虛擬現(xiàn)實概述 課件

虛擬現(xiàn)實MuRuiAssistantProfessor,Dept.ofMEE,XiamenUniversity,361005,ChinaEmail:iris_murui@虛擬現(xiàn)實MuRui參考文獻汪成為.人類認識世界的幫手——虛擬現(xiàn)實.清華大學出版社，暨南大學出版社，2000年6月周祖德等.虛擬現(xiàn)實與虛擬制造.湖北科學技術出版社，2005年2月肖田園等.虛擬制造.清華大學出版社，2004年8月WilliamR.Sherman,AlanB.Craig.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)——接口、應用與設計.電子工業(yè)出版社，2004年11月李欣等.虛擬現(xiàn)實及其教育應用.科學出版社，2008年6月張樹生等.虛擬制造技術.西北工業(yè)大學出版社，2006年2月參考文獻汪成為.人類認識世界的幫手——虛擬現(xiàn)實.清華大學出虛擬制造概述DELMIA——數字化工廠虛擬制造概述DELMIA——數字化工廠虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬現(xiàn)實技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。

虛擬制造概述豐田公司利用VR技術改進上車下車的舒適度虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬制造概述豐田公虛擬與現(xiàn)實虛擬與現(xiàn)實Question?知識改變命運，數碼改變生活，虛擬改變什么？Question?知識改變命運，數碼改變生活，虛擬改變什么？什么是虛擬現(xiàn)實

人類在不斷地認識世界和改造世界時仍迫切需要各種強有力的工具，用工具來增強、延伸、擴大自己的感官、肢體和大腦的功能。什么是虛擬現(xiàn)實人類在不斷地認識世界和改造世界能夠基于對研究對象的認識，根據研究問題的需要，提供一個具有盡可能逼真的虛擬對象、虛擬環(huán)境的虛擬世界；幫助我們沉浸在這個虛實結合的環(huán)境中，身臨其境地體驗這個虛擬世界中的一切，在這樣的環(huán)境中研究和分析問題；能夠根據需要，靈活地擴大或縮小虛擬世界的時間尺度和空間尺度。例如，在數秒內觀察地殼的演變歷程，在數分鐘內細細品味子彈穿過玻璃時的精細過程，親眼領略火星探測車降落火星時的壯觀場面。能夠幫助我們跟虛擬世界交流，跟虛擬世界發(fā)生相互作用，我們不只是能夠移動和觸摸虛擬世界中的虛擬物體，還能在虛擬世界的街巷樓宇之間漫游。公眾號：別墅8能夠基于對研究對象的認識，根據研究問題的需要，提供一個具有盡Dream：晉代儒學家陸機“文賦”：

觀古今于須臾，撫四海于一瞬。創(chuàng)建一個時域與空域可變的虛擬世界，人與這個世界的關系是：

沉浸其中，超越其上，進出自如，交互作用。Dream：虛擬現(xiàn)實技術的前身中國古代（公元前468年-公元前376年）的戰(zhàn)國時期據“墨子.魯問”記載“公輸般竹木為鵲，成而飛之，三日不下”。人們在風箏上系上竹哨，利用風吹竹哨，聲如箏鳴，故稱“風箏”。虛擬現(xiàn)實技術的前身中國古代（公元前468年-公元前376年）虛擬現(xiàn)實技術的誕生1961年MortonHeilig——Sensorama

“沉浸式虛擬環(huán)境”概念的先驅者

1962年J.C.R.Licklider被任命為美國國防高級研究計劃局（DARPA）信息處的處長

“人——計算機共生”(Man-ComputerSymbiosis)1962年，Licklider主持計算機圖形處理的研討會

MIT:IvanSutherland——sketchpad1965年IvanSutherland發(fā)表“終極的顯示”

將計算機的顯示屏進化為“觀看虛擬世界的窗口”

“只要運用恰當的計算機程序，就有可能在計算機的屏幕上重現(xiàn)文學上的愛麗絲漫游仙境的絢麗奇景”

虛擬現(xiàn)實技術的誕生1961年MortonHeilig——S虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展60年代IvanSutherland的“終極顯示”，IvanSutherland的博士論文:SKETCHPAD:stereoHMD,positiontracking,andagraphicsengine1966年Sutherland在MIT

研究了HMD(HeadMountedDisplay)1967，TomFurness:displaysystemsforpilotsIvanSutherland’sHMD(1966+)虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展60年代IvanSutherland’s1966年，Sutherland在MIT林肯實驗室開始研制人類的第一個頭盔顯示器（HMD）

TX-2計算機、限幅除法器、矩陣乘法器、矢量生成器、頭盔和頭部位置跟蹤器。

NicolasNegroponte——推動虛擬現(xiàn)實應用的先鋒

1976年提出研制具有隨機存取功能的多媒體系統(tǒng)。

1979年在MIT成立了媒體實驗室，特別邀請建筑大師貝聿銘設計了一座在多媒體技術、人機接口技術、人工智能技術、虛擬現(xiàn)實技術等領域中一直享有盛名的建筑。

1981年，MichaelMcCreevey“空間感知和先進顯示”虛擬現(xiàn)實技術的誕生1966年，Sutherland在MIT林肯實驗室開始研制人1985年，MichaelMcCreevey建成了供航空和航天人員使用的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。J.Zimmermn和JaronLanier(MIT)合作發(fā)明了一種在每個活動關節(jié)上都配有傳感器的特殊手套。虛擬現(xiàn)實技術的誕生1985年，MichaelMcCreevey建成了供航空虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展70年代1977，Brooks開發(fā)了力反饋系統(tǒng)GROPE1977，SandinandSayre發(fā)明了具有彎曲度感知的數據手套1979，Raab等人發(fā)明了

