VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目解決方案

最新VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

處理方案第1頁虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)網(wǎng)址第2頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality）簡稱VR技術(shù)，是20世紀(jì)末逐步興起一門綜合性信息技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計算機(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信息技術(shù)分支最新發(fā)展結(jié)果。第3頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1929年，EdwardLink設(shè)計出用于訓(xùn)練飛行員模擬器1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)Sensorama第4頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極顯示）1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器頭盔式立體顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）第5頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(jì)80年代，美國國家航空航天局（NASA）組織了一系列相關(guān)VR技術(shù)研究：1984年，NASAAmes研究中心M.McGreevy和J.Humphries開發(fā)出用于火星探測虛擬環(huán)境視覺顯示器；1987年，JimHumphries設(shè)計了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）最早原型。

第6頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1990年，在美國達(dá)拉斯召開Siggraph會議上，明確提出VR技術(shù)研究主要內(nèi)容包括實(shí)時三維圖形生成技術(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)發(fā)展確定了研究方向。從20世紀(jì)90年代開始，VR技術(shù)研究熱潮也開始向民間高科技企業(yè)轉(zhuǎn)移。著名VPL企業(yè)開發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，VR技術(shù)更是進(jìn)入軟件高速發(fā)展時期，

一些有代表性VR軟件開發(fā)系統(tǒng)不停在發(fā)展完善，如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。第7頁2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用計算機(jī)生成一個模擬環(huán)境，并經(jīng)過各種專用設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互技術(shù)。第8頁2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念

經(jīng)典VR系統(tǒng)主要由計算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)（包含VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設(shè)備等組成。第9頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)三角形交互性（Interactivity）沉醉感（Immersion）想象力（Imagination）第10頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)交互性：指用戶對虛擬環(huán)境中對象可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋?zhàn)匀怀潭龋ò瑢?shí)時性）。主要借助于各種專用設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，從而使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能，如同在真實(shí)世界中一樣操作虛擬環(huán)境中對象。第11頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)沉醉感：又稱臨場感，是指用戶感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中真實(shí)程度。VR技術(shù)最主要特征。影響沉醉感主要原因包含多感知性、自主性、三維圖像中深度信息、畫面視野、實(shí)現(xiàn)跟蹤時間或空間響應(yīng)及交互設(shè)備約束程度等。第12頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)想象力：指用戶在虛擬世界中依據(jù)所獲取各種信息和本身在系統(tǒng)中行為，經(jīng)過邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維過程，伴隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變而對其未來進(jìn)展進(jìn)行想象能力。對適當(dāng)應(yīng)用對象加上虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)意和想象力，能夠大幅度提升生產(chǎn)效率、減輕勞動強(qiáng)度、提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。第13頁虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本組成虛擬世界、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、計算機(jī)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分輸入設(shè)備輸入設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)軟件虛擬世界計算機(jī)4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

第14頁4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

（1）桌面式VR系統(tǒng)（DesktopVR）（2）沉醉式VR系統(tǒng)（ImmersiveVR）（3）增強(qiáng)式VR系統(tǒng)（AugmentedVR）（4）分布式VR系統(tǒng)（DistributedVR）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類第15頁4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

（1）桌面式VR系統(tǒng)使用個人計算機(jī)和低級工作站來產(chǎn)生三維空間交互場景。用戶會受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境干擾而不能取得完全沉醉感，但因?yàn)槠涑杀鞠鄬^低桌面式VR系統(tǒng)依然比較普及。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本組成第16頁利用頭盔顯示器、洞穴式顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把用戶視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，而使用戶真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部一個參加者，產(chǎn)生一個身臨其境、全心投入并沉醉其中體驗(yàn)。與桌面式VR系統(tǒng)相比，沉醉式VR系統(tǒng)主要特點(diǎn)在于高度實(shí)時性和沉醉感。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類（2）沉醉式VR系統(tǒng)第17頁（3）增強(qiáng)式VR系統(tǒng)允許用戶對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察同時，將虛擬圖像疊加在真實(shí)物理對象之上。為用戶提供與所看到真實(shí)環(huán)境相關(guān)、存放在計算機(jī)中信息，從而增強(qiáng)用戶對真實(shí)環(huán)境感受，又被稱為疊加式或補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式VR系統(tǒng)。能夠使用光學(xué)技術(shù)或視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類第18頁指基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬環(huán)境，將位于不一樣物理位置多個用戶或多個虛擬環(huán)境經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)相連接并共享信息，從而使用戶協(xié)同工作到達(dá)一個更高境界。主要被應(yīng)用于遠(yuǎn)程虛擬會議、虛擬醫(yī)學(xué)會診、多人網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬戰(zhàn)爭演練等領(lǐng)域。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類（4）分布式VR系統(tǒng)第19頁5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

