《虚拟现实技术》全套教学课件（共7章）非AI生成.pptx

《虚拟现实技术》

课程说明

;学习内容;学习内容;虚拟现实技术;;Contents;

;“虚拟现实”：矛盾的组合

“虚拟Virtual”一词说明利用VR技术所产生的局部世界并非是真实的，而是人造的、虚构的；

“现实Reality”一词说明这一局部世界虽然是人造的，但对于进入这个局部世界的人来说在感觉上如同进入真实的世界一样，这种感觉可以包括视觉、听觉、触觉等。

;“虚拟现实”是灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界（VirtualWorld）的计算机系统。

“虚拟现实”是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操作能力的新方法。

“虚拟现实”是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维虚拟环境。

;;;增强现实（augmentedreality，AR）是将计算机产生的虚拟对象融合到用户所观察的真实环境中，以拓展和增强用户对周围世界的感知能力。

与VR相比，AR与真实世界的联系并未切断，交互方式更加自然。事实上，将现实物理世界和虚拟世界实时合并混合，形成新的能够实时互动的可视环境，统称为混合现实（mixedreality，MR）。

AR是MR一种典型代表。三维跟踪定位是实现AR的主要技术保证，尤其是高精度、无标志物跟踪定位更是研究中的难点。;虚拟现实定义;14;15; GrigoreBurdea和PhilippeCoiffet在他们的著作“VirtualRealityTechnology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，就是人们常说的VR的3个“I”，即Interaction、Immersion、Imagination，即交互、沉浸和想象。;Imagination;沉浸感是指虚拟环境“欺骗”人体视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等多种感官，给参与者带来临场感；

交互性是指在虚拟环境中提供参与者适人性化的人机操作界面和自然反馈；

构想性是指通过沉浸感和交互性，使参与者随着环境状态和交互行为的变化而对未来产生构想，增强创想能力。;近年来，随着大数据和互联网等研究和应用的兴起，利用对图像、视频、行业大数据的分析和学习以高效建模成为热点，提升虚拟环境的自适应性日益受到关注，智能化（intelligence）成为新时期VR研究与应用的重要特征。;Contents;;;;4．人类工程学

VR的最终目标是人的感觉的真实性。所以研究人的感觉表现和效果的人类工程学与虚拟现实密切相关。

;5．智能技术

VR与人的交互是实时的，要求计算机能从人的语言、动作甚至表情变化中获取信息，并根据这种信息作出响应的真实的反应。所以自然语言理解、图象识别、机器学习、神经网络的智能技术都是VR技术的基础。

;第一阶段（20世纪50-60年代）

VR技术的渊源可以追溯到20世纪50年代开始产生的立体电影以及各种宽银幕、环幕、球幕电影。具有深度感、大视野、环境感的电影图象加上声响的配合，使观众沉浸于屏幕上变幻的情节场景之中。这种使人置身于图象环境的方式也一直用于几十年来的飞行模拟训练系统中，航空、航天飞行员在训练舱中面对屏幕进行各种驾驶操作训练，模拟坐舱外屏幕的场景也随之变化，飞行员可以得到非常类似真实飞行的仿真训练。;1956年,美国的MortonHeileg开发了一个被称为Sensorama(传感景院）的摩托车仿真器，具有以下功能：

三维视频及立体声效果，

振动风吹的感觉，

城市街道的气味，

用户可以坐在仿真器的座位上经历一种开摩托车漫游美国纽约曼哈顿的感觉。;1965年，美国的IvanSutherland发表了一篇名为“TheUltimateDisplay”（终极的显示）的文章。

1968年，他在哈佛大学组织开发出第一个计算机图形驱动的头盔显示器（Helmet-MountedDisplay，即HMD），并开发了与HMD相配的头部位置跟踪系统。;;这些探索过程中，人们开始形成与虚拟环境相关的以下一些概念：

人工现实（ArtificialReality）

虚拟现实（灵境）（VirtualReality）

虚拟环境（VirtualEnvironment）

电脑空间（Cyberspace）等

这些可以理解为对虚拟现实技术的不同称呼，其中以VirtualReality一词影响最广。;VIDEOPLACE系统

1975年，MyronKrueger提出“人工现实”（ArtificialReality）的思想，展示了称之为Videoplace的“并非存在的一种概念化环境”。实验者面对投影屏幕，摄象机摄取他的身影轮廓图像，与计算机产生的图象合成，有投影机投射到屏幕上，室内的传感器识别实验者的动作，屏幕上可