虚拟现实技术课件

高性能计算机系统
高性能计算机系统处理技术主要包括数 据转换和数据预处理技术；实时、逼真 图形图像生成与显示技术；多种声音的 合成与声音空间化技术；多维信息数据 的融合、数据压缩以及数据库的生成； 包括命令识别、语音识别，以及手势和 人的面部表情信息的检测等在内的模式 识别；分布式与并行计算，以及高速、 大规模的远程网络技术。
三维显示设备
空间数据采集系统
采集
计算机系统 超级图形工作站
交互
人体数据捕捉系统
三维控制设备
空间数据采集系统
空间数据采集系统，通过卫星遥感、航空遥感和全球 定位系统等获取及时空间数据，建立准确可靠的虚拟 现实空间环境。遥感是一种利用物体反射和辐射电磁 波的固有特性，通过贯彻电磁波、识别物体以及物体 存在环境条件的技术。
虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一 个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思 想，比如当在盖一座现代化的大厦之前，你首 先要做的事是对这座大厦的结构、外形做细致 的构思，为了使之定量化，你还需设计许多图 纸，当然这些图纸只能内行人读懂，虚拟现实 可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境， 使以往只能借助传统沙盘的设计模式提升到数 字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设 计和规划的质量与效率。这是VR所具有的第 三类特征，即想象性（Imagination）。
人体数据捕捉系统
人体数据捕捉设备，可以实事的记录人体的各项数据 和动作，包括人体动作、面部表情、生理指数、气味、 语音等。
三维交互设备
常见的三维显示设备有头盔式显示器和立体眼 镜等。 头盔式显示器采用立体图绘制技术来产生两幅 相隔一定间距的透视图，并直接显示到对应于 用户左、右眼的两个显示器上。新型的头盔式 显示器都配以磁定位传感器，可以测定用户的 视线方向，使场景能够随着用户视线的改变而 作出相应的变化。
虚拟现实技术在电影中的运用. 例子:黑客帝国
商品展示(如家居,家电等)
二 VR硬件及交互设备
一个典型的虚拟现实系统由空间数据采集系统、人体 数据捕捉系统、三维显示设备、三维控制设备以及和 计算机系统构成。空间数据采集系统、人体数据捕捉 系统为虚拟环境建立空间模型；三维显示设备、三维 控制设备同属于三维交互设备，设计和制造出性能优 越的三维交互设备是虚拟现实技术的关键。
1.1 什么是虚拟现实
虚拟现实或称虚拟环境,是由计算机生成的.具有临场感 觉的环境,它是一种全新的人机交互系统. 虚拟现实技术本质上说是一种高度逼真地模拟人在现 实生活中视觉.听觉.动作等行为的交互技术. 传统的信息处理环境一直是“人适应计算机”，而当 今的目标或理念是要逐步使 “计算机适应人”，人们 要求通过视觉、听觉、触觉、嗅觉，以及形体、手势 或口令，参与到信息处理的环境中去，从而取得身临 其境的体验。这种信息处理系统已不再是建立在单维 的数字化空间上，而是建立在一个多维的信息空间中。 虚拟现实技术就是支撑这个多维信息空间的关键技术。
交互性 (Interaction)
虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传 统的三维动画是不一样的，它不是一个静态的 世界，而是一个开放、互动的环境，虚拟现实 环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者 影响，这是VR的第二个特征，即交互性 （Interaction）。
想象性 (Imagination)
三维 交互设备
三维空间控制设备共同特征是至少能够控制六 个自由度(Degree of Freedom)，对应于描述三 维对象的宽度、高度、深度、俯仰(pitch)角、 转动(yaw)角和偏转(roll)角。常见的三维控制 设备有数据手套、跟踪球、三维探针、三维鼠 标器及三维操作杆等。
数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种 全新的交互手段，可以为用户提供一种非常真 实自然的三维交互手段。
预先假定的观察路径，无法
改变。
操纵者可以实时感受运动带 来的场景变化，步移景异，并可 亲自布置场景，具有双向互动的
功能。
只能如电影一样单向演示， 场景变化,画面需要事先制作生成，
耗时、费力、成本较高。
虚拟现实
支持立体显示和3D立体声，三 维空间真实。
三维动画
不支持
没有时间限制，可真实详尽地 展示，并可以在虚拟现实基础上导 出动画视频文件，同样可以用于多 模体资料制作和宣传，性价比高。
1.3 虚拟现实的分类
桌面虚拟现实 沉浸的虚拟现实 增强现实性的虚拟现实 分布式虚拟现实
1.4 虚拟现实与三维动画的区别
虚拟现实
三维动画
虚拟环境由基于真实数据建 立的数字模型组合而成，严格遵 循工程项目设计的标准和要求， 属于科学仿真系统。
操纵者亲身体验虚拟三维空 间，身临其境。
场景画面由动画制作人员根 据材料或想象直接画制而成，与 真实的环境和数据有较大的差距， 属于演示类艺术作品。
1.2虚拟现实的特点
浸没感 (Immersion) 交互性 (Interaction) 想象性 (Imagination)
浸没感 (Immersion)
❖计算机产生一种人为虚拟的环境，这 种虚拟的环境是通过计算机图形构成的 三维数字模型，编制到计算机中去产生 逼真的“虚拟环境”,从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉,这 就是虚拟现实技术的浸没感(Immersion) 或临场参与感
地理信息论坛系列讲座（四）
虚拟现实技术初探
2020年10月16日
主要内容
一 概述 二 VR硬件及交互设备 三 虚拟现实与网络GIS 四 虚拟现实主要开发技术 五 虚拟环境建模及其工具 六 开发实例：南京师范大学仙林校区虚拟校园 七 发展展望与存在的问题 附录：参考文献
一 概述
❖ 虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域 的应用过程中的结晶和反映，不仅包括图形学、 图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技 术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数 学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、 心理学和社会学等相关。
受动画制作时间限制，无法详 尽展示，性价比低。
在实时三维环境中，支持方案 调整、评估、管理、信息查询等功 能，适合较大型复杂工程项目的规 划、设计、投标、报批、管理等需 要，同时又具有更真实和直观的多 媒体演示功能。
只适合简 单的演示功能。
1来自百度文库5 虚拟现实技术在现实中的运用
许多游戏厂商,为了使游戏人物的动作更逼真, 常常就会使用动作捕获系统.