Polhemus跟蹤系統(tǒng)GROPE虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展70年代GROPE虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展80年代1980年，SIMNET計劃1989年，JaronLanier杜撰了新詞“virtualreality”1989年，NASA發(fā)明LCDHMD，開發(fā)了“VirtualInterfaceEnvironmentWorkstation”(VIEW)虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展80年代

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展90年代NASA的VIEW繼續(xù)研究Largesimulationandtrainingneeds;Couldnotsendhumanstootherplanets;RelativelysmallbudgetsSTOW計劃TheSyntheticTheaterofWar-Architecture軍事仿真國內DVENET1996年開始 虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展90年代清華大學浙江大學北京航空航天大學上海大學中科院計算所虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展清華大學虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術的概念背景從60年代末起，在計算機技術的支持下已對科學計算提出可視化的要求不僅僅是獲得和計算數據，并且要解釋數據、理解數據。即把計算所得的數字信息轉換為直觀的、用視頻或聲頻信息表示的、隨時間和空間變化的物理現(xiàn)象或模擬的物理現(xiàn)象先進的科學計算將能洞察到傳統(tǒng)科學計算所不可能看見的結果（Toseetheunsee），可視化是把某些不可見對象或抽象事物轉化為可見的、可感知的結果“

Thepurposeofcomputingisinsight,notnumber”---RichardHamming,NumericalMethodsforScientistsandEngineers虛擬現(xiàn)實技術的概念背景虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）自90年代初起，在高性能計算的支持下要求實現(xiàn)沉浸式、協(xié)同式的可視化計算人機和諧、定性定量結合是創(chuàng)造性研究的源泉，要求不僅僅是觀察計算所得的數據，希望還能感受計算所得的形象結果和全局觀念研究人員甚至還希望能沉浸在計算所得、計算所創(chuàng)建的三維空間中，能交互地控制、駕馭和修改所“看見和感受到”的計算結果為研究人員在認識世界和改造世界時，提供了有效的、定性和定量相結合的研究手段，為創(chuàng)建和諧的人機環(huán)境提供基礎虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）自90年代中旬以來在網絡計算技術的支持下要求實現(xiàn)協(xié)同式的可視化計算解決復雜問題，必須跨領域合作集體攻關網絡技術已基本成熟，基于網絡計算可實現(xiàn)資源共享基于統(tǒng)一的開放體系框架結構、應用程序接口和面向對象的中間件，已能實現(xiàn)“優(yōu)勢互補”、“即插即用”的協(xié)同式的可視化計算虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）總之，高性能計算機為沉浸式、協(xié)同式的可視化計算提供基礎高性能計算機和高性能網絡技術大量的、快速的、分布的、基于網絡的數值計算開放體系結構、中間件、人機接口和經驗模型的建立把數據映射成可視化的、具有某種物理屬性的對象（虛物實化）把實物轉化為可融入虛擬環(huán)境的虛擬對象（實物虛化）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）前30年計算機技術的發(fā)展，減少人的認知空間和計算機的處理空間的差異人思考問題

的認知空間

并行的多維的開放的歸納演繹

傳統(tǒng)計算機

的處理空間

串行的單維的封閉的預定程序

建立和諧

人機環(huán)境

M大規(guī)模并行

M多媒體

O開放系統(tǒng)

O面向對象

N網絡計算

逐步減小人和

機器間的隔閡虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）人思考問題

的認知空間傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）后20年計算機技術的發(fā)展，從MMOON到AKV

有望實現(xiàn)和諧的人機環(huán)境ArchiveStorageandProcessing--海量信息存儲與處理KnowledgeProcessing--知識處理VisualizedComputing&VirtualReality--可視化計算與虛擬現(xiàn)實和諧的人機環(huán)境MMOONAKv虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）MMOONAKv

虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實VirtualReality錢學森院士翻譯為“靈境”Virtual的英文本意是表現(xiàn)上具有真實事物的某些屬性，但本質上是虛幻的。Reality的英文本義是"真實"而不是"現(xiàn)實"是一種基于可計算信息的沉浸式人機交互環(huán)境虛擬現(xiàn)實是利用計算機構造一個視景真實、動作真實、聲音真實、感覺真實的虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)的技術 虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實（續(xù)）采用以計算機技術為核心的現(xiàn)代高技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的一定范圍的虛擬環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進行交互作用、相互影響，從而獲得親臨等同真實環(huán)境的感受和體驗（趙沁平等定義）Ahigh-enduser-computerinterfacethatinvolvesreal-timesimulationandinteractionthroughmultiplesensorialchannels(vision,sound,touch,smell,taste)虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實（續(xù)）虛擬現(xiàn)實的定義狹義

用于創(chuàng)建人造世界的計算機系統(tǒng)，在這個世界里，使用者有沉浸于其中的感覺，能在其內漫游并能操縱其內的物體。廣義指由計算機技術所創(chuàng)建的三維環(huán)境。這個環(huán)境既可以是虛擬想象的三維環(huán)境（三維可視化），也可以是對真實世界的三維模擬。虛擬現(xiàn)實的定義狹義

虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種三維模擬環(huán)境，通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術。虛擬現(xiàn)實的定義傳感設備包括：立體頭盔、數據手套、數據衣等。

自然交互指日常使用的方式對虛擬環(huán)境中的物體進行操作并得到實時立體反饋。虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種三維模擬虛擬現(xiàn)實技術的概念VR的特征沉浸感（Immersion）用戶產生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺（視覺、聽覺等）交互性（Interaction）虛擬現(xiàn)實環(huán)境可以通過控制與監(jiān)視裝置影響或被使用者影響

