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1992年Cruz-Neira的墙式显示屏自动声象虚拟环境；
VRML Virtual Reality Modeling Language
因特网上 1.0及2.0版本的虚拟现实建模语言
北京大学计算机科学系图形研究室
18
CAVE
墙式显示屏自动声象虚拟环境
Audio-Visual Experience Automatic Virtual Environment
10
1。什么是虚拟现实？
1.逼真的感觉 视觉，听觉，触觉，嗅觉 等
2.自然的交互 运动，姿势，语言，身体跟踪 等
3.个人的视点 用户的眼、耳、身 所感到的感觉信息
4.迅速的响应 感觉信息根据视点变化和用户输入及时更新
所谓“虚拟现实”是用计算机技术来生成一个
逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，
2。飞行模拟器
最早实际使用的仿真技术；
3。“星际旅行”“宇宙飞船”的演示
4。机械手、机器人 危险场合进行各类“遥控操作”；
5。游戏
驾驶汽车、潜艇航行
北京大学计算机科学系图形研究室
14
2。历史回顾
重要事件
HMD
Head-Mounted Display
1968年Sutherland 三维头盔显示器 ；
第八章 下一代人机界面的展望
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
人机交互
基于智能体的虚拟现实化 多通道因特网界面
1。因特网 2。多通道 3。虚拟现实化 4。基于智能体
北京大学计算机科学系图形研究室
3
人机交互
下一代人机界面的展望
1.以WIMP(窗口、图符、菜单、鼠标) 为代表的图形用户界面还将继续使 用，尤其是在办公室中广泛应用。
北京大学计算机科学系图形研究室
4
下一代人机界面的展望
2.最普遍的将是以因特网为中心的多种多
样人机界面。我们不仅拥有现在以浏览器、
搜索引擎为代表的桌面网络用户界面，而且还
北ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大学计算机科学系图形研究室
12
1。什么是虚拟现实？
三个重要特点 I3：
沉浸感 (Immersion)
交互性 (Interaction)
构想性 (Imagination)
北京大学计算机科学系图形研究室
13
2。历史回顾
虚拟现实和其他技术一样，也是在
前人大量工作的基础上发展起来的。
1。立体电影，立体声技术
关于术语
Virtual Reality（VR）
(J.Lanier,1989)
译为: 虚拟现实、灵境、幻真... 其他： Virtual Environment
Artificial Reality (M.W.Krueger,1970s) Cyberspace (W.Gibson,1984)
北京大学计算机科学系图形研究室
3.多通道、多媒体的自然、高效、智能化
用户界面将快速发展和应用。 以虚拟现
实为代表的计算机系统的拟人化和以掌上电脑
为代表的计算机的微型化和随身化，是当前计 算机的两个重要的应用趋势。目前以鼠标和键 盘为代表的图形用户界面技术是影响它们发展 的瓶颈。利用人的多种感觉通道和动作通道 （如语音、手写、表情、姿势、视线、笔等输 入），以并行、非精确方式与计算机系统进行
Videoplace
1985年Krueger正式发表无障碍的人工现实；
VIEW项目 Virtual Environment Workstation
美国宇航局Ames研究中心的虚拟环境工作站；
Data Glove
VPL公司采用定位装置北Po京lh大e学m计u算s的机科数学据系手图形套研；究室
15
VPL公司采用三维定位装置 Polhemus的数据手套示意图
和新的传感技术的发展，人机界面技术将进一
步朝着计算机主动感受、理解人的意图方向发
展。新的多通道、多媒体人机界面是重要发展
趋势。
北京大学计算机科学系图形研究室
7
下一代人机界面的展望
4.无障碍的人机界面将进一步受到重视。 如果强迫人类去适应计算机，坐在桌旁 操作鼠标和键盘，肯定会限制计算机的 应用。如果用白光全息技术代替立体显 示器或立体眼镜，用摄像跟踪技术及自 然语言理解技术来代替“手套”或“键 盘”，那么人们会有更充分的活动自由， 可以在现实环境中享受虚拟的乐趣！