（1）軍事（2）醫(yī)學(xué)（3）教育與訓(xùn)練（4）設(shè)計與規(guī)劃（5）科學(xué)計算可視化（6）商業(yè)領(lǐng)域（7）藝術(shù)與娛樂（8）虛擬旅游第20頁（1）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-軍事軍事是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用最早領(lǐng)域如模擬飛行訓(xùn)練等第21頁應(yīng)用圖例-軍事模擬飛行訓(xùn)練基本飛行課程(STD)起落航線課程(PPL)儀器飛行課程(INS)長途飛行課程(CPL)第22頁（2）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-醫(yī)學(xué)教育訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)超因波顯像系統(tǒng)、放射線治療以及手術(shù)模型等等技術(shù)。臨床研究

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(如恐高癥治療等)第23頁應(yīng)用圖例-醫(yī)學(xué)虛擬手術(shù)模型訓(xùn)練內(nèi)視鏡手術(shù)模擬器官含有彈性、變形等物理屬性含有自由度定位功效手術(shù)刀第24頁（3）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-教育與培訓(xùn)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使學(xué)習(xí)者能直接、自然地與虛擬對象進(jìn)行交互，以各種形式參加事件發(fā)展改變過程，并取得最大控制和操作整個環(huán)境自由度。虛擬實(shí)境技術(shù)輔助CAI教學(xué)法，提供給學(xué)習(xí)者一個更逼真、更具彈性、學(xué)習(xí)效果更加好學(xué)習(xí)環(huán)境。訓(xùn)練

航空駕駛員訓(xùn)練、戰(zhàn)車訓(xùn)練以及太空人訓(xùn)練、仿真教學(xué)與試驗(yàn)、特殊教育、各種專業(yè)訓(xùn)練、應(yīng)急演練和軍事演練等等。

第25頁應(yīng)用圖例-教育天文教室太陽系第26頁（4）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-設(shè)計與規(guī)劃虛擬現(xiàn)實(shí)已被看作是設(shè)計領(lǐng)域中唯一開發(fā)工具。它能夠防止傳統(tǒng)方式在原型制造、設(shè)計和生產(chǎn)過程中重復(fù)工作，有效降低成本，應(yīng)用領(lǐng)域包含汽車制造、工廠規(guī)劃、景觀設(shè)計、建筑工業(yè)、室內(nèi)設(shè)計、城市計劃、航太設(shè)計、以及儀器制造等等。電腦輔助設(shè)計(CAD)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

第27頁應(yīng)用圖例-裝修設(shè)計專業(yè)3D設(shè)計逼真表現(xiàn)動畫功效虛擬實(shí)境全景環(huán)視第28頁

科學(xué)可視化功效就是將大量字母、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成比原始數(shù)據(jù)更輕易了解各種圖像，并允許參加者借助各種虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備檢驗(yàn)這些“可見”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。（5）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-科學(xué)計算可視化第29頁VR技術(shù)被逐步應(yīng)用于網(wǎng)上銷售、客戶服務(wù)、電傳會議及虛擬購物中心等商業(yè)領(lǐng)域。它能夠使客戶在購置前先看到產(chǎn)品外貌與內(nèi)在，甚至在虛擬世界中使用它，所以對產(chǎn)品推廣和銷售都很有幫助。（6）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-商業(yè)領(lǐng)域第30頁（7）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-藝術(shù)與娛樂被動式虛擬實(shí)境如當(dāng)前熱門PCGame主動式虛擬實(shí)境

