VR虚拟现实技术概论.pptx
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《VR技术简介》课件
历史和文化的虚拟游览：VR技术可以用于历史和文化的虚拟游览，学生和游客可以通过VR设备亲身体验历史事件和文化景观 ，增强对历史和文化的认识和理解。
医疗健康领域
VR技术在医疗健康领域的应用包括手术模拟训练、康复治疗、疼痛管理等方面。通过VR技术，医生 可以更加真实地模拟手术过程，提高手术技能和操作水平。同时，患者也可以通过VR技术进行康复 训练和治疗，提高康复效果和生活质量。
02
VR技术利用计算机图形、仿真、 传感器等技术，生成逼真的三维 场景和物体，使用户感受到身临 其境的体验。
VR技术的发展历程
A
1950年代
VR技术的概念开始出现，科学家们开始探索三 维图像的生成和显示技术。
1980年代
VR技术开始商业化应用，出现了第一代虚 拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套 。
交互性
总结词
虚拟现实技术允许用户与虚拟环境进 行互动，增强用户的参与感和体验感 。
详细描述
用户可以在虚拟环境中自由移动、探 索、操作对象，与虚拟环境进行互动 。这种交互性能够使用户更加深入地 参与到虚拟环境中，提高用户的参与 感和体验感。
真实感
总结词
虚拟现实技术能够模拟现实世界中的场 景和物体，为用户提供高度真实的体验 。
VS
建筑设计：VR技术还可以用于建筑 设计领域，设计师可以通过VR技术 更加直观地呈现设计方案，提高设计 质量和沟通效率。
旅游领域
VR技术在旅游领域的应用包括虚拟旅游、 导游辅助等方面。通过VR技术，游客可以 在出发前了解旅游目的地的实际情况和文化 背景，提高旅游体验和满意度。同时，导游 也可以通过VR技术为游客提供更加生动和 有趣的讲解服务。
VS
详细描述
虚拟现实技术通过高精度的3D建模和渲 染技术，能够模拟出逼真的场景和物体， 使用户感觉仿佛置身于现实世界中。这种 高度真实的体验能够为用户带来更加丰富 的视觉享受和感知体验。
医疗健康领域
VR技术在医疗健康领域的应用包括手术模拟训练、康复治疗、疼痛管理等方面。通过VR技术，医生 可以更加真实地模拟手术过程，提高手术技能和操作水平。同时，患者也可以通过VR技术进行康复 训练和治疗，提高康复效果和生活质量。
02
VR技术利用计算机图形、仿真、 传感器等技术，生成逼真的三维 场景和物体，使用户感受到身临 其境的体验。
VR技术的发展历程
A
1950年代
VR技术的概念开始出现，科学家们开始探索三 维图像的生成和显示技术。
1980年代
VR技术开始商业化应用，出现了第一代虚 拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套 。
交互性
总结词
虚拟现实技术允许用户与虚拟环境进 行互动，增强用户的参与感和体验感 。
详细描述
用户可以在虚拟环境中自由移动、探 索、操作对象，与虚拟环境进行互动 。这种交互性能够使用户更加深入地 参与到虚拟环境中，提高用户的参与 感和体验感。
真实感
总结词
虚拟现实技术能够模拟现实世界中的场 景和物体，为用户提供高度真实的体验 。
VS
建筑设计：VR技术还可以用于建筑 设计领域，设计师可以通过VR技术 更加直观地呈现设计方案，提高设计 质量和沟通效率。
旅游领域
VR技术在旅游领域的应用包括虚拟旅游、 导游辅助等方面。通过VR技术，游客可以 在出发前了解旅游目的地的实际情况和文化 背景，提高旅游体验和满意度。同时，导游 也可以通过VR技术为游客提供更加生动和 有趣的讲解服务。
VS
详细描述
虚拟现实技术通过高精度的3D建模和渲 染技术，能够模拟出逼真的场景和物体， 使用户感觉仿佛置身于现实世界中。这种 高度真实的体验能够为用户带来更加丰富 的视觉享受和感知体验。
虚拟现实技术概述(PPT187页).pptx
基于头盔式显示器的系统
投影式虚拟现实系统
远程存在系统（遥在系统）
增强式虚拟现实系统
分布式虚拟现实系统 网络+虚拟现实
➢虚拟现实系统：
=用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
第二章 虚拟现实系统的硬件
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
化
30m s
跟踪范围
半径<1.6m 的半球形
4～5m3
光学 2mm 0.02mm
1mm
＜ 4～8m3（可 1ms 扩展至14m3）
3
三维位置跟踪器类型
典型输入输出装置：
➢三维跟踪传感设备 ➢立体鼠标 ➢传感手套 ➢数据衣 ➢立体显示器 ➢触觉和力觉反馈装置 ➢3-D声音生成器
1、三维位置跟踪器
跟踪器的作用：
获得移动对象的位置和方向信息；
应用：
航行、导弹、CG艺术、交通、 GPS等
VR：
高精度、快速、测量范围小