想象性（Imagination）可感知形式反映了設計者的思想虛擬現(xiàn)實技術的概念VR的特征沉浸

（Immersion）

VR系統(tǒng)的核心，表示用戶投入到由計算機生成的虛擬場景中的能力，用戶在虛擬場景中有身臨其境之感。交互性（Interaction）用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。交互性包含對象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度，以及虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等。VR是自主參考系，即以用戶的視點變化進行虛擬交換。構想（Imagination）VR不僅僅是一個用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思。因此，VR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動。ImmersionImaginationInteraction虛擬現(xiàn)實特征—3I圖沉浸（Immersion）VR系統(tǒng)的核心，表示用戶投入到虛擬現(xiàn)實概述ppt課件虛擬現(xiàn)實與仿真的區(qū)別仿真技術虛擬現(xiàn)實多感知視覺、聽覺視覺、聽覺、觸覺、力覺等存在感用戶被視為“旁觀者”用戶沉浸其中，可視場景隨用戶的視點變化交互性不強調交互的實時性實時交互虛擬現(xiàn)實與仿真的區(qū)別仿真技術虛擬現(xiàn)實多感知視覺、聽覺視覺、聽設備：三維立體眼鏡立體眼鏡是用于3D模擬場景VR效果的觀察裝置，它利用液晶光閥高速切換左右眼圖像原理，有有線和無線之分，可支持逐行和隔行立體顯示觀察，也可用無線眼鏡進行多人團體VR效果觀察，是目前最為流行和經濟適用的VR觀察設備。設備：三維立體眼鏡立體眼鏡是用于3D模擬場景VR效果的觀察裝設備：數據手套數據手套是虛擬現(xiàn)實應用的主要交互設備，它作為一只虛擬的手或控件用于3DVR場景的模擬交互，可進行物體抓取、移動、裝配、操縱、控制，有有線和無線、左手和右手之分，可用于WTK、Vega等3DVR或視景仿真軟件環(huán)境中。設備：數據手套數據手套是虛擬現(xiàn)實應用的主要交互設備，它作為一設備：頭盔顯示器頭盔顯示器（又稱數據頭盔或數字頭盔）是虛擬現(xiàn)實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形信號。使用方式為頭戴式，輔以空間跟蹤定位器可進行VR輸出效果觀察，同時觀察者可做空間上的自由移動，如；自由行走、旋轉等，VR效果非常好，沉浸感極強，在VR效果的觀察設備中，頭盔顯示器的沉浸感優(yōu)于立體眼鏡。設備：頭盔顯示器頭盔顯示器（又稱數據頭盔或數設備：三維空間交互球三維空間交互球是虛擬現(xiàn)實應用中的另一重要的交互設備，用于六個自由度VR場景的模擬交互，可從不同的角度和方位對三維物體觀察、瀏覽、操縱；也可作為3DMouse來使用；并可與數據手套或立體眼鏡結合使用，作為跟蹤定位器。也可單獨用于CAD/CAM，(Pro/E、UG)。設備：三維空間交互球三維空間交互球是虛擬現(xiàn)實應用中的另一重要設備：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是VR系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位的裝置，一般與其他VR設備結合使用，如：數據頭盔、立體眼鏡、數據手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉，不局限于固定的空間位置，操作更加靈活、自如、隨意。產品有六個自由度和三個自由度之分。設備：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是VR系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位置測量原理

根據剛體動力學分析，能夠用運動物體上參考點的坐標表示該物體的位置坐標，并通過測量該參考點到空間三個靜止的非共線點之間的距離唯一確定位置測量原理根據剛體動力學分析，能夠用運動物體上設備：力反饋器力反饋器是VR研究中的一種重要的設備，該設備能使參與者實現(xiàn)虛擬環(huán)境中除視覺、聽覺之外的第三感覺——觸覺和力感，進一步增強虛擬環(huán)境的交互性，從而真正體會到虛擬世界中的交互真實感，該設備廣泛應用于虛擬醫(yī)療、虛擬裝配等諸多領域。觸覺反饋分為：接觸反饋和力反饋。設備：力反饋器力反饋器是VR研究中的一種重要的設備，該設備能設備：三維顯示器這種三維顯示器并不需要使用者在頭部佩戴任何特制眼鏡之類的裝備，而是應用當前的計算機的計算能力回放或實時渲染顯示三維影像。設備：三維顯示器這種三維顯示器并不需要使用者在頭部佩戴任何特視覺顯示技術立體視覺

一般地，人腦有兩類用以感知物體深度（立體感）的信息：絕對距離和相對距離。

人腦從四個方面獲得深度信息：靜態(tài)圖像的深度信息；運動中產生的深度信息；生理上的深度信息（眼球的轉動、晶狀體的調解）；雙目視差產生的深度信息。

視覺顯示技術立體視覺

方法是為每只眼睛各產生一幅圖象，左右兩幅圖象是通過把視點左右各偏移兩眼距離的一半而計算出來的，用戶可以分別用左右眼盯著這兩幅圖象，然后將目光交匯在一起；或者使圖象通過不同偏振濾光鏡，用戶佩帶相應的濾光眼鏡。此外，用戶還可以佩帶顯示同步的液晶快門眼鏡（LC快門眼鏡）觀察在監(jiān)視器上快速交錯顯示的左右兩幅圖象，大腦會將它們合成為立體景象。視覺顯示技術方法是為每只眼睛各產生一幅圖象，左右兩幅圖象多通道立體投影系統(tǒng)☆專業(yè)的VR-Platform多通道投影系統(tǒng)☆采用5臺高亮度等離子顯示器（最多可支持24臺）☆每臺等離子顯示尺寸為1020X610mm（可替換為更大尺寸）☆可支持24個通道同步顯示☆高沉浸感的虛擬現(xiàn)實仿真顯示系統(tǒng)☆演示效果出色，適合大中型機構或項目使用多通道立體投影系統(tǒng)☆專業(yè)的VR-Platform多通道投影虛擬現(xiàn)實體驗的四個關鍵要素虛擬世界沉浸