虛擬實(shí)境游戲機(jī)，游戲介面設(shè)計在3D環(huán)境

中，使用者在其中隨心所欲。虛擬人物和世界

如虛擬主播、虛擬人等等

VR技術(shù)所含有身臨其境感及實(shí)時交互性還能將靜態(tài)藝術(shù)（如油畫、雕刻等）轉(zhuǎn)化為動態(tài)形式，使觀賞者更加好地觀賞作者思想藝術(shù)，包含虛擬畫廊、虛擬音樂廳、文物保護(hù)等方面。娛樂是VR系統(tǒng)另一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，市場上已經(jīng)推出了多款VR環(huán)境下電腦游戲，帶給游戲者強(qiáng)烈感官刺激。第31頁VR技術(shù)所含有身臨其境感及實(shí)時交互性還能用于在線虛擬旅游，使觀賞者更加好地觀賞大自然美景。旅游是VR系統(tǒng)另一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，許多著名景點(diǎn)都有虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)站，在VR環(huán)境下旅游，帶給旅游者另一番感受。（8）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-虛擬旅游第32頁虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用宇航員數(shù)碼相機(jī)互動展示北京故宮Sprite灌籃高手培訓(xùn)產(chǎn)品展示旅游游戲開發(fā)基督教堂模擬室內(nèi)樣板房演示海軍潛水艇虛擬小區(qū)文物保護(hù)房地產(chǎn)系統(tǒng)仿真城市規(guī)劃米蘭虛擬：/show_vrml.htm第33頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

美國是VR技術(shù)發(fā)源地，有美國宇航局（NASA）、麻省理工學(xué)院（MIT）媒體試驗(yàn)室、華盛頓大學(xué)人機(jī)界面技術(shù)試驗(yàn)室（HITLab）等許多著名研究機(jī)構(gòu)。美國在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。第34頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

英國主要有四個從事VR技術(shù)研究中心，包含Windustries企業(yè)、BritishAerospace企業(yè)、DimensionInternational企業(yè)、DivisonLTD企業(yè)等。日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫和人機(jī)接口方面研究項(xiàng)目上，在VR游戲方面研究也處于領(lǐng)先地位。另外，國外還研制出多個用于開發(fā)應(yīng)用程序VR軟件開發(fā)平臺，比如美國Sense8企業(yè)WorldToolKit（WTK），愛荷華州立大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中心VRJuggler，DenebRobotics企業(yè)ENVISION，英國Superscape企業(yè)VRT，Division企業(yè)dVISE等。第35頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

我國從20世紀(jì)80年代起開始研究VR技術(shù)。即使起步較晚，但近年來政府相關(guān)部門非常重視，制訂了開展VR技術(shù)研究計劃，并將其列入國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國內(nèi)一些科學(xué)家和重點(diǎn)院校也已主動投入了對這一領(lǐng)域研究。北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)最早進(jìn)行VR技術(shù)研究、最有權(quán)威單位之一。它于8月成立了虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室。第36頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

清華大學(xué)對虛擬現(xiàn)實(shí)及其臨場感等方面進(jìn)行了大量研究，比如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍辦法及深度感試驗(yàn)測試等。浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)試驗(yàn)室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一個新快速漫游算法和一個遞進(jìn)網(wǎng)格快速生成算法。西安交通大學(xué)信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實(shí)中關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究，提出一個基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，取得了較高壓縮比、信噪比以及解壓縮速度。第37頁7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

（1）語言（VRML）開發(fā)法（2）工具開發(fā)法（3）合成開發(fā)法第38頁（1）VRML介紹-瀏覽器

VRML文檔能夠在Internet上傳輸，并經(jīng)過WWW瀏覽器進(jìn)行演示。比如，在慣用瀏覽器IE或NetscapeNavigator中都能夠演示VRML文檔，其中IE5.0或NetscapeNavigator4.0以上版本瀏覽器中都已經(jīng)預(yù)裝了VRML插件。假如在安裝瀏覽器時未選擇預(yù)裝，也能夠單獨(dú)下載和安裝VRML瀏覽插件，比如CosmoPlayer。我們能夠從網(wǎng)站“/”下載CosmoPlayer軟件最新版本，它支持IE和Netscape，是應(yīng)用最廣泛一個瀏覽虛擬現(xiàn)實(shí)插件。

