虚拟现实技术及其应用现状和发展趋势
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计算机交互和显示发展
❖ 目标: 终极显示 Ultimate Display
1965 Ivan Sutherland 1968 A head-mounted three-dimensional display
❖ 实际: GUI 以及多媒体交互
› 缺乏身临其境 › 缺乏真实感 › 交互功能不强
二、虚拟现实技术简介 Virtual Reality Technology,VR
购物环境——3D虚拟 ❖ 数字虚拟商城
规模不受限制 重装修成本小 不受时空限制 居家购物 及时调整库存、分析顾客心理 体现个性化，人性化，人文化
VR在电子商务中应用 实例
VR在城市规划建设中应用
❖ 现状
在城市发展中占有至关重要的地位 城市发展战略、区域功能以及生存环境 居民生活方式和质量 管理体制 自上而下命令式、强制控制等级式 忽视公众参与 画图和利用木头、纸板等制作成精细城市模型
虚拟现实技术简介
❖ 80年代后期出现 ❖ 新型的人机接口
沉浸其中、超越其上、进出自如、交互 作用的多维信息空间 ❖ 由多媒体与仿真技术相结合而产生的一种 交互技术，可创造一种身临其境、完全真 实的虚拟环境(Virtual Environment,VE)。
虚拟现实技术简介 表现形式
❖ 沉浸式 头盔式三维立体显示器＋数据手套＋立体声耳机 ＋高性能计算机（图形工作站）等特殊设备 丰富的视觉、听觉、触觉及嗅觉信息
VR在制造业中应用
❖ 现状
开发 设计CAD 商务 市场销售 展销 电子商务
❖ VR的应用现状
› 3D虚拟设计、虚拟制造 › 展销 实物
VR在制造业中应用 前景
❖ 个性化需要 ❖ 市场反馈及时 ❖ 设计高效率 ❖ 分布式协同CAD系统 ❖ 虚拟产品展示和定制系统
VR在制造业中应用 前景
信息浏览 顾客
❖ 图形压缩技术及网络技术 实时、动态VR要求 海量的图形、图像数据
网络带宽
❖ 人体动画和虚拟生命的实现 拓展和集成VR功能
谢 谢！
欢迎提问题
❖ VR的应用现状
› 各课程的实验 物理碰撞，分子运动，天体运行 › 直观 参与感 › 激发学习积极性 创造能力，实践能力的培养
VR在教学中应用 前景
❖ 个性化 学习伙伴系统 指导和辅导 ❖ 合作能力 多人协作 研讨 ❖ 创新能力 动手实践 探索 ❖ 不受时间空间限制，学习辅导，终身学习 ❖ 分布式多用户协同学习的虚拟环境
❖ VR的应用现状
电子沙盘 虚拟城市模型 › Internet、多媒体技术、GIS技术和虚拟现实技术
虚拟城市、赛博（Cyber）城市和数字城市
VR在城市规划建设中应用 典型应用
VR在城市规划建设中应用 典型应用
VR在城市规划建设中应用 前景
❖ 利用VR技术，GIS功能更加完善 ❖ 公众可以参与 ❖ 多专家异地参与 ❖ 城市宣传，向导 ❖ 虚拟城市VRGIS
❖ 非沉浸式 传统的标准设备＋软件技术 丰富的视觉和听觉信息 经济、便利
虚拟现实技术简介 设备
虚拟现实技术简介 典型类型
❖ 桌面VR
常规计算机显示器来呈现虚拟世界
❖ 视频映射
用户轮廓影象作为视频+二维计算机图形=屏幕显示用户 身体和虚拟世界交互过程
❖ 遥现
用户的感觉和真实世界中的远程传感器连接起来 消防人员使用远程操作车辆处理危险 外科医生使用连着电缆的小工具进行外科手术
厂家 系统维护
购物导航 客户管理
wk.baidu.com
产品浏览 展厅浏览 购物车
咨询台
系统功能
信息维护 产品维护 展厅维护 生产管理
定
