虚拟地理环境 第二章 虚拟现实概论 第一节 虚拟现实简介课件

1984年，米切尔· 麦格里威和他的同事在美国航空 航天局开发了数据护目镜，它允许使用者环视在 计算机屏幕上描绘的图形世界。 随后美国 Ames 航天研究中心利用流行的液晶显示 电视和其它设备开始研究低成本的虚拟现实系统 ，极大地推动了虚拟现实技术软硬件的研制和开 发。
1985年，Jaron Lanier与Jean Jaeques Grimaud创建了VPL Research公司，这是第一 个虚拟现实的商业化公司，也是一个虚拟现实 王国。 他们不仅正式提出了虚拟现实(Virtual reality)的概念，而且开发研制出了实现人机 自然交互的装置—数据手套。如今HMD和数据 手套已经成为虚拟现实的硬件象征。
定义二：
虚拟现实技术三角形（3I）: Burdea G. 在1993年召开的Electro 93国际 会议上所发表的“Virtual Reality System and Application”一文中，提出了虚拟现实技术三角 形，简捷地概括了虚拟现实技术在人机关系上的 基本特征。此即三个I的定义：
1968年Douglas Engelbart发明了可以与计算机进 行交互的装置，即最早的鼠标，人机交互这一面 向用户的计算机技术从此诞生。
1971 年 Frederick Brooks 开 发 出 了 反 馈 力 系 统 (Force-Feedback System)。
1982年Thonmas Zimmerman等人设计出了数据手套 ，可以作为虚拟现实的输入装置。
1965年，具有“计算机图形学之父”美誉的美 国麻省理工学院的科学家兼美国高等研究计划 局信息处理技术办公室主任伊凡· 萨瑟兰(Ivan Sutherland)发表了一篇题为“The Ultimate Display”（《最终显示》）的论文，提出使计 算机显示屏成为观察客观世界窗口的设想，这 被看作是研究虚拟现实技术的开端。 1966年，他完成了第一台能使用户观看“虚拟 世界”的头盔显示器，通过这种立体观察装置 ，可以使用户看不到计算机的存在，而是完全 进入到计算机生成的环境中。
1986年美国航天局的Ames研究中心研制出了 VIEW(Virtual Interactive Environment Workstation)，这是世界上第一个较为完整、 多用途、多感知的VR系统。 它使用了立体头盔显示、数据手套、语音识别 技术、跟踪技术与遥现技术。 用户可以从中看到立体图像、听到三维声音， 可口头发出命令，伸手捉取由软件生成的虚拟 物体。 虚拟现实技术的研究需要充足的经费支持，美 国国防部为此投入了大量的经费（它也因此被 称为虚拟现实的摇篮），因此其研究成果主要 在军事领域得到应用。
第二章 虚拟现实技术概述
§ 1 虚拟现实简介
1.1 虚拟现实的产生与发展历史 (1) 虚拟现实的技术背景 (2) 虚拟现实技术的起源 (3) 虚拟现实技术的迅速发展时期
源自文库
20世纪50年代末期，Morton Heiling开始尝试设 计多感觉的虚拟经历，他开发了一台名为 Sensorma的机器，综合了电影的播放、音效、振 动、风和味觉效果，让电影观众有如身临其境。 头盔式屏幕的创意也是由他提出的。
1.2 虚拟现实的概念 (1) 虚拟现实的定义
虚拟现实技术发展到今天，也只能说 处于初级阶段。目前的系统受软、硬 件条件的限制，只是在一定程度上给 予用户“真实感”的体验，许多技术 问题尚有待解决。现在还没有明确的 定义。此处给出几个基于虚拟现实系 统特征的定义

定义一：
是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成 逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的沉浸式 虚拟交互环境，用户借助必要的设备以自然的方 式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响 ，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体 验。
(2) 虚拟现实与其他相关名词的区别
虚拟与“虚幻” 虚拟现实和多媒体的区别 虚拟现实技术与现有仿真技术的区别 虚拟现实与动画技术的区别 虚拟现实与可视化的区别 几个相同意义的名词 :人工现实(Artifical Reality)、灵境、幻真、虚拟环境
虚拟现实是沉浸式的(Immersive)，用户进入虚拟现实后，会 暂时与真实世界隔绝，置身于另一个世界当中; 这个世界是由人类将数据输入计算机处理而产生的; 虚拟现实提供给用户各种感觉，包括视觉、听觉、触觉、味 觉与嗅觉； 虚拟现实是由用户主动浏览的 (Active) ，一般多媒体、如电 影和电视，用户只能接受事先安排的内容，而虚拟现实提供 用户在虚拟的空间中自由游走的权力； 虚拟现实是交互式的 (Interactive)，用户可以使用某些方式 影响虚拟现实中的对象与环境，例如改变对象属性或创造新 的对象。 虚拟现实中的空间会根据某些给定的规则，对用户的行为做 出反应。
1989年Autodesk公司开发了第一个以PC为平台的 虚拟现实系统。
1990年，在美国达拉斯召开的SIGGRAPH国际会议 上，首次将虚拟现实用三种基本技术进行了概括 ：
三维计算机图形学技术; 采用多种功能传感器的交互式接口装置; 高清晰度显示装置。
至90年代，由于计算机芯片能力的增强及浮点 处理器和图形加速器的引入，陆续研制出一批 较实用的头盔三维显示器、六自由度手套、立 体声耳机。 充分的硬件支持使软件系统得到了飞速的发展 ，互联网的出现则促使VRML的提出及相关标准 的制定。 尽管从虚拟现实技术的基本目标来看，目前的 研究尚处于初级阶段，但从已有的研究成果看 ，它已显示出十分诱人的应用前景。人们对它 越来越感兴趣，它也正从研究领域走向实际应 用领域。
沉浸感(Immersion) 交互性(Interaction) 想象力(Imagination)
定义三：
在 Steuer J. 发表的报告 Defining Virtual Reality ： Dimension Determining Telepresence 中，对虚拟现 实的定义如下：