虛擬現(xiàn)實最簡化的定義：在另一個現(xiàn)實或視點下的沉浸。感覺反饋交互性虛擬現(xiàn)實體驗的四個關鍵要素虛擬世界虛擬現(xiàn)實的類型桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實的類型桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，沉浸式虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。沉浸式虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一虛擬現(xiàn)實概述ppt課件桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)比較（1）沉浸度差異桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用CRT彩色顯示器和三維立體眼鏡增加身臨其境感覺，而沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)則采用頭盔顯示器（HMD）增強身臨其境感覺。（2）交互裝置差異桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用的交互裝置是六自由度鼠標器或三維操縱桿，而沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用的是數據手套和頭盔。桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)比較（1）沉浸度差異增強現(xiàn)實的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。增強現(xiàn)實的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術分布式虛擬現(xiàn)實如果多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。1分布式虛擬現(xiàn)實如果多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參加分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在遠程教育、工程技術、建筑、電子商務、交互式娛樂、遠程醫(yī)療、大規(guī)模軍事訓練等領域都有著極其廣泛的應用前景。利用它可以創(chuàng)建多媒體通信、設計協(xié)作系統(tǒng)、實境式電子商務、網絡游戲、虛擬社區(qū)全新的應用系統(tǒng)。

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在遠虛擬現(xiàn)實技術的應用應用廣泛

Helsel與Doherty曾對全世界范圍內已經進行的805項VR研究項目作了統(tǒng)計，主要分布在：虛擬現(xiàn)實技術的應用應用廣泛影視娛樂對虛擬現(xiàn)實發(fā)展的影響1995年11月Disney和Pixar“玩具總動員”

76個角色，11.4萬個畫面

1998年11月“蟲蟲特工隊”侏羅紀公園金剛影視娛樂對虛擬現(xiàn)實發(fā)展的影響1995年11月Disney鋼鐵俠鋼鐵俠Windows7多點觸摸技術2008.5.28JulieLarson-GreenWindows7多點觸摸技術2008.5.28Julie虛擬現(xiàn)實技術的應用醫(yī)學在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，可以很容易了解人體內部各器官結構Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器，用于腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術臺與手術燈，虛擬的外科工具（如手術刀、注射器、手術鉗等），虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套，使用者可以對虛擬的人體模型進行手術遠距離遙控外科手術，復雜手術的計劃安排，手術過程的信息指導，手術后果預測虛擬現(xiàn)實技術的應用醫(yī)學虛擬現(xiàn)實技術的應用軍事仿真SIMNET、NPSNET、DVENET（國內北航）航天技術“火星探路者”利用三維虛擬的環(huán)境對火星車進行全面的仿真，當一切確定無誤后把指令發(fā)送給位于1.9億公里外的火星車，火星車行進后所獲得的數據經過11分鐘延遲后送回NASA的JPL虛擬現(xiàn)實技術的應用軍事仿真虛擬現(xiàn)實模擬仿真的實戰(zhàn)訓練案例1976年103名以色列人法國航空公司雅典非洲烏干達“恩德培機場”虛擬現(xiàn)實模擬仿真的實戰(zhàn)訓練案例1976年VR的四個重要特征多感知性

除了一般的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至還包括味覺、嗅覺感知等。存在感指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。交互性

指用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和環(huán)境得到反饋的自然程度。自主性

指虛擬環(huán)境中的物體依據現(xiàn)實世界物理運動定律動作的程度。VR的四個重要特征多感知性實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的關鍵技術支持硬件方面跟蹤系統(tǒng)：確定參與者頭、手和軀干的位置；觸覺系統(tǒng)：提供力與壓力的反饋；音頻系統(tǒng)：提供立體聲源和判定空間位置；圖像生成和顯示系統(tǒng)：產生空間圖像和立體顯示；高性能計算機處理系統(tǒng)：具有高處理速度，大存儲容量、強聯(lián)網特性。軟件方面

能夠接收高性能傳感器的信息，如頭盔的跟蹤信息；能生成立體的顯示圖形，并可對虛擬環(huán)境作實時渲染；能提供對各種數據庫、各種CAD軟件進行調用和互聯(lián)的集成環(huán)境。實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的關鍵技術支持硬件方面

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，為了使人與計算機能夠融洽的交互，讓人沉浸到計算機所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中去，必須配備相應的硬件設備。常用的交互設備包括：跟蹤系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)的任務是要實時檢測出虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中人的頭、身體和手的位置與指向，以便把這些數據反饋給控制系統(tǒng)，生成隨視線變化的圖象。電磁跟蹤電磁跟蹤系統(tǒng)由勵磁源、磁接收器和計算模塊組成。勵磁源由3個磁場方向相互垂直的交流電流產生的雙極磁源構成，磁接收器由3套分別測試3個勵磁源的方向上相互垂直的線圈組成，經3次測量，可以測得9個數據，由此可確定被測目標的6個參數，即空間坐標x、y、z和旋轉角α、β、γ。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，為了使人與計算機能夠融洽的交互，讓人聲學跟蹤

