第1章_虚拟现实技术概述
虚拟现实技术概论 第2版 第1章 虚拟现实
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。
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。
Myron Krueger（左一） VIEW虚拟现实系统
VR分类
分布式VR系统 Distributed VR
VR的分类
桌面式VR系统（Desktop VR）
基本上是一套基于普通PC平台的 小型桌面虚拟现实系统。
使用个人计算机（PC）或初级图形 PC工作站去产生仿真，计算机的屏 幕作为使用者观察虚拟环境的窗口。
立体眼镜、位置跟踪器、数据手套 或者6个自由度的三维空间鼠标等设 备操作虚拟场景中的各种对象。
02
VR的特性
VR的特性（1M3I）
多感知性(Multi-Sensory)
视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、 运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
交互性（Interactivity）
利用一些传感设备进行交互，感觉就像是 在真实客观世界中一样。
沉浸性（Immesion）
利用三维立体图像，给人一种身临其境的 感觉。
虚拟现实技术的复习资料
虚拟现实技术第一章1、虚拟现实的概念：用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界；让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
虚拟现实是计算机与用户之间的一种理想化的人-机界面形式。
通常用户戴一个头盔（用来显示立体图象的头式显示器），手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。
2、虚拟现实的特征与传统计算机相比，虚拟现实系统具有四个重要特征：临界性，交互性，想象性，多感知性3、虚拟现实系统的构成：a.虚拟世界（包含三维模型或环境定义的数据库） b.虚拟现实软件（提供实现观察和参与虚拟世界的能力） c.计算机 d.输入设别（观察和构造虚拟世界；如三维鼠标，数据手套，定义跟踪器等） e.输出设备（现实虚拟世界；如显示器，头盔等）4、虚拟现实系统的类型桌面虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统，混合虚拟现实系统5、虚拟现实的硬件设备跟踪系统（把使用者身体位置的变动反馈给主机，以实时改变图像和声音）知觉系统（人及交互的各种界面，包括视觉装置：头盔显示器等；触觉装置:数据手套跟踪球等）音频系统：立体声耳机等图像生成和现实系统：产生视觉图象和立体显示6、虚拟现实有哪些软件VR系统开发工具：能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信息；能生成立体显示图行；能把各种数据库，各种CAD软件进行调用和互联3DSMax：三维制作软件Maya：三维动画以及虚拟现实制作软件，实时三维模型创建软件Multigen Creator7、眼睛的作用、视觉暂留和临界融合频率的概念眼睛的作用：调节和聚焦，明暗适应，视觉暂留，立体视觉，视场视觉暂留：视觉暂留是视网膜的电化学县乡造成视觉的反应时间。
当观看很短的光脉冲时，视杆细胞得到越0.25s的峰，视椎细胞快4倍（0.04s）。
这种现象造成视觉暂留。
临界融合频率：临界融合频率（CFF）效果会产生把离散图像序列组合成连续视觉的能力，CFF最低20Hz，冰取决于图像尺寸和亮度。
第1章 虚拟现实技术概述
沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器、洞穴式显示 设备和数据手套等交互设备把用户的视觉、听觉和 其他感觉封闭起来，从而使用户全心投入并沉浸其 中的体验。
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统则允许 用户对现实世界进行观察的 同时，将虚拟图像叠加在真 实物理对象之上，为用户提 供与所看到的真实环境有关 的、存储在计算机中的信息， 从而增强用户对真实环境的 感受。
分布式虚拟现实项目
分布式虚拟现实系统是虚拟现实技术和网络技术相 结合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不 同地理位置的多个用户或多个虚拟世界通过网络相 连接共享信息的系统。
1.6 虚拟现实系统开发工具
第一种是从底层做起，如利用C或C++等高级语言，采用 OpenGL或者DirectX支持的图形库进行编程。 第二种是利用现有成熟、专业的面向对象的虚拟现实开发 软件作为开发工具，例如Virtools、Quest3D、Eon Studio、Cult3D、VRP、Converse 3D等软件。 第三种介于这两者之间，利用专业的虚拟现实编程开发库 或开发包，进行二次开发，例如：Multigen Vega、 Prime OpenGVS、VTree、X3D、Java 3D等。
第 1 章 虚拟现实技术概述
1.1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是20 世纪末逐渐兴起的一门崭新的综合性信息技术。 虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代高科 技，生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的虚 拟环境。用户借助必要的设备以自然的方式与虚 拟世界中的物体进行交互，从而产生身临其境的 感受和体验。
VR技术的高速发展阶段
虚拟现实教育培训项目实施方案
