟现实技术及其应用36(共37PPT)
第十八页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术的应用
8、 虚拟现实在军事医学、救治上的应用
第十九页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术的应用
9、 虚拟远程控制机械装备
10、 在战争开始前有针对性地进行战法的研究 以及训练
第二十页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术的应用
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术的应用
13、模拟驾驶防真
挖掘机训练应用作业
第二十七页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术的应用
14、虚拟制造
虚拟制造是采用计算机仿真和虚拟现实技术在分布技术环 境中开展群组协同工作，支持企业实现产品的异地设计、制 造和装配。
第二十八页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术
〔三〕VR系统的特点
1 多媒体信息感知性
2 沉浸感(Immersion)
3 交互性(Interaction)
4 设想力(Imagination)
5 自主性(Autonomy)
第五页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术
〔四〕VR系统的主要硬件 1、高性能计算机
2、头盔显示器
3、立体声音响和三维空间定域采集装置 4、触沉/力量反响装置
第五讲、虚拟现实技术及其应用
第一页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
教学内容
一、 虚拟现实技术
二、 虚拟现实技术的应用
第二页，共三十七页。
仿真技术与模拟训练器
虚拟现实技术
(一)定义
虚拟现实是人类与计算机及其复杂的数据进行交换的一 种方法，是一种基于可计算信息构造沉浸式人机交互环境的 计算机技术。
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。
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PPT42页
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
虚拟现实技术应用ppt课件
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VR的现状
国内现状
我国虚拟现实技术研究起步较晚，与发达国家还有一定的差距。
根据我国的国情，九五规划、国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划 已将虚拟现实技术的研究列为重点研究项目。
目前，我国虚拟现实技术在城市规划、教育培训、文物保护、医疗、房地产、 因特网、勘探测绘、生产制造和军事航天等数十个重要的行业得到广泛的应用。
19
VR的分类
增强式VR系统（Augmented VR）
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
具有虚实结合、实时交互和三维注 册的新特点。
真实环境和虚拟环境组合在一起的 一种系统，它既允许用户看到真实 世界，同时也可以看到叠加在真实 世界的虚拟对象。
39
感谢聆听
THANK YOU
40
7
VR的概念-发展历程
虚拟现实技术理论 的完善和应用阶段
1994 年，日本游戏公司 Sega 和 任天堂分别针对游戏产业而推出 Sega VR-1 和Virtual Boy，但是 由于设备成本高等问题，以 至于最 后使 VR 的这次现身如昙花一现。
2012 年 Oculus 公司用众筹的方 式将VR设备的价格降低到了300 美 元，同期的索尼头戴式显示器 HMZ-T3 高达6000元左右，这使 得VR向大众视野走近了一步。
2.广角立体显示
4.对使用者头和眼 的跟踪
6.跟踪头部运动的 虚拟现实头套
15
05
VR的分类
16
VR的分类
桌面式VR系统 Desktop VR
沉浸式VR系统 Immersive VR
增强式VR系统 Augmented VR
虚拟现实技术基础与应用课件-第1章 虚拟现实技术概述
25
（7）公共安全领域 虚拟现实技术应用于反恐、紧急突发事件等公共安全问题，在国外已经开始广泛应用。虚拟 现实技术应用在反恐、突发紧急事件中，具有明显的社会价值和经济价值。表现为降低了演 练成本；数字化技术提供了 丰富、多变的内容；提供了长期、便利的训练方法；可以反复分 析、评估强化了关键技能；培养了公众在危难时刻，救护和自保的能力。
7ห้องสมุดไป่ตู้
1.1.1 理解定义
虚拟现实系统中的虚拟环境： 模仿真实世界中人类不可见的环境。例如分子的结构，空气
中的速度、温度、压力的分布等。这种环境是真实环境，客观存 在的，但是受到人类视觉、听觉器官的限制不能感应到。
8
1.1.2 虚拟现实的原理和本质
图1 -1虚拟现实技术原理图
图1- 2 多感知交互模型 9
21
VR可以为大型文艺演出、大型活动开闭幕式等提供具有沉浸感和 逼真性的仿真彩排手段，从而使这些活动流程编排更合理、艺术 效果更好。这类应用的范例是2008年北京奥运会开闭幕式使用VR 技术进行烟火创意设计和视觉效果模拟展示，如图1-22所示； 2013年春节晚会创意儿童节目《剪花花》是视觉效果最为震撼的， 万花筒般绚烂为观众营造了一个童话和想象的世界。如图1-23所 示。
26
练习与思考
一、名词解释
VR 二、填空题
1. 虚拟现实技术的特性有（ ）、（ ）和（ ）。
2. 典型的虚拟现实系统主要由（ ）、（ ）和（ ）等组成。
3. 根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸程度的不同，可以把各种类型的虚拟现实系统划
分为四类：（
）、（
）、（
）和（
）。
三、简答题
1. 简述虚拟现实技术的发展历程。 2. 简述虚拟现实技术的原理及本质。 3. 叙述虚拟现实技术与其他技术的联系。 4. 简述不同虚拟现实系统的特点及应用情况。 5. 说明虚拟现实技术在公共安全领域的应用情况。
（7）公共安全领域 虚拟现实技术应用于反恐、紧急突发事件等公共安全问题，在国外已经开始广泛应用。虚拟 现实技术应用在反恐、突发紧急事件中，具有明显的社会价值和经济价值。表现为降低了演 练成本；数字化技术提供了 丰富、多变的内容；提供了长期、便利的训练方法；可以反复分 析、评估强化了关键技能；培养了公众在危难时刻，救护和自保的能力。
7ห้องสมุดไป่ตู้
1.1.1 理解定义
虚拟现实系统中的虚拟环境： 模仿真实世界中人类不可见的环境。例如分子的结构，空气
中的速度、温度、压力的分布等。这种环境是真实环境，客观存 在的，但是受到人类视觉、听觉器官的限制不能感应到。
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1.1.2 虚拟现实的原理和本质
图1 -1虚拟现实技术原理图
图1- 2 多感知交互模型 9
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VR可以为大型文艺演出、大型活动开闭幕式等提供具有沉浸感和 逼真性的仿真彩排手段，从而使这些活动流程编排更合理、艺术 效果更好。这类应用的范例是2008年北京奥运会开闭幕式使用VR 技术进行烟火创意设计和视觉效果模拟展示，如图1-22所示； 2013年春节晚会创意儿童节目《剪花花》是视觉效果最为震撼的， 万花筒般绚烂为观众营造了一个童话和想象的世界。如图1-23所 示。
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练习与思考
一、名词解释
VR 二、填空题
1. 虚拟现实技术的特性有（ ）、（ ）和（ ）。
2. 典型的虚拟现实系统主要由（ ）、（ ）和（ ）等组成。
3. 根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸程度的不同，可以把各种类型的虚拟现实系统划
分为四类：（
）、（
）、（
）和（
）。
三、简答题
1. 简述虚拟现实技术的发展历程。 2. 简述虚拟现实技术的原理及本质。 3. 叙述虚拟现实技术与其他技术的联系。 4. 简述不同虚拟现实系统的特点及应用情况。 5. 说明虚拟现实技术在公共安全领域的应用情况。
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分连通性，是指由一个基本网格M0经过若干次
一分四的分裂（细分）而形成的三维图形所具有
的三角面片或顶点间的邻接和父子关系，如图所
示，该细分网格没有经过. 平滑处理。
7
基于视点的非均匀抽样网格简化（9451，300，
200，150，100，54） .
8
❖ 3．对计算机系统的要求 图形学和计算机硬件的进展对VR是关键因素。今
的GX3有很高的性价比。虽然GX3在出现初期，由于驱动程
现实将通过“发展”，而不是“革命”。发展意味 着升级现有的计算基础，产生虚拟现实要求的新功 能。当前最大的计算基础包括遍布全世界的几千万 台PC。利用PC平台的另一个优点是价格低。
于是在1992年推出了低级的基于486的虚拟现实 机器，它有头部跟踪器、HMD、3-D声音、图形加 速器和手柄，价格少于20000美元。1994年，低级 的基于PC的系统价格约3300美元（跟踪球200美元， Cyberscope200美元，软件工具盒900美元，486PC 2000美元）。
.
3
❖ 2．计算能力和场景复杂性
虚拟现实仿真的计算问题，是一种时间受限的计 算。这是因为显示的帧频必须大于8到10帧/秒。于 是，在0.1秒内，必须完成一次场景的计算。如果一 个显示的场景中有10,000个三角形（或多边形）， 这个数量就反映了场景复杂性。这样，在每秒进行 的10次计算中，就应该计算100,000个三角形（或 多边形）。这表示了计算能力。
ons。它还为其图形卡开发了API （称为Glide）。
Glide 提供了软件微层次，使开发者免于直接处理
硬件寄存器和存储器。这减少了调试时间，加快了
开发过程。它基本上是OpenGL API 的缩减版本，
类似于OpenGL
.
14
.
15
❖ 5．3D显示卡 第四代3D显示卡有以下几种：
➢
耕宇具有250MHz RAMDC、8M显存、内置TVout 功能
.
