虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課件第1章

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)第1章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality）簡(jiǎn)稱(chēng)VR技術(shù)，這一名詞是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾(JaronLanier)在80年代初提出的，但在二十世紀(jì)末才興起的綜合性信息技術(shù)。VR技術(shù)融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、多媒體、傳感器、網(wǎng)絡(luò)以及并行處理等多個(gè)信息技術(shù)分支的最新發(fā)展成果。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史1989年，美國(guó)VPLResearch公司創(chuàng)始人JaronLanier提出了“VirtualReality”（虛擬現(xiàn)實(shí)）的概念?！癛eality”的含義是現(xiàn)實(shí)的世界，或現(xiàn)實(shí)的環(huán)境。“VirtualReality”（虛擬現(xiàn)實(shí)）=“VirtualEnvironment”（虛擬環(huán)境）“Virtual”說(shuō)明，世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實(shí)的。這個(gè)世界或環(huán)境是人工構(gòu)造的，是存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的。用戶(hù)應(yīng)該能夠“進(jìn)入”這個(gè)虛擬的環(huán)境中。"進(jìn)入"這個(gè)虛擬的環(huán)境中，是指用戶(hù)以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并干預(yù)環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，身臨其境的感覺(jué)。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史1929年，EdwardLink設(shè)計(jì)出用于訓(xùn)練飛行員的模擬器1956年，MortonHeilig開(kāi)發(fā)出多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)Sensorama1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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）1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史1972年，NolanBushnell開(kāi)發(fā)出第一個(gè)交互式電子游戲Pong1977年，DanSandin、TomDeFanti和RichSayre研制出第一個(gè)數(shù)據(jù)手套——SayreGlove20世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）組織了一系列有關(guān)VR技術(shù)的研究：1984年，NASAAmes研究中心的M.McGreevy和J.Humphries開(kāi)發(fā)出用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺(jué)顯示器；1987年，JimHumphries設(shè)計(jì)了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展史1990年，在美國(guó)達(dá)拉斯召開(kāi)的Siggraph會(huì)議上，明確提出VR技術(shù)研究的主要內(nèi)容包括實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)和高分辨率顯示技術(shù)，為VR技術(shù)的發(fā)展確定了研究方向。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，VR技術(shù)的研究熱潮也開(kāi)始向民間的高科技企業(yè)轉(zhuǎn)移。著名的VPL公司開(kāi)發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進(jìn)入21世紀(jì)后，VR技術(shù)更是進(jìn)入軟件高速發(fā)展的時(shí)期，

一些有代表性的VR軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)不斷在發(fā)展完善，如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念概念：

“VirtualReality”（虛擬現(xiàn)實(shí)）或“VirtualEnvironment”（虛擬環(huán)境）是人工構(gòu)造的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境。用戶(hù)應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并干預(yù)環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)。

