虛擬現(xiàn)實考點(diǎn)

1、第一章逼真的視、聽、觸、嗅、味覺等一體化的虛擬環(huán)境用戶借助一些特殊的輸入與輸出設(shè)備，采用自然的 方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，相互影響，從 而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗。VR系統(tǒng)的組成及其功能：（1）計算機(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現(xiàn)。加上背景，增加旋轉(zhuǎn)、縮放、移動、聲音等交互性 的效果。Cult3D Viewer pulgin:這是一個針對其他應(yīng)用程 序的顯示插件，必須安裝以后才可以在IE、 Netscape、Acrobat、Office 等軟件中看到 Cult3D 的效果。第七章VRML程序是一種ASCII碼的描述程序，可以使用計10. 文本 ：Text

2、string# MFStringfontStyleNULL#SFNodemaxExtent0.0#SFFloatlength#MFFloat 11.創(chuàng)建一個木板，上面寫有幾個字母。VR技術(shù)的定義：指采用以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成（2）輸入與輸出設(shè)備：用以識別用戶各種形式的輸 入，并實時生成相應(yīng)反饋信息。（3）應(yīng)用軟件系統(tǒng):虛擬世界中物體的幾何模型、物 理模型、運(yùn)動模型的建立；三維虛擬立體聲的生成； 模型管理技術(shù)及實時顯示技術(shù)、虛擬世界數(shù)據(jù)庫的 建立與管理等。（4）數(shù)據(jù)庫:虛擬世界數(shù)據(jù)庫主要存放的是整個虛擬 世界中所有物體的各方面信息。在虛擬世界中含有 大量的物體，在數(shù)據(jù)庫中就需要有

3、相應(yīng)的模型。VR技術(shù)的實現(xiàn)對信息技術(shù)的發(fā)展會產(chǎn)生什么影 響？在觀念上，從以計算機(jī)為主體變成以人為主體在哲學(xué)上使人進(jìn)一步認(rèn)識虛和實之間的辯證 關(guān)系3.引起了一系列的技術(shù)和手段的重大變革 4.促進(jìn)了理論與技術(shù)的進(jìn)步5.促進(jìn)了計算機(jī)學(xué) 科的發(fā)展與交叉為人類認(rèn)識世界提供了全新的 方法與手段，對人類的生活產(chǎn)生了重大的影響VR技術(shù)與其他技術(shù)1、計算機(jī)圖形學(xué)2、多媒體技術(shù)3、系統(tǒng)仿真技術(shù)4、VR與計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、仿真技 術(shù)5、VR與三維動畫技術(shù)VR的三個特性:交互性，沉浸性，想象性VR系統(tǒng)分類：沉浸式VR系統(tǒng)、桌面式VR系統(tǒng)、增 強(qiáng)式VR系統(tǒng)、分布式VR系統(tǒng)。沉浸式VR系統(tǒng)的五個特點(diǎn)：具有高度實時

4、性能。具有高度的沉浸感。具有良好的系統(tǒng)集成度與整合性能。具有良好的開放性能同時支持多種輸入與輸出設(shè)備并行工作。 常見的沉浸式VR系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系 統(tǒng)、投影式VR系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。桌面式VR系統(tǒng)主要的三個特點(diǎn)：用戶處于不完全沉浸的環(huán)境，缺少完全沉浸、 身臨其境的感覺，即使戴上立體眼鏡，他仍然會受 到周圍現(xiàn)實世界的干擾。對硬件設(shè)備要求極低，有的簡單型甚至只需要 計算機(jī)，或是增加數(shù)據(jù)手套、空間跟蹤設(shè)置等。由于桌面式VR系統(tǒng)實現(xiàn)成本相對較低，應(yīng)用相 對比較普遍，而且它也具備了沉浸性VR系統(tǒng)的一些 技術(shù)要求。桌面式VR系統(tǒng)采用設(shè)備較少，實現(xiàn)成本低，對于開 發(fā)者及應(yīng)用者來說，應(yīng)用桌面式VR技

