虚拟现实技术简介PPT
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《VR技术简介》课件
历史和文化的虚拟游览：VR技术可以用于历史和文化的虚拟游览，学生和游客可以通过VR设备亲身体验历史事件和文化景观 ，增强对历史和文化的认识和理解。
医疗健康领域
VR技术在医疗健康领域的应用包括手术模拟训练、康复治疗、疼痛管理等方面。通过VR技术，医生 可以更加真实地模拟手术过程，提高手术技能和操作水平。同时，患者也可以通过VR技术进行康复 训练和治疗，提高康复效果和生活质量。
02
VR技术利用计算机图形、仿真、 传感器等技术，生成逼真的三维 场景和物体，使用户感受到身临 其境的体验。
VR技术的发展历程
A
1950年代
VR技术的概念开始出现，科学家们开始探索三 维图像的生成和显示技术。
1980年代
VR技术开始商业化应用，出现了第一代虚 拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套 。
交互性
总结词
虚拟现实技术允许用户与虚拟环境进 行互动，增强用户的参与感和体验感 。
详细描述
用户可以在虚拟环境中自由移动、探 索、操作对象，与虚拟环境进行互动 。这种交互性能够使用户更加深入地 参与到虚拟环境中，提高用户的参与 感和体验感。
真实感
总结词
虚拟现实技术能够模拟现实世界中的场 景和物体，为用户提供高度真实的体验 。
VS
建筑设计：VR技术还可以用于建筑 设计领域，设计师可以通过VR技术 更加直观地呈现设计方案，提高设计 质量和沟通效率。
旅游领域
VR技术在旅游领域的应用包括虚拟旅游、 导游辅助等方面。通过VR技术，游客可以 在出发前了解旅游目的地的实际情况和文化 背景，提高旅游体验和满意度。同时，导游 也可以通过VR技术为游客提供更加生动和 有趣的讲解服务。
VS
详细描述
虚拟现实技术通过高精度的3D建模和渲 染技术，能够模拟出逼真的场景和物体， 使用户感觉仿佛置身于现实世界中。这种 高度真实的体验能够为用户带来更加丰富 的视觉享受和感知体验。
医疗健康领域
VR技术在医疗健康领域的应用包括手术模拟训练、康复治疗、疼痛管理等方面。通过VR技术，医生 可以更加真实地模拟手术过程，提高手术技能和操作水平。同时，患者也可以通过VR技术进行康复 训练和治疗，提高康复效果和生活质量。
02
VR技术利用计算机图形、仿真、 传感器等技术，生成逼真的三维 场景和物体，使用户感受到身临 其境的体验。
VR技术的发展历程
A
1950年代
VR技术的概念开始出现，科学家们开始探索三 维图像的生成和显示技术。
1980年代
VR技术开始商业化应用，出现了第一代虚 拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套 。
交互性
总结词
虚拟现实技术允许用户与虚拟环境进 行互动，增强用户的参与感和体验感 。
详细描述
用户可以在虚拟环境中自由移动、探 索、操作对象，与虚拟环境进行互动 。这种交互性能够使用户更加深入地 参与到虚拟环境中，提高用户的参与 感和体验感。
真实感
总结词
虚拟现实技术能够模拟现实世界中的场 景和物体，为用户提供高度真实的体验 。
VS
建筑设计：VR技术还可以用于建筑 设计领域，设计师可以通过VR技术 更加直观地呈现设计方案，提高设计 质量和沟通效率。
旅游领域
VR技术在旅游领域的应用包括虚拟旅游、 导游辅助等方面。通过VR技术，游客可以 在出发前了解旅游目的地的实际情况和文化 背景，提高旅游体验和满意度。同时，导游 也可以通过VR技术为游客提供更加生动和 有趣的讲解服务。
VS
详细描述
虚拟现实技术通过高精度的3D建模和渲 染技术，能够模拟出逼真的场景和物体， 使用户感觉仿佛置身于现实世界中。这种 高度真实的体验能够为用户带来更加丰富 的视觉享受和感知体验。
虚拟现实技术65课件.pptx
虚拟现实硬件基础
立体显示器不需借助外部设备和编程开发技术，只要有三维模型，就可以实现三维模型的立体显示。
虚拟现实硬件基础
虚拟环境的听觉通道听觉环境系统的组成语音与音响合成设备 识别设备 声源定位设备 人类进行声音的定位依据两个要素：两耳时间差(Interaural Time Differences，简称ITD)两耳强度差(Interaural Intensity Differences，简称IID)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类叠加式：叠加式虚拟现实系统允许用户对现实世界进行观察的同时，虚拟图像叠加在被观察点(即现实世界)之上。叠加式虚拟现实系统又称为“补充现实系统”或者“扩大的现实系统”(Augmented Reality，A11)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类分布式虚拟现实系统(DVR)是一种基于网络的虚拟现实系统，它可使一组虚拟环境连成网络，使其能在虚拟域内交互，同时在交互过程中意识到彼此的存在，每个用户是虚拟环境中的一个化身(Avatar)。