虚拟现实技术.docVIP

引言 #虚拟现实定义VR定义： VR定义 虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 #三个特点VR特点： VR特点 沉浸感 (Immersion) 用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 (视觉、听觉等) 交互性(Interaction) 虚拟现实环境可以通过输入与输出 装置影响或被使用者影响 想象性 (Imagination) 可感知形式反映了设计者的思想 以及感知不存在信息的能力 #感知系统：听、触觉、味觉、嗅觉、视觉、方向感； #行为系统：调整姿势、定向、走动、饮食、行动、表达、语义。 #概念模型： #虚拟现实系统的三个基本组成部分： 1、用户接口 用户与虚拟现实系统信息交流的通道，通常分为两个部分：硬件接口和软件接口。 2、虚拟世界 真实对象的计算机表示，虚拟世界则是虚拟对象及其相关事件的全体。虚拟世界产生的基础是实物虚化和虚物实化。 ?实物虚化(Real Objects Virtualizing)是指将现实世界中的真实事件、对象转换成虚拟世界中的事件和对象，将真实世界的多维信息映射到计算机数字空间的过程。 ?虚物实化(Virtual Objects Realizing)则是给虚拟世界中的物体赋予一定的真实特性，并将虚拟世界中的事件和作用转换成真实世界中的事件，从而反作用于真实世界的过程。 3、现实经验 现实经验主要包括现实生活中的记忆、能力、以往经历、感情和文化背景等，是整个虚拟现实系统的精髓。因此，无论用户接口还是虚拟世界的设计和建立都离不开现实经验。 现实经验增加了虚拟现实系统的真实性、实用性，同时它也是虚拟现实系统与其它计算机应用系统的重要区别之一。 左图为虚拟现实系统的五个典型组成部分#虚拟现实系统的数据流 左图为虚拟现实系统的五个典型组成部分 #典型硬件组成 1、显示和观察设备 沉浸式显示设备 非沉浸式显示设备 2、交互设备 数据手套 (输入手的各种姿势) 三维鼠标 游戏杆 3、传感设备 数据手套 数据衣 位置跟踪装置 4、三维立体声系统 5、三维数据获取设备 1、显示和观察设备 . 头盔式显示器 . 快速响应的工作平台 . 大屏幕投影 洞穴状的投影屏幕(CAVE) 圆柱型的投影屏幕 由矩形块拼接构成的投影屏幕 . 可支持多用户协作的投影屏幕 . 具有三维空间感的声音 4、声音在虚拟现实中的作用： 1)增强空间信息，尤其是当空间超出了视域范围。 2)数据驱动的声音能传递对象的属性信息。 3)声音是用户和虚拟环境的另一种交互方法。 声音在虚拟现实中的作用5、三维数据获取设备 声音在虚拟现实中的作用 静态数据的获取： 三维扫描仪 动态数据的获取： 运动捕捉设备 用多摄像机实时重构三维数据 #多种虚拟现实系统 。单用户VR系统：系统允许单个用户参与 。多用户VR系统：一次允许多个用户参与 主要问题：保证多个用户对虚拟环境有一致的感受 。分布式VR系统：分布于不同地理位置的多台计算机通过网络互联 主要问题：系统的一致性(由数据分布与网络延迟引起) #存在的主要问题 ?虚物实化 –如何根据虚拟环境生成人可直接感受到的真实信号(声、光、电)，是一个显示(输出)问题。 ?实物虚化 –如何将真实世界中的物(特别是人)与事件(特别是人的动作)传入虚拟环境中，是一个感知的问题。 ?多用户参与 –如何让多个用户(特别是不在同一地理位置的多个用户)参与到同一个虚拟环境中。 #研究内容的多种分类 ?技术/应用:层面 * 虚拟现实技术本身 * 虚拟现实应用技术 ?软硬件层面 * 虚拟现实硬件技术 * 虚拟现实软件技术 ?技术层面 * 建模(场景(基于：几何/图象)，听觉，行为等) * 绘制(图形，声音，力觉) * 交互(人-机交互；人-人交互) #主要研究方向 ?感知技术的研究 –研究如何感知真实世界中人和物的存在及相关事件的发生 ?合成显示技术的研究 –研究虚拟环境的合成显示，包括图像、声音、触觉和力觉的输出。 ?建模技术的研究 –研究虚拟环境的表示技术 ?分布式虚拟现实技术的研究 –研究多用户共享虚拟现实实现技术。 ?支撑软件与开发工具的研究 ?其他相关问题的研究 ：运动病、人的因素 #虚拟现实的应用VR应用 VR应用 系统仿真 2.城市规划 3.房地产 4.文物保护 5.展览馆 6.军事 7.教育 8.医疗 9.游戏 10.培训 11.产品展示 12.勘探测绘 输入设备：跟踪器、漫游和手势接口 #三维位置跟踪器： 跟踪器： VR中用于测量三维对象位置和方向实时变化的专门硬件设备什么是跟踪器 什么是跟踪器 三维空间中的活动对象的位置和方向通常由6个自由