跟踪器：跟踪身体
身体跟踪：VR系统感知参与者位置和动作； ✓身体姿态与手势； ✓跟踪头部：头的朝向，影响绘制场景 ✓手和手指：手提供了与世界交互的方法
注意：
延迟的原因在于：跟踪器对移动对象的运 动总是滞后的。
系统延迟＝测量延迟＋通信延迟＋绘制与 显示延迟
导致HMD的运动与用户看到的虚拟场景的 运动之间有很大的时间迟滞
对于使用者来说，一方面沉浸感降低，另 一方面导致“仿真病”。
降低延迟的方法：
1.同步锁相：让跟踪器和通信的周期 与显示的周期同步。
2.使用高速通信线路 3.提高跟踪器的采样率（更新率）
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
vr技术ppt课件
定性。
04
VR技术的软件与应用
VR游戏开发
01
02
03
虚拟现实游戏开发
利用VR技术为玩家提供沉 浸式的游戏体验，包括角 色扮演、射击、冒险等多 种类型。
游戏引擎
Unity和Unreal Engine等 游戏引擎支持VR游戏的开 发，提供丰富的资源和工 具，简化开发流程。
交互设计
VR游戏中的交互设计至关 重要，通过手势识别、头 部追踪等技术实现自然、 直观的交互方式。
详细描述
虚拟现实技术通过计算机生成的三维虚拟环境，使用户仿佛置身于真实场景中，借助头戴式显示设备和交互设备 ，用户可以自由观察和探索虚拟世界，并与虚拟环境中的对象进行互动。这种技术能够提供沉浸式的体验，使用 户忘记自己身处虚拟环境之中。
VR技术的发展历程
总结词
虚拟现实技术自20世纪50年代诞生以来，经历了萌芽期、探索期、成熟期和商业 化应用期四个阶段。
沉浸式剧情体验
通过VR技术为观众提供身临其境 的剧情体验，打破传统影视的观
影模式。
交互式叙事
在VR影视作品中，观众可以自由 选择剧情走向，体验不同的结局和 情节。
360度全景拍摄
利用VR技术进行360度全景拍摄， 为观用VR技术进行建筑设计，设计 师可以在虚拟环境中进行建筑模
教育领域
VR技术能够提供生动、立体的 学习场景，有助于提高学习效 果，未来在教育领域的应用前 景广阔。
医疗健康
VR技术在心理治疗、康复训练 等方面具有独特优势，未来在 医疗健康领域的应用将进一步 拓展。
旅游行业
VR技术可以提供虚拟旅游体验 ，为旅游业带来新的发展机遇
。
VR技术面临的挑战
01
02
04
VR技术的软件与应用
VR游戏开发
01
02
03
虚拟现实游戏开发
利用VR技术为玩家提供沉 浸式的游戏体验，包括角 色扮演、射击、冒险等多 种类型。
游戏引擎
Unity和Unreal Engine等 游戏引擎支持VR游戏的开 发，提供丰富的资源和工 具，简化开发流程。
交互设计
VR游戏中的交互设计至关 重要，通过手势识别、头 部追踪等技术实现自然、 直观的交互方式。
详细描述
虚拟现实技术通过计算机生成的三维虚拟环境，使用户仿佛置身于真实场景中，借助头戴式显示设备和交互设备 ，用户可以自由观察和探索虚拟世界，并与虚拟环境中的对象进行互动。这种技术能够提供沉浸式的体验，使用 户忘记自己身处虚拟环境之中。
VR技术的发展历程
总结词
虚拟现实技术自20世纪50年代诞生以来，经历了萌芽期、探索期、成熟期和商业 化应用期四个阶段。
沉浸式剧情体验
通过VR技术为观众提供身临其境 的剧情体验，打破传统影视的观
影模式。
交互式叙事
在VR影视作品中，观众可以自由 选择剧情走向，体验不同的结局和 情节。
360度全景拍摄
利用VR技术进行360度全景拍摄， 为观用VR技术进行建筑设计，设计 师可以在虚拟环境中进行建筑模
教育领域
VR技术能够提供生动、立体的 学习场景，有助于提高学习效 果，未来在教育领域的应用前 景广阔。
医疗健康
VR技术在心理治疗、康复训练 等方面具有独特优势，未来在 医疗健康领域的应用将进一步 拓展。
旅游行业
VR技术可以提供虚拟旅游体验 ，为旅游业带来新的发展机遇
。
VR技术面临的挑战
01
02
虚拟现实VR技术概述.pptx
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
虚拟现实软件应用
25
信息科学与技术学院
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 9.820.9.8Tuesday, September 08, 2020
产品展示、房地产展示、 电子商务、培训
10
信息科学与技术学院
2 虚拟现实系统开发工具
2.3 VRML
虚拟现实软件应用
用文本信息描述三维场景，在Internet网上传 输，在本地机上由VRML的浏览器生成三维场景， 解释生成标准的VRML规范。
11
信息科学与技术学院
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
虚拟现实软件应用
20
信息科学与技术学院
4 常见材质的创建与编辑
