虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用

虛擬現(xiàn)實技術1虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史

虛擬現(xiàn)實技術的概念

虛擬現(xiàn)實技術的特征

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀2虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史

虛擬現(xiàn)實技術（VirtualReality）簡稱VR技術，是20世紀末逐漸興起的一門綜合性信息技術，融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、人工智能、多媒體、傳感器、網(wǎng)絡以及并行處理等多個信息技術分支的最新發(fā)展成果。3虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）又稱為計算機圖像處理，它是指將圖像信號轉換成數(shù)字信號并利用數(shù)字圖像處理計算機對其進行處理的過程。4虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024計算機圖形學(ComputerGraphics，簡稱CG)是一種使用數(shù)學算法將二維或三維圖形轉化為計算機顯示器的柵格形式的科學。5虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024并行處理（ParallelProcessing）是計算機系統(tǒng)中能同時執(zhí)行兩個或更多個處理的一種計算方法。6虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1929年，EdwardLink設計出用于訓練飛行員的模擬器1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗系統(tǒng)Sensorama7虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極的顯示）1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器的頭盔式立體顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）8虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1972年，NolanBushnell開發(fā)出第一個交互式電子游戲Pong1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一個數(shù)據(jù)手套——SayreGlove20世紀80年代，美國國家航空航天局（NASA）組織了一系列有關VR技術的研究：1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器；1987年，JimHumphries設計了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型。

9虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展史1990年，在美國達拉斯召開的Siggraph會議上，明確提出VR技術研究的主要內容包括實時三維圖形生成技術、多傳感器交互技術和高分辨率顯示技術，為VR技術的發(fā)展確定了研究方向。從20世紀90年代開始，VR技術的研究熱潮也開始向民間的高科技企業(yè)轉移。著名的VPL公司開發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進入21世紀后，VR技術更是進入軟件高速發(fā)展的時期，

一些有代表性的VR軟件開發(fā)系統(tǒng)不斷在發(fā)展完善，如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。10虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的概念

虛擬現(xiàn)實技術是指利用計算機生成一種模擬環(huán)境，并通過多種專用設備使用戶“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。11虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的概念

典型的VR系統(tǒng)主要由計算機軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設備等組成。12虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的特征VR技術的三角形交互性（Interactivity）沉浸感（Immersion）想象力（Imagination）13虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的特征VR技術的交互性：指用戶對虛擬環(huán)境中對象的可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度（包括實時性）。主要借助于各種專用設備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，從而使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能，如同在真實世界中一樣操作虛擬環(huán)境中的對象。14虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的特征VR技術的沉浸感：又稱臨場感，是指用戶感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。VR技術最主要的特征。影響沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三維圖像中的深度信息、畫面的視野、實現(xiàn)跟蹤的時間或空間響應及交互設備的約束程度等。15虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的特征VR技術的想象力：指用戶在虛擬世界中根據(jù)所獲取的多種信息和自身在系統(tǒng)中的行為，通過邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維過程，隨著系統(tǒng)的運行狀態(tài)變化而對其未來進展進行想象的能力。對適當?shù)膽脤ο蠹由咸摂M現(xiàn)實的創(chuàng)意和想象力，可以大幅度提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質量。16虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

桌面式VR系統(tǒng)（DesktopVR）

沉浸式VR系統(tǒng)（ImmersiveVR）

增強式VR系統(tǒng)（AugmentedVR）

分布式VR系統(tǒng)（DistributedVR）17虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

桌面式VR系統(tǒng)使用個人計算機和低級工作站來產(chǎn)生三維空間的交互場景。用戶會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾而不能獲得完全的沉浸感，但由于其成本相對較低桌面式VR系統(tǒng)仍然比較普及。例:將桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

將桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)應用于虛擬學習社區(qū)客戶終端的建模研究.pdf

將桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)應用于虛擬學習社區(qū)客戶終端的建模研究.pdf18虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔顯示器、洞穴式顯示設備和數(shù)據(jù)手套等交互設備把用戶的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，而使用戶真正成為VR系統(tǒng)內部的一個參與者，產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入并沉浸其中的體驗。與桌面式VR系統(tǒng)相比，沉浸式VR系統(tǒng)的主要特點在于高度的實時性和沉浸感。19虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024沉浸式VR系統(tǒng)的應用舉例如虛擬設計與制造，虛擬裝配，模擬訓練，虛擬演示演示，虛擬生物醫(yī)學工程，地質、礦產(chǎn)、石油，航空航天、科學可視化，軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場、電子對抗，地形地貌、地理信息系統(tǒng)（GIS），建筑視景與城市規(guī)劃，地震及消防演練仿真等。20虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

（1）軍事模擬

（2）生物醫(yī)學

（3）虛擬拆裝

（4）地質地形

21虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

增強式VR系統(tǒng)允許用戶對現(xiàn)實世界進行觀察的同時，將虛擬圖像疊加在真實物理對象之上。為用戶提供與所看到的真實環(huán)境有關的、存儲在計算機中的信息，從而增強用戶對真實環(huán)境的感受，又被稱為疊加式或補充現(xiàn)實式VR系統(tǒng)?？梢允褂霉鈱W技術或視頻技術實現(xiàn)。22虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類

分布式VR系統(tǒng)指基于網(wǎng)絡構建的虛擬環(huán)境，將位于不同物理位置的多個用戶或多個虛擬環(huán)境通過網(wǎng)絡相連接并共享信息，從而使用戶的協(xié)同工作達到一個更高的境界。主要被應用于遠程虛擬會議、虛擬醫(yī)學會診、多人網(wǎng)絡游戲、虛擬戰(zhàn)爭演習等領域。23虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

教育

設計與規(guī)劃

科學計算可視化

商業(yè)領域

藝術與娛樂24虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

教育

在教育領域，虛擬現(xiàn)實技術具有廣泛的作用和影響作為受教育者主動云交互與被動的觀看有質的差別。因此基于虛擬現(xiàn)實技術嶄新的教育模式會帶給我們嶄新的教育思維解決我們以前無法解決的問題將給我們帶來一系列的重大變革想象一下我們坐在虛擬的課堂里聽虛擬的教師講課，教學節(jié)奏完全由學習者來掌握，隨時可以與虛擬教師進行互動授課內容不再以空洞的說教為基礎，而是以大里的詳實、生動、直觀的虛擬情節(jié)出現(xiàn)寓教于樂成為教學的主要方式。25虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20241、產(chǎn)品設計

在產(chǎn)品設計中，外觀設計是重要的一環(huán)，以往要制作外觀模型多采用油泥、泡沫塑料等材料進行制作，不但加工時間長，成本高，修改起來也非常麻煩。而采用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建的產(chǎn)品模型可以隨時修改，在產(chǎn)品設計定型后可將設計數(shù)據(jù)直接用于加工，極大的提高了效率。與一般的三維軟件不同，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)創(chuàng)建的模型可直接生成可執(zhí)行文件(exe文件)，在不需要軟件支持的情況下就可以在系統(tǒng)運行，而且支持在線瀏覽，使產(chǎn)品的宣傳展示更加便利。26虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20242、建筑教學

在傳統(tǒng)的教學中像《中外建筑史》、《建筑結構選型》等課程都是采用教師口述加上文字圖片演示的方式進行教學的。在遇到一些較少見的結構或較抽象的概念時學生會難以理解。在虛擬現(xiàn)實技術的幫助下，同學們不但可以全方位互動地觀察古今中外各種建筑的外部結構，還可以進入到建筑物的內部，甚至可以對虛擬建筑物的各個部分進行拆解和組裝，使原本抽象的概念變得直觀易懂。教師和學生一起經(jīng)歷虛擬環(huán)境，可以有效地激發(fā)學生的學習興趣，使學習效率大為提高。27虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20243、建筑漫游

建筑效果圖是目前建筑表現(xiàn)中用的較多的方式。靜態(tài)的效果只能向觀者展示項目某一個或某幾個方面，要全面了解的話還要加上自己的想象力。建筑漫游動畫在一定程度上彌補了靜止畫面的不足，聲音與動畫同步播放，生動細致。但是動畫在播放過程中，觀者只是在被動的觀看接受一些有關于項目的信息，并不能按照自己的意愿去隨意觀看，只能按照預定好的路徑進行瀏覽，互動性差，動畫制作完成后，如要改變?yōu)g覽路徑，就要重新進行動畫渲染，這就需要耗費大量的時間。而虛擬現(xiàn)實技術則完全解決了以上兩種表現(xiàn)形式所存在的問題。虛擬建筑場景制作完成后，使用者可通過鼠標、鍵盤進行控制，按照自己的意愿在場景中任意角度、位置、高度進行瀏覽。由于采用顯卡進行實時渲染，無需漫長的渲染等待，使得虛擬現(xiàn)實場景有著極佳的互動性。28虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20244、虛擬實驗室

通常我們由于設備、場地、經(jīng)費等硬件的限制，許多實驗都無法進行。而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，學生足不出戶便可以做各種實驗，獲得與真實實驗相同的體驗，能仿真實現(xiàn)各種實際的甚至不可視、不可摸、不可入、危險性高的實驗，也能夠真實的模擬，拓寬了教學實驗的時間與空間的限制，在保證教學效果的前提下，極大的節(jié)省了成本。29虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20245、虛擬校園

虛擬校園是基于虛擬現(xiàn)實技術，實現(xiàn)校園場景的虛擬，校園信息的瀏覽、查詢以及與圖像、聲音、文字、視頻等多媒體技術的結合，構建出一個生動逼真的三維可視化虛擬校園，具有高度交互功能和沉浸式現(xiàn)實仿真功能，還可以與數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、監(jiān)控系統(tǒng)等無縫結合，使校園管理更加高效、便利。30虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20246、教學管理

在教室的安排方面，教師在開設課程之前，可以根據(jù)課程需要，在各種類型的教室中，通過虛擬校園直觀的選擇到符合需要的教室，使教室的安排更合理。每學期在安排課程的時候，多少都會出現(xiàn)一些問題，比如上一節(jié)課結束后，下一節(jié)課安排在另一個教室上課，有時兩個教室相距太遠，不跑步的話可能就會遲到了。之所以出現(xiàn)這種情況是因為負責排課的工作人員在安排課程時看到的只是兩個教室的編號，對其具體位置沒有直觀的感受，通過虛擬校園的使用，可以通過教室編號直觀的看到教室所在的空間位置，使課程安排得以優(yōu)化。31虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20247、學生管理

輔導員和班主任都經(jīng)常要和學生保持溝通，在巡視宿舍前，通過虛擬校園系統(tǒng)可以快速的查到整個班級所有同學的宿舍所在位置，提高工作效率，使宿舍的安排更合理。作為家長，也可通過該系統(tǒng)了解到子女在校內所住的位置和居住環(huán)境，適當?shù)陌才抛优钠鹁印?2虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20248、校園管理

每年的學生報到新生報到日，都會有大量的人員和車輛涌入校園。由于對環(huán)境不熟悉，找不到報到點，找不到停車位等情況非常普遍，如果他們之前來過的話，情況就會好得多了。通過虛擬校園系統(tǒng)，學生及家長可以在家里通過步行、駕車等操作模式進入學院內熟悉環(huán)境，當真正進入校園時，就不會再有陌生感了，因為已經(jīng)“來過了”。安防監(jiān)控系統(tǒng)與虛擬校園系統(tǒng)相結合，當有情況發(fā)生時，可以讓安保人員快速定位事發(fā)地點的空間位置，更快到達事發(fā)地點，及早控制事態(tài)發(fā)展，給校園帶來更安全的環(huán)境。33虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/20249、校園規(guī)劃

在以往的規(guī)劃設計中，常用到沙盤模型，它可以較直觀的觀察項目的整體布局，但受空間限制太大，成本高，制作周期長，修改不便。采用虛擬現(xiàn)實技術制作的校園系統(tǒng)則非常靈活，修改方便快速，在同一場景中可以設定多套方案進行比較，給排水系統(tǒng)、電力布線、網(wǎng)絡布線等都可以分層顯示，克服了以往的不足，為校園的設計規(guī)劃帶來便利。34虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/202410、對外宣傳

與傳統(tǒng)的宣傳手段相比，虛擬校園可以讓瀏覽者了解到學院的每個細節(jié)，生活區(qū)、教學區(qū)、食堂、圖書館等數(shù)十棟建筑盡在眼前，僅需通過電腦和網(wǎng)絡就能瀏覽整個校園，身臨其境的感受優(yōu)美的校園風光、良好的教學環(huán)境和教學資源，全方位展現(xiàn)校園真實而美好的形象。35虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

設計與規(guī)劃

虛擬現(xiàn)實已被看作是設計領域中唯一的開發(fā)工具。它可以避免傳統(tǒng)方式在原型制造、設計和生產(chǎn)過程中的重復工作，有效的降低成本，應用領域包括汽車制造業(yè)、城市規(guī)劃、建筑設計等。36虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

科學計算可視化

科學可視化的功能就是將大量字母、數(shù)字數(shù)據(jù)轉換成比原始數(shù)據(jù)更容易理解的各種圖像，并允許參與者借助各種虛擬現(xiàn)實輸入設備檢查這些“可見的”數(shù)據(jù)。它通常被用于建立分子結構、地震以及地球環(huán)境等模型。37虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

商業(yè)領域VR技術被逐步應用于網(wǎng)上銷售、客戶服務、電傳會議及虛擬購物中心等商業(yè)領域。它可以使客戶在購買前先看到產(chǎn)品的外貌與內在，甚至在虛擬世界中使用它，因此對產(chǎn)品的推廣和銷售都很有幫助。38虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

藝術與娛樂VR技術所具有的身臨其境感及實時交互性還能將靜態(tài)的藝術（如油畫、雕刻等）轉化為動態(tài)的形式，使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術，包括虛擬畫廊、虛擬音樂廳、文物保護等方面。娛樂是VR系統(tǒng)的另一個重要應用領域，市場上已經(jīng)推出了多款VR環(huán)境下的電腦游戲，帶給游戲者強烈的感官刺激。39虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀

國外的研究現(xiàn)狀美國是VR技術的發(fā)源地，有美國宇航局（NASA）、麻省理工學院（MIT）媒體實驗室、華盛頓大學人機界面技術實驗室（HITLab）等許多知名的研究機構。美國在虛擬現(xiàn)實領域的基礎研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。40虛擬現(xiàn)實技術的概論發(fā)展特征應用5/9/2024

虛擬現(xiàn)實技術的研究現(xiàn)狀

國外的研究現(xiàn)狀英國主要有四個從事VR技術研究的中心，包括Windustries公司、BritishAerospace公司、DimensionInternational公司、DivisonL