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

第39頁1.文件頭

它是提供給瀏覽器文件版本信息，是VRML文檔中開頭一行，用來通知瀏覽器該文檔所遵照VRML版本。比如“#VRML1.0utf8”這里VRML1.0是指以下文件是由VRML語言1.0版本編寫，utf8指本文件采取ISOUTF-8編碼標(biāo)準(zhǔn)。

（1）VRML介紹-語言介紹

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

第40頁2.節(jié)點(diǎn)：

節(jié)點(diǎn)是VRML文件基本組成元素，能夠把它分為以下幾類：shape（形狀）節(jié)點(diǎn)描述物體在空間中幾何形狀；property（性質(zhì)）節(jié)點(diǎn)定義形狀節(jié)點(diǎn)渲染方式（顏色，表面紋理等）；group（成組）節(jié)點(diǎn)將多個其它節(jié)點(diǎn)組合成一個節(jié)點(diǎn)，便于統(tǒng)一處理；environment（環(huán)境效果）節(jié)點(diǎn)比如各種性質(zhì)光源等。另外，VRML語言還定義了一些提供特殊功效節(jié)點(diǎn)，比如超鏈接、碰狀檢測等。

（1）VRML介紹-語言介紹

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

第41頁3.域值：

域值用來描述及改變節(jié)點(diǎn)屬性大小，它存放著節(jié)點(diǎn)各種值。4.注釋：

VRML文件中注釋語句是以“?！碧栭_始字符串，范圍是從“#”號到這一行行尾，不影響文件執(zhí)行。

（1）VRML介紹-語言介紹

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

第42頁例子是在屏幕上建立一個不顯示頂面杯狀圓柱體

#VRMLV2.0utf8

Shape{appearanceAppearance{

materialMaterial{}#使用默認(rèn)材質(zhì)和顏色

}

geometryCylinder{

radius3

height6

sideTRUE

topFALSE

bottomTRUE

}

}

第43頁例子是在屏幕上建立一個不顯示頂面杯狀圓柱體第44頁（2）工具開發(fā)法

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

Virtual

WalkThroughProVirtualRealityStudioSenseWorldToolkitSuperscapeVRTVRBASIC…QuickTimeVREON…第45頁iPIX全景圖片PixMaker全景圖片Photovista全景圖片

（3）合成開發(fā)法-全景環(huán)視及其工具

7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

第46頁P(yáng)ixMaker全景制作

第47頁8虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用網(wǎng)站

中國虛擬現(xiàn)實(shí)秀（）

中國茶葉博物館（/vrml/tea）金臂螳螂VRML教程網(wǎng)站（http://tianjin.bei.t-online.de/vrml/VRML_Tutorial/c_index.htm）MyGallery（/~yll-tcc/）VRMLConvertDocumentation軟件包（/MathDept/Projects/VRMLCo-nvert/VRMLConvert.html）VRML中心網(wǎng)站（/vrml/）VRML協(xié)會網(wǎng)站（/

）SGI企業(yè)VRML專業(yè)網(wǎng)站（/）

Modelworks軟件企業(yè)主頁（/）

第48頁網(wǎng)上景觀展示-網(wǎng)上故宮網(wǎng)上故宮（/beijing/gugong.htm）

第49頁網(wǎng)上景觀展示-愛爾蘭美術(shù)館

網(wǎng)址為http://www.dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm第50頁網(wǎng)上景觀展示-中央電視塔景觀

中央電視塔景觀（

/360vr/）

第51頁網(wǎng)上景觀展示-教具

（/360vr/democd/MANBODY.HTM）第52頁最新VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目