4.3 布料材质的创建
虚拟现实软件应用
21
信息科学与技术学院
4 常见材质的创建与编辑
4.4 水面材质的创建
虚拟现实软件应用
22
信息科学与技术学院
本节小结
虚拟现实软件应用
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；
(2) 利用现有成熟、专业的面向对象虚拟现实 开发软件作为开发工具。
(3) 利用专业的虚拟现实编程开发库或开发包，
进行二次开发。
9
信息科学与技术学院
VR虚拟现实简介课件
VR虚拟现实简介
目录
• VR虚拟现实技术概述 • VR虚拟现实的应用领域 • VR虚拟现实硬件设备 • VR虚拟现实软件技术 • VR虚拟现实的挑战与前景
01
VR虚拟现实技术概述
VR虚拟现实定义
总结词
VR虚拟现实是一种通过计算机技术模拟真实环境，使用户沉浸其中的技术。
详细描述
VR虚拟现实是一种计算机技术，通过模拟真实环境，使用户仿佛身临其境，能够 产生沉浸式的体验。这种技术利用了三维图形生成、多传感器交互、声音仿真等 技术，创造出逼真的虚拟环境，使用户能够与虚拟世界进行互动。
动作捕捉技术在游戏开发、电影制作、运动分析等领 域具有广泛的应用前景，随着技术的不断进步和应用 需求的增加，动作捕捉设备的性能和价格也将得到进 一步优化。
04
VR虚拟现实软件技术
3D建模与渲染
3D建模
使用3D建模软件创建虚拟环境中 的三维物体。
渲染
将3D模型渲染成逼真的图像，使 其看起来更真实。
历史与文化体验
学生可以通过VR技术亲身 体验历史事件或文化活动 ，增强学习效果。
语言学习
VR技术可以模拟真实语境 ，帮助学生提高语言学习 的兴趣和效率。
医疗行业
手术模拟训练
精神疗法
VR技术可以模拟手术场景，供医生进 行手术训练。
VR技术可以用于治疗某些心理疾病， 如焦虑症、抑郁症等。
康复治疗
VR技术可以辅助康复治疗，帮助患者 进行康复训练。
选择适合自己的产品。
3D立体眼镜
3D立体眼镜是用于观看3D视频的设备，通过特殊的眼镜设计和图像处理 技术，将2D画面转换为3D效果，使用户能够感受到立体感和层次感。
3D立体眼镜主要分为快门式和偏光式两种类型，它们的工作原理略有不 同。快门式眼镜需要配合刷新率高的显示器使用，而偏光式眼镜则适用
目录
• VR虚拟现实技术概述 • VR虚拟现实的应用领域 • VR虚拟现实硬件设备 • VR虚拟现实软件技术 • VR虚拟现实的挑战与前景
01
VR虚拟现实技术概述
VR虚拟现实定义
总结词
VR虚拟现实是一种通过计算机技术模拟真实环境，使用户沉浸其中的技术。
详细描述
VR虚拟现实是一种计算机技术，通过模拟真实环境，使用户仿佛身临其境，能够 产生沉浸式的体验。这种技术利用了三维图形生成、多传感器交互、声音仿真等 技术，创造出逼真的虚拟环境，使用户能够与虚拟世界进行互动。
动作捕捉技术在游戏开发、电影制作、运动分析等领 域具有广泛的应用前景，随着技术的不断进步和应用 需求的增加，动作捕捉设备的性能和价格也将得到进 一步优化。
04
VR虚拟现实软件技术
3D建模与渲染
3D建模
使用3D建模软件创建虚拟环境中 的三维物体。
渲染
将3D模型渲染成逼真的图像，使 其看起来更真实。
历史与文化体验
学生可以通过VR技术亲身 体验历史事件或文化活动 ，增强学习效果。
语言学习
VR技术可以模拟真实语境 ，帮助学生提高语言学习 的兴趣和效率。
医疗行业
手术模拟训练
精神疗法
VR技术可以模拟手术场景，供医生进 行手术训练。
VR技术可以用于治疗某些心理疾病， 如焦虑症、抑郁症等。
康复治疗
VR技术可以辅助康复治疗，帮助患者 进行康复训练。
选择适合自己的产品。
3D立体眼镜
3D立体眼镜是用于观看3D视频的设备，通过特殊的眼镜设计和图像处理 技术，将2D画面转换为3D效果，使用户能够感受到立体感和层次感。
3D立体眼镜主要分为快门式和偏光式两种类型，它们的工作原理略有不 同。快门式眼镜需要配合刷新率高的显示器使用，而偏光式眼镜则适用
《vr虚拟现实》课件
解决方案
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
虚拟现实技术概述(PPT 72页)
科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
6
1.1.1 虚拟现实的概念
1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出了 “Virtual Reality”（虚拟现实）的概念。
“Reality”的含义是现实的世界，或现实的环境。
“Virtual Reality”（虚拟现实）=“Virtual Environment”（虚拟环 境）
“Virtual”说明，世界或环境是虚拟的，不是真实的。这个世界或 环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。用户应该能够“进 入”这个虚拟的环境中。