它的基础是网络技术、实时图像压缩技术等，它的关键是分布交互仿真协议，必须保证各个用户在任意时刻的虚拟环境视图是一致的，而且协议还必须支持用户规模的可伸缩性，常用的分布式协议是DIS和HLA。分布式VR技术主要运用于远程虚拟会议，虚拟医院，虚实(Artificial Reality，简称AR) ：与VR相类似的一个概念，它是可以更方便地与用可视化技术建立的三维空间中的物体进行交互的技术。这个空间是人造的，但是物体的控制方法就像物体在现实空间中一样，所以就称为人工现实。例如，可用AR技术来漫游用可视化技术建立的大脑结构。遥现技术(Telepresence)，它是一种基于VR的遥控制、遥操作或遥显示技术。
虚拟现实的研究现状
vr技术ppt课件
定性。
04
VR技术的软件与应用
VR游戏开发
01
02
03
虚拟现实游戏开发
利用VR技术为玩家提供沉 浸式的游戏体验，包括角 色扮演、射击、冒险等多 种类型。
游戏引擎
Unity和Unreal Engine等 游戏引擎支持VR游戏的开 发，提供丰富的资源和工 具，简化开发流程。
交互设计
VR游戏中的交互设计至关 重要，通过手势识别、头 部追踪等技术实现自然、 直观的交互方式。
详细描述
虚拟现实技术通过计算机生成的三维虚拟环境，使用户仿佛置身于真实场景中，借助头戴式显示设备和交互设备 ，用户可以自由观察和探索虚拟世界，并与虚拟环境中的对象进行互动。这种技术能够提供沉浸式的体验，使用 户忘记自己身处虚拟环境之中。
VR技术的发展历程
总结词
虚拟现实技术自20世纪50年代诞生以来，经历了萌芽期、探索期、成熟期和商业 化应用期四个阶段。
沉浸式剧情体验
通过VR技术为观众提供身临其境 的剧情体验，打破传统影视的观
影模式。
交互式叙事
在VR影视作品中，观众可以自由 选择剧情走向，体验不同的结局和 情节。
360度全景拍摄
利用VR技术进行360度全景拍摄， 为观用VR技术进行建筑设计，设计 师可以在虚拟环境中进行建筑模
教育领域
VR技术能够提供生动、立体的 学习场景，有助于提高学习效 果，未来在教育领域的应用前 景广阔。
医疗健康
VR技术在心理治疗、康复训练 等方面具有独特优势，未来在 医疗健康领域的应用将进一步 拓展。
旅游行业
VR技术可以提供虚拟旅游体验 ，为旅游业带来新的发展机遇
。
VR技术面临的挑战
01
02
04
VR技术的软件与应用
VR游戏开发
01
02
03
虚拟现实游戏开发
利用VR技术为玩家提供沉 浸式的游戏体验，包括角 色扮演、射击、冒险等多 种类型。
游戏引擎
Unity和Unreal Engine等 游戏引擎支持VR游戏的开 发，提供丰富的资源和工 具，简化开发流程。
交互设计
VR游戏中的交互设计至关 重要，通过手势识别、头 部追踪等技术实现自然、 直观的交互方式。
详细描述
虚拟现实技术通过计算机生成的三维虚拟环境，使用户仿佛置身于真实场景中，借助头戴式显示设备和交互设备 ，用户可以自由观察和探索虚拟世界，并与虚拟环境中的对象进行互动。这种技术能够提供沉浸式的体验，使用 户忘记自己身处虚拟环境之中。
VR技术的发展历程
总结词
虚拟现实技术自20世纪50年代诞生以来，经历了萌芽期、探索期、成熟期和商业 化应用期四个阶段。
沉浸式剧情体验
通过VR技术为观众提供身临其境 的剧情体验，打破传统影视的观
影模式。
交互式叙事
在VR影视作品中，观众可以自由 选择剧情走向，体验不同的结局和 情节。
360度全景拍摄
利用VR技术进行360度全景拍摄， 为观用VR技术进行建筑设计，设计 师可以在虚拟环境中进行建筑模
教育领域
VR技术能够提供生动、立体的 学习场景，有助于提高学习效 果，未来在教育领域的应用前 景广阔。
医疗健康
VR技术在心理治疗、康复训练 等方面具有独特优势，未来在 医疗健康领域的应用将进一步 拓展。
旅游行业
VR技术可以提供虚拟旅游体验 ，为旅游业带来新的发展机遇
。
VR技术面临的挑战
01
02
《vr虚拟现实》课件
解决方案
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
虚拟现实技术概述(PPT 56页)
Multimedia Technology & Application
*
虚拟现实技术在设计中应用图象
Multimedia Technology & Application
*
飞机机舱的图象
Multimedia Technology & Application
*
虚拟仪表的图象
Multimedia Technology & Application
*
临境虚拟现实系统基本组成图
声音合成
虚 拟 环
声音定位
命令 语言识别
图形图象
头 盔 显 示
境
显示电子装置
器
发 头位置
/
生 器
眼位置 手位置
头/眼/手/体 跟踪
