虚拟现实(VRML语言)作业

虚拟现实（ VRML 语言）

在电子信息科学与技术

专业上的应用

*名：***

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入学批次：

层次：

专业：

课程名称：多媒体技术

1、虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术 (Virual Reality)也称 VR 技术，是指利用三维图形生成技术、

多传感交互技术、多媒休技术、人工智能技术以及人机接口技术等高新技术，生

成三维逼真的虚拟环境。虚拟现实技术主要通过构建一个文字(Text) ，图形(Graph)，图像 ((Image)，动画 (Animation) ，声音 (Audio) ，视频 (Video)等不同信息

为一体的人机交互系统，营造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融

的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、鼻等多种器官接受刺激，使人们产生一种身

临其境的近乎完全真实的感觉。

虚拟现实技术主要通过构建一个文字 (Text)，图形 (Graph)，图像 (Image)，动(Animation) ，声音 (Audio) ，视频 (Video)等不同信息为一体的人机交互系统，造

出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、口等多种器官接受刺激 .使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉。

科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解能力，人们不

仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、

听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环

境中去，获得身临其境的体验 8 这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空

间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识

相结合的综合集成环境中，

虚拟现实是指利用计算机和一系列传感辅助设施来实现的使人能有置身于

真正现实世界中的感觉的环境，是一个看似真实的模拟环境。通过传感设备，用户根据自身的感觉，使用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体，获得相应看似真实的体验 .具体含

义为：（1）虚拟现实是一种基于计算机图形学的多视点、实时动态的三维环境，这个环境可

以是现实世界的真实再现，也可以是超越现实的虚构世界；（2）操作者可以通过人的视、听、触等多种感官，直接以人的自然技能和思维方式与所投入的环境交互；（ 3）在操作过程中，人是以一种实时

数据源的形式沉浸在虚拟环境中的行为主体，而不仅仅是窗口外部的观察者.由此可见，虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式.

虚拟现实是在计算机图形学、图像处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、

多传感技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术和高性能

计算机系统等信息技术的基础上发展起来，是这些技更高层次的集成和渗透 ".虚拟现实技术的应用前景非常广阔，它开始于军事领域的需求，目前，遍及到商业、医疗、工程设计、娱乐、教育和通信等诸多领域 .

2、虚拟现实技术的特征

2.1 多感知性 (Mufti-Sensory )

所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、视觉

感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的

虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。但由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

2.2 沉浸性 (Immersion )

沉浸性也称临场感，指体验者感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。

理想的模拟环境应该使体者难以分辨真假，全身

心地投人到计算机创建的三维虚拟环境中，如同在现实世界中的感觉一样。

2.3 交互性 (Interactivity )

交互性指体验者对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度 (包括

实时性 )。用户可以通过兰维交互设备直接操纵计算机所给出的虚拟世界中的对朵，虚拟

世界中的对象也能够实时地做出和应的反应。

2.4 构想性 (Imagination)

构想性指体验者从虚拟现实环境中得到感性和理性的认识，深化对概念的理解，主动获

取新的信息，并产生新的想法，进而解决实际应用问题。

2.5 虚拟现实的构建技术与方法

虚拟现实的构建涉及的技术很多，如投影变换（将三维物体投影到二维屏幕上）消隐

处理（删除一个物体的不可见面片）光照模型（一个物体在一定环境和光照下呈现的颜色和

亮度）；LOD 模型（多重细节模型，即一个物体由近及远会变得逐渐模糊）；文理贴图雾化

效果等。目前有许多软件和工具对这些算法予以包装和实现，开发者可以不必从底层做起。

一般来说，构建一个虚拟现实系统有

2种方法：

①利用高级语言和三维图形函数库。常用的开发语言是VG，常用的图形函

数库是场 renGL 和 Directx3D. 此方法的特点是：灵活性强，能够实现复杂的功能。缺点是 :需要较高的编程水平，以及对图形函数库的掌握。这种方法开发的难度大，且开发的系统很难网上发布。

②利用 VRML 语言 (虚拟现实建模语言 )，辅以其他工具。 VRML 是一个国际标准，其目标是建立因特网上的交互式三维境界。其定义了一种把三维图形和多媒体集成在一起的文件格式（扩展名为 wrl ）。构建一个虚拟环境，就是创建一个个文件，通过包含关系和超链接连接起来，构成一个庞大的场景。由于 VRML 用代码描述一个个实体和场景，给编程者带来很大困难，因此就出现了一些可视化的场景编辑器，常用的有 SGI 公司的 Cosmo World Platinum Technology 公司

的VRCreator 等。

虚拟现实有三个最突出的特征即人们称道的“ 31”特性 :交互性沉浸感和构想性。虚拟现实系统旨在突破系统和用户环境之间的界限突破用传统方法表达事物局限使人们不仅可以将任何想象的环境虚拟实现，并且可以在其中以自然的行为与这种虚拟现实进行交流。

3、虚拟现实技术的应用

作为尖端科技虚拟现实集成计算机图形技术，计算机仿真技术人工智能传

感技术、显示技术网络并行处理等技术的最新发展成果。是一种由计算机生成的

高技术模拟系统。因为虚拟现实技术的特点它可以渗透到我们工作和生活的每个

角落，所以虚拟现实技术对人类社会意义是非常大的。

正因如此它和其它很多信息技术一样当专家还未把它的理论和技术探讨得十分清楚时，它

已渗透到科学技术、工程、医学、文化、娱乐的各个领域，并受到极大注意。

目前在我国虚拟现实技术多应用在城市规划、大型工程漫游、数字化酒店、展会、博物馆展示系统等领域在这些领域虚拟现实技术所表现出的效果比起其他技术要优秀许多。

首先与传统沙盘比较，传统沙盘最大缺点在于空间限制性太大了，不足以体现出整个项目设计细节，同时，将其它的媒体信息加入其中亦存在许多困难，导致信息量严重羞乏，而虚拟现实为我们提供了无限的虚拟空间，近乎完美解决了