"进入"这个虚拟的环境中，是指用户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，身临其境的感觉。
科技引领时代，创新塑造未来
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，
使人仿佛置身于真实世界，消除了人的枯燥、生硬和被动 的感觉，大大提高工作效率。
科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
12
1.1.2 虚拟现实的本质特征
虚拟现实的概念中有三个I： （1）Immersion(沉浸)，是指逼真的，身临其境的
虚拟现实系统中的虚拟环境，可能有下列几种情况。
第二种情况是完全虚拟的，人类主观构造的环境。如影 视制作或电子游戏中，三维动画设计的虚拟世界。此环境完 全是虚构的，用户也可以参与，并与之进行交互的非真实世 界。但它的交互性和参与性不是很明显，
科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
10
1.1.1 虚拟现实的概念
虚拟现实技术
虚拟现实技术
虚拟现实技术概述
虚拟现实技术课件第1章
1-20
1.3 虚拟现实的特征
计算机：是系统的心脏，也称之为虚拟世界的发动机。 负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能 的实现。由于其复杂性，计算量极大，对计算机的配置 提出了极高的要求。
输入与输出设备(接口)：特殊的设备，用以识别用户各种 形式的输入，并实时生成相应反馈信息。常用的设备有 用于手势输入的数据手套，用于语音交互的三维声音系 统等。
1-13
1.2 虚拟现实的概念
虚拟现实概念包含三层含义： 1．环境
虚拟现实强调环境，而不是数据和信息。 2．主动式交互
虚拟现实强调的交互方式是通过专业的传感设备来实现 的，改进了传统的人机接口形式。虚拟现实人机接口是完 全面向用户来设计，用户可以通过在真实世界中的行为干 预虚拟环境。
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，使人
1968年，Ivan Sutherland研制成功了带 跟踪器的头盔式立体显示 器（Head Mounted Display，HMD）
1-7
1.1 虚拟现实技术的发展史
1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游 戏Pong
1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研 制出第一个数据手套——Sayre Glove
1-8
1.1 虚拟现实技术的发展史
1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR 技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器 交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研 究方向。
从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高 科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名 为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。
虚拟现实技术概论(PPT 60页)
怎样理解虚拟现实
• 虚拟现实系统中 的“现实”（即 所虚拟的环境） 大致可分为三种 情况：
• 第一种情况是模 仿真实世界中的 环境。
怎样理解虚拟现实
• 第二种情况是人 类主观构造的环 境。例如，用于 影视制作或电子 游戏的三维动画 。环境是虚构的 ，几何模型和物 理模型可以完全 虚构。
怎样理解虚拟现实
• 1. 多感知性(Multi-Sensory)
– 计算机生成一个给人多种感官刺激的虚拟环境
：视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知
虚
、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等
拟
• 2. 交互性(Interaction )
– 指人能以自然方式与虚拟世界进行交互操作
现
– 专用交互设备，如数据手套、跟踪器、触觉和 力反馈装置
虚拟现实
“虚”与“实”
• 柏拉图：真正的世界只是存在于我们的想象 中。
• 笛卡尔：我思故我在！ • “I think therefore I am”
目录
• VR基本概念 • VR的发展史 • VR的组成形式及设备 • VR的运用 • VR的未来