5、術(shù)是從事VR 研究工作的初始階段。增強(qiáng)式VR系統(tǒng)主要具有以下三個特點(diǎn)：真實世界和虛擬世界融為一體。具有實時人機(jī)交互功能。真實世界和虛擬世界是在三維空間中整合的。 增強(qiáng)式VR系統(tǒng)常見有：基于臺式圖形顯示器的系 統(tǒng)、基于單眼顯示器的系統(tǒng)（一個眼睛看到顯示屏 上虛擬世界，另一只眼睛看到的是真實世界）、基于 光學(xué)透視式頭盔顯示器、基于視頻透視式頭盔顯示 器的系統(tǒng)。分布式VR系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：各用戶具有共享的虛擬工作空間。偽實體的行為真實感。支持實時交互，共享時鐘。多個用戶可以各自不同的方式相互通信。資源信息共享以及允許用戶自然操縱虛擬世界 中的對象。VR系統(tǒng)運(yùn)行在分布式系統(tǒng)下有兩方面的原因：一方 面是充

6、分利用分布式計算機(jī)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大計算能 力；另一方面是有些應(yīng)用本身具有分布特性，如多 人通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行游戲和虛擬戰(zhàn)爭模擬等。虛擬環(huán)境給人提供的各種感官刺激人的視覺人的感知有80%-90%來自于人類的視覺， 要實現(xiàn)VR，首先要在視覺上進(jìn)行模擬。聽覺是人類感知世界的第二大通道，必須在聽覺上 進(jìn)行模擬，身體感覺則是收集來自用戶身體的信息，使我們知 道身體狀態(tài)及與周邊環(huán)境的關(guān)系，在黑暗中我們能 用手觸摸物體能感覺到它的表面粗糙等屬性。VR技術(shù)目前在軍事與航空、娛樂、醫(yī)學(xué)方面、機(jī)器 人方面的應(yīng)用占據(jù)主流，其次是教育及藝術(shù)商業(yè)方 面，另外在可視化計算、制造業(yè)等領(lǐng)域也有相當(dāng)?shù)?比重。其中應(yīng)用增長最快的是制造業(yè)

7、。軍事上的應(yīng)用-一軍事訓(xùn)練:虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，近戰(zhàn)戰(zhàn) 術(shù)訓(xùn)練，單兵模擬訓(xùn)練,諸君兵種聯(lián)合戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)演習(xí) 航空航天方面的應(yīng)用-一（1）NASA的VR訓(xùn)練（2）EVA 的VR訓(xùn)練（3）英國空軍的虛擬座艙教育與培訓(xùn)虛擬校園，虛擬演示教學(xué)與實驗，遠(yuǎn) 程教育系統(tǒng)，特殊教育工業(yè)應(yīng)用-1、產(chǎn)品的外形設(shè)計2、產(chǎn)品的布局設(shè) 計3、機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動仿真4、虛擬裝配5、產(chǎn)品加工 過程仿真6、虛擬樣機(jī)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域-一虛擬人體，也就是數(shù)字化人體，這樣的 人體模型，使醫(yī)生更容易了解人體的構(gòu)造和功能。 另一類是虛擬手術(shù)系統(tǒng)，可用于指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行。第三章虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)：立體顯示技術(shù)，環(huán)境建 模技術(shù)，真實感實時繪制技術(shù),三維虛擬聲

8、音的實現(xiàn) 技術(shù)，自然交互與傳感技術(shù)，實時碰撞檢測技術(shù) 第四章虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的建模有兩種意義：從廣義的方面說，凡是把真實世界的事物，用一套 方法映射到虛擬現(xiàn)實中去，就可以算建模?？梢允?一套公式，一個數(shù)值，或者一種邏輯，一個物品。 比如用一個正弦曲線來作為一個模式，表示一波海 浪，就可以說是為海浪建模。更常見的是狹義的建模，特制用一些三維軟件制作 比如3DMax、vega去建立真實物體的三維模型。簡單地說，制作三維模型只是建模的一種，但建模 不一定是建立可視的三維模型，還可以是數(shù)學(xué)模型、 邏輯模型等等。常見建模軟件特點(diǎn)：MultiGen Creator 系列：MultiGen Creator系列產(chǎn)

9、品是一個高性價比、高度 自動化、功能強(qiáng)大、交互的三維建模工具，具有強(qiáng) 大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成 功能，以及多種專業(yè)選項及插件，能高效、最優(yōu)化 地生成實時三維（RT3D）數(shù)據(jù)庫，并與后續(xù)的實時 仿真軟件緊密結(jié)合，專門創(chuàng)建用于視景仿真的實時 三維模型。VEGA系列：Vega將先進(jìn)的模擬功能和易用工具相結(jié)合，對于復(fù) 雜的應(yīng)用，能夠提供快速、方便地建立、編輯和驅(qū) 動工具。Vega能顯著地提高工作效率，同時大幅度 減少源代碼開發(fā)時間。WTK的特點(diǎn)為性能而設(shè)計算法設(shè)計使畫面高品質(zhì)得到根本的保障。這種高效 的視覺數(shù)字顯示提高了運(yùn)行、控制和適應(yīng)能力，特 點(diǎn):高效傳輸數(shù)據(jù)及細(xì)節(jié)分辨。為開發(fā)而

10、強(qiáng)化提供了強(qiáng)大的功能，它可以開發(fā)出最復(fù)雜的應(yīng)用程 序，還能提高一個組織的生產(chǎn)效率。開放性和系統(tǒng)優(yōu)化提供了一個工具可簡捷的跨過不同的平臺，包括 SGI、Evans 和 Sutherland、Sun、HP、DEC 和 Intel 。高級函數(shù)調(diào)用包含的函數(shù)可用來實例化和訪問通用的設(shè)備。3.3DS MAX常用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建模，與其它的 同類軟件相比，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：入門容易，學(xué)習(xí)簡單性價比高提供了功能強(qiáng)大的建模功能用戶人數(shù)眾多，交流方便第六章Cult3D的特點(diǎn)：模型質(zhì)量高，交互性能好文件體積小跨平臺性能好對計算機(jī)軟件及硬件要求低，Cult3D軟件可應(yīng)用 于各種不同的操作系統(tǒng)，如Win95/98/

11、NT/2000/XP、 Mac OS，并且可與IE瀏覽器、Netscape瀏覽器、 MS Office、Adobe Acrobat、Authorware 等多種應(yīng) 用程序結(jié)合。Cult3D軟件包括三個組成部分:Cult3D Export pulgin:這個輸出插件是針對3DMAX、MAYA等三維 軟件的，可以通過這個插件將 3D模型輸出成 Cult3D Design所識別的*.c3d格式。Cult3D Designer:這是Cult3D的主要部分，是 Cult3D的設(shè)計制作工具，可以將模型（*.c3d格式） 算機(jī)中任何一種具有文本編輯器的編輯器（如 Windows中自帶的記事本（NotePad

12、）、寫字板（WordPad）等）來編輯VRML源程序代碼。VrmlPad編輯器的主要功能有：文件管理功能；（2）文件編輯功能；（3）具有預(yù)覽功能；（4）方便 快捷的材質(zhì)編輯功能；（5）方便下載VRML資源 VRML語法主要包括有文件頭、節(jié)點(diǎn)、原型、腳本和 路由等。在VRML文件中，節(jié)點(diǎn)是核心。VRML場景 可以由一個或多個節(jié)點(diǎn)組成，VRML中還可以通過原 型節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建新的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)是VRML文檔中最基本的組成單元，是VRML的 精髓與核心。VRML場景往往由一組具有一定層次結(jié) 構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造出來。每個節(jié)點(diǎn)包含有子節(jié)點(diǎn)和描述 節(jié)點(diǎn)屬性的“域名”、“域值”。在VRML中，每一個節(jié)點(diǎn)一般都有兩種事件，“

13、入事 件”（eventIn）和“出事件”（eventOut），每個節(jié)點(diǎn) 通過這些“入事件”和“出事件”來改變節(jié)點(diǎn)自己 的域值。事件相當(dāng)于高級程序語言中的函數(shù)調(diào)用。 事件的調(diào)用是臨時的，事件的值不會被寫入VRML 中。路由的功能是連接一個節(jié)點(diǎn)的入事件” eventIn 和另外一個節(jié)點(diǎn)的“出事件” eventOut。通過簡單 的語法結(jié)構(gòu)，建立兩個節(jié)點(diǎn)之間的時間傳送的路徑。 腳本是一個程序，是與各種高級語言與數(shù)據(jù)庫的接 口。在VRML文件中的兩個節(jié)點(diǎn)之間存在著路由，事 件可以通過相應(yīng)路由從一個節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個節(jié) 點(diǎn)。也可以通過添加腳本程序?qū)@些事件與路由進(jìn) 行編程設(shè)計，便虛擬世界的交互性更強(qiáng)。VRM