数 据 手
触觉/动觉系统
套
Multimedia Technology & Application
*
Multimedia Technology & Application
国内的研究
北京航空航天大学计算机系 浙江大学（CAD&CG国家重点实验室、心理实验室） 清华大学计算机科学和技术系 西安交通大学信息工程研究所 北方工业大学CAD研究中心 中国科技开发院威海分院 其他机构
Multimedia Technology & Application
*
虚拟系统的组成图
用
检测 传 控
感
户
反馈 器 制
虚拟环境 现实世界
系统建模
Multimedia Technology & Application
*
3D 模型
虚拟现实VR技术ppt课件
3
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
17
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
18
4 常见材质的创建与编辑
11
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
17
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
18
4 常见材质的创建与编辑
11
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
虚拟现实技术概述(PPT187页)
➢第一章 虚拟现实技术概述
➢虚拟现实定义（一）：
✓由交互式计算机仿真组成的一种媒体，能 够感知参与者的位置和动作，替代或增强 一种或多种感觉反馈，从而产生一种精神 沉浸或出现在仿真环境（虚拟世界）中的 感觉。
虚拟现实定义（二）：
✓采用以计算机技术为核心的现代高科技 手段生成逼真的视觉、听觉、触觉、嗅 觉、味觉等一体化的虚拟环境，用户从 自己的视点出发，借助特殊的输入输出 设备，采用自然的方式与虚拟世界的物 体进行交互，相互影响。
虚拟环境
第二章 虚拟现实系统的硬件
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
输入输出设备
必要性：
➢交互性——VR基本特性 特殊的人机接口与外部设备是实现人机交 互的必要手段
➢商品化，不成熟原型
终极目标：
能满足快速、自然的交互
如：
➢身体运动——3-D位置跟踪器； ➢手势——传感手套； ➢视觉反馈——立体显示器； ➢虚拟声音——3-D声音生成器； ➢观察方向——跟踪球和操纵杆。
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。
08:305.26.202108:305.26.202108:3008:30:575.26.202108:305.26.2021
➢
15、 一 年 之 计 ，莫 如树谷 ；十年 之计， 莫如树 木；终 身之计 ，莫如 树人。 2021年 6月下午 12时46分 21.6.1812:46June 18, 2021
➢虚拟现实定义（一）：
✓由交互式计算机仿真组成的一种媒体，能 够感知参与者的位置和动作，替代或增强 一种或多种感觉反馈，从而产生一种精神 沉浸或出现在仿真环境（虚拟世界）中的 感觉。
虚拟现实定义（二）：
✓采用以计算机技术为核心的现代高科技 手段生成逼真的视觉、听觉、触觉、嗅 觉、味觉等一体化的虚拟环境，用户从 自己的视点出发，借助特殊的输入输出 设备，采用自然的方式与虚拟世界的物 体进行交互，相互影响。
虚拟环境
第二章 虚拟现实系统的硬件
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
输入输出设备
必要性：
➢交互性——VR基本特性 特殊的人机接口与外部设备是实现人机交 互的必要手段
➢商品化，不成熟原型
终极目标：
能满足快速、自然的交互
如：
➢身体运动——3-D位置跟踪器； ➢手势——传感手套； ➢视觉反馈——立体显示器； ➢虚拟声音——3-D声音生成器； ➢观察方向——跟踪球和操纵杆。
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。
08:305.26.202108:305.26.202108:3008:30:575.26.202108:305.26.2021
➢
15、 一 年 之 计 ，莫 如树谷 ；十年 之计， 莫如树 木；终 身之计 ，莫如 树人。 2021年 6月下午 12时46分 21.6.1812:46June 18, 2021
虚拟现实技术简介(PPT 53页)
真实的人机协作新理论。 1968年，Lvan Sutherland研发出视觉沉浸的头盔式立体显示器和头部位置跟
踪系统。 1973年，Myron Krurger提出“VirtualReality”概念。
虚拟现实技术的发展历程