利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差及聲壓差，可以進行定位與跟蹤。與電磁跟蹤法相似，超聲波式傳感器也有發(fā)射器、接收器和電子部件組成。實現(xiàn)聲音的位置跟蹤，可以采用聲波飛行時間測量法和相位相干測量法。光學跟蹤光學跟蹤系統(tǒng)使用從普通的視頻攝像機到x-y平面光敏二極管的陣列，利用周圍光或者由位置器控制的光源發(fā)出的光在圖象投影平面不同時刻或不同位置上的投影，計算得到被跟蹤對象的方位。光學跟蹤系統(tǒng)可以被描述為固定的傳感器或者圖象處理器。觸覺（力覺）系統(tǒng)

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，產生“沉浸”效果的關鍵因素是用戶能用手或身體的其他能動部分去操作虛擬物體，并在操作同時能夠感覺到虛擬物體的反作用力。力學反饋手套是最常用的觸覺系統(tǒng)，它使用2只手套，在第一只手套的下部安裝20個壓敏元件，當戴上手套時，用戶感覺到壓敏元件隨著手的用力產生的阻力,壓敏元件輸出經模數轉換后,傳送給主機處理。第二只手套有20個空氣室，由20個空氣泵來控制膨脹和收縮，從而對用戶施加力感。

聲學跟蹤利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差音頻系統(tǒng)

聽覺系統(tǒng)由語音與音響合成設備、識別設備和聲源定位設備所構成，通過聽覺通道提供的輔助信息可以加強用戶對環(huán)境的感知。為了能產生逼真的環(huán)境音，人們已開始嘗試使用4聲道系統(tǒng)，采用空間聲音合成方法，通過由不同方向到達左、右耳道的聲音測試得到響應。圖象生成和顯示系統(tǒng)

在VR環(huán)境中，圖象生成和顯示系統(tǒng)的工作主要包括3個步驟:

計算生成真實感的圖形,其圖形具有顏色、光照、立體感和運動感。計算生成或直接從圖象庫中取得已經壓縮且有真實感的背景圖象。經過掃描變換將圖形和背景圖象統(tǒng)一安排在同一坐標系中。音頻系統(tǒng)用戶控制虛擬世界3D模型傳感器檢測反饋現(xiàn)實世界建模模塊虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構成無論哪種VR系統(tǒng)，其系統(tǒng)構成都可以劃分為以下6個功能模塊：用控虛擬世界3D傳檢測反饋現(xiàn)實世界建模模塊虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構成檢測模塊檢測用戶的操作命令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境。反饋模塊接受來自傳感器模塊的信息，為用戶提供實時反饋。傳感器模塊

一方面接受來自用戶的操作命令，將其作用于虛擬環(huán)境，另一方面將操作后產生的結果以相應的反饋形式提供給用戶。控制模塊對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界產生作用。3D模型庫

現(xiàn)實世界各組成部分的三維表示，并由此構成對應的虛擬環(huán)境。建模模塊

獲取現(xiàn)實世界各組成部分的三維數據，并建立它們的三維模型。檢測模塊檢測用戶的操作命令，并通過傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境人類的未來人類的未來虛擬現(xiàn)實MuRuiAssistantProfessor,Dept.ofMEE,XiamenUniversity,361005,ChinaEmail:iris_murui@虛擬現(xiàn)實MuRui參考文獻汪成為.人類認識世界的幫手——虛擬現(xiàn)實.清華大學出版社，暨南大學出版社，2000年6月周祖德等.虛擬現(xiàn)實與虛擬制造.湖北科學技術出版社，2005年2月肖田園等.虛擬制造.清華大學出版社，2004年8月WilliamR.Sherman,AlanB.Craig.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)——接口、應用與設計.電子工業(yè)出版社，2004年11月李欣等.虛擬現(xiàn)實及其教育應用.科學出版社，2008年6月張樹生等.虛擬制造技術.西北工業(yè)大學出版社，2006年2月參考文獻汪成為.人類認識世界的幫手——虛擬現(xiàn)實.清華大學出虛擬制造概述DELMIA——數字化工廠虛擬制造概述DELMIA——數字化工廠虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬現(xiàn)實技術是使用感官組織仿真設備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機產生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。

虛擬制造概述豐田公司利用VR技術改進上車下車的舒適度虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬制造概述豐田公虛擬與現(xiàn)實虛擬與現(xiàn)實Question?知識改變命運，數碼改變生活，虛擬改變什么？Question?知識改變命運，數碼改變生活，虛擬改變什么？什么是虛擬現(xiàn)實

人類在不斷地認識世界和改造世界時仍迫切需要各種強有力的工具，用工具來增強、延伸、擴大自己的感官、肢體和大腦的功能。什么是虛擬現(xiàn)實人類在不斷地認識世界和改造世界能夠基于對研究對象的認識，根據研究問題的需要，提供一個具有盡可能逼真的虛擬對象、虛擬環(huán)境的虛擬世界；幫助我們沉浸在這個虛實結合的環(huán)境中，身臨其境地體驗這個虛擬世界中的一切，在這樣的環(huán)境中研究和分析問題；能夠根據需要，靈活地擴大或縮小虛擬世界的時間尺度和空間尺度。例如，在數秒內觀察地殼的演變歷程，在數分鐘內細細品味子彈穿過玻璃時的精細過程，親眼領略火星探測車降落火星時的壯觀場面。能夠幫助我們跟虛擬世界交流，跟虛擬世界發(fā)生相互作用，我們不只是能夠移動和觸摸虛擬世界中的虛擬物體，還能在虛擬世界的街巷樓宇之間漫游。公眾號：別墅8能夠基于對研究對象的認識，根據研究問題的需要，提供一個具有盡Dream：晉代儒學家陸機“文賦”：