虚拟现实教育培训项目实施方案第1章项目背景与目标 (3)1.1 虚拟现实技术概述 (3)1.2 教育培训领域需求分析 (3)1.3 项目目标与意义 (4)第2章虚拟现实技术在教育培训中的应用场景 (4)2.1 虚拟现实教学优势 (4)2.1.1 提高学习兴趣和积极性 (4)2.1.2 提升学习效果和效率 (4)2.1.3 增强实践操作能力 (4)2.1.4 促进个性化学习 (5)2.2 应用场景概述 (5)2.2.1 虚拟实验室 (5)2.2.2 虚拟实训基地 (5)2.2.3 虚拟课堂 (5)2.2.4 虚拟培训 (5)2.3 典型应用案例分析 (5)2.3.1 案例一：虚拟现实在医学教育培训中的应用 (5)2.3.2 案例二：虚拟现实在工程教育培训中的应用 (5)2.3.3 案例三：虚拟现实在语言教育培训中的应用 (5)2.3.4 案例四：虚拟现实在军事教育培训中的应用 (6)第3章培训课程体系设计 (6)3.1 课程体系构建原则 (6)3.2 课程模块设置 (6)3.3 课程内容与教学方法 (6)第4章教学资源建设 (7)4.1 教学资源类型与特点 (7)4.2 资源开发与整合 (7)4.3 资源管理与共享 (7)第五章教学环境搭建 (8)5.1 硬件设备选型与配置 (8)5.1.1 头戴式显示器（HMD） (8)5.1.2 交互设备 (8)5.1.3 计算设备 (8)5.1.4 网络设备 (8)5.2 软件系统开发与优化 (9)5.2.1 虚拟现实系统 (9)5.2.2 教学管理系统 (9)5.2.3 系统优化 (9)5.3 网络环境与安全 (9)5.3.1 网络环境 (9)5.3.2 安全措施 (9)第6章教师队伍建设 (10)6.1 教师角色与能力要求 (10)6.1.1 角色定位 (10)6.1.2 能力要求 (10)6.2 教师培训与认证 (10)6.2.1 培训内容 (10)6.2.2 培训方式 (10)6.2.3 认证体系 (10)6.3 教师激励与评价机制 (11)6.3.1 激励措施 (11)6.3.2 评价机制 (11)第7章学员管理与评价 (11)7.1 学员筛选与分组 (11)7.2 学习进度监控与指导 (11)7.3 学业评价与反馈 (12)第8章项目实施与推广 (12)8.1 实施步骤与时间安排 (12)8.1.1 项目启动阶段（第12个月） (12)8.1.2 项目执行阶段（第36个月） (12)8.1.3 项目收尾阶段（第78个月） (12)8.2 项目风险管理 (12)8.2.1 技术风险 (13)8.2.2 市场风险 (13)8.2.3 人员风险 (13)8.3 项目推广与宣传 (13)8.3.1 线上宣传 (13)8.3.2 线下宣传 (13)8.3.3 媒体合作 (13)第9章质量保障与持续改进 (13)9.1 教学质量控制策略 (13)9.1.1 制定明确的教学质量标准：根据项目目标和培训内容，明确教学质量标准，包括教师素质、课程设置、教学方法、教学资源、学生满意度等方面。
虚拟现实技术课件第1章
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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。
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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）
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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
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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”。
虚拟现实期中测试题(有答案)
第1章：虚拟现实技术概论1、什么是虚拟现实技术？虚拟现实技术是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、和味觉等多种感觉通道的（实时模拟和实时交互）。
2、虚拟现实现实之父（Ivan Sutherland），也是计算机图形学之父3、虚拟现实技术的发源地是（美国）？？4、世界上第一套虚拟演播室由（日本）生产 NHK Nano space5、虚拟现实技术的三大特性：沉浸性，交互性、想象性6、虚拟现实系统的组成：计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等、7、虚拟现实系统的分类：沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统第2章：虚拟现实系统的硬件设备1、虚拟现实系统中硬件设备由三个部分组成：(输入设备、输出设备、生成设备)2、有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两类：(基于自然的交互设备、三维定位跟踪设备)3、基于自然的交互设备又分为：（数据手套、数据衣、三维控制器、三维鼠标）4、数据手套主要的生产公司有：（VPL公司的数据手套、Vertex公司的赛伯手套、Exos公司的灵巧手手套、Mattel公司的Power Glove）（最便宜）5、三维定位跟踪系统包括：（电磁跟踪系统、声学跟踪系统、光学跟踪系统、机械跟踪系统、惯性位置跟踪系统）6、虚拟系统的输出设备主要有：（视觉感知设备、听觉感知设备、触觉（力觉）感知设备）7、视觉感知设备的典型应用：（台式立体显示系统、头盔显示器、吊杆式显示器、洞穴式立体显示装置、响应工作台显示装置、墙式立体显示装置）8、头盔显示器（HMD）主要组成是：（显示器）和（光学透镜）9、洞穴式立体显示装置（CAVE）主要包括：（专业虚拟现实工作站、多通道立体投影系统、虚拟现实多通道立体投影软件系统、房间式立体成像系统）10、响应工作台显示装置（RWB）主要组成有：（投影显示器、一个大的反射镜、一个即做桌面又做显示屏的特殊玻璃）11、虚拟世界的生成设备有：基于PC的VR系统、基于图形工作站的VR系统、超级计算机第三章：虚拟现实系统的相关技术1、立体显示技术是虚拟现实技术的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现在有多种方法和手段实现，主要有：（彩色眼镜法、偏振光眼镜法、串行式立体显示法、裸眼立体显示实现技术）2、在真实感事实绘制技术中为了提高显示的逼真度加强真实性常采用的方法有：（纹理映射、环境映照、反走样）3、三维虚拟声音的主要特征：（全向三维定位特性、三维实时跟踪特性、沉浸感与交互性）4、（层次包围盒法）是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法、它是解决碰撞检测问题固有时间复杂性的一种有效方法。
