虚拟现实技术简介PPT
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虚拟现实技术是什么？
• 虚拟现实这个概念最早是由谁在什么时间提出的？
• 1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出了 “Virtual Reality”（虚拟现实）的概念。
• 如何理解“虚拟”这个词？
• “Virtual”说明，这个世界或环境是虚拟的，不是真实的。这个世 界或环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。用户应该能 够“进入”这个虚拟的环境中。所谓“进入”这个虚拟的环境中， 是指用户以自然的方式与这个环境交互
各大游戏内容和游戏硬件厂商：
✓Sony，Valve和Razor都迅速的推出了自己基于PC的VR产 品。
✓微软展示了结合AR的Hololens，整合Windows 10平台和 全套开发环境，决心打造VR产业生态标准。
✓谷歌推出廉价的、用来推广VR概念的CardBoard，也斥资 5亿美元领投了AR公司Magic Leap。
• 如何理解“交互”这个词？
• 包括感知环境并干预环境，从而产生置身于相应的真实环境中 的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉。
• 虚拟现实或虚拟环境系统包括哪些？
• 包括人类操作者、人机接口和计算机
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虚拟现实技术是什么？
要素：
➢现代高科技手段（计算机图形技术、 计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术、传感技术） ➢虚拟环境（模拟真实世界中的环境、 模拟人类主观构造的环境、模拟真实世 界中人类不可见的环境） ➢输入\输出 输出设备：头戴显示器、3D立体显示器、 3D立体眼镜、洞穴式立体显示系统
• 4个基本组成部分:图形显示器、通信和控制设备、处理 系统和数据网络。
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• 硬件
被设计用来面向 Hardcore Gamer的 Oculus，倚仗着游戏 PC的强大计算能力， 将VR产品引入了消 费者的视野。
虚拟现实相关技术发展
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虚拟现实相关技术发展
输入设备：游戏手柄/摇杆、3D数据手 套、位置追踪器、眼动仪、动作捕捉器 （数据衣）等
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虚拟现实技术是什么？
➢自然的交互（用 户采用自然的方 式对虚拟物体进 行操作并得到实 时立体的反馈。 如：语音、手的 移动、头的转动、 脚的走动等）
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• 人在物理交互 空间通过传感
虚拟现实技术
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主要内容
• 虚拟现实技术是什么？ • 虚拟现实的原理和本质 • 虚拟现实系统的组成虚拟现实系统的分类 • 虚拟现实相关技术发展 • 虚拟现实技术价值 • 虚拟现实技术的应用
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虚拟现实技术是什么？
❖虚拟现实(VirtuaI Reality,VR)是由美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier在1989年提出的。 ❖Virtual是虚假的意思,其含义是这个环境或世界是虚 拟的, 是存在于计算机内部的。Reality就是真实的意 思,其含义是现实的环境或真实的世界。 ❖虚拟现实技术是指采用计算机技术为核心的现代高科技 手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设备， 与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、 听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受
• 虚拟现实通过模仿,尽可能地模拟出现实中的功 能和特性,通过交互的手段,令使用者产生“身临 其境”的感觉。
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虚拟现实系统的组成
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虚拟现实系统的分类 桌面式虚拟现实 • 利用个人计算机或初级图形工作站,以计算机屏
幕作为用户观察虚拟世界的一个窗口,采用立体 图形、自然交互等技术,产生三维立体空间的交 互场景,通过包括键盘、鼠标和力矩球等在内的 各种输人设备操纵虚拟世界,实现与虚拟世界的 交互
✓移动端，三星抢先进驻移动VR领域，让更多的消费者了 解到了VR产品并不是那么触不可及。
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虚拟现实相关技术发展
• 移动系统支持
✓ 谷歌在Android平台虽然还算成功，但是碎片化严重的 问题导致利润率根本无法和iOS相提并论。不久前，谷歌 宣布将专门开发为VR应用特别优化的Android系统。看得 出谷歌打算要在系统支持上投入更大的精力，期待在新 一轮移动VR竞争中，通过Android取得优势。