• 虚拟现实技术从实验室走向系统化实现阶段 ： 此阶段虚拟现实技术的概念逐渐形成和完善，出 现了一些比较典型的虚拟现实应用系统。
• 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。
• 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
虚拟现实相关技术发展
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。
20世纪80年代初，美国国防部研发出虚拟战场系统SIMNET，宇航局开发用 于火星探测的虚拟环境视觉显示器。
1986年，“虚拟工作台”的概念被提出，裸视3D立体显示器被研发。 1988年，VPL公司研制出第一款民用虚拟现实产品EyePhone。 1989年， VPL公司创始人正式提出了“VirtualReality” 并被正式认可和使用。
• VR操作系统
下一步各大科技公司想要得到人机交互技术，就是无需 凭借外设、最自然的手势交互技术。而且AR技术也随着 VR的推广进入了人们的视野，通过AR的方式来进行人机 交互也在探索中，这将极大的提高移动VR头盔的用户体 验。
虚拟现实技术价值
虚拟现实技术价值
• 沉浸式VR设备市场成熟度
沉浸式VR设备市场处于市场启动期，2015年大量设备实现量产，推 向消费级市场，行业即将进入高速发展期。
踪系统。 1973年，Myron Krurger提出“VirtualReality”概念。
虚拟现实技术的发展历程
• 虚拟现实技术从实验室走向系统化实现阶段 ： 此阶段虚拟现实技术的概念逐渐形成和完善，出 现了一些比较典型的虚拟现实应用系统。
• 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。
• 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
虚拟现实相关技术发展
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。
20世纪80年代初，美国国防部研发出虚拟战场系统SIMNET，宇航局开发用 于火星探测的虚拟环境视觉显示器。
1986年，“虚拟工作台”的概念被提出，裸视3D立体显示器被研发。 1988年，VPL公司研制出第一款民用虚拟现实产品EyePhone。 1989年， VPL公司创始人正式提出了“VirtualReality” 并被正式认可和使用。
• VR操作系统
下一步各大科技公司想要得到人机交互技术，就是无需 凭借外设、最自然的手势交互技术。而且AR技术也随着 VR的推广进入了人们的视野，通过AR的方式来进行人机 交互也在探索中，这将极大的提高移动VR头盔的用户体 验。
虚拟现实技术价值
虚拟现实技术价值
• 沉浸式VR设备市场成熟度
沉浸式VR设备市场处于市场启动期，2015年大量设备实现量产，推 向消费级市场，行业即将进入高速发展期。
虚拟现实技术概述(PPT 41页)
美国《线路通》(Wired)杂志的Pesce和Brian Behlendorf，在一个月之内，收集到一份有意 于参与开发VRML人员的电子邮箱通讯录，那只不过是开初一周内登录的志愿人员，已超过千人， 真可谓是一场有广泛群众参与的大战役。其中有一位Gavin Bell，他是SGI（硅图公司Silicon Graphics Inc.）的工作组的工程师。Open Inventor是SGI推出的一工具软件，便于程序员快 速、简洁地开发各种类型的交互式３Ｄ图形程序。这种工具软件的编制是基于场景结构和对象描 述概念和手段。１９９２年，最初发布时名称为Inventor。
返回
QTVR（QuickTime Virtual Reality)
QTVR是一种基于静态处理的，在微机平台上能够实现的 初级虚拟现实技术。
QTVR是在下列概念基础上组成的： 全景，是空间中一个视点对周围环境360度的视图 对象，是从分布在以一个物体为中心的立体360度的球面
上的众多视点来观察这个物体，从而生成的对一个物体全 方位的图像信息。 场景，是把一个或多个全景图像或对象电影，通过热点这 种手段连接后的全景图像和对象电影的有序集合体。
然而目前一种全新的实景虚拟现实技术的出现给虚拟 现 实 行 业 带 来 一 股 新 生 的 力 量 。 和 3D虚 拟 技 术 相 同 的 是 这 种 技 术 也 能 使 用 户 自 由 地 在 场 景 中 走 动 ， 并 且 可 以 360度 任 意观看各个方向的场景，不过不同的是所看到的都是真实 的场景，而不是虚拟建模的。这项技术在某些程度上已经 可以代替建模的效果。由于是在真实的场景中走动，因此 身临其境的效果就远远超过了建模实现的效果。