處理方案第53頁虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)網(wǎng)址第54頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality）簡稱VR技術(shù)，是20世紀(jì)末逐步興起一門綜合性信息技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計算機(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信息技術(shù)分支最新發(fā)展結(jié)果。第55頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1929年，EdwardLink設(shè)計出用于訓(xùn)練飛行員模擬器1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)Sensorama第56頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極顯示）1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器頭盔式立體顯示器（HeadMountedDisplay，HMD）第57頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(jì)80年代，美國國家航空航天局（NASA）組織了一系列相關(guān)VR技術(shù)研究：1984年，NASAAmes研究中心M.McGreevy和J.Humphries開發(fā)出用于火星探測虛擬環(huán)境視覺顯示器；1987年，JimHumphries設(shè)計了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）最早原型。

第58頁1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史1990年，在美國達(dá)拉斯召開Siggraph會議上，明確提出VR技術(shù)研究主要內(nèi)容包括實(shí)時三維圖形生成技術(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)發(fā)展確定了研究方向。從20世紀(jì)90年代開始，VR技術(shù)研究熱潮也開始向民間高科技企業(yè)轉(zhuǎn)移。著名VPL企業(yè)開發(fā)出第一套傳感手套命名為“DataGloves”，第一套HMD命名為“EyePhones”。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，VR技術(shù)更是進(jìn)入軟件高速發(fā)展時期，

一些有代表性VR軟件開發(fā)系統(tǒng)不停在發(fā)展完善，如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。第59頁2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用計算機(jī)生成一個模擬環(huán)境，并經(jīng)過各種專用設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互技術(shù)。第60頁2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念

經(jīng)典VR系統(tǒng)主要由計算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)（包含VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設(shè)備等組成。第61頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)三角形交互性（Interactivity）沉醉感（Immersion）想象力（Imagination）第62頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)交互性：指用戶對虛擬環(huán)境中對象可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋?zhàn)匀怀潭龋ò瑢?shí)時性）。主要借助于各種專用設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，從而使用戶以自然方式如手勢、體勢、語言等技能，如同在真實(shí)世界中一樣操作虛擬環(huán)境中對象。第63頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)沉醉感：又稱臨場感，是指用戶感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中真實(shí)程度。VR技術(shù)最主要特征。影響沉醉感主要原因包含多感知性、自主性、三維圖像中深度信息、畫面視野、實(shí)現(xiàn)跟蹤時間或空間響應(yīng)及交互設(shè)備約束程度等。第64頁3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征VR技術(shù)想象力：指用戶在虛擬世界中依據(jù)所獲取各種信息和本身在系統(tǒng)中行為，經(jīng)過邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維過程，伴隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變而對其未來進(jìn)展進(jìn)行想象能力。對適當(dāng)應(yīng)用對象加上虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)意和想象力，能夠大幅度提升生產(chǎn)效率、減輕勞動強(qiáng)度、提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。第65頁虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本組成虛擬世界、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、計算機(jī)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分輸入設(shè)備輸入設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)軟件虛擬世界計算機(jī)4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

第66頁4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

（1）桌面式VR系統(tǒng)（DesktopVR）（2）沉醉式VR系統(tǒng)（ImmersiveVR）（3）增強(qiáng)式VR系統(tǒng)（AugmentedVR）（4）分布式VR系統(tǒng)（DistributedVR）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類第67頁4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