Biblioteka Baidu
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虚拟现实系统的分类
分布式虚拟现实
• 分布式虚拟现实系统是虚拟现实技术和网络技术结合的 产物;在沉浸式虚拟现实系统的基础上,将地理上分布的多 个用户或多个虚拟世界通过网络连接在一起,使每个用户 同时参与到一个虚拟空间,通过联网的计算机与其他用户 进行交互,共同体验虚拟经历,协同工作达到一个更高的境 界。
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沉浸式虚拟现实
虚拟现实系统的分类
• 提供了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,是—种高级的、较理想的虚拟现实系 统。
• 通常采用洞穴式立体显示装置或头盔式显示器等设备,首 先把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来,并提供一个 新的、虚拟的感觉空间,利用三维鼠标、数据手套、空间 位置跟踪器等输人设备和视觉、听觉等设备,使用户产生 一种身临其境、完全投人和沉浸其中的感觉。
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虚拟现实系统的分类 增强式虚拟现实 • 增强现实是在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上
架起—座桥梁； • 例如,可以利用叠加在周围环境上的图形信息和
文字信息,以指导操作者对设备进行操作、维护 或是修理,而不需要操作者去查阅手册,甚至不需 要操作者具有工作经验。
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✓ Android的逻辑分层为通用开发铺平了道路，但是在VR 应用中，过多的分层反而导致效率降低，拖慢画面渲染 速度，耗电量也随之增加。三星的GearVR在Android上层 做了尽可能多的优化，但是如果谷歌可以从更加底层对 系统进行优化，为VR应用专门提供一套直接与底层图形 渲染通信的api。
器集成等设备
与由计算机硬 件和VR引擎产 生的虚拟环境 交互
虚拟现实的原理和本质
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• 多传感器的原始 数据经过传感器 处理成为融合信 息,经过行为解释 器产生行为数据, 然后输人虚拟环 境并与用户进行 交互,最后,来自虚 拟环境的配置和 应用状态再反馈 给传感器
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• 虚拟现实的本质在于它的模拟和仿真,可以通过 现有的信息技术手段达到对现实世界中客观事物 的模拟和再现。
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虚拟现实技术是什么？
• 虚拟现实这个概念最早是由谁在什么时间提出的？
• 1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出了 “Virtual Reality”（虚拟现实）的概念。
• 如何理解“虚拟”这个词？
• “Virtual”说明，这个世界或环境是虚拟的，不是真实的。这个世 界或环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。用户应该能 够“进入”这个虚拟的环境中。所谓“进入”这个虚拟的环境中， 是指用户以自然的方式与这个环境交互
各大游戏内容和游戏硬件厂商：
✓Sony，Valve和Razor都迅速的推出了自己基于PC的VR产 品。
✓微软展示了结合AR的Hololens，整合Windows 10平台和 全套开发环境，决心打造VR产业生态标准。
✓谷歌推出廉价的、用来推广VR概念的CardBoard，也斥资 5亿美元领投了AR公司Magic Leap。
• 如何理解“交互”这个词？
• 包括感知环境并干预环境，从而产生置身于相应的真实环境中 的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉。
• 虚拟现实或虚拟环境系统包括哪些？
• 包括人类操作者、人机接口和计算机
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虚拟现实技术是什么？
要素：
➢现代高科技手段（计算机图形技术、 计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术、传感技术） ➢虚拟环境（模拟真实世界中的环境、 模拟人类主观构造的环境、模拟真实世 界中人类不可见的环境） ➢输入\输出 输出设备：头戴显示器、3D立体显示器、 3D立体眼镜、洞穴式立体显示系统
• 4个基本组成部分:图形显示器、通信和控制设备、处理 系统和数据网络。
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• 硬件
被设计用来面向 Hardcore Gamer的 Oculus，倚仗着游戏 PC的强大计算能力， 将VR产品引入了消 费者的视野。
虚拟现实相关技术发展
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虚拟现实相关技术发展
输入设备：游戏手柄/摇杆、3D数据手 套、位置追踪器、眼动仪、动作捕捉器 （数据衣）等