交互，可以提高人机交互的自然性和高效性。
北京大学计算机科学系图形研究室
6
下一代人机界面的展望
3.多通道、多媒体的自然、高效、智能化
用户界面将快速发展和应用。 以三维、
沉浸感的逼真输出为标志的虚拟现实技术是多
媒体、多通道界面的重要应用目标。目前，语
音和手写输入在实用化方面已有很大进展。预
计，随着模式识别、全息图象、自然语言理解
北京大学计算机科学系图形研究室
16
三维定位装置Polhemus原理
北京大学计算机科学系图形研究室
17
2。历史回顾
重要事件
BOOM Binocular Omni-Oriented Monitor
美国宇航局Fakespace Lab的双筒全方位监视器；
CAVE Audio-Visual Experience Automatic Virtual Environment
北京大学计算机科学系图形研究室
8
下一代人机界面的展望
传统界面依然会有生机。因特网无处不在。 各式各样的全新界面被嵌入到我们生活 的各种设备中。以用户为中心、新的自 然人机界面正将我们带离桌面，去探索 更广阔的物理的、生活的、和数字的世 界！新世纪将更加美好！
北京大学计算机科学系图形研究室
9
1。什么是虚拟现实？
让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和
某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交
互考察。
北京大学计算机科学系图形研究室
11
1。什么是虚拟现实？
一项综合技术
涉及
计算机图形学、人机接口技术、
传感技术、人工智能技术…... 需要
计算机专家、人类工程学(Ergonomics) 专 家、 心理学专家等共同开发研究。
将有一批适应不同带宽（从高速视频点播,到
低速移动电话）、不同尺寸（从手表／掌上电
脑，到墙壁大小）的多种多样界面。因特网将
进入我们的家庭和生活，界面也将嵌入在各种
电器以至汽车导航中，普通百姓可通过语音、
手写等易用、方便的界面，实现网上购物等日
常用途。
北京大学计算机科学系图形研究室
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下一代人机界面的展望
VRML Virtual Reality Modeling Language
因特网上 1.0及2.0版本的虚拟现实建模语言
北京大学计算机科学系图形研究室
18
CAVE
墙式显示屏自动声象虚拟环境
Audio-Visual Experience Automatic Virtual Environment
10
1。什么是虚拟现实？
1.逼真的感觉 视觉，听觉，触觉，嗅觉 等
2.自然的交互 运动，姿势，语言，身体跟踪 等
3.个人的视点 用户的眼、耳、身 所感到的感觉信息
4.迅速的响应 感觉信息根据视点变化和用户输入及时更新
所谓“虚拟现实”是用计算机技术来生成一个
逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，
2。飞行模拟器
最早实际使用的仿真技术；
3。“星际旅行”“宇宙飞船”的演示
4。机械手、机器人 危险场合进行各类“遥控操作”；
5。游戏
驾驶汽车、潜艇航行
北京大学计算机科学系图形研究室
14
2。历史回顾
重要事件
HMD
Head-Mounted Display
1968年Sutherland 三维头盔显示器 ；
第八章 下一代人机界面的展望
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
人机交互
基于智能体的虚拟现实化 多通道因特网界面
1。因特网 2。多通道 3。虚拟现实化 4。基于智能体
北京大学计算机科学系图形研究室
3
人机交互
下一代人机界面的展望
1.以WIMP(窗口、图符、菜单、鼠标) 为代表的图形用户界面还将继续使 用，尤其是在办公室中广泛应用。
北京大学计算机科学系图形研究室
4
下一代人机界面的展望
2.最普遍的将是以因特网为中心的多种多
样人机界面。我们不仅拥有现在以浏览器、
搜索引擎为代表的桌面网络用户界面，而且还
北ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大学计算机科学系图形研究室
12
1。什么是虚拟现实？
三个重要特点 I3：
