新一代信息技术导论第13章.无缝穿越—虚拟现实.pptx

第13章无缝穿越——虚拟现实

CONTENTS目录13.1虚拟现实的概述13.2虚拟现实技术的发展与现状13.3虚拟现实的应用

虚拟现实的概述13.1

什么是VR虚拟现实系统的主要分类虚拟现实运行原理虚拟现实的关键技术

虚拟现实技术基本实现方式：以计算机技术为主，综合利用三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等，借助计算机等产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使身处虚拟世界的人产生一种身临其境的感觉

13.1.1什么是VR

1．沉浸感沉浸感是指计算机操作人员作为人机环境的主导者存在于虚拟环境中。多媒体技术虽然为人们提供了丰富多彩的信息表示形式，且使人与计算机可以交互，但是在交互中，人们只能从计算机外部去观察这些表现形式。而虚拟现实技术通过多维方式与计算机所创造的虚拟环境进行交互，使参与者全身心地沉浸在计算机所生成的三维虚拟环境中，产生身临其境的感觉。通过将人与环境融为一体，使操作人员相信在虚拟环境中的人也是确实存在的，而且在操作过程中参与者可以自始至终地发挥作用，就像在真正的现实世界中一样。

2．交互性交互性是指操作人员对模拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，操作人员可以用手去直接抓取环境中的物体，这时手有握住东西的感觉，并可以感觉到物体的重量，视场中的物体也随着手的移动而移动。

3．多感知性多感知性是指由于虚拟现实系统中装有多种视觉、听觉、触觉、动觉的传感器及反应装置，使用者在虚拟环境中可以获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的效果。

13.1.2虚拟现实系统的主要分类

虚拟现实的主要分类虚拟现实在不同领域得到较为广泛的应用，在科学研究、虚拟校园、虚拟教学、虚拟实验等方面的应用更为深入。桌面虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统分布式虚拟现实系统增强式虚拟现实系统

1.桌面虚拟现实系统一套基于普通PC的小型虚拟现实系统位置跟踪器数据手套力反馈器三维鼠标其他手控输入设备重要技术特征

2.沉浸式虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器将用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，产生出一种身在真实环境中的感觉

3.分布式虚拟现实系统一个基于网络的可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境多个用户多个虚拟环境网络协同工作

4.增强式虚拟现实系统通过计算机技术，将虚拟信息应用到真实世界，两种信息相互补充、叠加，并同时存在于一个画面或空间中目的将计算机生成的虚拟对象与真实环境融为一体，以增强用户对真实环境的理解

13.1.3虚拟现实运行原理

虚拟现实的运行原理计算机屏幕通常只有一个，而我们却有两只眼睛，必须让左、右眼看到的图像各自独立分开，才能产生立体视觉3D立体眼镜控制IC让视差持续在屏幕上表现出来送出立体信号到屏幕送出同步信号到3D立体眼镜使其同步切换左、右眼图像

3D立体眼镜是一个穿透液晶镜片，通过电路对液晶眼镜的开、关进行控制

3D立体眼镜开可以控制眼镜镜片全黑，以便遮住一眼图像关可以控制眼镜镜片透明，以便眼看到另一眼该看到的图像

3D立体眼镜3D立体眼镜可以模仿真实的状况，使左、右眼画面连续互相交替显示在屏幕上，同步配合3D立体眼镜,加上人眼视觉暂留的生理特性，就可以看到近似真实的立体3D图像

VRVR的主体+主要情景人只是作为VR的一环，通过动作捕捉装置，参与到内容中去，深度体验并与内容互动

13.1.4虚拟现实的关键技术

虚拟现实关键技术虚拟现实是多种技术的综合，包括：实时三维计算机图形技术广角（宽视野）立体显示技术对观察者头眼手的跟踪技术触觉，力觉反馈立体声网络传输语音输入输出技术

1.动态环境建模技术核心内容建立虚拟环境目的采用CAD技术(有规则的环境)、非接触式的视觉建模技术获取三维数据

2.实时三维图形生成保证图形的刷新率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒真实性实时性依赖于实时三维图形的生成

3.立体显示和传感器技术虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展数据手套的缺点延迟长分辨率低作用范围小使用不便跟踪精度低跟踪范围小虚拟现实设备的缺点

4.应用系统开发关键寻找合适的场合和对象，即如何发挥想象力和创造力提高生产效率减轻劳动强度提高产品开发质量

4.应用系统开发虚拟现实开发工具虚拟现实系统开发平台分布式虚拟现实技术

5．触觉与力觉反馈在手套内层安装一些可以震动的触点来模拟触觉解决方式

虚拟现实的概念虚拟现实的特点虚拟现实的主要分类虚拟现实的运行原理虚拟现实的关键技术

虚拟现实技术的发展与现状13.2

13.2.1虚拟现实的发展

概念萌芽期技术萌芽期技术积累期产品迭代期技术爆发期

技术萌芽期虚拟现实原型机用以虚拟现实的方式进行模拟飞行训练

1968年计算机图形学之父伊万·