虚拟现实(VR与增强现实(AR技术应用方案
虚拟现实（VR与增强现实（AR技术应用方案第一章：虚拟现实（VR）技术概述 (2)1.1 VR技术的发展历程 (2)1.2 VR技术的核心组成部分 (3)第二章：虚拟现实（VR）硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器（HMD） (4)2.2 手柄与追踪设备 (4)2.3 虚拟现实交互设备 (5)第三章：虚拟现实（VR）软件平台 (5)3.1 VR内容创作工具 (5)3.1.1 Unity (6)3.1.2 Unreal Engine (6)3.1.3 VR Studio (6)3.2 VR应用程序开发框架 (6)3.2.1 OpenVR (6)3.2.2 OSVR (6)3.2.3 Unity XR Interaction Toolkit (6)3.3 VR内容分发平台 (7)3.3.1 SteamVR (7)3.3.2 Oculus Store (7)3.3.3 Viveport (7)第四章：增强现实（AR）技术概述 (7)4.1 AR技术的发展历程 (7)4.2 AR技术的核心组成部分 (8)第五章：增强现实（AR）硬件设备 (8)5.1 智能眼镜 (8)5.2 手机与平板电脑 (9)5.3 AR投影设备 (9)第六章：增强现实（AR）软件平台 (9)6.1 AR内容创作工具 (9)6.1.1 Unity AR Foundation (9)6.1.2 ARKit（iOS） (10)6.1.3 ARCore（Android） (10)6.1.4 Vuforia (10)6.2 AR应用程序开发框架 (10)6.2.1 ARKit（iOS） (10)6.2.2 ARCore（Android） (10)6.2.3 EasyAR (10)6.2.4 Wikitude (11)6.3 AR内容分发平台 (11)6.3.1 Apple App Store (11)6.3.2 Google Play (11)6.3.3 Vuforia Developer Services (11)6.3.4 Wikitude Studio (11)第七章：虚拟现实（VR）在教育领域的应用 (11)7.1 虚拟课堂 (11)7.1.1 概述 (11)7.1.2 应用场景 (12)7.1.3 技术实现 (12)7.2 虚拟实验 (12)7.2.1 概述 (12)7.2.2 应用场景 (12)7.2.3 技术实现 (12)7.3 虚拟实训 (12)7.3.1 概述 (12)7.3.2 应用场景 (12)7.3.3 技术实现 (13)第八章：增强现实（AR）在零售行业的应用 (13)8.1 虚拟试衣 (13)8.2 商品展示 (13)8.3 购物体验优化 (14)第九章：虚拟现实（VR）在医疗领域的应用 (14)9.1 虚拟诊疗 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 应用场景 (15)9.1.3 技术特点 (15)9.2 虚拟手术 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 应用场景 (15)9.2.3 技术特点 (15)9.3 康复训练 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.2 应用场景 (16)9.3.3 技术特点 (16)第十章：增强现实（AR）在娱乐与游戏领域的应用 (16)10.1 虚拟现实游戏 (16)10.2 增强现实游戏 (16)10.3 虚拟现实娱乐体验 (17)第一章：虚拟现实（VR）技术概述1.1 VR技术的发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术作为一种新兴的信息技术，旨在通过计算机的模拟环境，为用户提供一种沉浸式的交互体验。
【课件】1第1章虚拟现实(VR)基本概念PPT
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
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Internet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
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。
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，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。
第1章 虚拟现实技术概述
NASA VIVED
• 1981年，NASA研制出基于LCD的HMD原型—— 虚拟视觉环境显示器（Virtual Visual Environment Display）。 • 将Sony的Watchman电视产品进行改装，在LCD 前安装特殊光学镜头，形成聚焦图像。 • 集成DEC PDP11-40计算机、 Sutherland’s Picture System2图形计算机、Polhemus非接触 跟踪器。
Inside a SIMNET aircraft simulator.
View "outside" air-toground attack
• 1984年，M.McGreevy和J.Humphries博 士开发了虚拟环境视觉显示器，用于火星 探测，将探测器发回地面的数据输入计算 机，构造了火星表面的三维虚拟环境。
PS3 《审判之眼》
1.1 虚拟现实的概念
• Virtual Reality——VR • 定义：一种高端人机接口，通过视觉、听 觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模 拟和实时交互。 • 区别于遥在（telepresence） • 区别于增强现实（augmentation reality） • 区别于遥操作、虚拟设备
OpenGL
• OpenGL - 高性能图形算法行业标准 • 1992年7月，SGI公司发布了OpenGL的1.0版 本， • 1995年OpenGL的1.1版本面市，该版本比1.0的 性能有许多提高，并加入了一些新的功能 • 目前，随着DirectX的不断发展和完善，OpenGL 的优势逐渐丧失，至今虽然已有3Dlabs提倡开发 的2.0版本面世。Silicon Graphics已经不再以任 何让微软不悦的方式推广Open GL • 2008年 Siggraph 2008大会上宣布了OpenGL 3.0
第一章 虚拟现实技术概论
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虚拟现实在规划效果中的应用
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用户处于不完全沉浸的环境 对硬件设备要求极低 实现成本相对较低
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1.3 虚拟现实系统分类
（3）增强式虚拟现实系统（Aggrandize VR） ： 既可以允许用户看到真实世界，同时也可以看 到叠加在真实世界上的虚拟对象。是把真实环 境和虚拟环境组合在一起的一种系统，既可减 少构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体 进行操作，真正达到了亦真亦幻的境界。其特 点为：
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1.3 虚拟现实系统分类
（1）沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR） ： 提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿 佛置身于真实世界之中的感觉，具有以下五 个特点：
具有高度实时性能 具有高度的沉浸感 具有良好的系统集成度与整合性能 具有良好的开放性 能支持多种输入与输出设备并行工作
常见的沉浸式虚拟现实系统有：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
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中的对象
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1.4 虚拟现实的应用领域
（1）用于遥控机器人的遥现技术： 遥现技术是指当实际上在某一个地方时，可以产生在另一个地方的感 觉。例如，在宇宙空间站的开发计划中，受各种因素的制约，机器人的 遥控遥现技术起了至关重要的作用。 （2）仿真技术 计算机生成的具有沉浸感的环境，它对参与者生成诸如视觉、听觉、 触觉、味觉等各种感官信息，给参与者一种身临其境的感觉。例如：飞 行仿真系统 、 与虚拟生物对话 、 作战仿真系统 等。 （3）对象可视化技术： 在科学研究中对研究数据生成可视化效果以便观察和研究。例如：虚 拟风洞。 （4）虚拟实验室： 在研究工作和学习过程中，总会有许多实验需反复进行，以期得到不 同条件下的不同结果，虚拟实验室能提供这样一个平台。例如：虚拟物 理实验室。
基于虚拟现实的智能训练系统研发及应用
基于虚拟现实的智能训练系统研发及应用第一章：引言 (3)1.1 虚拟现实概述 (3)1.2 智能训练系统概述 (3)1.3 研究意义及目标 (3)1.3.1 研究意义 (3)1.3.2 研究目标 (3)第二章：虚拟现实技术基础 (4)2.1 虚拟现实关键技术 (4)2.1.1 显示技术 (4)2.1.2 交互技术 (4)2.1.3 定位与跟踪技术 (4)2.1.4 场景渲染与建模技术 (4)2.2 虚拟现实设备与工具 (5)2.2.1 头戴式显示器 (5)2.2.2 交互设备 (5)2.2.3 传感器与摄像头 (5)2.2.4 计算机硬件与软件 (5)2.3 虚拟现实系统架构 (5)2.3.1 系统组成 (5)2.3.2 系统工作原理 (5)2.3.3 系统功能优化 (5)第三章：智能训练系统设计 (6)3.1 系统需求分析 (6)3.1.1 功能需求 (6)3.1.2 功能需求 (6)3.2 系统设计原则 (6)3.2.1 用户为中心 (6)3.2.2 简单易用 (7)3.2.3 高度逼真 (7)3.2.4 智能化 (7)3.3 系统功能模块设计 (7)3.3.1 虚拟现实环境构建模块 (7)3.3.2 智能训练模块 (7)3.3.3 用户交互设计模块 (7)3.3.4 数据采集与处理模块 (7)3.3.5 个性化训练方案模块 (8)第四章：虚拟现实环境构建 (8)4.1 虚拟场景建模 (8)4.2 