要點(diǎn)：1.環(huán)境：人造的，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的。2.自然的方式交互：人類(lèi)感知周?chē)h(huán)境的聽(tīng)覺(jué)，視覺(jué)，觸覺(jué)等方式來(lái)感知環(huán)境。人以自然的不停的身體運(yùn)動(dòng)來(lái)干預(yù)環(huán)境。3.效果：虛假的，沉浸的，身臨其境的感覺(jué)。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的“虛擬環(huán)境”，可能有下列幾種情況：第一種情況是完全對(duì)真實(shí)世界中的環(huán)境進(jìn)行再現(xiàn)。如虛擬小區(qū)對(duì)現(xiàn)實(shí)小區(qū)的虛擬再現(xiàn)、軍隊(duì)中的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、虛擬實(shí)驗(yàn)室中的各種儀器等，這種真實(shí)環(huán)境，可能已經(jīng)存在（如右圖所示），也可能是已經(jīng)設(shè)計(jì)好但是尚未建成，也可能是原來(lái)完好，現(xiàn)在被破壞。1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境，可能有下列幾種情況。第二種情況是完全虛擬的，人類(lèi)主觀構(gòu)造的環(huán)境。如影視制作或電子游戲中，三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的虛擬世界。此環(huán)境完全是虛構(gòu)的，用戶(hù)也可以參與，并與之進(jìn)行交互的非真實(shí)世界。但它的交互性和參與性不是很明顯，1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境，可能有下列幾種情況。第三種情況是對(duì)真實(shí)世界中人類(lèi)不可見(jiàn)的現(xiàn)象或環(huán)境進(jìn)行仿真。如分子結(jié)構(gòu)、各種物理現(xiàn)象等。這種環(huán)境是真實(shí)環(huán)境，客觀存在的，但是受到人類(lèi)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)器官的限制不能感應(yīng)到。一般情況是以特殊的方式（如放大尺度的形式）進(jìn)行模仿和仿真，使人能夠看到，聽(tīng)到，或者感受到，體現(xiàn)科學(xué)可視化。虛擬現(xiàn)實(shí)概念包含三層含義：1．環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)環(huán)境，而不是數(shù)據(jù)和信息。2．主動(dòng)式交互虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)的交互方式是通過(guò)專(zhuān)業(yè)的傳感設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，改進(jìn)了傳統(tǒng)的人機(jī)接口形式。虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)接口是完全面向用戶(hù)來(lái)設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以通過(guò)在真實(shí)世界中的行為干預(yù)虛擬環(huán)境。3．沉浸感通過(guò)相關(guān)的設(shè)備，采用逼真的感知和自然的動(dòng)作，使人仿佛置身于真實(shí)世界，消除了人的枯燥、生硬和被動(dòng)的感覺(jué)，大大提高工作效率。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)的概念中有三個(gè)：

（1）Immersion(沉浸)，是指逼真的，身臨其境的感覺(jué)。

（2）Interaction(交互)，是指用戶(hù)感知與操作環(huán)境。

（3）Imagination(想象)，是指創(chuàng)造性。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的概念I(lǐng)31.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征交互性：指用戶(hù)對(duì)虛擬環(huán)境中對(duì)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(shí)時(shí)性）。主要借助于各種專(zhuān)用設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，從而使用戶(hù)以自然方式如手勢(shì)、體勢(shì)、語(yǔ)言等技能，如同在真實(shí)世界中一樣操作虛擬環(huán)境中的對(duì)象。1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征沉浸感：又稱(chēng)臨場(chǎng)感，是指用戶(hù)感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。VR技術(shù)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(huà)面的視野、實(shí)現(xiàn)跟蹤的時(shí)間或空間響應(yīng)及交互設(shè)備的約束程度等。1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征想象力：指用戶(hù)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(guò)邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維過(guò)程，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)變化而對(duì)其未來(lái)進(jìn)展進(jìn)行想象的能力。對(duì)適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象加上虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)意和想象力，可以大幅度提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量。1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)的特征

典型的VR系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)）和VR輸入、輸出設(shè)備等組成。一般的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要由專(zhuān)業(yè)圖形處理計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)組成。1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的特征

Computer專(zhuān)業(yè)圖形處理計(jì)算機(jī)InputDevices輸入設(shè)備OutputDevices輸出設(shè)備SoftwareSystem應(yīng)用軟件系統(tǒng)Database數(shù)據(jù)庫(kù)User用戶(hù)計(jì)算機(jī)：是系統(tǒng)的心臟，也稱(chēng)之為虛擬世界的發(fā)動(dòng)機(jī)。負(fù)責(zé)虛擬世界的生成、人與虛擬世界的自然交互等功能的實(shí)現(xiàn)。由于其復(fù)雜性，計(jì)算量極大，對(duì)計(jì)算機(jī)的配置提出了極高的要求。輸入與輸出設(shè)備(接口)：特殊的設(shè)備，用以識(shí)別用戶(hù)各種形式的輸入，并實(shí)時(shí)生成相應(yīng)反饋信息。常用的設(shè)備有用于手勢(shì)輸入的數(shù)據(jù)手套，用于語(yǔ)音交互的三維聲音系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件：虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、運(yùn)動(dòng)模型的建立；三維虛擬立體聲的生成；模型管理技術(shù)及實(shí)時(shí)顯示技術(shù)、虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理等。數(shù)據(jù)庫(kù)：存放整個(gè)虛擬世界中所有物體的各方面信息。1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的特征1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)