觀古今于須臾，撫四海于一瞬。創(chuàng)建一個時域與空域可變的虛擬世界，人與這個世界的關系是：

沉浸其中，超越其上，進出自如，交互作用。Dream：虛擬現(xiàn)實技術的前身中國古代（公元前468年-公元前376年）的戰(zhàn)國時期據“墨子.魯問”記載“公輸般竹木為鵲，成而飛之，三日不下”。人們在風箏上系上竹哨，利用風吹竹哨，聲如箏鳴，故稱“風箏”。虛擬現(xiàn)實技術的前身中國古代（公元前468年-公元前376年）虛擬現(xiàn)實技術的誕生1961年MortonHeilig——Sensorama

“沉浸式虛擬環(huán)境”概念的先驅者

1962年J.C.R.Licklider被任命為美國國防高級研究計劃局（DARPA）信息處的處長

“人——計算機共生”(Man-ComputerSymbiosis)1962年，Licklider主持計算機圖形處理的研討會

MIT:IvanSutherland——sketchpad1965年IvanSutherland發(fā)表“終極的顯示”

將計算機的顯示屏進化為“觀看虛擬世界的窗口”

“只要運用恰當的計算機程序，就有可能在計算機的屏幕上重現(xiàn)文學上的愛麗絲漫游仙境的絢麗奇景”

虛擬現(xiàn)實技術的誕生1961年MortonHeilig——S虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展60年代IvanSutherland的“終極顯示”，IvanSutherland的博士論文:SKETCHPAD:stereoHMD,positiontracking,andagraphicsengine1966年Sutherland在MIT

研究了HMD(HeadMountedDisplay)1967，TomFurness:displaysystemsforpilotsIvanSutherland’sHMD(1966+)虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展60年代IvanSutherland’s1966年，Sutherland在MIT林肯實驗室開始研制人類的第一個頭盔顯示器（HMD）

TX-2計算機、限幅除法器、矩陣乘法器、矢量生成器、頭盔和頭部位置跟蹤器。

NicolasNegroponte——推動虛擬現(xiàn)實應用的先鋒

1976年提出研制具有隨機存取功能的多媒體系統(tǒng)。

1979年在MIT成立了媒體實驗室，特別邀請建筑大師貝聿銘設計了一座在多媒體技術、人機接口技術、人工智能技術、虛擬現(xiàn)實技術等領域中一直享有盛名的建筑。

1981年，MichaelMcCreevey“空間感知和先進顯示”虛擬現(xiàn)實技術的誕生1966年，Sutherland在MIT林肯實驗室開始研制人1985年，MichaelMcCreevey建成了供航空和航天人員使用的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。J.Zimmermn和JaronLanier(MIT)合作發(fā)明了一種在每個活動關節(jié)上都配有傳感器的特殊手套。虛擬現(xiàn)實技術的誕生1985年，MichaelMcCreevey建成了供航空虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展70年代1977，Brooks開發(fā)了力反饋系統(tǒng)GROPE1977，SandinandSayre發(fā)明了具有彎曲度感知的數據手套1979，Raab等人發(fā)明了

Polhemus跟蹤系統(tǒng)GROPE虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展70年代GROPE虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展80年代1980年，SIMNET計劃1989年，JaronLanier杜撰了新詞“virtualreality”1989年，NASA發(fā)明LCDHMD，開發(fā)了“VirtualInterfaceEnvironmentWorkstation”(VIEW)虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展80年代

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展90年代NASA的VIEW繼續(xù)研究Largesimulationandtrainingneeds;Couldnotsendhumanstootherplanets;RelativelysmallbudgetsSTOW計劃TheSyntheticTheaterofWar-Architecture軍事仿真國內DVENET1996年開始 虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展90年代清華大學浙江大學北京航空航天大學上海大學中科院計算所虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展清華大學虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術的概念背景從60年代末起，在計算機技術的支持下已對科學計算提出可視化的要求不僅僅是獲得和計算數據，并且要解釋數據、理解數據。即把計算所得的數字信息轉換為直觀的、用視頻或聲頻信息表示的、隨時間和空間變化的物理現(xiàn)象或模擬的物理現(xiàn)象先進的科學計算將能洞察到傳統(tǒng)科學計算所不可能看見的結果（Toseetheunsee），可視化是把某些不可見對象或抽象事物轉化為可見的、可感知的結果“

Thepurposeofcomputingisinsight,notnumber”---RichardHamming,NumericalMethodsforScientistsandEngineers虛擬現(xiàn)實技術的概念背景虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）自90年代初起，在高性能計算的支持下要求實現(xiàn)沉浸式、協(xié)同式的可視化計算人機和諧、定性定量結合是創(chuàng)造性研究的源泉，要求不僅僅是觀察計算所得的數據，希望還能感受計算所得的形象結果和全局觀念研究人員甚至還希望能沉浸在計算所得、計算所創(chuàng)建的三維空間中，能交互地控制、駕馭和修改所“看見和感受到”的計算結果為研究人員在認識世界和改造世界時，提供了有效的、定性和定量相結合的研究手段，為創(chuàng)建和諧的人機環(huán)境提供基礎虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）自90年代中旬以來在網絡計算技術的支持下要求實現(xiàn)協(xié)同式的可視化計算解決復雜問題，必須跨領域合作集體攻關網絡技術已基本成熟，基于網絡計算可實現(xiàn)資源共享基于統(tǒng)一的開放體系框架結構、應用程序接口和面向對象的中間件，已能實現(xiàn)“優(yōu)勢互補”、“即插即用”的協(xié)同式的可視化計算虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）總之，高性能計算機為沉浸式、協(xié)同式的可視化計算提供基礎高性能計算機和高性能網絡技術大量的、快速的、分布的、基于網絡的數值計算開放體系結構、中間件、人機接口和經驗模型的建立把數據映射成可視化的、具有某種物理屬性的對象（虛物實化）把實物轉化為可融入虛擬環(huán)境的虛擬對象（實物虛化）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）前30年計算機技術的發(fā)展，減少人的認知空間和計算機的處理空間的差異人思考問題