虚拟环境交互设计 (8)4.3 虚拟环境渲染与优化 (9)第五章：智能算法在训练系统中的应用 (9)5.2 深度学习算法概述 (9)5.3 算法在虚拟现实训练系统中的应用 (10)5.3.1 机器学习算法在虚拟现实训练系统中的应用 (10)5.3.2 深度学习算法在虚拟现实训练系统中的应用 (10)第六章：训练效果评估与优化 (10)6.1 训练效果评估方法 (10)6.1.1 评估指标体系构建 (10)6.1.2 数据采集与处理 (11)6.2 训练效果优化策略 (11)6.2.1 训练内容优化 (11)6.2.2 训练过程优化 (11)6.2.3 训练环境优化 (11)6.3 持续迭代与改进 (12)第七章：虚拟现实智能训练系统开发 (12)7.1 开发环境与工具 (12)7.1.1 硬件环境 (12)7.1.2 软件环境 (12)7.1.3 开发工具 (12)7.2 系统开发流程 (13)7.2.1 需求分析 (13)7.2.2 设计与架构 (13)7.2.3 编码与实现 (13)7.2.4 测试与调试 (13)7.3 系统测试与部署 (13)7.3.1 测试策略 (13)7.3.2 测试流程 (14)7.3.3 部署与维护 (14)第八章虚拟现实智能训练系统应用案例 (14)8.1 军事领域应用 (14)8.1.1 概述 (14)8.1.2 应用案例 (14)8.2 教育领域应用 (14)8.2.1 概述 (14)8.2.2 应用案例 (15)8.3 医疗领域应用 (15)8.3.1 概述 (15)8.3.2 应用案例 (15)第九章：市场前景与发展趋势 (15)9.1 市场前景分析 (15)9.1.1 市场规模 (15)9.1.2 市场需求 (15)9.1.3 市场竞争态势 (16)9.2 行业发展趋势 (16)9.2.2 应用领域拓展 (16)9.2.3 产业链整合 (16)9.3 发展机遇与挑战 (16)9.3.1 发展机遇 (16)9.3.2 面临挑战 (16)第十章：结论与展望 (17)10.1 研究成果总结 (17)10.2 不足与改进方向 (17)10.3 未来研究方向 (17)第一章：引言1.1 虚拟现实概述信息技术的飞速发展，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）作为一种新兴技术，逐渐成为各领域研究的热点。
利用虚拟现实技术进行大型装备维修培训
利用虚拟现实技术进行大型装备维修培训第一章：引言随着科技的不断进步，虚拟现实技术在各个领域得到了广泛应用。
其中，虚拟现实技术在大型装备维修培训方面具有巨大的潜力。
本文将探讨利用虚拟现实技术进行大型装备维修培训的优势和应用场景。
第二章：虚拟现实技术概述虚拟现实技术是一种基于计算机图形学、传感器技术和人机交互技术的综合应用。
通过使用虚拟现实设备，用户可以沉浸在一个模拟的、虚拟的环境中，并与虚拟对象进行交互。
虚拟现实技术通过模拟真实情境，实现了对用户的身临其境感受。
第三章：大型装备维修培训的挑战大型装备的维修通常需要高度的专业知识和技能。
然而，传统的培训方法往往存在一些困难。
首先，大型装备的维修通常需要面对高风险的操作环境，例如高压、高温等。
其次，大型装备通常复杂且成本高昂，难以提供足够的实物制作实践。
这些问题给大型装备维修培训带来了挑战。
第四章：虚拟现实技术在大型装备维修培训中的应用虚拟现实技术可以帮助克服传统培训方法所面临的挑战。
首先，通过虚拟现实技术，维修人员可以在模拟的环境中进行培训，避免了高风险的操作环境，提高了培训的安全性。
其次，虚拟现实技术可以生成高度逼真的虚拟装备模型，使得维修人员可以进行实践操作，提升了培训的真实感。
第五章：虚拟现实技术在大型装备维修培训中的优势利用虚拟现实技术进行大型装备维修培训具有以下优势。
首先，虚拟现实技术可以大大降低培训的成本，不再需要购买昂贵的实物装备，节省了资金投入。
其次，虚拟现实技术可以随时随地进行培训，不再受到地点和时间的限制，提高了培训的灵活性和效率。
此外，虚拟现实技术还可以根据个体的需求进行个性化的培训，提供符合个体需求的维修方案。
第六章：虚拟现实技术在大型装备维修培训中的案例分析虚拟现实技术已经在大型装备维修培训中取得了一些成功的应用案例。
例如，某航空公司利用虚拟现实技术开发了一套针对飞机维修培训的虚拟训练系统，使得培训人员可以在虚拟环境下进行各种维修操作的模拟实践。
虚拟现实在影视制作中的应用研究
虚拟现实在影视制作中的应用研究第一章虚拟现实技术概述 (2)1.1 虚拟现实技术的发展历程 (2)1.2 虚拟现实技术的原理与分类 (3)1.3 虚拟现实技术在影视制作中的应用前景 (3)第二章虚拟现实影视制作的硬件设备 (4)2.1 虚拟现实拍摄设备 (4)2.1.1 虚拟现实相机 (4)2.1.2 航拍无人机 (4)2.1.3 摄像机稳定器 (4)2.2 虚拟现实显示设备 (4)2.2.1 虚拟现实头盔 (5)2.2.2 虚拟现实眼镜 (5)2.2.3 虚拟现实投影设备 (5)2.3 虚拟现实交互设备 (5)2.3.1 手柄控制器 (5)2.3.2 手势识别设备 (5)2.3.3 眼动追踪设备 (5)2.3.4 声音交互设备 (5)第三章虚拟现实影视制作的软件技术 (5)3.1 虚拟现实场景构建 (5)3.1.1 场景建模 (6)3.1.2 场景布局 (6)3.1.3 场景优化 (6)3.2 虚拟现实动画制作 (6)3.2.1 动画设计 (6)3.2.2 动画制作 (7)3.2.3 动画渲染 (7)3.3 虚拟现实渲染技术 (7)3.3.1 实时渲染 (7)3.3.2 光线追踪渲染 (8)3.3.3 