（1）桌面式VR系統(tǒng)使用個人計算機(jī)和低級工作站來產(chǎn)生三維空間交互場景。用戶會受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境干擾而不能取得完全沉醉感，但因?yàn)槠涑杀鞠鄬^低桌面式VR系統(tǒng)依然比較普及。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本組成第68頁利用頭盔顯示器、洞穴式顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把用戶視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，而使用戶真正成為VR系統(tǒng)內(nèi)部一個參加者，產(chǎn)生一個身臨其境、全心投入并沉醉其中體驗(yàn)。與桌面式VR系統(tǒng)相比，沉醉式VR系統(tǒng)主要特點(diǎn)在于高度實(shí)時性和沉醉感。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類（2）沉醉式VR系統(tǒng)第69頁（3）增強(qiáng)式VR系統(tǒng)允許用戶對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察同時，將虛擬圖像疊加在真實(shí)物理對象之上。為用戶提供與所看到真實(shí)環(huán)境相關(guān)、存放在計算機(jī)中信息，從而增強(qiáng)用戶對真實(shí)環(huán)境感受，又被稱為疊加式或補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式VR系統(tǒng)。能夠使用光學(xué)技術(shù)或視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類第70頁指基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬環(huán)境，將位于不一樣物理位置多個用戶或多個虛擬環(huán)境經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)相連接并共享信息，從而使用戶協(xié)同工作到達(dá)一個更高境界。主要被應(yīng)用于遠(yuǎn)程虛擬會議、虛擬醫(yī)學(xué)會診、多人網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬戰(zhàn)爭演練等領(lǐng)域。4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成和分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類（4）分布式VR系統(tǒng)第71頁5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

（1）軍事（2）醫(yī)學(xué)（3）教育與訓(xùn)練（4）設(shè)計與規(guī)劃（5）科學(xué)計算可視化（6）商業(yè)領(lǐng)域（7）藝術(shù)與娛樂（8）虛擬旅游第72頁（1）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-軍事軍事是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用最早領(lǐng)域如模擬飛行訓(xùn)練等第73頁應(yīng)用圖例-軍事模擬飛行訓(xùn)練基本飛行課程(STD)起落航線課程(PPL)儀器飛行課程(INS)長途飛行課程(CPL)第74頁（2）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-醫(yī)學(xué)教育訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)超因波顯像系統(tǒng)、放射線治療以及手術(shù)模型等等技術(shù)。臨床研究

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(如恐高癥治療等)第75頁應(yīng)用圖例-醫(yī)學(xué)虛擬手術(shù)模型訓(xùn)練內(nèi)視鏡手術(shù)模擬器官含有彈性、變形等物理屬性含有自由度定位功效手術(shù)刀第76頁（3）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-教育與培訓(xùn)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使學(xué)習(xí)者能直接、自然地與虛擬對象進(jìn)行交互，以各種形式參加事件發(fā)展改變過程，并取得最大控制和操作整個環(huán)境自由度。虛擬實(shí)境技術(shù)輔助CAI教學(xué)法，提供給學(xué)習(xí)者一個更逼真、更具彈性、學(xué)習(xí)效果更加好學(xué)習(xí)環(huán)境。訓(xùn)練

航空駕駛員訓(xùn)練、戰(zhàn)車訓(xùn)練以及太空人訓(xùn)練、仿真教學(xué)與試驗(yàn)、特殊教育、各種專業(yè)訓(xùn)練、應(yīng)急演練和軍事演練等等。

第77頁應(yīng)用圖例-教育天文教室太陽系第78頁（4）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-設(shè)計與規(guī)劃虛擬現(xiàn)實(shí)已被看作是設(shè)計領(lǐng)域中唯一開發(fā)工具。它能夠防止傳統(tǒng)方式在原型制造、設(shè)計和生產(chǎn)過程中重復(fù)工作，有效降低成本，應(yīng)用領(lǐng)域包含汽車制造、工廠規(guī)劃、景觀設(shè)計、建筑工業(yè)、室內(nèi)設(shè)計、城市計劃、航太設(shè)計、以及儀器制造等等。電腦輔助設(shè)計(CAD)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

第79頁應(yīng)用圖例-裝修設(shè)計專業(yè)3D設(shè)計逼真表現(xiàn)動畫功效虛擬實(shí)境全景環(huán)視第80頁

科學(xué)可視化功效就是將大量字母、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成比原始數(shù)據(jù)更輕易了解各種圖像，并允許參加者借助各種虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備檢驗(yàn)這些“可見”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。（5）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-科學(xué)計算可視化第81頁VR技術(shù)被逐步應(yīng)用于網(wǎng)上銷售、客戶服務(wù)、電傳會議及虛擬購物中心等商業(yè)領(lǐng)域。它能夠使客戶在購置前先看到產(chǎn)品外貌與內(nèi)在，甚至在虛擬世界中使用它，所以對產(chǎn)品推廣和銷售都很有幫助。（6）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-商業(yè)領(lǐng)域第82頁（7）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-藝術(shù)與娛樂被動式虛擬實(shí)境如當(dāng)前熱門PCGame主動式虛擬實(shí)境