4
.
5
左图表示，人体
骨骼的两种复杂
性不同的三维模
型。（a）中的模
型有8979个多边
形。（b）中的模
型有131275个多
边形。效果图说
明了明显的逼真
度差别。是否加纹理，是否源自走样，采用哪一种明暗模型，
都会影响到计算
.
6
能力
❖ 细分网格
具有细分连通性的网格，被称之为细分网格，这
种细分连通性是由均匀分裂算子产生的。所谓细
《虚拟现实及其应用》
.
1
第四章 虚拟现实的计算机技术
❖ 4．1 虚拟现实的计算机体系结构
4．1．1 虚拟现实对计算机系统的要求
❖下面介绍虚拟现实对计算机系统的要求，只包 括了视觉显示对计算机系统的要求。位姿传感 器的数据处理，一般不在主计算机上进行，而 是由专用的电子设备完成。听觉显示，力觉触 觉显示，研究工作和实际应用还较少，对其计 算要求的认识还较少。听觉显示和力觉触觉显 示的计算，往往也由专用计算机完成。所以， 当前的虚拟现实计算机，主要完成视觉显示的 计算任务。
.
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PCI结构的工作原理：图形加速器是图形计算的另
一个重要部分。这是图形卡上的处理器，它完成所
有繁重的计算。至今，这些繁重计算主要包括：加
纹理，反走样，以及其他计算密集的函数。NVidia
.
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推出芯片，完成光照及其变换。
它取代CPU的工作，大大加速显示过程，允许实时
的照明和明暗变化。3Dfx 制造了图形卡的Voodoo
.
10
1．有Action Media图形加速器的486-PC 2．有SPEA“Fire”图形加速器的486-PC 比ActionMedia II更强的PC图形板是SPEA Software AG的“Fire”板（价格约4000美元）。 它的绘制速率约为18000平面明暗化多边形/秒， 和7000 Gouraud明暗多边形/秒。Fire板使用i486 RISC处理器，有64bit结构和40MIPS。
.
2
❖1．帧频和延迟时间的要求 VR要求高帧频和快速响应。 要求的帧频和延迟一般取决于环境特性。
只有慢速运动物体的较静的环境，可以用 帧频每秒8至10，和0.1秒延迟。如果环境 有高速运动的物体，则要求高帧频 （>60Hz）和短延迟。
所有情况下，若帧频低于每秒8帧，则 失去三维环境的生动感，若延迟大于0.1秒， 则很难操作环境。因此，帧频必须大于8 到10帧/秒,总延迟必须小于0.1秒。
3．其它基于PC的图形加速器 PC上其它的图形性能是由"Stride"板得到的。
Stride图形加速器使用两个板的配置，基本板和 协作的Gouraud明暗板。
.
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❖ 4．图形硬件 图形硬件是使图形绘制加速的硬件设备。图形硬
件涉及到图形流水线，图形卡的AGP和PCI，图形
加速器，以及Add-ons。
若要求更加逼真的仿真效果，就要增加场景复杂 性。显示的场景中有更多的三角形（或多边形）， 显示的效果就更逼真。这就要求更强的计算能力， 每秒计算更多的三角形（或多边形）。反之，如果 只能使用能力有限的指定的计算机，则限定了计算 能力，也就限定了场景复杂性。每个场景，只能用 较少的三角形（或多边形），产生较粗糙的显示。
低延迟(<0.03s)，巨型存储设备，和对各种输入输
出设备的高速接口。磁盘带宽不可能在近几年大大
改进。对录象和超媒体集成，磁盘带宽和大小是限
制因素。也需要巨大的计算和数据管理能力。物理
建模和可视化计算将是计. 算需求的推动力。
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❖ 4．1．2 基于PC的虚拟现实机器 Grimsdale［1992］指出，让一般公众接受虚拟
天的硬件能力只能给研究者、厂家和用户提供虚拟 世界的尝试和应用的希望。由于广泛的兴趣和有不 同性能要求的大量应用，所以需要在几个层次继续 进行硬件开发，由高档多模式工作站到低档的只有 适当三维视觉能力的个人工作站。
❖ 这些机器必须有很大的物理存储（>15Gbytes），
多个高性能向量处理机，高带宽(>500Mbytes/s)，
和Banshee 芯片。它也利用自己的T-缓冲技术，把
实时明暗加在其Voodoo芯片上。
AGP结构的工作原理 ：Add-ons 适用于只有2D加
速器，但没有3D加速器的计算机。它提供用于显示
3D物体的计算，极大地改进性能。3Dfx 是add-ons
的主要制造商。它的Voodoo就是一种初等的add-