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虚拟现实技术是什么？
➢自然的交互（用 户采用自然的方 式对虚拟物体进 行操作并得到实 时立体的反馈。 如：语音、手的 移动、头的转动、 脚的走动等）
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• 人在物理交互 空间通过传感
虚拟现实技术
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主要内容
• 虚拟现实技术是什么？ • 虚拟现实的原理和本质 • 虚拟现实系统的组成虚拟现实系统的分类 • 虚拟现实相关技术发展 • 虚拟现实技术价值 • 虚拟现实技术的应用
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虚拟现实技术是什么？
❖虚拟现实(VirtuaI Reality,VR)是由美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier在1989年提出的。 ❖Virtual是虚假的意思,其含义是这个环境或世界是虚 拟的, 是存在于计算机内部的。Reality就是真实的意 思,其含义是现实的环境或真实的世界。 ❖虚拟现实技术是指采用计算机技术为核心的现代高科技 手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设备， 与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、 听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受
• 虚拟现实通过模仿,尽可能地模拟出现实中的功 能和特性,通过交互的手段,令使用者产生“身临 其境”的感觉。
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虚拟现实系统的组成
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虚拟现实系统的分类 桌面式虚拟现实 • 利用个人计算机或初级图形工作站,以计算机屏
幕作为用户观察虚拟世界的一个窗口,采用立体 图形、自然交互等技术,产生三维立体空间的交 互场景,通过包括键盘、鼠标和力矩球等在内的 各种输人设备操纵虚拟世界,实现与虚拟世界的 交互
✓移动端，三星抢先进驻移动VR领域，让更多的消费者了 解到了VR产品并不是那么触不可及。
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虚拟现实相关技术发展
• 移动系统支持
✓ 谷歌在Android平台虽然还算成功，但是碎片化严重的 问题导致利润率根本无法和iOS相提并论。不久前，谷歌 宣布将专门开发为VR应用特别优化的Android系统。看得 出谷歌打算要在系统支持上投入更大的精力，期待在新 一轮移动VR竞争中，通过Android取得优势。
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虚拟现实系统的分类
分布式虚拟现实
• 分布式虚拟现实系统是虚拟现实技术和网络技术结合的 产物;在沉浸式虚拟现实系统的基础上,将地理上分布的多 个用户或多个虚拟世界通过网络连接在一起,使每个用户 同时参与到一个虚拟空间,通过联网的计算机与其他用户 进行交互,共同体验虚拟经历,协同工作达到一个更高的境 界。
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沉浸式虚拟现实
虚拟现实系统的分类
• 提供了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,是—种高级的、较理想的虚拟现实系 统。
• 通常采用洞穴式立体显示装置或头盔式显示器等设备,首 先把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来,并提供一个 新的、虚拟的感觉空间,利用三维鼠标、数据手套、空间 位置跟踪器等输人设备和视觉、听觉等设备,使用户产生 一种身临其境、完全投人和沉浸其中的感觉。
15 兰州财经大学
16 兰州财经大学
虚拟现实系统的分类 增强式虚拟现实 • 增强现实是在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上
架起—座桥梁； • 例如,可以利用叠加在周围环境上的图形信息和
文字信息,以指导操作者对设备进行操作、维护 或是修理,而不需要操作者去查阅手册,甚至不需 要操作者具有工作经验。
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✓ Android的逻辑分层为通用开发铺平了道路，但是在VR 应用中，过多的分层反而导致效率降低，拖慢画面渲染 速度，耗电量也随之增加。三星的GearVR在Android上层 做了尽可能多的优化，但是如果谷歌可以从更加底层对 系统进行优化，为VR应用专门提供一套直接与底层图形 渲染通信的api。
器集成等设备
与由计算机硬 件和VR引擎产 生的虚拟环境 交互
虚拟现实的原理和本质
9 兰州财经大学
• 多传感器的原始 数据经过传感器 处理成为融合信 息,经过行为解释 器产生行为数据, 然后输人虚拟环 境并与用户进行 交互,最后,来自虚 拟环境的配置和 应用状态再反馈 给传感器
10 兰州财经大学
• 虚拟现实的本质在于它的模拟和仿真,可以通过 现有的信息技术手段达到对现实世界中客观事物 的模拟和再现。