工作组每周举行一次例行的午餐会，尽管外人对其中奥妙一无所知，但很多工作组的内部事 务，往往在这种不拘形式的随意交谈中得以完成。Gavin Bell正是利用了一次这种场合，告诉他 的主管经理Rill Carey关于VRML的事情，说明急需建立一种可在Web网上运行、描述3D场景的语 言。到聚餐结束时，Carey已决心从事于这场新的开拓（后来两人合办了Wasabisoft）。
返回
QTVR（QuickTime Virtual Reality)
QTVR是一种基于静态处理的，在微机平台上能够实现的 初级虚拟现实技术。
QTVR是在下列概念基础上组成的： 全景，是空间中一个视点对周围环境360度的视图 对象，是从分布在以一个物体为中心的立体360度的球面
上的众多视点来观察这个物体，从而生成的对一个物体全 方位的图像信息。 场景，是把一个或多个全景图像或对象电影，通过热点这 种手段连接后的全景图像和对象电影的有序集合体。
然而目前一种全新的实景虚拟现实技术的出现给虚拟 现 实 行 业 带 来 一 股 新 生 的 力 量 。 和 3D虚 拟 技 术 相 同 的 是 这 种 技 术 也 能 使 用 户 自 由 地 在 场 景 中 走 动 ， 并 且 可 以 360度 任 意观看各个方向的场景，不过不同的是所看到的都是真实 的场景，而不是虚拟建模的。这项技术在某些程度上已经 可以代替建模的效果。由于是在真实的场景中走动，因此 身临其境的效果就远远超过了建模实现的效果。
工作组每周举行一次例行的午餐会，尽管外人对其中奥妙一无所知，但很多工作组的内部事 务，往往在这种不拘形式的随意交谈中得以完成。Gavin Bell正是利用了一次这种场合，告诉他 的主管经理Rill Carey关于VRML的事情，说明急需建立一种可在Web网上运行、描述3D场景的语 言。到聚餐结束时，Carey已决心从事于这场新的开拓（后来两人合办了Wasabisoft）。
虚拟现实技术概述(PPT 53页)
0 0 1 0 0 1 0 0 0 0.50 1 00.50 1 00 1 0
1 0 0 1 0 0 0 0 0
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 欧拉角的线性插值为：
xo
xa xb
yo
(1)ya
• 为了获得一个比较平滑、自然的结果， 我们通常需要插值的结果是高阶连续的
• 物理上，平滑的转动需要的扭矩较小， 以利于飞行器的控制等
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 对于方向的插值我们首先想到的是旋转矩阵 和欧拉角的线性插值
• 设两个旋转矩阵Ma和Mb,则：
– Mo = (1-α)Ma+αMb 不再是一个正交阵
• Rotational
– Hinge: 1-DOF – Universal: 2-DOF – Ball & Socket: 3-DOF
– 公众号：别墅8
关节状态的表示：Euler Angle
以(X，Y，Z)为旋转顺序轴的欧拉角：(, , )
欧拉角的特点
• 简单 • 几何意义明确 • 与旋转轴的顺序相关
X
1
B
x
D' 3
C' 2 x
F'
x y
Y
x
H Back
y Palm
DEMO》 offline
动力学方法
• 时空约束方法(Spacetime Constraints)
参见：Automatic Synthesis of Human Motion
By: Aleksandra Krstic /~krstic/comp259/classPresentation/classPresentation.ppt
1 0 0 1 0 0 0 0 0
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 欧拉角的线性插值为：
xo
xa xb
yo
(1)ya
• 为了获得一个比较平滑、自然的结果， 我们通常需要插值的结果是高阶连续的
• 物理上，平滑的转动需要的扭矩较小， 以利于飞行器的控制等
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
欧拉角与旋转矩阵的插值问题
• 对于方向的插值我们首先想到的是旋转矩阵 和欧拉角的线性插值
• 设两个旋转矩阵Ma和Mb,则：
– Mo = (1-α)Ma+αMb 不再是一个正交阵
• Rotational
– Hinge: 1-DOF – Universal: 2-DOF – Ball & Socket: 3-DOF
– 公众号：别墅8
关节状态的表示：Euler Angle
以(X，Y，Z)为旋转顺序轴的欧拉角：(, , )
欧拉角的特点
• 简单 • 几何意义明确 • 与旋转轴的顺序相关
X
1
B
x
D' 3
C' 2 x
F'
x y
Y
x
H Back
y Palm
DEMO》 offline
动力学方法
• 时空约束方法(Spacetime Constraints)
参见：Automatic Synthesis of Human Motion
By: Aleksandra Krstic /~krstic/comp259/classPresentation/classPresentation.ppt
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3 兰州财经大学
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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
✓ 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。
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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。
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。
13 兰州财经大类
• 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。
• 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。
11 兰州财经大学
虚拟现实系统的组成
12 兰州财经大学
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
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
6 兰州财经大学
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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8 兰州财经大学
• 人在物理交互 空间通过传感
• 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
5 兰州财经大学
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
虚拟现实技术
1 兰州财经大学
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
2 兰州财经大学
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
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。
17 兰州财经大学
✓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。
• 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
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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
✓ 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。
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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。
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。
13 兰州财经大类
• 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。
• 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
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
• 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
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
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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✓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。
• 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