14、L文件由各種各樣的節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間可以并 列或是層層嵌套使用Shape節(jié)點(diǎn)是VRML核心節(jié)點(diǎn)。 所有立體空間造型均使用這個節(jié)點(diǎn)來創(chuàng)建。它可以 創(chuàng)建和控制VRML支持的造型的幾何尺寸、外觀特 征、材質(zhì)等1）創(chuàng)建了一個長為3.0、寬為3.0及高為4.0的立 方體#VRML V2.0 utf8Shapeappearance Appearance material Material geometry Box size 3.0 3.0 4.02）創(chuàng)建了一個半徑為3的灰色球體。#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance materialMaterialgeome

15、try Sphere radius 3.03）在場景中創(chuàng)建圓柱體幾何造型用節(jié)點(diǎn)Cylinder， 該節(jié)點(diǎn)geometry域的域值。Cylinder bottom TRUESFBoolheight2.0# SFFloatsideTRUESFBooltopTRUESFBoolradius1.0SFFloat 4）創(chuàng)建了一個底面半徑為1.5，高為3.5且沒有底 的圓錐體。#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material geometry Cone bottomRadius 1.5height 3.5bottom FALSE#VR

16、ML V2.0 utf8#創(chuàng)建一個木板Shape # Shape模型節(jié)點(diǎn)appearance Appearancematerial Material # 空間物體造型外觀diffuseColor 1.0 1.0 1.0# 一種材料的漫Background urlvideo.mpg反射顏色skyColor #電影文件*.mpgtransparency 0.8岫體的透明度0.6 0.6 0.6loop TRUETransformrepeatS FALSErotation 1.0 1.0 0.0 0.785repeatT FALSEgeometry Box childrenspeed 1.5 siz

17、e 20 8 0.8# 透明Shape Shape 板 appearance Appearance material Material appearance Appearancematerial Material #創(chuàng)建文本造型texture ImageTexture diffuseColor 0.0 0.0Shape # Shapeurl P13.jpg 0.0模型節(jié)點(diǎn)textureTransformtexture USEappearance AppearanceTextureTransform movie material Material #空間物體造型scale 1.3geometry

18、 Box 外觀1.3size7.65.60.01diffuseColor 1.0 0.0 0.0#一種材料的漫反#電影屏幕射顏色geometry Cylinder radius 2.0視點(diǎn)變換：視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)Viewpoint、場景導(dǎo)航信息節(jié)height 4.0點(diǎn) NavigationInfogeometry Text 插補(bǔ)方法是創(chuàng)建動畫最主要的方法string 在球體的點(diǎn)陣加入一個平行光源。傳感器可以分為兩大類，一類是觸摸型的傳感器，Hello”,#不同的行用逗號隔#VRML V2.0 utf8另一類是感知性的檢測器。開Transform 25.利用VRML建立立體網(wǎng)站My name is VRM

19、Lscale 0.2 0.2 0.2HTML是超文本標(biāo)記語言，它常用來設(shè)計網(wǎng)頁。它c(diǎn)hildren 是一種描述文檔結(jié)構(gòu)的語言，它是一個放置了標(biāo)簽fontStyle FontStyleInline的ASCII文本文件。在此文件中采用超鏈接的方法family typewriter #字符集（是一種等寬字url sphs.wrl可實現(xiàn)VRML程序的調(diào)用。體）在HTML網(wǎng)頁中可鏈接VRML程序，并實現(xiàn)網(wǎng)頁與size 2.0DirectionalLight VRML程序之間的跳轉(zhuǎn)。style BOLDITALICdirection 0 5 0justifyambientIntensity 1.0MIDD

20、LE#中間color 1.0 0 0何物體造型都是由點(diǎn)、線、面組成的，在Shape節(jié)intensity 1.0VRML-HTML 世界之間的跳轉(zhuǎn)/title點(diǎn)中有5個用于繪圖的節(jié)點(diǎn)，分別是：PointSet、在球體的點(diǎn)陣加入一個錐光源，其效果如圖7-6-10IndexedLineSet、 IndexFaceSet、 ElvationGrid、所示。Extrusion。#VRML V2.0 utf8VRML-HTML世界之間的跳轉(zhuǎn)內(nèi)聯(lián)節(jié)點(diǎn)（Inline）的作用是引入外部VRML場景。Transform 進(jìn)入VRML立體空間場景可將整個VRML源程序進(jìn)行拆分。這就是軟件工程的translation