阴影和反射渲染 (8)第四章虚拟现实影视制作的创作流程 (8)4.1 虚拟现实影视项目策划 (8)4.2 虚拟现实影视剧本创作 (8)4.3 虚拟现实影视拍摄与制作 (9)第五章虚拟现实在影视特效中的应用 (9)5.1 虚拟现实特效制作技术 (9)5.2 虚拟现实特效与实景结合 (9)5.3 虚拟现实特效的创意与实现 (10)第六章虚拟现实在影视场景制作中的应用 (10)6.1 虚拟现实场景建模 (10)6.1.1 建模技术概述 (11)6.1.2 场景建模流程 (11)6.1.3 建模技巧与应用 (11)6.2 虚拟现实场景渲染 (11)6.2.1 渲染技术概述 (11)6.2.2 渲染流程 (11)6.2.3 渲染技巧与应用 (12)6.3 虚拟现实场景交互 (12)6.3.1 交互技术概述 (12)6.3.2 交互设计原则 (12)6.3.3 交互应用实例 (12)第七章虚拟现实在影视动画制作中的应用 (12)7.1 虚拟现实动画技术 (13)7.2 虚拟现实动画创作流程 (13)7.3 虚拟现实动画与影视的结合 (13)第八章虚拟现实在影视后期制作中的应用 (14)8.1 虚拟现实后期合成技术 (14)8.2 虚拟现实后期特效处理 (14)8.3 虚拟现实后期音频制作 (15)第九章虚拟现实在影视制作中的交互设计 (15)9.1 虚拟现实交互设计原则 (15)9.2 虚拟现实交互设计方法 (16)9.3 虚拟现实交互设计在影视制作中的应用 (16)第十章虚拟现实影视作品的传播与推广 (17)10.1 虚拟现实影视作品的传播渠道 (17)10.2 虚拟现实影视作品的推广策略 (17)10.3 虚拟现实影视作品的受众分析 (17)第十一章虚拟现实影视制作的教育与培训 (18)11.1 虚拟现实影视制作的教育体系 (18)11.2 虚拟现实影视制作培训课程 (18)11.3 虚拟现实影视制作的教学方法 (19)第十二章虚拟现实影视制作的发展趋势与展望 (19)12.1 虚拟现实影视制作的技术发展 (19)12.2 虚拟现实影视制作的市场前景 (20)12.3 虚拟现实影视制作的社会影响与价值 (20)第一章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术创建和模拟虚拟环境，让用户能够身临其境地体验和交互的技术。
虚拟现实技术概述
第一章虚拟现实技术概述1．什么是虚拟现实技术虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。
它以计算机技术为主，利用并综合三维图形动技术、多媒体技术、仿真技术、传感技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，利用计算机等设备来产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。
在这个虚拟世界中，人们可直接观察周围世界及物体的内在变化，与其中的物体之间进行自然的交互，并能实时产生与真实世界相同的感觉，使人与计算机融为一体。
与传统的模拟技术相比，VR技术的主要特征是：用户能够进入到一个由计算机系统生成的交互式的三维虚拟环境中，可以与之进行交互。
通过参与者与仿真环境的相互作用，并利用人类本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，全方位地获取事物的各种空间信息和逻辑信息。
2．虚拟现实技术与三维动画技术的异同VR技术和三维动画技术有本质的区别：三维动画技术是依靠计算机预先处理好的路径上所能看见的静止照片连续播放而形成的，不具有任何交互性，即不是用户想看什么地方就能看到什么地方，用户只能按照设计师预先固定好的一条线路去看某些场景，它给用户提供的信息很少或不是所需的，用户是被动的；而VR技术则截然不同，它通过计算机实时计算场景，根据用户的需要把整个空间中所有的信息真实地提供给用户，用户可依自己的路线行走，计算机会产生相应的场景，真正做到“想得到，就看得到”。
所以说交互性是两者最大的不同。
下面来看一个应用的实例。
房地产展示是这两个技术最常用的领域。
在现在的应用中，很多房地产公司采用三维动画技术来展示楼盘，其设计周期长，模式固定，制作费用高；而同时在国内也已经有多家公司采用VR技术来进行设计，其展示效果好，设计周期短，更重要的是，它是基于真实数据的科学仿真，不仅可达到一般展示的功能，而且还可以把业主带入到未来的建筑物里参观，还可展示如门的高度、窗户朝向、某时间的日照、采光的多少、样板房的自我设计、与周围环境的相互影响等。
虚拟现实与增强现实技术概论课件第1章 虚拟现实技术概论
1.1 虚拟现实技术的基本概念
1.1.4 虚拟现实的关键技术
高性能计算处理技术 虚拟现实主要基于以下几种技术实现： （1）基本模型构建技术。 （2）空间跟踪技术。 （3）声音跟踪技术。 （4）视觉跟踪与视点感应技术。 （5）计算处理技术。
1.1 虚拟现实技术的基本概念
1动态环境建模技术2实时三维图形生成和显示技术3新型交互设备的研制4智能化语音虚拟现实建模5分布式虚拟现实技术的展望6屏幕时代的终结本章小结本章简要介绍了虚拟现实和增强现实的概念和区别和相关知识
虚拟现实与增强现实 技术概论
计算机中心
第1章 虚拟现实技术概论
Virtual Reality - A Dream Turned Into Reality
这一目标的基础，三者之间是过程和结果的关系。
只需像在现实中那样伸出手来， 就可以和游戏世界的物体互动。 除了 VR 眼镜外不需要额外配 件，沉浸感更强。
1.1 虚拟现实技术的基本概念