的認知空間

并行的多維的開放的歸納演繹

傳統(tǒng)計算機

的處理空間

串行的單維的封閉的預定程序

建立和諧

人機環(huán)境

M大規(guī)模并行

M多媒體

O開放系統(tǒng)

O面向對象

N網絡計算

逐步減小人和

機器間的隔閡虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）人思考問題

的認知空間傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）后20年計算機技術的發(fā)展，從MMOON到AKV

有望實現(xiàn)和諧的人機環(huán)境ArchiveStorageandProcessing--海量信息存儲與處理KnowledgeProcessing--知識處理VisualizedComputing&VirtualReality--可視化計算與虛擬現(xiàn)實和諧的人機環(huán)境MMOONAKv虛擬現(xiàn)實技術的概念背景（續(xù)）MMOONAKv

虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實VirtualReality錢學森院士翻譯為“靈境”Virtual的英文本意是表現(xiàn)上具有真實事物的某些屬性，但本質上是虛幻的。Reality的英文本義是"真實"而不是"現(xiàn)實"是一種基于可計算信息的沉浸式人機交互環(huán)境虛擬現(xiàn)實是利用計算機構造一個視景真實、動作真實、聲音真實、感覺真實的虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)的技術 虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實（續(xù)）采用以計算機技術為核心的現(xiàn)代高技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的一定范圍的虛擬環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進行交互作用、相互影響，從而獲得親臨等同真實環(huán)境的感受和體驗（趙沁平等定義）Ahigh-enduser-computerinterfacethatinvolvesreal-timesimulationandinteractionthroughmultiplesensorialchannels(vision,sound,touch,smell,taste)虛擬現(xiàn)實技術的概念虛擬現(xiàn)實（續(xù)）虛擬現(xiàn)實的定義狹義

用于創(chuàng)建人造世界的計算機系統(tǒng)，在這個世界里，使用者有沉浸于其中的感覺，能在其內漫游并能操縱其內的物體。廣義指由計算機技術所創(chuàng)建的三維環(huán)境。這個環(huán)境既可以是虛擬想象的三維環(huán)境（三維可視化），也可以是對真實世界的三維模擬。虛擬現(xiàn)實的定義狹義

虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種三維模擬環(huán)境，通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術。虛擬現(xiàn)實的定義傳感設備包括：立體頭盔、數據手套、數據衣等。

自然交互指日常使用的方式對虛擬環(huán)境中的物體進行操作并得到實時立體反饋。虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種三維模擬虛擬現(xiàn)實技術的概念VR的特征沉浸感（Immersion）用戶產生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺（視覺、聽覺等）交互性（Interaction）虛擬現(xiàn)實環(huán)境可以通過控制與監(jiān)視裝置影響或被使用者影響

想象性（Imagination）可感知形式反映了設計者的思想虛擬現(xiàn)實技術的概念VR的特征沉浸

（Immersion）

VR系統(tǒng)的核心，表示用戶投入到由計算機生成的虛擬場景中的能力，用戶在虛擬場景中有身臨其境之感。交互性（Interaction）用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。交互性包含對象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度，以及虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等。VR是自主參考系，即以用戶的視點變化進行虛擬交換。構想（Imagination）VR不僅僅是一個用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思。因此，VR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動。ImmersionImaginationInteraction虛擬現(xiàn)實特征—3I圖沉浸（Immersion）VR系統(tǒng)的核心，表示用戶投入到虛擬現(xiàn)實概述ppt課件虛擬現(xiàn)實與仿真的區(qū)別仿真技術虛擬現(xiàn)實多感知視覺、聽覺視覺、聽覺、觸覺、力覺等存在感用戶被視為“旁觀者”用戶沉浸其中，可視場景隨用戶的視點變化交互性不強調交互的實時性實時交互虛擬現(xiàn)實與仿真的區(qū)別仿真技術虛擬現(xiàn)實多感知視覺、聽覺視覺、聽設備：三維立體眼鏡立體眼鏡是用于3D模擬場景VR效果的觀察裝置，它利用液晶光閥高速切換左右眼圖像原理，有有線和無線之分，可支持逐行和隔行立體顯示觀察，也可用無線眼鏡進行多人團體VR效果觀察，是目前最為流行和經濟適用的VR觀察設備。設備：三維立體眼鏡立體眼鏡是用于3D模擬場景VR效果的觀察裝設備：數據手套數據手套是虛擬現(xiàn)實應用的主要交互設備，它作為一只虛擬的手或控件用于3DVR場景的模擬交互，可進行物體抓取、移動、裝配、操縱、控制，有有線和無線、左手和右手之分，可用于WTK、Vega等3DVR或視景仿真軟件環(huán)境中。設備：數據手套數據手套是虛擬現(xiàn)實應用的主要交互設備，它作為一設備：頭盔顯示器頭盔顯示器（又稱數據頭盔或數字頭盔）是虛擬現(xiàn)實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形信號。使用方式為頭戴式，輔以空間跟蹤定位器可進行VR輸出效果觀察，同時觀察者可做空間上的自由移動，如；自由行走、旋轉等，VR效果非常好，沉浸感極強，在VR效果的觀察設備中，頭盔顯示器的沉浸感優(yōu)于立體眼鏡。設備：頭盔顯示器頭盔顯示器（又稱數據頭盔或數設備：三維空間交互球三維空間交互球是虛擬現(xiàn)實應用中的另一重要的交互設備，用于六個自由度VR場景的模擬交互，可從不同的角度和方位對三維物體觀察、瀏覽、操縱；也可作為3DMouse來使用；并可與數據手套或立體眼鏡結合使用，作為跟蹤定位器。也可單獨用于CAD/CAM，(Pro/E、UG)。設備：三維空間交互球三維空間交互球是虛擬現(xiàn)實應用中的另一重要設備：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是VR系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位的裝置，一般與其他VR設備結合使用，如：數據頭盔、立體眼鏡、數據手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉，不局限于固定的空間位置，操作更加靈活、自如、隨意。產品有六個自由度和三個自由度之分。設備：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是VR系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位置測量原理