21、 0 0 0進(jìn)入 VRML 場景 1設(shè)計思想，采用結(jié)構(gòu)化、模塊化、層次化，提高軟scale 0.2 0.2 0.2進(jìn)入 VRML 場景 2件設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計出層次清晰、結(jié)構(gòu)合理的軟件項children 進(jìn)入 VRML 場景 3目。Inline編組節(jié)點(diǎn)（Group）是構(gòu)建新對象的一種方法，它是url sphs.wrlVRML中的最基本的群節(jié)點(diǎn)，它可以將多個節(jié)點(diǎn)納入其中，形成一個整體。SpotLightlocation-1003Cult 3D是一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)常用制作工具，其制Anchor錨節(jié)點(diǎn)即超級鏈接群節(jié)點(diǎn)，它的作用是鏈接#錐光源起始坐標(biāo)作的三維物體文件容量小，質(zhì)量高，在產(chǎn)品展示、VRML三維立

22、體空間中各個不同場景，使VR也世界變radius 20.0#網(wǎng)站建設(shè)中應(yīng)用較多。得更加生動有趣。還可以利用Anchor錨節(jié)點(diǎn)直接上錐光源照射半徑27.常見對VRML文件容量的優(yōu)化方法有：網(wǎng)，實現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)世界。beamWidth 1.524#錐光源利用DEF、USE和PROTO對實例進(jìn)行重用用六張圖片創(chuàng)建一個全景的背景照射寬度消除空白間隔#VR也 V2.0 utf8ambientIntensity 1.0#錐光光數(shù)據(jù)的優(yōu)化Background源向四周照射強(qiáng)度利用gzip壓縮VRML文檔frontUrl p07.jpg#前面intensity1.028.提高渲染速度：除了從硬件上提高計算機(jī)

23、CPUbackUrl p08.jpg#后面#光源的光線強(qiáng)度速度、增加內(nèi)存、選擇好的顯示卡等方法外，也可leftUrl p09.jpg#左面direction 1 0 0#以通過以下方法的應(yīng)用，在不損失效果的同時，提rightUrl p10.jpg#右面光源的光線的朝向高渲染的速度。topUrl p12.jpg#頂部color 1.0 0.0 0.0#減少多邊形的數(shù)目控制光源的使用優(yōu)化bottomUrl p11.jpg #底部光源的顏色細(xì)節(jié)層次充分利用紋理分塊處理優(yōu)化碰使造型逼真，除了使用材質(zhì)以外，還可以通過紋理on TRUE 撞有效使用腳本映射。紋理實際上就是一個位圖，不改變物體幾何添加聲音：

24、音頻剪輯節(jié)點(diǎn)AudioClip、聲音節(jié)點(diǎn)X3D是一種無需任何授權(quán)費(fèi)用的開放標(biāo)準(zhǔn)的Web3D形狀，在不增加多邊形的基礎(chǔ)上提高渲染質(zhì)量，是Sound、影片節(jié)點(diǎn) MovieTexture文件格式以及運(yùn)行時架構(gòu)，它使用XML來描述與交將圖形指定到造型表面。創(chuàng)建一個液晶電視外型，并播放視頻換3D場景和對象。它是一套通過了 ISO認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，采用圖片給物體表面進(jìn)行貼圖#VRML V2.0 utf8為應(yīng)用程序中嵌入實時圖形內(nèi)容而提供存儲、恢復(fù)#VR也 V2.0 utf8Transform 及回放的系統(tǒng)，在一種開放式架構(gòu)中支持各個應(yīng)用# 角度數(shù) 030456090translation 0.00.00.0領(lǐng)域

25、與各種用戶。120135150180#背景顏色30.X3D的特性# 弧度數(shù) 00.5240.7851.0471.571children 整合了 XML這是與以下內(nèi)容整合的關(guān)鍵：2.0942.3562.6183.141Background skyColor 0.2 0.8 0.5 Web Services分布式網(wǎng)絡(luò) 跨平臺、跨應(yīng)用程序的Background Transform 文件與數(shù)據(jù)交換；skyColor translation0.0 0.0 -0.12組件化：允許輕量級的3D運(yùn)行時核心引擎；0.75 0.75 0.75children 可擴(kuò)展性：允許為垂直市場應(yīng)用程序和服務(wù)添加組Transformrotation 1.0 1.0 0.0 1.047#創(chuàng)建液晶電視造型件以便擴(kuò)展功能；重塑能力（Profiled）：標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)展套件，以滿足childrenShape 特定的應(yīng)用需求；Shape appearance Ap