1.1.2 虚拟现实技术的特征
2．交互性(Interaction) 虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，
使用者不仅可以利用计算机键盘、鼠标进行交互，而且能 够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。
1.4 虚拟现实技术的应用
VR的应用范围很广，诸如国防、建筑设计、工业 设计、培训、医学领域等。Helsel与Doherty早在1993 年就对全世界范围内已经进行的805项VR研究项目做了 统计，结果表明：VR技术在娱乐、教育及艺术方面的 应用占据主流，达21.4%，其次是军事与航空方面达 12.7%，医学方面达6.13%，机器人方面占6.21%，商业 方面占4.96%；另外，在可视化计算、制造业等方面也 有相当的比重。
虚拟现实技术中的应急救援与演练
●03
第3章 虚拟现实技术中的救援 策略制定
灾害模拟与情景演练
实时模拟
模拟各种自然灾害和事故情景
策略制定
帮助救援人员预案准备
效率提升
提前演练提高实战能力
多维度策略制定与优化
灵活调整 根据不同情况动态调整策略 实验不同方案以获得最佳效果
实战演练 在虚拟环境中模拟应急情况 提高应对复杂场景的能力
协同工作 支持团队共同制定决策 加强团队合作与沟通
虚拟现实技术在应急救 援领域将更加广泛和深 入
创新与应用
期待虚拟现实技术在 应急救援领域有更多 创新和应用
重要训练工具
未来虚拟现实技术有望 成为救援人员的重要训 练工具
结尾
谢谢您的聆听和阅读，希望本次分享可以为您 对虚拟现实技术在应急救援中的价值有更深的 认识。如果您有任何问题或建议，请随时与我 联系，期待与您的进一步交流和探讨。谢谢！
●02
第2章 虚拟现实技术中的实战 演练
虚拟现实技术中 的真实模拟
虚拟现实技术可以提供高度真实感的模拟环境， 让用户身临其境。在实战演练中，虚拟现实技 术可以帮助救援人员模拟应对突发事件的场景。 通过虚拟现实技术的实战演练，救援人员可以 提前了解行动规程，提高救援效率
虚拟现实技术中的团队协作
多人协作场景模拟 协同行动
总结
本文深入探讨了虚拟现实技术在应急救援中的 重要应用，包括实战演练、救援策略制定、救 援团队培训以及救援效果评估等方面。虚拟现 实技术为应急救援工作带来了新的方法和工具， 有效提高了救援效率和效果。通过虚拟现实技 术的应用，我们可以更好地应对各种突发事件， 有效保障人民生命和财产安全。
展望
广泛应用
问题解决 协同解决
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• 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟
踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Displ
• 1972年，Nolan Bushnell（ Ivan Sutherland 学生）开发出第一个交
互式电子游戏Pong ，在一台机器上模拟乒乓球，
• 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，
一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools等。
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1.2 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术是指利用计算机生成一 种模拟环境，并通过多种专用设备使用户 “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。VR让用户使用人的自然技能
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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（发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第 一套HMD命名为“EyePhones”。
1-10
• 1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出
了VRML这个名字。后来又出现了大量的VR建模语言，如：X3D， Java3D等。
• 1994年，Burdea G和Coiffet出版了虚拟现实技术一书，在书中他
用3I（Imagination、Interaction、Immersion）概括VR的三个基 本特征。
1-6
1.1 虚拟现实技术的发展史
• 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示）
1965年，Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》（终极 的显示）的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备 以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了 对虚拟现实系统的研究探索历程。
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虚拟现实技术及应用
1-2
第1章 虚拟现实技术概论