VR定义
• 虚拟现实（Virtual Reality）就是研究 一种计算机技术，把人们想象中的东西 转化为一种虚拟境界和虚拟存在，而这 种虚拟境界和虚拟存在对我们的感觉器 官就象真的客观存在一样。
实
的
• 3. 沉浸感（Immersion,存在感、临场感）
– 它是指虚拟现实系统对介入者的刺激在物理上
特
和认知上符合人的已有经验，从而使介入者感 到自己作为主角存在于模拟环境中的真实程度
点
虚拟现实的发展历史与演变
• 萌芽与诞生（ 60年代-80年代末） • 军事与航天的推动（70年代-80年代） • 渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激（90年代） • VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪） • VR应用的大众化与多元化（21世纪）
虚拟现实技术概述(PPT 53页)
0 0 1 0 0 1 0 0 0 0.50 1 00.50 1 00 1 0
1 0 0 1 0 0 0 0 0
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 欧拉角的线性插值为：
xo
xa xb
yo
(1)ya
• 为了获得一个比较平滑、自然的结果， 我们通常需要插值的结果是高阶连续的
• 物理上，平滑的转动需要的扭矩较小， 以利于飞行器的控制等
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 对于方向的插值我们首先想到的是旋转矩阵 和欧拉角的线性插值
• 设两个旋转矩阵Ma和Mb,则：
– Mo = (1-α)Ma+αMb 不再是一个正交阵
• Rotational
– Hinge: 1-DOF – Universal: 2-DOF – Ball & Socket: 3-DOF
– 公众号：别墅8
关节状态的表示：Euler Angle
以(X，Y，Z)为旋转顺序轴的欧拉角：(, , )
欧拉角的特点
• 简单 • 几何意义明确 • 与旋转轴的顺序相关
X
1
B
x
D' 3
C' 2 x
F'
x y
Y
x
H Back
y Palm
DEMO》 offline
动力学方法
• 时空约束方法(Spacetime Constraints)
参见：Automatic Synthesis of Human Motion
By: Aleksandra Krstic /~krstic/comp259/classPresentation/classPresentation.ppt
1 0 0 1 0 0 0 0 0
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 欧拉角的线性插值为：
xo
xa xb
yo
(1)ya
• 为了获得一个比较平滑、自然的结果， 我们通常需要插值的结果是高阶连续的
• 物理上，平滑的转动需要的扭矩较小， 以利于飞行器的控制等
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 对于方向的插值我们首先想到的是旋转矩阵 和欧拉角的线性插值
• 设两个旋转矩阵Ma和Mb,则：
– Mo = (1-α)Ma+αMb 不再是一个正交阵
• Rotational
– Hinge: 1-DOF – Universal: 2-DOF – Ball & Socket: 3-DOF
– 公众号：别墅8
关节状态的表示：Euler Angle
以(X，Y，Z)为旋转顺序轴的欧拉角：(, , )
欧拉角的特点
• 简单 • 几何意义明确 • 与旋转轴的顺序相关
X
1
B
x
D' 3
C' 2 x
F'
x y
Y
x
H Back
y Palm
DEMO》 offline
动力学方法
• 时空约束方法(Spacetime Constraints)
参见：Automatic Synthesis of Human Motion
By: Aleksandra Krstic /~krstic/comp259/classPresentation/classPresentation.ppt
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 交互设备产业，行业应用模拟器、虚拟环境产业，VR平台软 件与嵌入式系统产业，领域和行业模型数据产业，网络、移动终 端VR产业和VR服务产业等。可以说VR产业进入了爆发式发展的 前夜。
THANKS
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.12.920.12.9Wednesday, December 09, 2020
பைடு நூலகம் 1.国防军事
