虚拟现实基础.pptx
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
返回
5.1.1 虚拟现实的定义
Virtual Reality（VR） (J.Lanier,1989)
译为: 虚拟现实、灵境、幻真... 定义：
1 让使用者在人工合成的环境里获得“进入角色”的体验。
这涉及到三维立体显示跟踪头盔、立体声耳机、数据手套等
2 是计算机生成的一种模拟环境（如飞机驾驶舱、分子结 构世界等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环
境 中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。
－“模拟环境”：计算机生成的有立体感的图形； －“传感设备”：穿戴在用户身上的装置，如立体头盔、数据手套； －“投入”：用户有身临其境的感觉； －“自然交互”：指日常使用的方式对环境内进行操作。
虚拟现实是一项综合技术
涉及 计算机图形学、人机接口技术、图像处理与模式 识别、多传感器技术、语音处理与音响技术、网 络技术、并行处理技术、高性能计算机系统、人 工智能技术…...
（3）增强现实性的虚拟现实：模拟现实世界、仿真现实
世界，增强参与者对真实环境的感受，例如,战机飞行员的 平视显示器。
（4）分布式虚拟现实：多个用户同时参与一个虚拟空间。
分布式虚拟现实
（Distributed Virtual Environment)
利用计算机构造的一个真实世界的模拟，地理上 分布的用户可以通过网络共享该环境，并与周围 的环境以及在相互之间进行交互。共享虚拟环境 涉及到虚拟现实、分布对象、网络、人机交互、 智能代理等领域。
想象 （Imagination）: 它的应用能解决在工程、医 学、军事等方面的一些问题,这些应用是ＶＲ与设 计者并行操作,为发挥它们的创造性而设计的,这极 大地依赖于人类的想象力。
Immersion 沉浸
I3
Interaction 交互
Imagination 想象
5.1.3 虚拟现实的类型
(1)桌面级虚拟现实：成本低，应用面比较广，但 缺乏完全投入
第五章 虚拟现实基础
目录
5.1 虚拟现实的基本概念 5.2 虚拟现实的历史发展 5.3 虚拟现实的关键技术 5.4 虚拟现实的制作与应用 5.5 虚拟现实的主要设备与产品 5.6 虚拟现实的主要应用
5.1 虚拟现实的基本概念
5.1.1 虚拟现实的定 义 5.1.2 虚拟现实的特 征 5.1.3 虚拟现实的类 型
◦ 基于静态图像的虚拟现实技术：将连续拍摄的图像和视 频在计算机中拼接以建立的实景化虚拟空间。
◦ VRML（虚拟现实造型语言）：采用描述性的文本语言 描述基本的三维物体的造型，通过一定的控制，将这些 基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文 本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维 场景。
➢ 软件基础： 虚拟现实技术和网络技术的结合 ➢ 日益复杂的数据使得原来的界面不能满足需要，人们
希望更加直观的表达信息，使用更加自然的方式进行 人机交互以及通过网络实现人与人之间实时、形象的 交流
分布式虚拟现实的特点
➢ 各用户具有共享的虚拟工作空间； ➢ 伪实体的行为真实感； ➢ 支持实时交互，共享时钟； ➢ 多个用户可以各自不同的方式相互通信； ➢ 资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界
（2）投入的虚拟现实：完全投入，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 种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。 常 用的有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。