1.1 虚拟现实技术的发展史
1.2 虚拟现实技术的概念
1.3 虚拟现实技术的特征
1.4 虚拟现实系统的分类
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.6 虚拟现实技术的研究现状
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虚拟现实技术
虚拟现实技术（Virtual Reality）简 称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门 综合性信息技术，融合了数字图像处理、 计算机图形学、人工智能、多媒体、传感 器、网络以及并行处理等多个信息技术分 支的最新发展成果。
• 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据
手套——Sayre Glove
• 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR
技术的研究 ：1984年，NASA Ames研究中心的M. McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年， Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。
• Crt 终端-液晶光闸眼镜 • 大屏幕投影液晶光闸眼镜
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• • • • • • • •
2.操作设备
• •
数据手套 力矩球 操纵杆 触觉反馈 力学反馈 TELETACT手套 它是一种用于触觉和力觉反馈的装置，利用小气袋向手提供触觉和力觉的刺激。这些小气袋能 被迅速地加压和减压。当虚拟手接触一件虚拟物体时，存储在计算机里的该物体的力模式被调用， 压缩机迅速对气袋充气或放气，使手部有一种非常精确的触觉。 数据衣 为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量， 包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换，身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和 数据手套与虚拟现实交互数据衣
• 20世纪90年代，迅速发展的计算机软件、硬件系统使得基于大型数据
集合的声音和图像的实时动画制作成为可能，越来越多的新颖、实用的 输入输出设备相继进入市场，而人机交互系统的设计也在不断创新，这 些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。其中，利用虚拟现实技 术设计波音777获得成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成 果。
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虚拟现实交互设备
•
在VR系统中，有许多有趣的、功能不同的专 用设备，下面选一些代表性的设备加以介绍。
• 显示设备：
• 头盔显示器
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• BOOM可移动式显示器：它是一种半投入式视觉
显示设备。使用时，用户可以把显示器方便地置于眼前， 不用时可以很快移开。BOOM使用小型的阴极射线管，产 生的像素数远远小于液晶显示屏，图像比较柔和，分辨率 为1280×1024像素，彩色图像。
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1.1 虚拟现实技术的发展史
• 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行
员的模拟器，，使乘坐者的感觉和坐在真的 飞机上是一样的。
。
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• 1956年，Morton Heilig开发出摩托车仿真
器 Sensorama ， Sensorama具有三维显示 及立体声效果，并能产生振动和风吹的感 觉。
对虚拟世界中的物体进行操作，并能提供视觉 听觉 触觉 等直观自然的实时感知。
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1.2 虚拟现实技术的概念
个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、 以高性能计算机为核心的虚拟环 境处理器、以头盔显示器为核心 的视觉系统、以语音识别、声音 合成与声音定位为核心的听觉系 统、以方位跟踪器、数据手套和 数据衣为主体的身体方位姿态跟 踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉 与力觉反馈系统等功能单元构 成。 。
• 1966年，美国的MIT林肯实验室在海军科研办公室的资助下，研制出了第一
个头盔式显示器(HMD)，随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。
• 1967年，美国北卡罗来纳大学开始了Grup计划，研究探讨力反馈(Force
Feedback)装置。该装置可以将物理压力通过用户接口引向用户，可以使人 感到一种计算机仿真力。