产产数展 展
制
品品据厅 厅
订
建上维建 维
单
模传护模 护
执
行
四、关键技术
关键技术
❖ 3D建模技术 web的三维虚拟校园
语言 VRML JAVA3D OpenGL Direct3D 工具 如3DS 图像重建 2D照片的3D模型重建
❖ 实时绘制技术 数据量庞大的大规模场景
高性能计算机 图形工作站 算法 多细节层次模型和多分辨率技术等 全景图中添加3D模型 漫游技术 光照系统
关键技术
❖ 交互技术 交互性能是VR技术水平重要标志
技能培训 沉浸式VR 多用户分布式虚拟环境实验系统 可听化技术 多用户远程语音交流 语音识别和合成 agent技术 人文关怀 实现多用户环境和协同基础
❖ 对现实世界的虚拟表达方式具有直观、自然、真实 的特点，既可以虚拟实现真实物体，也可以虚拟实 现抽象模型
❖ VR在航空航天、军事、医学、设计、艺术、娱乐等 领域已得到广泛的应用
三、VR的典型应用
VR在教学中应用
❖ 现状
人口多，区域经济发展不平衡，穷国办大教育 资源共享 名师工程 多媒体教学 现代教育技术 远程教育
VR在电子商务中应用
❖ 现状
网络 电子商务 商品展示和介绍：文字、图片、动画
❖ VR的应用现状
› 产品3D展示，动画，全景图浏览 › 初步的导购、语音功能 › 缺乏身临其境，产品的互动，购物的真实体验
VR在电子商务中应用 前景
❖ 产品定制 海尔家电，服装，房产… ❖ 真实展示 产品3D真实感 ❖ 购物体验 多人参与——导购，顾客…
❖ 混合
计算机图形+遥现输入+用户看到的真实世界
虚拟现实技术简介 优势
❖ 利用VR技术，根据现实世界中存在的数据，计算机 可生成交互式三维虚拟环境，从而实现视觉、听觉、 触觉及嗅觉等感觉形式
❖ 不仅使参与者能够感到由景物或模型组成的虚拟环 境十分逼真地存在，而且能实时准确地响应参与者 的操作和行为，达到身临其境的感觉
❖ 目标: 终极显示 Ultimate Display
1965 Ivan Sutherland 1968 A head-mounted three-dimensional display
❖ 实际: GUI 以及多媒体交互
› 缺乏身临其境 › 缺乏真实感 › 交互功能不强
二、虚拟现实技术简介 Virtual Reality Technology,VR
购物环境——3D虚拟 ❖ 数字虚拟商城
规模不受限制 重装修成本小 不受时空限制 居家购物 及时调整库存、分析顾客心理 体现个性化，人性化，人文化
VR在电子商务中应用 实例
VR在城市规划建设中应用
❖ 现状
在城市发展中占有至关重要的地位 城市发展战略、区域功能以及生存环境 居民生活方式和质量 管理体制 自上而下命令式、强制控制等级式 忽视公众参与 画图和利用木头、纸板等制作成精细城市模型
虚拟现实技术简介
❖ 80年代后期出现 ❖ 新型的人机接口
沉浸其中、超越其上、进出自如、交互 作用的多维信息空间 ❖ 由多媒体与仿真技术相结合而产生的一种 交互技术，可创造一种身临其境、完全真 实的虚拟环境(Virtual Environment,VE)。
虚拟现实技术简介 表现形式
❖ 沉浸式 头盔式三维立体显示器＋数据手套＋立体声耳机 ＋高性能计算机（图形工作站）等特殊设备 丰富的视觉、听觉、触觉及嗅觉信息
VR在制造业中应用
❖ 现状
开发 设计CAD 商务 市场销售 展销 电子商务
❖ VR的应用现状
› 3D虚拟设计、虚拟制造 › 展销 实物
VR在制造业中应用 前景
❖ 个性化需要 ❖ 市场反馈及时 ❖ 设计高效率 ❖ 分布式协同CAD系统 ❖ 虚拟产品展示和定制系统