许多科学技术都是首先在军事领域得到应用，包括VR技 术。构成分布式虚拟战场环境，进行异地的军事训练。军事 仿真训练的优势，是可以构造任何作战地形环境和作战目标， 并节约大量经费。
2.装备制造
在装备设计、研发过程中， 可以采用虚拟样机技术。
现在建筑行业也在开发应 用VR，可以将建筑效果和整个 施工全过程完全三维化地呈现 给甲方，而且和结构设计相结 合，对建筑设计带来重大影响。
（三）人机交互
第三类问题是人对虚拟环 境中对象的操作,以及虚拟环境对 象对现实世界的作用，也就是VR 人机交互问题，主要涉及人或外部 世界与虚拟环境之间互相作用的信 息交换方式与人机交互设备。
总结：
• VR技术的发展可以给许多行业带来升级换代式发展，如航空 航天、国防军事、装备制造、智慧城市、医疗健康、公共安全、 文化教育等；会对许多产业产生颠覆性影响，如影视、游戏、旅 游、商务、社交网络等，同时可望形成新型的VR产业生长点，如 VR人机
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。
三是构想性，参与者在虚拟环境中 可以激发想象，或者可以构想未来 世界和历史世界。
Part 02
虚拟现实的应用及现状
VR将成为一个发展趋势。针对VR在有关领域的 应用现状，以及VR可以达到的技术水平，下面进 行展示和介绍。
VR 虚 拟 现 实
——由方垚
目 录
Part 01 虚拟现实是什么 Part 02 虚拟现实的应用及现状 Part 03 虚拟现实系统的实现技术与发展趋势
Part 01
• 虚拟现实技术在生活中 出现得越来越多，实际 上在军事、医学、航空 航天、智慧城市等诸多 领域，虚拟现实技术大 有用武之地。
• 虚拟现实与各行业的关 系类似于数学和物理， 将成为人难以区分的真 实和虚拟两个世界，或 者是虚实混合的新世界。
虚实融合的监控系统，把监控区域视频图像与周 边虚拟环境融合在一起，也可以把相邻监控区域 的视频无缝融合，提升了监控系统的性能、功能 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。
• 13、志不立，天下无可成之事。20.12.920.12.913:25:0013:25:00December 9, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
9.教育培训
教育领域对VR有 巨大应用需求。目前 的网络教育课件都是 文字和图片，无法进 行实验教学，通过VR 技术可以实现交互式 物理、化学等的仿真 实验，还有医学教学 等各种实验。
Part 03
虚拟现实系统的 实现技术与发展趋势
实现一个VR系统，需要三方面的技术， 即：建模、表现与交互
（一）建模
首先是现实世界的对象在计算机数字空间的表示问题，也就是建模。建模需 要通过数学、物理，以及各种数字化方法将现实世界中的对象、对象之间的关系、 相互作用及动态变化所遵循的规律，映射为数字空间中的各种动静态数据表示。
（二）表现
第二类问题是虚拟环境对象的表现,包括视、 听、触/力、嗅/味等的表现。
VR表现技术将虚拟环境中的各种对象模型 通过不同的表现方法、算法渲染在表现设备上， 以沉浸方式呈现给用户。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。13:25:0013:25:0013:2512/9/2020 1:25:00 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.12.913:25:0013:25Dec-209-Dec-20
• 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13:25:0013:25:0013:25Wednesday, December 09, 2020
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；
6.电子商务
目前在电子商务方 面，比如在淘宝网上， 采用VR技术，不但可 以看到商品的逼真三维 形象，还可以进行首饰、 服装等的试穿、试 看。
7.体育领域
整个比赛场景、过程都是立体全息的，大家可 以想象它在未来的影响会有多大。
8.文化保护
数字化文化保护与利用是VR技术的传统 应用领域。通过VR技术可以再现历史文化遗 产，特别是非物质文化遗产，使得参与者可 以穿越时空，体验历史文化。
VR家装设计与体验系统。 可以沉浸式地选择体验不同的 壁纸、地板等装饰材料和图案， 以及家具的摆放效果。很显然V R技术将对这一领域带来巨大影 响。
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。
THANKS
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.12.920.12.9Wednesday, December 09, 2020
