多媒体技术应用虚拟现实技术

动画制作
一些动画可用矩阵操作来支持移动及旋转，而摆动及 弹跳运动则需要专门程序。实时计算这些物理过程会 带来诸如系统延时等问题，在某些动画序列中，复杂 的动作可用简单的模拟方法而不需要复杂的数学过程。 这项技术要求将这些动作分解为一系列离散的关键模 型并放到数据库中
物理仿真
在进行物理仿真时，我们必须为物体设 计一些支持其某些物理行为的程序。这 一方面要求很强的计算能力，同时也使 系统增加了一些延时。例如，下落的物 体必须赋予质量属性，必须用运动方程 来计算其加速度
虚拟世界
它一般是一个包含三维模型或环境定义的数据 库。虚拟环境是由计算机生成的，通过视、听、 触觉等作用于用户，使之产生身临其境感觉的 交互式视景仿真。虚拟环境有多种形式，它可 能是某些物理环境（如建筑物、汽车、潜艇甚 至像太空仓这样的物体内部）的伪真实反映， 也可能是根本没有任何物理基础的某一跨国公 司的地理、层次网的三维数据库，甚至可以是 与股票交易有关的多维数据集
➢ 浸入性 是使使用者亲身体验虚拟环境真实直观 的视图，显示系统应直接受使用者的控 制，获得浸入虚拟环境的感觉。
➢ 交互性
9.4 虚拟现实系统的特征
➢ 构想性 构想性是指在虚拟现实系统中，帮助人们获取 知识 和形成新的概念。
9.5 虚拟现实系统的分类
➢ 简易型虚拟现实系统 可以仅由一台普通的计算机组成，使用者 通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交 互。
第9章 虚拟现实技术
本章重点：本章重点在于掌握虚拟现实 的基本概念、特点及应用，并通过实例 了解虚拟场景的生成
第9章 虚拟现实技术
9.1 虚拟现实的基本概念 9.2 虚拟现实的主要研究内容 9.3 虚拟现实系统的基本组成 9.4 虚拟现实系统的特征 9.5 虚拟现实系统的分类 9.6 虚拟现实的应用实例与开发技术 9.7 本章小结
9.2 虚拟现实的主要研究内容
虚拟现实的研究内容主要分以下几个方面。
➢ 1. 人与环境融合技术 ➢ 2. 物体对象的仿真技术 ➢ 3. VR图像生成技术及高效快速生成体系图技术 ➢ 4. 实时处理及并发处理的多维信息表示技术 ➢ 5. 高性能的计算机图形处理硬件研究 ➢ 6. 分布式虚拟环境和基于网络环境的虚拟现实研究
人与环境融合技术
➢ （1）高分辨率立体显示器 ➢ （2）方位跟踪系统 ➢ （3）手势跟踪系统 ➢ （4）触觉反馈系统： ➢ （5）声音定位与跟踪系统 ➢ （6）本体反馈
物体对象的仿真技术
➢ （1）几何仿真 ➢ （2）物理仿真 ➢ （3）行为仿真
9.3 虚拟现实系统的基本组成
虚拟现实系统由五大部分组成： ➢ 虚拟世界 ➢ 虚拟现实软件 ➢ 计算机 ➢ 输入设备 ➢ 输出设备
交互模式
为简化人机界面，人们提出了许多新方法，发明了许 多新设备，以及与虚拟现实有关的新技术。由此出现 了许多种交互模式。例如，特征识别单元、视觉显示 单元、触摸屏、光笔、游戏杆、拇指轮、压感笔、便 笺簿、数字化仪等都是与虚拟现实有关的设备和技术
9.4 虚拟现实系统的特征
无论是哪一种虚拟现实系统，都有沉浸、 交互和构想性这三个基本特征。
9.1 虚拟现实的基本概念
➢ 虚拟现实（Virtual Reality，VR），就是采用计 算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉、 嗅觉及味觉等虚拟的感观世界，用户可以直接 用人的技能和智慧对这个生成的虚拟实体进行 考察和操作。
➢ 虚拟现实技术的应用前景非常广阔。在军事和 航空航天的模拟和训练中起到了非常重要的作 用。另外，虚拟现实技术在医疗、制造业、娱 乐和教育等方面的应用也具有很大的潜力。
碰撞检测
在虚拟现实中，常用碰撞来模拟现实生活中的接触、 抓、移动和打击等情形。虚拟现实系统的一个重要功 能，就是能快速进行虚拟世界中物体间的碰撞检测。 虚拟世界中的物体，是以计算机产生的几何模型形式 而存在的。这样，物体就可能占有一定的空间并具有 穿透性，或者以一种非现实的途径相互穿插。这些现 象在现实世界中是ห้องสมุดไป่ตู้远不可能发生的，因为物体间总 会先发生碰撞。目前有多种碰撞测试方法，其中，基 于快速计算的包围球碰撞测试方法和较为精确的包围 盒碰撞测试方法尤为人们所重视。
➢ 沉浸型虚拟现实系统 是比较复杂的系统。使用者必须头戴头 盔、手带数据手套等传感跟踪装置，才 能与虚拟世界进行交互。
9.5 虚拟现实系统的分类
➢ 共享型虚拟现实系统 共享型虚拟现实系统是利用远程网络， 将异地的不同用户联结起来，共享一个 虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚 拟世界进行观察和操作，达到协同工作 的目的。例如，异地的医生，可以通过 网络，对虚拟手术室中的病人进行外科 手术。
9.6.1 VRML简介
➢ VRML同HTML语言一样，是一种ASCII的描述性语言， 可以用文本编辑器VRML编辑。用户可选用自己喜爱的 文本编辑器，如Windows下的NotePad等进行编辑由于 VRML将要在网络上跨平台传输，所以需要为它定义一 种文件格式。1995年，正式推出VRML1.0版本。1996 年，在对1.0版本进行重大改进的基础上推出了2.0版 本，其中添加了场景交互、多媒体支持、碰撞检测等 功能。1997年12月，VRML作为国际标准正式发布，并 于1998年1月获得ISO批准，通常称为VRML 97，它是 VRML2.0经编辑性修订和少量功能性调整后的结果。
虚拟现实内容
➢ （1）虚拟环境建模 ➢ （2）动画制作 ➢ （3）物理仿真 ➢ （5）交互模式 ➢ （4）碰撞检测
虚拟环境建模
CAD技术为虚拟现实提供了有效的建模手段。模型工 具包括AutoCAD、3DS、Wavefront、Multigen、 Modelgen 2和Computer Vision等。这些模型可为多数 虚拟现实系统利用，节省了大量的再建时间。建模工 具一般提供了广泛的图形库支持。
9.6 虚拟现实的应用实例与开发技术
➢ 9.6.1 VRML ➢ 9.6.2 一个VRML虚拟漫游系统的设计
9.6.1 VRML
➢ 1. VRML简介 ➢ 2. 线性变换 ➢ 3. 场景交互 ➢ 4. VRML节点
9.6.1 VRML简介
VRML（Virtual Reality Modeling Language） 即虚拟现实建模语言，它通过创建一个虚拟场景以达 到现实中的效果。VRML被广泛应用于Internet上创 建虚拟三维空间，利用VRML可以随意创建任何虚拟 的物体，像建筑物、城市、山脉、星体等对象。当 然也可以在虚拟空间中添加声音、动画，使之更加 生动，更接近现实，还可以具有与浏览者的交互性， 从而实现更加接近现实生活中的网上虚拟空间。