1.4.1 桌面式VR系統(tǒng)（DesktopVR）1.4.2 沉浸式VR系統(tǒng)（ImmersiveVR）1.4.3 增強(qiáng)式VR系統(tǒng)（AugmentedVR）1.4.4 分布式VR系統(tǒng)（DistributedVR）1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)

1.4.1 桌面式VR系統(tǒng)使用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站來(lái)產(chǎn)生三維空間的交互場(chǎng)景。用戶(hù)會(huì)受到周?chē)F(xiàn)實(shí)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(duì)較低桌面式VR系統(tǒng)仍然比較普及。1.4.1 桌面式VR系統(tǒng)1.4.1 桌面式VR系統(tǒng)1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)

1.4.2 沉浸式VR系統(tǒng)利用頭盔顯示器、洞穴式顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把用戶(hù)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉起來(lái)，而使用戶(hù)真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者，產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入并沉浸其中的體驗(yàn)。與桌面式VR系統(tǒng)相比，沉浸式VR系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于高度的實(shí)時(shí)性和沉浸感。1.4.2 沉浸式VR系統(tǒng)1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)

1.4.3 增強(qiáng)式VR系統(tǒng)允許用戶(hù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察的同時(shí)，將虛擬圖像疊加在真實(shí)物理對(duì)象之上。為用戶(hù)提供與所看到的真實(shí)環(huán)境有關(guān)的、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息，從而增強(qiáng)用戶(hù)對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，又被稱(chēng)為疊加式或補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式VR系統(tǒng)?？梢允褂霉鈱W(xué)技術(shù)或視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)。1.4.3增強(qiáng)式VR系統(tǒng)增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：既可以允許用戶(hù)看到真實(shí)世界，同時(shí)也可以看到疊加在真實(shí)世界上的虛擬對(duì)象，它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合在一起的一種系統(tǒng)，既可減少構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的計(jì)算，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到了亦真亦幻的境界。其特點(diǎn)：

1)真實(shí)世界和虛擬世界融為一體；

2)具有實(shí)時(shí)人機(jī)交互功能；

3)真實(shí)世界和虛擬世界在三維空間中整合。常見(jiàn)的增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有：1)基于臺(tái)式圖形顯示器系統(tǒng)；2)基于單眼顯示器的系統(tǒng)；3)基于光學(xué)透視式頭盔顯示器的系統(tǒng)；4)基于視頻透視式頭盔顯示器的系統(tǒng)。使用場(chǎng)所：

醫(yī)學(xué)可視化、軍用飛機(jī)導(dǎo)航、設(shè)備維護(hù)與維修、娛樂(lè)、文物古跡的復(fù)原等。1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類(lèi)

1.4.4 分布式VR系統(tǒng)指基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的虛擬環(huán)境，將位于不同物理位置的多個(gè)用戶(hù)或多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接并共享信息，從而使用戶(hù)的協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。主要被應(yīng)用于遠(yuǎn)程虛擬會(huì)議、虛擬醫(yī)學(xué)會(huì)診、多人網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)演習(xí)等領(lǐng)域。1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.5.1 教育與訓(xùn)練1.5.2 設(shè)計(jì)與規(guī)劃1.5.3 科學(xué)計(jì)算可視化1.5.4 商業(yè)領(lǐng)域1.5.5 藝術(shù)與娛樂(lè)1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.5.1 教育與訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使學(xué)習(xí)者能直接、自然地與虛擬對(duì)象進(jìn)行交互，以各種形式參與事件的發(fā)展變化過(guò)程，并獲得最大的控制和操作整個(gè)環(huán)境的自由度。1、仿真教學(xué)與實(shí)驗(yàn)2、特殊教育3、多種專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練4、應(yīng)急演練和軍事演習(xí)例：VR用于教育領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。它實(shí)現(xiàn)了建構(gòu)主義、情景學(xué)習(xí)的思想，營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。主要應(yīng)用于教學(xué)、培訓(xùn)領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用。日本東京大學(xué)虛擬校園一角