பைடு நூலகம் 1.国防军事
许多科学技术都是首先在军事领域得到应用，包括VR技 术。构成分布式虚拟战场环境，进行异地的军事训练。军事 仿真训练的优势，是可以构造任何作战地形环境和作战目标， 并节约大量经费。
2.装备制造
在装备设计、研发过程中， 可以采用虚拟样机技术。
现在建筑行业也在开发应 用VR，可以将建筑效果和整个 施工全过程完全三维化地呈现 给甲方，而且和结构设计相结 合，对建筑设计带来重大影响。
（三）人机交互
第三类问题是人对虚拟环 境中对象的操作,以及虚拟环境对 象对现实世界的作用，也就是VR 人机交互问题，主要涉及人或外部 世界与虚拟环境之间互相作用的信 息交换方式与人机交互设备。
总结：
• VR技术的发展可以给许多行业带来升级换代式发展，如航空 航天、国防军事、装备制造、智慧城市、医疗健康、公共安全、 文化教育等；会对许多产业产生颠覆性影响，如影视、游戏、旅 游、商务、社交网络等，同时可望形成新型的VR产业生长点，如 VR人机
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。
三是构想性，参与者在虚拟环境中 可以激发想象，或者可以构想未来 世界和历史世界。
Part 02
虚拟现实的应用及现状
VR将成为一个发展趋势。针对VR在有关领域的 应用现状，以及VR可以达到的技术水平，下面进 行展示和介绍。
VR 虚 拟 现 实
——由方垚
目 录
Part 01 虚拟现实是什么 Part 02 虚拟现实的应用及现状 Part 03 虚拟现实系统的实现技术与发展趋势
Part 01
• 虚拟现实技术在生活中 出现得越来越多，实际 上在军事、医学、航空 航天、智慧城市等诸多 领域，虚拟现实技术大 有用武之地。
• 虚拟现实与各行业的关 系类似于数学和物理， 将成为人难以区分的真 实和虚拟两个世界，或 者是虚实混合的新世界。
虚实融合的监控系统，把监控区域视频图像与周 边虚拟环境融合在一起，也可以把相邻监控区域 的视频无缝融合，提升了监控系统的性能、功能 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。
• 13、志不立，天下无可成之事。20.12.920.12.913:25:0013:25:00December 9, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
9.教育培训
教育领域对VR有 巨大应用需求。目前 的网络教育课件都是 文字和图片，无法进 行实验教学，通过VR 技术可以实现交互式 物理、化学等的仿真 实验，还有医学教学 等各种实验。
Part 03
虚拟现实系统的 实现技术与发展趋势
实现一个VR系统，需要三方面的技术， 即：建模、表现与交互
（一）建模
首先是现实世界的对象在计算机数字空间的表示问题，也就是建模。建模需 要通过数学、物理，以及各种数字化方法将现实世界中的对象、对象之间的关系、 相互作用及动态变化所遵循的规律，映射为数字空间中的各种动静态数据表示。
（二）表现
第二类问题是虚拟环境对象的表现,包括视、 听、触/力、嗅/味等的表现。
VR表现技术将虚拟环境中的各种对象模型 通过不同的表现方法、算法渲染在表现设备上， 以沉浸方式呈现给用户。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。13:25:0013:25:0013:2512/9/2020 1:25:00 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.12.913:25:0013:25Dec-209-Dec-20
• 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。13:25:0013:25:0013:25Wednesday, December 09, 2020
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；
6.电子商务
目前在电子商务方 面，比如在淘宝网上， 采用VR技术，不但可 以看到商品的逼真三维 形象，还可以进行首饰、 服装等的试穿、试 看。
7.体育领域
整个比赛场景、过程都是立体全息的，大家可 以想象它在未来的影响会有多大。
8.文化保护
数字化文化保护与利用是VR技术的传统 应用领域。通过VR技术可以再现历史文化遗 产，特别是非物质文化遗产，使得参与者可 以穿越时空，体验历史文化。
VR家装设计与体验系统。 可以沉浸式地选择体验不同的 壁纸、地板等装饰材料和图案， 以及家具的摆放效果。很显然V R技术将对这一领域带来巨大影 响。
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。