虚拟现实大作业

江南大学现代远程教育

提前考试大作业

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。

2虚拟现实技术的分类

2.1根据支持设备来分类

沉浸式：除计算机的标准设备外，还要增加一些特殊的外部设备。如三维立体显示器、数字手套、操纵杆等，体验者可以感知视觉、触觉、嗅觉、味觉等多种信息。沉浸式虚拟现实技术可以营造一种较理想的虚拟现实环境，使体验者有如亲临其境的感觉，但是外加的设备昂贵，不利于推广使用。

非沉浸式:只使用计算机的标准设备，只能感受视觉与听觉，尽量使用软件去模拟接近较理想的虚拟现实环境。效果虽然不如沉浸式理想，但是经济方便，便于推广使用。

2.2根据漫游的方式来分类

自动漫游：由制作者在制作时设定漫游的路径，计算机根据这一事先设定的路径从相应的角度和方位去展示虚拟场景。自动漫游作品一般以视频文件提供，通过视频播放器播放，体验者除了操作播放器按键外，不能与虚拟场景有任何交互。

交互式漫游:与自动漫游最大的不同，就是漫游的路径由体验者通过鼠标、键盘或其他特殊设备进行操控，可以由体验者任意从不同的角度和方位去观看虚拟场景。交互式漫游作品一般以可执行文件提供，可以直接运行。

3虚拟现实技术的特征

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

4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，近乎完美解决了这个问题，同时，他也可以与其它媒体手段无缝结合，辅以强大的数据库功能，所传递信息量更加巨大。

其次与传统效果图画比较，静止的效果图只能向观者展示项目某一个或某几个方面，对观者提出的其他问题与要求必须以相近的图像或文字加以说明运作起来不直观、不全面具有相当大的局限性。而以虚拟现实技术为核心的多媒体介绍程序不需要观看者发挥任何想象力以空前直观方式将项目展现给观众在虚拟世界我们可以任意角度任意比例观看我们所感兴趣的内容。

第三与传统三维动画比较，动画演示在一定程度上弥补了静止画面的不足声音与动画同步播放生动细致。但是严格意义上，这种浏览演示方式用于地产演示项目或其它类似项目。只是为了表现视频效果，对于典型的工程项目缺少应有的严谨性和灵活性，以及客观性。动画在播放过程中观者只是在被动的观看接受一些有关于项目的信息，并不能按照自己的意愿去观看、查阅检索信息。而虚拟现实产品则完全解决了以上两种表现