虛擬實(shí)境游戲機(jī)，游戲介面設(shè)計在3D環(huán)境

中，使用者在其中隨心所欲。虛擬人物和世界

如虛擬主播、虛擬人等等

VR技術(shù)所含有身臨其境感及實(shí)時交互性還能將靜態(tài)藝術(shù)（如油畫、雕刻等）轉(zhuǎn)化為動態(tài)形式，使觀賞者更加好地觀賞作者思想藝術(shù)，包含虛擬畫廊、虛擬音樂廳、文物保護(hù)等方面。娛樂是VR系統(tǒng)另一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，市場上已經(jīng)推出了多款VR環(huán)境下電腦游戲，帶給游戲者強(qiáng)烈感官刺激。第83頁VR技術(shù)所含有身臨其境感及實(shí)時交互性還能用于在線虛擬旅游，使觀賞者更加好地觀賞大自然美景。旅游是VR系統(tǒng)另一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，許多著名景點(diǎn)都有虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)站，在VR環(huán)境下旅游，帶給旅游者另一番感受。（8）虛擬現(xiàn)實(shí)之應(yīng)用-虛擬旅游第84頁虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用宇航員數(shù)碼相機(jī)互動展示北京故宮Sprite灌籃高手培訓(xùn)產(chǎn)品展示旅游游戲開發(fā)基督教堂模擬室內(nèi)樣板房演示海軍潛水艇虛擬小區(qū)文物保護(hù)房地產(chǎn)系統(tǒng)仿真城市規(guī)劃米蘭虛擬：/show_vrml.htm第85頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

美國是VR技術(shù)發(fā)源地，有美國宇航局（NASA）、麻省理工學(xué)院（MIT）媒體試驗(yàn)室、華盛頓大學(xué)人機(jī)界面技術(shù)試驗(yàn)室（HITLab）等許多著名研究機(jī)構(gòu)。美國在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件四個方面。第86頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

英國主要有四個從事VR技術(shù)研究中心，包含Windustries企業(yè)、BritishAerospace企業(yè)、DimensionInternational企業(yè)、DivisonLTD企業(yè)等。日本主要致力于建立大規(guī)模VR知識庫和人機(jī)接口方面研究項(xiàng)目上，在VR游戲方面研究也處于領(lǐng)先地位。另外，國外還研制出多個用于開發(fā)應(yīng)用程序VR軟件開發(fā)平臺，比如美國Sense8企業(yè)WorldToolKit（WTK），愛荷華州立大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中心VRJuggler，DenebRobotics企業(yè)ENVISION，英國Superscape企業(yè)VRT，Division企業(yè)dVISE等。第87頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

我國從20世紀(jì)80年代起開始研究VR技術(shù)。即使起步較晚，但近年來政府相關(guān)部門非常重視，制訂了開展VR技術(shù)研究計劃，并將其列入國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國內(nèi)一些科學(xué)家和重點(diǎn)院校也已主動投入了對這一領(lǐng)域研究。北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)最早進(jìn)行VR技術(shù)研究、最有權(quán)威單位之一。它于8月成立了虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室。第88頁6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)實(shí)狀況

清華大學(xué)對虛擬現(xiàn)實(shí)及其臨場感等方面進(jìn)行了大量研究，比如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍辦法及深度感試驗(yàn)測試等。浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)試驗(yàn)室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一個新快速漫游算法和一個遞進(jìn)網(wǎng)格快速生成算法。西安交通大學(xué)信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實(shí)中關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究，提出一個基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，取得了較高壓縮比、信噪比以及解壓縮速度。第89頁7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)方法

（1）語言（VRML）開發(fā)法（2）工具開發(fā)法（3）合成開發(fā)法第90頁（1）VRML介紹-瀏覽器

VRM