中的对象。
分布式虚拟现实的应用
军事训练 网络会议与远程协作 娱乐和虚拟社区 电子商务
美国 SIMNET系统 Sony公司基于DIVE的一个系统
Cybertown (使用Blaxxun） VR commerce of IBM
基于Web和VRML的分布式虚拟环境
美国 SIMNET军事训练系统 —— 减小军费开支
SIMNET被称为第一个廉价而又实用的模拟网络系统。它可 以用来训练坦克、直升机以及战斗演习，并训练部队之间的 协同作战能力。
5.2 虚拟现实的历史发展
虚拟现实和其他技术一样，也是在前人大量 工作的基础上发展起来的：
(1).立体电影，立体声技术 (2).飞行模拟器，最早实际使用的仿真技术 (3).“星际旅行”,“宇宙飞船”的演示 (4).机械手、机器人 危险场合进行各类
军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，他们可以 看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑以及由其他部 队操纵的车辆的模拟现场。这些由实际人员操纵的车辆可以 相互射击，系统利用无线电通讯和声音效果来加强真实感。 系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的举动。炮火 的显示极为逼真，用户可以看到被攻击部队被炸毁的情况。 从直升机上看到的场景也非常逼真。SIMNET系统可将多大 1000个部队用网络连接起来，因此可以训练作战部队的战 斗以及试验新的战术思想。
需要 计算机专家、人类工程学(Ergonomics) 专家、
心理学专家等共同开发研究。
5.1.2 虚拟现实的特征
沉浸感（Immersion）: 能给人们以真实世界的感 觉，让人感觉全方位地沉浸在这个虚幻的世界中， 难以分辨真假。
交互性（Interaction）: 虚拟现实与通常CAD系统所产 生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而 是可以对使用者的输入作出反应。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。
• 其他同义词包括: Networked VE (VR), Shared VE (VR), Multi-User VE, etc. 其实质是一种人机交互界 面
分布式虚拟环境发展的原动力
➢ 因特网技术的广泛使用: Internet已经成为娱乐、 商业等的重要媒体
➢ 硬件基础：网络带宽的提高（宽带网的逐渐普及）， 个人计算机图形处理能力的增强
“遥控操作” (5).游戏,驾驶汽车、潜艇航行
Βιβλιοθήκη Baidu 重要事件
1962年，美国电影摄影师Morton Heilig研制出一套称为 Sensorama的立体电影系统。这套系统供一个人观看，具 有多种感官刺激的立体显示设备。
5.1.1 虚拟现实的定义
Virtual Reality（VR） (J.Lanier,1989)
译为: 虚拟现实、灵境、幻真... 定义：
1 让使用者在人工合成的环境里获得“进入角色”的体验。
这涉及到三维立体显示跟踪头盔、立体声耳机、数据手套等
2 是计算机生成的一种模拟环境（如飞机驾驶舱、分子结 构世界等），通过多种传感设备使用户“投入”到该环
境 中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。
－“模拟环境”：计算机生成的有立体感的图形； －“传感设备”：穿戴在用户身上的装置，如立体头盔、数据手套； －“投入”：用户有身临其境的感觉； －“自然交互”：指日常使用的方式对环境内进行操作。
虚拟现实是一项综合技术
涉及 计算机图形学、人机接口技术、图像处理与模式 识别、多传感器技术、语音处理与音响技术、网 络技术、并行处理技术、高性能计算机系统、人 工智能技术…...
