虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第一节虚拟现实简介57.pptVIP

3I的基本特征，强调了人在虚拟现实技术中的主导作用。 从过去人只能从计算机系统的外部去观测计算机的处理结果，到人能够沉浸到计算机系统所制造的环境之中； 从过去人只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字化信息发生交互作用，到人能用多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用； 从过去的人只能从以定量计算为主的结果中得到启发从而加深对事物的认识，到人有可能从定性和定量综合集体的环境中得到感性和理性的认识从而深化对概念的认识和萌发新意。 一个虚拟现实技术系统，正是通过3I才能真正实现虚拟世界对真实世界的替代，从而对人达到一种境界虚拟，但感觉却是真实的效果。 I3 Imagination 构想 Interaction 交互 Immersion 沉浸 图 3　虚拟现实三角形 1.4 虚拟现实的分类 (1) 按表现形式 参数化虚拟现实： 增强现实： (2) 按虚拟夸张程度 合理的虚拟现实 夸张的虚拟现实 虚构的虚拟现实： (3) 按支持的用户数量 单机型： 网络型： (1) 按表现形式 参数化虚拟现实：就是一般所说的完全的虚拟环境。 增强现实：是把预先获取的或预先计算好的数据和视频影像重叠在真实成像环境上。 增强现实技术允许用户看见现实环境中的物体，同时又把虚拟环境的图形叠加在真实的物体上。 穿透型头戴式显示器可将计算机产生的图形和用户实际的即时环境重叠在一起。例如一个维修工程师戴上一个穿透型头戴式显示器后，通过观察与一台激光打印机重叠的图形去维修该打印机。这些图形可能提供各种图形化箭头、插图和说明，甚至可以指导他的维修。 增强现实性系统依赖于虚拟现实位置跟踪技术，以达到精确的重叠，但目前的技术还不能完全做到这一点。 (2) 按虚拟夸张程度 合理的虚拟现实：就是根据真实的物理法则由计算机模拟真实世界。  在这种虚拟世界中人所体验到的一切都是符合客观规律的。在真实世界中只要条件具备，就可出现虚拟现实中的情况，因而从中所获得的知识都是有用的。 例如英国出售的“模拟滑雪器”，“滑雪者”只要穿上滑雪服，蹬上滑雪板，拄上滑雪棍，带上头盔式显示器，就可以看到真正滑雪场中白雪皑皑的高山深谷，并根据自己的状况做出相应的各种滑雪动作，学习、体验滑雪。 夸张的虚拟现实： 也是根据真实的物理法则由计算机进行虚拟的，但它模拟的对象不是人们的五官所能感受到的现实世界，而是人们无法接触到的世界，如浩瀚的宇宙世界、微小的原子世界等。 虚构的虚拟现实： 这是无视物理法则的对幻想的模拟。它运用计算机的图像、声音功能把完全凭空想象出来的东西变成可以看到、听到的世界，如“海底龙宫”。虚构的虚拟现实主要用于娱乐。 (3) 按支持的用户数量 单机型： 一般只在本机建立场景供本机使用。常应用于电子商务、网站建设、驾驶训练、科学可视化、商业数据可视化、工程设计等领域。 网络型： 在服务器建立场景，供其它计算机用特定客户软件通过网络来访问。多应用于娱乐、聊天室、虚拟社区、远程教育、会议、手术和军事模拟等领域。 (4) 按照其功能不同 投入（沉浸）型虚拟现实系统： 是一套比较复杂、功能强大的VR系统。用户必须戴头盔显示器、数据手套等传感跟踪装置，或穿上特制的外套，置身于安装在运动平台上的封闭空间内以产生更为真实的环境效果，才能与虚拟世界进行交互。 这些设备使得用户完全投入一个虚拟境界而看不到现实世界，将用户的视觉、听觉与外界隔离，以排除外界干扰，全身心地投入到虚拟现实中去。 这种系统的优点是用户可以完全沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备昂贵，难以普及推广。 投入式VR系统又可分为：头盔型(HMD)、洞空型(CAVE)、遥现型(telepresence)VR系统。 桌面简易型虚拟现实系统： 是指将一个或多个计算机屏幕作为参与者观察虚拟环境的一个窗口，以通常的键盘、鼠标、数据手套、眼镜为交互工具，用简便的光闸立体眼镜创造立体视觉效果、增加沉浸程度。 例如苹果公司推出的快速虚拟系统(Quick Time VR)，是采用360度全景拍摄来生成逼真的虚拟情景，用户在普通的电脑上，利用鼠标和键盘，就能真实地感受到所虚拟的情景。 这种系统的缺点是在投入性方面较差，沉浸感不强，因为参与者坐在监视器前观察虚拟境界时会受到周围现实环境的干扰，优点是结构简单、价格低廉，易于普及推广，是一套经济实用的系统。 在演示、教学等较多人观看的场合，常用投影式VR系统，即在桌面VR系统的基础上，增加了一种大屏幕投影机或数字显示墙以显示VR三维环境。 分布式虚拟现实系统概述 当前虚拟现实系统研究中一个最热门的主题就是分布式虚拟现实(Distributed Virtual Reality, DVR)