沉浸感 (Immersion)
交互性 (Interaction)
构想性 (Imagination)
北京大学计算机科学系图形研究室
13
2。历史回顾
虚拟现实和其他技术一样，也是在
前人大量工作的基础上发展起来的。
1。立体电影，立体声技术
关于术语
Virtual Reality（VR）
(J.Lanier,1989)
译为: 虚拟现实、灵境、幻真... 其他： Virtual Environment
Artificial Reality (M.W.Krueger,1970s) Cyberspace (W.Gibson,1984)
北京大学计算机科学系图形研究室
3.多通道、多媒体的自然、高效、智能化
用户界面将快速发展和应用。 以虚拟现
实为代表的计算机系统的拟人化和以掌上电脑
为代表的计算机的微型化和随身化，是当前计 算机的两个重要的应用趋势。目前以鼠标和键 盘为代表的图形用户界面技术是影响它们发展 的瓶颈。利用人的多种感觉通道和动作通道 （如语音、手写、表情、姿势、视线、笔等输 入），以并行、非精确方式与计算机系统进行
Videoplace
1985年Krueger正式发表无障碍的人工现实；
VIEW项目 Virtual Environment Workstation
美国宇航局Ames研究中心的虚拟环境工作站；
Data Glove
VPL公司采用定位装置北Po京lh大e学m计u算s的机科数学据系手图形套研；究室
15
VPL公司采用三维定位装置 Polhemus的数据手套示意图
和新的传感技术的发展，人机界面技术将进一
步朝着计算机主动感受、理解人的意图方向发
展。新的多通道、多媒体人机界面是重要发展
趋势。
北京大学计算机科学系图形研究室
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下一代人机界面的展望
4.无障碍的人机界面将进一步受到重视。 如果强迫人类去适应计算机，坐在桌旁 操作鼠标和键盘，肯定会限制计算机的 应用。如果用白光全息技术代替立体显 示器或立体眼镜，用摄像跟踪技术及自 然语言理解技术来代替“手套”或“键 盘”，那么人们会有更充分的活动自由， 可以在现实环境中享受虚拟的乐趣！
交互，可以提高人机交互的自然性和高效性。
北京大学计算机科学系图形研究室
6
下一代人机界面的展望
3.多通道、多媒体的自然、高效、智能化
用户界面将快速发展和应用。 以三维、
沉浸感的逼真输出为标志的虚拟现实技术是多
媒体、多通道界面的重要应用目标。目前，语
音和手写输入在实用化方面已有很大进展。预
计，随着模式识别、全息图象、自然语言理解
北京大学计算机科学系图形研究室
16
三维定位装置Polhemus原理
北京大学计算机科学系图形研究室
17
2。历史回顾
重要事件
BOOM Binocular Omni-Oriented Monitor
美国宇航局Fakespace Lab的双筒全方位监视器；
CAVE Audio-Visual Experience Automatic Virtual Environment
北京大学计算机科学系图形研究室
8
下一代人机界面的展望
传统界面依然会有生机。因特网无处不在。 各式各样的全新界面被嵌入到我们生活 的各种设备中。以用户为中心、新的自 然人机界面正将我们带离桌面，去探索 更广阔的物理的、生活的、和数字的世 界！新世纪将更加美好！
北京大学计算机科学系图形研究室
9
1。什么是虚拟现实？
让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和
某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交
互考察。
北京大学计算机科学系图形研究室
11
1。什么是虚拟现实？
一项综合技术
涉及
计算机图形学、人机接口技术、
传感技术、人工智能技术…... 需要
计算机专家、人类工程学(Ergonomics) 专 家、 心理学专家等共同开发研究。
将有一批适应不同带宽（从高速视频点播,到
低速移动电话）、不同尺寸（从手表／掌上电
脑，到墙壁大小）的多种多样界面。因特网将
进入我们的家庭和生活，界面也将嵌入在各种
电器以至汽车导航中，普通百姓可通过语音、
手写等易用、方便的界面，实现网上购物等日
常用途。
北京大学计算机科学系图形研究室
5
下一代人机界面的展望