（3）增强现实性的虚拟现实：模拟现实世界、仿真现实
世界，增强参与者对真实环境的感受，例如,战机飞行员的 平视显示器。
（4）分布式虚拟现实：多个用户同时参与一个虚拟空间。
分布式虚拟现实
（Distributed Virtual Environment)
利用计算机构造的一个真实世界的模拟，地理上 分布的用户可以通过网络共享该环境，并与周围 的环境以及在相互之间进行交互。共享虚拟环境 涉及到虚拟现实、分布对象、网络、人机交互、 智能代理等领域。
想象 （Imagination）: 它的应用能解决在工程、医 学、军事等方面的一些问题,这些应用是ＶＲ与设 计者并行操作,为发挥它们的创造性而设计的,这极 大地依赖于人类的想象力。
Immersion 沉浸
I3
Interaction 交互
Imagination 想象
5.1.3 虚拟现实的类型
(1)桌面级虚拟现实：成本低，应用面比较广，但 缺乏完全投入
第五章 虚拟现实基础
目录
5.1 虚拟现实的基本概念 5.2 虚拟现实的历史发展 5.3 虚拟现实的关键技术 5.4 虚拟现实的制作与应用 5.5 虚拟现实的主要设备与产品 5.6 虚拟现实的主要应用
5.1 虚拟现实的基本概念
5.1.1 虚拟现实的定 义 5.1.2 虚拟现实的特 征 5.1.3 虚拟现实的类 型
◦ 基于静态图像的虚拟现实技术：将连续拍摄的图像和视 频在计算机中拼接以建立的实景化虚拟空间。
◦ VRML（虚拟现实造型语言）：采用描述性的文本语言 描述基本的三维物体的造型，通过一定的控制，将这些 基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文 本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维 场景。
➢ 软件基础： 虚拟现实技术和网络技术的结合 ➢ 日益复杂的数据使得原来的界面不能满足需要，人们
希望更加直观的表达信息，使用更加自然的方式进行 人机交互以及通过网络实现人与人之间实时、形象的 交流
分布式虚拟现实的特点
➢ 各用户具有共享的虚拟工作空间； ➢ 伪实体的行为真实感； ➢ 支持实时交互，共享时钟； ➢ 多个用户可以各自不同的方式相互通信； ➢ 资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界
（2）投入的虚拟现实：完全投入，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 种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。 常 用的有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。
中的对象。
分布式虚拟现实的应用
军事训练 网络会议与远程协作 娱乐和虚拟社区 电子商务
美国 SIMNET系统 Sony公司基于DIVE的一个系统
Cybertown (使用Blaxxun） VR commerce of IBM
基于Web和VRML的分布式虚拟环境
美国 SIMNET军事训练系统 —— 减小军费开支
SIMNET被称为第一个廉价而又实用的模拟网络系统。它可 以用来训练坦克、直升机以及战斗演习，并训练部队之间的 协同作战能力。
5.2 虚拟现实的历史发展
虚拟现实和其他技术一样，也是在前人大量 工作的基础上发展起来的：
(1).立体电影，立体声技术 (2).飞行模拟器，最早实际使用的仿真技术 (3).“星际旅行”,“宇宙飞船”的演示 (4).机械手、机器人 危险场合进行各类
军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，他们可以 看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路、建筑以及由其他部 队操纵的车辆的模拟现场。这些由实际人员操纵的车辆可以 相互射击，系统利用无线电通讯和声音效果来加强真实感。 系统的每个用户可以通过环境视点来观察别人的举动。炮火 的显示极为逼真，用户可以看到被攻击部队被炸毁的情况。 从直升机上看到的场景也非常逼真。SIMNET系统可将多大 1000个部队用网络连接起来，因此可以训练作战部队的战 斗以及试验新的战术思想。
需要 计算机专家、人类工程学(Ergonomics) 专家、
心理学专家等共同开发研究。
5.1.2 虚拟现实的特征
沉浸感（Immersion）: 能给人们以真实世界的感 觉，让人感觉全方位地沉浸在这个虚幻的世界中， 难以分辨真假。
交互性（Interaction）: 虚拟现实与通常CAD系统所产 生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而 是可以对使用者的输入作出反应。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。
• 其他同义词包括: Networked VE (VR), Shared VE (VR), Multi-User VE, etc. 其实质是一种人机交互界 面
分布式虚拟环境发展的原动力
➢ 因特网技术的广泛使用: Internet已经成为娱乐、 商业等的重要媒体
➢ 硬件基础：网络带宽的提高（宽带网的逐渐普及）， 个人计算机图形处理能力的增强
“遥控操作” (5).游戏,驾驶汽车、潜艇航行
Βιβλιοθήκη Baidu 重要事件
1962年，美国电影摄影师Morton Heilig研制出一套称为 Sensorama的立体电影系统。这套系统供一个人观看，具 有多种感官刺激的立体显示设备。