VR在制造业中应用 前景
信息浏览 顾客
❖ 图形压缩技术及网络技术 实时、动态VR要求 海量的图形、图像数据
网络带宽
❖ 人体动画和虚拟生命的实现 拓展和集成VR功能
谢 谢！
欢迎提问题
❖ VR的应用现状
› 各课程的实验 物理碰撞，分子运动，天体运行 › 直观 参与感 › 激发学习积极性 创造能力，实践能力的培养
VR在教学中应用 前景
❖ 个性化 学习伙伴系统 指导和辅导 ❖ 合作能力 多人协作 研讨 ❖ 创新能力 动手实践 探索 ❖ 不受时间空间限制，学习辅导，终身学习 ❖ 分布式多用户协同学习的虚拟环境
❖ VR的应用现状
电子沙盘 虚拟城市模型 › Internet、多媒体技术、GIS技术和虚拟现实技术
虚拟城市、赛博（Cyber）城市和数字城市
VR在城市规划建设中应用 典型应用
VR在城市规划建设中应用 典型应用
VR在城市规划建设中应用 前景
❖ 利用VR技术，GIS功能更加完善 ❖ 公众可以参与 ❖ 多专家异地参与 ❖ 城市宣传，向导 ❖ 虚拟城市VRGIS
❖ 非沉浸式 传统的标准设备＋软件技术 丰富的视觉和听觉信息 经济、便利
虚拟现实技术简介 设备
虚拟现实技术简介 典型类型
❖ 桌面VR
常规计算机显示器来呈现虚拟世界
❖ 视频映射
用户轮廓影象作为视频+二维计算机图形=屏幕显示用户 身体和虚拟世界交互过程
❖ 遥现
用户的感觉和真实世界中的远程传感器连接起来 消防人员使用远程操作车辆处理危险 外科医生使用连着电缆的小工具进行外科手术
厂家 系统维护
购物导航 客户管理
wk.baidu.com
产品浏览 展厅浏览 购物车
咨询台
系统功能
信息维护 产品维护 展厅维护 生产管理
定
产产数展 展
制
品品据厅 厅
订
建上维建 维
单
模传护模 护
执
行
四、关键技术
关键技术
❖ 3D建模技术 web的三维虚拟校园
语言 VRML JAVA3D OpenGL Direct3D 工具 如3DS 图像重建 2D照片的3D模型重建
❖ 实时绘制技术 数据量庞大的大规模场景
高性能计算机 图形工作站 算法 多细节层次模型和多分辨率技术等 全景图中添加3D模型 漫游技术 光照系统
关键技术
❖ 交互技术 交互性能是VR技术水平重要标志
技能培训 沉浸式VR 多用户分布式虚拟环境实验系统 可听化技术 多用户远程语音交流 语音识别和合成 agent技术 人文关怀 实现多用户环境和协同基础
❖ 对现实世界的虚拟表达方式具有直观、自然、真实 的特点，既可以虚拟实现真实物体，也可以虚拟实 现抽象模型
❖ VR在航空航天、军事、医学、设计、艺术、娱乐等 领域已得到广泛的应用
三、VR的典型应用
VR在教学中应用
❖ 现状
人口多，区域经济发展不平衡，穷国办大教育 资源共享 名师工程 多媒体教学 现代教育技术 远程教育
VR在电子商务中应用
❖ 现状
网络 电子商务 商品展示和介绍：文字、图片、动画
❖ VR的应用现状
› 产品3D展示，动画，全景图浏览 › 初步的导购、语音功能 › 缺乏身临其境，产品的互动，购物的真实体验
VR在电子商务中应用 前景
❖ 产品定制 海尔家电，服装，房产… ❖ 真实展示 产品3D真实感 ❖ 购物体验 多人参与——导购，顾客…
❖ 混合
计算机图形+遥现输入+用户看到的真实世界
虚拟现实技术简介 优势
❖ 利用VR技术，根据现实世界中存在的数据，计算机 可生成交互式三维虚拟环境，从而实现视觉、听觉、 触觉及嗅觉等感觉形式
❖ 不仅使参与者能够感到由景物或模型组成的虚拟环 境十分逼真地存在，而且能实时准确地响应参与者 的操作和行为，达到身临其境的感觉