思科公司籃球館VR用于教育領(lǐng)域虛擬的零件安裝培訓(xùn)洞穴式虛擬工程模型漫游例：VR用于軍事訓(xùn)練或演習(xí)

軍事領(lǐng)域研究是推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，目前依然是主要的應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要在軍事訓(xùn)練和演習(xí)、武器研究這兩個(gè)方面廣泛應(yīng)用。虛擬戰(zhàn)場(chǎng)虛擬航母虛擬戰(zhàn)場(chǎng)1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.5.2 設(shè)計(jì)與規(guī)劃

虛擬現(xiàn)實(shí)已被看作是設(shè)計(jì)領(lǐng)域中唯一的開(kāi)發(fā)工具。它可以避免傳統(tǒng)方式在原型制造、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的重復(fù)工作，有效的降低成本，應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車(chē)制造業(yè)、城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等。1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.5.3 科學(xué)計(jì)算可視化

科學(xué)可視化的功能就是將大量字母、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shí)輸入設(shè)備檢查這些“可見(jiàn)的”數(shù)據(jù)。它通常被用于建立分子結(jié)構(gòu)、地震以及地球環(huán)境等模型。1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.5.4 商業(yè)領(lǐng)域

VR技術(shù)被逐步應(yīng)用于網(wǎng)上銷(xiāo)售、客戶(hù)服務(wù)、電傳會(huì)議及虛擬購(gòu)物中心等商業(yè)領(lǐng)域。它可以使客戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)前先看到產(chǎn)品的外貌與內(nèi)在，甚至在虛擬世界中使用它，因此對(duì)產(chǎn)品的推廣和銷(xiāo)售都很有幫助。1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域1.5.5 藝術(shù)與娛樂(lè)VR技術(shù)所具有的身臨其境感及實(shí)時(shí)交互性還能將靜態(tài)的藝術(shù)（如油畫(huà)、雕刻等）轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的形式，使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術(shù)，包括虛擬畫(huà)廊、虛擬音樂(lè)廳、文物保護(hù)等方面。娛樂(lè)是VR系統(tǒng)的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，市場(chǎng)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(qiáng)烈的感官刺激。文化藝術(shù)領(lǐng)域1.名勝古跡、虛擬游戲以及影視3個(gè)方面。虛擬現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)名勝古跡的景觀，形象逼真。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將藝術(shù)創(chuàng)作、文物展示和保護(hù)提高一個(gè)嶄新的階段。讓身體不適或者遠(yuǎn)在異地等人，不必長(zhǎng)途跋涉就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，在家中很舒適地選擇任意路徑遨游各個(gè)景點(diǎn)，樂(lè)趣無(wú)窮。(a)原始圖片(b)重建初步結(jié)果虛擬西洋景區(qū)文化藝術(shù)領(lǐng)域2.虛擬游戲《魔獸世界》游戲畫(huà)面文化藝術(shù)領(lǐng)域3.影視：三維立體電影是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用之一，是結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)拍攝的電影。拍攝時(shí)，首先根據(jù)拍攝前期，立體攝影師結(jié)合故事情節(jié)創(chuàng)作一個(gè)“深度腳本”。深度腳本是立體電影創(chuàng)作意圖的展示手段，是拍攝的依據(jù)。它決定了每個(gè)場(chǎng)景的立體景深，對(duì)于制作舒適、清晰的立體畫(huà)面、鏡頭和幀序列起到很重要的作用。拍攝時(shí)，通常使用用于拍攝立體圖像的3D攝像機(jī)和用于虛實(shí)結(jié)合的虛擬攝像機(jī)，不僅實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和表情實(shí)時(shí)捕捉，為場(chǎng)景增加整體動(dòng)感，而且降低拍攝成本。其拍攝原理廣泛采用偏光眼鏡法。文化藝術(shù)領(lǐng)域《阿凡達(dá)》場(chǎng)景制造業(yè)制造業(yè)展示產(chǎn)品從概念階段到實(shí)際生產(chǎn)和銷(xiāo)售的轉(zhuǎn)變過(guò)程。消費(fèi)者需要物美價(jià)廉、品種豐富的產(chǎn)品。各個(gè)公司竭盡腦汁想在提高生產(chǎn)的靈活性、縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間并節(jié)約成本。虛擬現(xiàn)實(shí)的自然的多模態(tài)交互、適應(yīng)性、遠(yuǎn)程共享訪問(wèn)等特點(diǎn)，對(duì)制造商具有很強(qiáng)的吸引力。商業(yè)二維平面圖像，交互性較差，已經(jīng)不能滿(mǎn)足人的視覺(jué)需要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的到來(lái)，三維立體的表現(xiàn)形式，全方位展示產(chǎn)品，得到更多企業(yè)和商家的青睞。