虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用課件

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及其應(yīng)用制作人：衛(wèi)鋒 毛興林 李松虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)（“Virtual Reality”簡(jiǎn)稱(chēng)VR），又稱(chēng)靈境技術(shù)，是以浸沒(méi)感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。VR特點(diǎn):1計(jì)算機(jī)提供環(huán)境, 不是數(shù)據(jù), 信息。這改變了人機(jī)接口的內(nèi)容。2操作者由視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),力覺(jué)感知環(huán)境, 由自然的動(dòng)作操作環(huán)境, 不是由屏幕,鍵盤(pán),鼠

2、標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。這改變了人機(jī)接口的形式。3逼真的感知和自然的動(dòng)作，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。這改變了人機(jī)接口的效果。發(fā)展歷程：1. 1961年，Morton Heilig的設(shè)想-體驗(yàn)劇場(chǎng)（Sensorama），以布魯克林街道為背景，模擬漫步的感受-先驅(qū)者2. 1965年，計(jì)算圖形學(xué)之父Ivan Sutherland發(fā)表論文“終極的顯示”，提出“應(yīng)將計(jì)算的顯示屏進(jìn)化為觀看虛擬世界的窗口”3. 次年，他開(kāi)始研制第一個(gè)頭盔顯示器， 1970年，在猶他大學(xué)成功演示了它的功能。4. 其他成就：用計(jì)算機(jī)生成的圖形代替了攝制圖像，并開(kāi)始設(shè)計(jì)場(chǎng)景生成器-圖形加速卡VR特點(diǎn):新型的人機(jī)交互接口1計(jì)算機(jī)提供環(huán)境,

3、不是數(shù)據(jù), 信息。這改變了人機(jī)接口的內(nèi)容。2操作者由視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),力覺(jué)感知環(huán)境, 由自然的動(dòng)作操作環(huán)境, 不是由屏幕,鍵盤(pán),鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。這改變了人機(jī)接口的形式。3逼真的感知和自然的動(dòng)作，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。這改變了人機(jī)接口的效果。發(fā)展歷程1961年，Morton Heilig的設(shè)想-體驗(yàn)劇場(chǎng)（Sensorama），以布魯克林街道為背景，模擬漫步的感受-先驅(qū)者1965年，計(jì)算圖形學(xué)之父Ivan Sutherland發(fā)表論文“終極的顯示”，提出“應(yīng)將計(jì)算的顯示屏進(jìn)化為觀看虛擬世界的窗口”次年，他開(kāi)始研制第一個(gè)頭盔顯示器， 1970年，在猶他大學(xué)成功演示了它的功能。其他成就：用計(jì)算機(jī)生成的圖

4、形代替了攝制圖像，并開(kāi)始設(shè)計(jì)場(chǎng)景生成器-圖形加速卡發(fā)展歷程70-80年代，美國(guó)軍方投巨資研究“飛行頭盔”和其他軍用仿真器，成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力。1981年，美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局（NASA）制作了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的液晶顯示器頭盔。80年代中期，J.Zimmermn 和Jaron.Lanier發(fā)明了數(shù)據(jù)手套。 1989年組建VPL Research公司同年Jaron Lanier在文章中正式使用虛擬現(xiàn)實(shí)這一術(shù)語(yǔ)。（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃和建筑方面的應(yīng)用城市規(guī)劃一直是對(duì)全新的可視化技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃的各個(gè)方面，并帶來(lái)切實(shí)且可觀的利益： 展現(xiàn)

5、規(guī)劃方案虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的沉浸感和互動(dòng)性不但能夠給用戶(hù)帶來(lái)強(qiáng)烈、逼真的感官?zèng)_擊，獲得身臨其境的體驗(yàn)，還可以通過(guò)其數(shù)據(jù)接口在實(shí)時(shí)的虛擬環(huán)境中隨時(shí)獲取項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料，方便大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投標(biāo)、報(bào)批、管理，有利于設(shè)計(jì)與管理人員對(duì)各種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與方案評(píng)審。 規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn) 虛擬現(xiàn)實(shí)所建立的虛擬環(huán)境是由基于真實(shí)數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴(yán)格遵循工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求建立逼真的三維場(chǎng)景，對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)行真實(shí)的“再現(xiàn)”。 模擬手術(shù)應(yīng)用于認(rèn)知康復(fù)（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育上的應(yīng)用 主要用來(lái)解釋一些復(fù)雜的系統(tǒng)抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了

6、一個(gè)“虛擬的物理實(shí)驗(yàn)室”，用于解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等。虛擬物理實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證動(dòng)量守恒（四）虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事與航天工業(yè)的應(yīng)用 坦克訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)SIMNET、虛擬毒刺導(dǎo)彈訓(xùn)練系統(tǒng)、反潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)ASW等，以及在航空航天上的NASA虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)、EVA訓(xùn)練系統(tǒng)及虛擬座艙等系統(tǒng)。（五）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺(jué)形式反映了設(shè)計(jì)者的思想，比如裝修房屋之前，你首先要做的事是對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)、外形做細(xì)致的構(gòu)思，為了使之定量化，你還需設(shè)計(jì)許多圖紙，當(dāng)然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實(shí)可以把這種構(gòu)思變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以完全按照自己的構(gòu)思去構(gòu)建裝飾“虛擬”的房間，并可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設(shè)計(jì)的效果，直到滿意為止。既節(jié)約了時(shí)間，又節(jié)省了做模型的費(fèi)用。（六）虛擬現(xiàn)實(shí)在產(chǎn)品展示上應(yīng)用 企業(yè)可以將他們的產(chǎn)品發(fā)布成網(wǎng)上三維的形式，能夠展現(xiàn)出產(chǎn)品外形的方方面面，加上互動(dòng)操作，演示產(chǎn)品的功能和使用操作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)高速迅捷的傳播優(yōu)勢(shì)來(lái)推廣公司的產(chǎn)品。（七）虛擬現(xiàn)實(shí)