根據剛體動力學分析，能夠用運動物體上參考點的坐標表示該物體的位置坐標，并通過測量該參考點到空間三個靜止的非共線點之間的距離唯一確定位置測量原理根據剛體動力學分析，能夠用運動物體上設備：力反饋器力反饋器是VR研究中的一種重要的設備，該設備能使參與者實現(xiàn)虛擬環(huán)境中除視覺、聽覺之外的第三感覺——觸覺和力感，進一步增強虛擬環(huán)境的交互性，從而真正體會到虛擬世界中的交互真實感，該設備廣泛應用于虛擬醫(yī)療、虛擬裝配等諸多領域。觸覺反饋分為：接觸反饋和力反饋。設備：力反饋器力反饋器是VR研究中的一種重要的設備，該設備能設備：三維顯示器這種三維顯示器并不需要使用者在頭部佩戴任何特制眼鏡之類的裝備，而是應用當前的計算機的計算能力回放或實時渲染顯示三維影像。設備：三維顯示器這種三維顯示器并不需要使用者在頭部佩戴任何特視覺顯示技術立體視覺

一般地，人腦有兩類用以感知物體深度（立體感）的信息：絕對距離和相對距離。

人腦從四個方面獲得深度信息：靜態(tài)圖像的深度信息；運動中產生的深度信息；生理上的深度信息（眼球的轉動、晶狀體的調解）；雙目視差產生的深度信息。

視覺顯示技術立體視覺

方法是為每只眼睛各產生一幅圖象，左右兩幅圖象是通過把視點左右各偏移兩眼距離的一半而計算出來的，用戶可以分別用左右眼盯著這兩幅圖象，然后將目光交匯在一起；或者使圖象通過不同偏振濾光鏡，用戶佩帶相應的濾光眼鏡。此外，用戶還可以佩帶顯示同步的液晶快門眼鏡（LC快門眼鏡）觀察在監(jiān)視器上快速交錯顯示的左右兩幅圖象，大腦會將它們合成為立體景象。視覺顯示技術方法是為每只眼睛各產生一幅圖象，左右兩幅圖象多通道立體投影系統(tǒng)☆專業(yè)的VR-Platform多通道投影系統(tǒng)☆采用5臺高亮度等離子顯示器（最多可支持24臺）☆每臺等離子顯示尺寸為1020X610mm（可替換為更大尺寸）☆可支持24個通道同步顯示☆高沉浸感的虛擬現(xiàn)實仿真顯示系統(tǒng)☆演示效果出色，適合大中型機構或項目使用多通道立體投影系統(tǒng)☆專業(yè)的VR-Platform多通道投影虛擬現(xiàn)實體驗的四個關鍵要素虛擬世界沉浸

虛擬現(xiàn)實最簡化的定義：在另一個現(xiàn)實或視點下的沉浸。感覺反饋交互性虛擬現(xiàn)實體驗的四個關鍵要素虛擬世界虛擬現(xiàn)實的類型桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實的類型桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，沉浸式虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。沉浸式虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一虛擬現(xiàn)實概述ppt課件桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)比較（1）沉浸度差異桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用CRT彩色顯示器和三維立體眼鏡增加身臨其境感覺，而沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)則采用頭盔顯示器（HMD）增強身臨其境感覺。（2）交互裝置差異桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用的交互裝置是六自由度鼠標器或三維操縱桿，而沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用的是數據手套和頭盔。桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)比較（1）沉浸度差異增強現(xiàn)實的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。增強現(xiàn)實的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術分布式虛擬現(xiàn)實如果多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。1分布式虛擬現(xiàn)實如果多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參加分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在遠程教育、工程技術、建筑、電子商務、交互式娛樂、遠程醫(yī)療、大規(guī)模軍事訓練等領域都有著極其廣泛的應用前景。利用它可以創(chuàng)建多媒體通信、設計協(xié)作系統(tǒng)、實境式電子商務、網絡游戲、虛擬社區(qū)全新的應用系統(tǒng)。

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在遠虛擬現(xiàn)實技術的應用應用廣泛

Helsel與Doherty曾對全世界范圍內已經進行的805項VR研究項目作了統(tǒng)計，主要分布在：虛擬現(xiàn)實技術的應用應用廣泛影視娛樂對虛擬現(xiàn)實發(fā)展的影響1995年11月Disney和Pixar“玩具總動員”

76個角色，11.4萬個畫面

1998年11月“蟲蟲特工隊”侏羅紀公園金剛影視娛樂對虛擬現(xiàn)實發(fā)展的影響1995年11月Disney鋼鐵俠鋼鐵俠Windows7多點觸摸技術2008.5.28JulieLarson-GreenWindows7多點觸摸技術2008.5.28Julie虛擬現(xiàn)實技術的應用醫(yī)學在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，可以很容易了解人體內部各器官結構Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器，用于腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術臺與手術燈，虛擬的外