虛擬試衣間商業(yè)虛擬樣板房中的客廳商業(yè)虛擬樣板房中的餐廳近幾年流行的3D街畫(huà)也是一種虛擬現(xiàn)實(shí)。3D街畫(huà)是使用彩色粉筆或者蠟筆來(lái)作畫(huà)，所以又稱(chēng)作粉筆畫(huà)。3D街畫(huà)被國(guó)家地理雜志譽(yù)為一種全新的藝術(shù)形式。下圖為3D街畫(huà)大師KurtWenner的作品。1.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.6.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀美國(guó)是VR技術(shù)的發(fā)源地，有美國(guó)宇航局（NASA）、麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實(shí)驗(yàn)室、華盛頓大學(xué)人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HITLab）等許多知名的研究機(jī)構(gòu)。美國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶(hù)界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面。1.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.6.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀英國(guó)主要有四個(gè)從事VR技術(shù)研究的中心，包括Windustries公司、BritishAerospace公司、DimensionInternational公司、DivisonLTD公司等。日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)和人機(jī)接口方面的研究項(xiàng)目上，在VR游戲方面的研究也處于領(lǐng)先地位。此外，國(guó)外還研制出多個(gè)用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的VR軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，例如美國(guó)Sense8公司的WorldToolKit（WTK），愛(ài)荷華州立大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中心的VRJuggler，DenebRobotics公司的ENVISION，英國(guó)Superscape公司的VRT，Division公司的dVISE等。1.6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.6.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀我國(guó)從20世紀(jì)80年代起開(kāi)始研究VR技術(shù)。雖然起步較晚，但近年來(lái)政府有關(guān)部門(mén)非常重視，制定了開(kāi)展VR技術(shù)的研究計(jì)劃，并將其列入國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)的一些科學(xué)家和重點(diǎn)院校也已積極投入了對(duì)這一領(lǐng)域的研究。北京航空航天大學(xué)是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR技術(shù)研究、最有權(quán)威的單位之一。它于2000年8月成立了虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。1.6.2國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，其虛擬實(shí)現(xiàn)與可視化新技術(shù)研究室集成了分布式虛擬環(huán)境，可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境、用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)等，并著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)接口方面開(kāi)發(fā)出部分硬件，并提出有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法等。清華大學(xué)國(guó)家光盤(pán)工程研究中心所作的“布達(dá)拉宮”，采用了QuickTime技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大全景VR制。浙江大學(xué)CAD＆CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地合成了人的高級(jí)行為中的特定人臉圖像，解決了表情的合成和唇動(dòng)合成技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話時(shí)手勢(shì)和頭勢(shì)的動(dòng)作、語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所主要研究使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械的虛擬制造，包括虛擬布局、虛擬裝配、產(chǎn)品原型快速生成等。1.6.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

中視典數(shù)字科技有限公司，總部注冊(cè)于深圳高新技術(shù)園區(qū)，成立于2002年，北京分公司成立于2005年1月。是從事虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真、多媒體技術(shù)、三維動(dòng)畫(huà)研究與開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，是國(guó)際領(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtualrealityTech