虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)概述課件

第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

3.全景視頻系統(tǒng)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬1第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)，VitualReality（VR）。于1989年被提出。它通常是指用立體眼鏡和傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)施來實(shí)現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實(shí)，人們通過這些設(shè)施以自然的技能（如頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、身體的運(yùn)動(dòng)等）向計(jì)算機(jī)送入各種動(dòng)作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設(shè)施使人們得到三維視覺、聽覺及觸覺等感覺世界。虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的目標(biāo)：真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互。能夠達(dá)到或者部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

1.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬2第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的內(nèi)容已經(jīng)擴(kuò)大到與之相關(guān)的很多方面，虛擬現(xiàn)實(shí)的不同形式或術(shù)語：人工實(shí)現(xiàn)（ArtificialReality）遙在（Telepresence）虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment）賽伯空間（Cyberspace）

1.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬3第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)的硬件技術(shù)及軟件工具，設(shè)計(jì)出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察和操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。

從概念上講，任何一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都可以用三個(gè)“I”來描述其特性：沉浸（Immersion）交互（Interactive）想象（Imagination）

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬4第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)首先，要使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)就是沉浸或投入。理想情況下虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以辨別真假的程度。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)該具有人類所具有的一切感知能力，包括視覺、聽覺、觸覺，甚至味覺和嗅覺。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬5第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)第二，系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機(jī)交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋的信息，也能使系統(tǒng)了解參與者關(guān)鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種需要系統(tǒng)知道的數(shù)據(jù)。同時(shí)，實(shí)時(shí)性是非常重要的，如果在交互時(shí)存在比較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗(yàn)不一致，就談不上自然的交互，也很難獲得沉浸感。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，高速計(jì)算和處理就必不可少。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬6第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)第三，因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)不僅僅是一種媒體或用戶的高端接口，而且它還是針對(duì)某一特定領(lǐng)域、解決某些問題的應(yīng)用。如何解決這些問題，不僅需要了解應(yīng)用的需求，了解技術(shù)的能力，而且還需要有豐富的想象力。想象力已經(jīng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的問題之一。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬7第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)參與者在虛擬環(huán)境中的活動(dòng)或經(jīng)歷有兩種形式：主觀參與（First-personactivities）:參與者是整個(gè)經(jīng)歷的中心，一切圍繞參與者進(jìn)行；客觀參與（second-personactivitie）：參與者可以在虛擬環(huán)境中看到他自己與其他物體的交互。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬8第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)顯示：頭盔三維顯示等交互：數(shù)據(jù)手套等具有里程碑意義的工作：立體電影、立體聲與傳感影院：立體圖像顯示、嗅覺、振動(dòng)等模擬器：如飛行系統(tǒng)仿真器

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)史第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬9第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)3.無障礙虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境VIDEOPLACE4.虛擬視覺環(huán)境顯示器（VIVED：VirtualVisualEnvironmentDisplay）5.MIT的“白楊城影片地圖（AspenMovieMap）”，一個(gè)模型在街道上行走的系統(tǒng)。這種用戶導(dǎo)航的運(yùn)行方式為后來的超媒體、虛擬空間交互等提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。6.視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)史第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬10第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（一）非沉浸類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：（1）全景視頻系統(tǒng)：利用連續(xù)拍攝的圖像和視頻在計(jì)算機(jī)中拼接建立實(shí)景化虛擬空間。（2）基于座艙的系統(tǒng)（3）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)CAD系統(tǒng)：對(duì)虛擬世界進(jìn)行建模，通過計(jì)算機(jī)的顯示器進(jìn)行觀察，并能自由的控制觀察的視點(diǎn)和視角（4）基于劇情的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬11第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（二）沉浸類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：利用特殊的設(shè)備把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，使得參與者產(chǎn)生一種身在身在虛擬環(huán)境中，并能夠全身心投入和沉浸其中的感覺。（1）基于頭盔的系統(tǒng)（2）投影虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：把參與者的動(dòng)畫圖像和其他圖像結(jié)合到一起，插入到虛擬環(huán)境中。（3）遙在系統(tǒng)：虛擬現(xiàn)實(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的系統(tǒng)，當(dāng)在某處的操作員操作一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果卻在另一個(gè)地方發(fā)生。

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬12第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（三）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)如果在上述兩種系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能夠使得多個(gè)用戶連接到一起，并能夠共享同一個(gè)虛擬空間，則成為分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（四）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為了增強(qiáng)操作員對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受。輔助數(shù)據(jù)與觀察員所觀察到的實(shí)際環(huán)境疊加到一起，以協(xié)助操作員進(jìn)行操作或工作。這種疊加方式增強(qiáng)了原始的環(huán)境信息。

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬13第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)計(jì)算可視化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)飛行、騎車、外科手術(shù)等的操作模擬軍事模擬與仿真教育與培訓(xùn)遙在系統(tǒng)心里實(shí)驗(yàn)娛樂藝術(shù)通信與協(xié)同工作

1.5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬14第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成一、系統(tǒng)感知和行為模型人與外界的交互分為兩大部分：感知與行為。感知系統(tǒng)：感知系統(tǒng)劃分為：方向、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺及視覺等六個(gè)子系統(tǒng)。在感知系統(tǒng)模型中，分別對(duì)這些子系統(tǒng)的行為方式、接收單元、器官模擬、器官形成、刺激元及外部信息。行為系統(tǒng)：姿勢(shì)、方向、走動(dòng)、飲食、動(dòng)作、表達(dá)及語義七個(gè)子系統(tǒng)。

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系15第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系16第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成二、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成從總體上看，系統(tǒng)主要由人機(jī)接口設(shè)備、人機(jī)接口處理、現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生器以及相應(yīng)的管理、模型及分布子系統(tǒng)等構(gòu)成。

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系17第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系18第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)生器，又稱為虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，是任何虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心，由它處理和產(chǎn)生虛擬環(huán)境。具有強(qiáng)大的處理能力、滿足實(shí)時(shí)性要求等

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系19第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成大視場(chǎng)雙眼體視顯示技術(shù)跟蹤裝置觸覺反饋聲音子系統(tǒng)三維人機(jī)交互

2.2人機(jī)交互的設(shè)備及技術(shù)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系20第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成幾何建模：描述虛擬對(duì)象的形狀和外表；運(yùn)動(dòng)建模：主要是對(duì)象的位置移動(dòng)和碰撞檢測(cè)兩個(gè)部分；物理建模：定義對(duì)象的質(zhì)量、重量、慣性、表面紋理、硬度、形狀改變模式等；對(duì)象行為建模：對(duì)象可以具有自己的行為特征，并不一定與用戶的輸入直接相關(guān)；模型分割：將虛擬環(huán)境分割成較小的單元；三維數(shù)據(jù)格式：三維建模的基礎(chǔ)；

2.3三維場(chǎng)景建模第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系21第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成VRMLCult3D全景

2.4虛擬現(xiàn)實(shí)軟件及開發(fā)工具第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系22第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)全景視頻（panoramicVideo）：假定在一室內(nèi)空間中進(jìn)行觀察，室內(nèi)空間分為六個(gè)表面，如果獲取了這六個(gè)表面許多不同距離、不同方位的實(shí)景照片，并將這些照片按照相互的關(guān)系有機(jī)地連接起來，就可以在視覺上形成對(duì)這個(gè)房間的整個(gè)空間的整體認(rèn)識(shí)，即全景。在觀察時(shí)，可以改變角度、改變視點(diǎn)、改變距離。只要照片足夠精細(xì)，連接的緊密正確，就可以獲得空間感。

3.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3.全景視頻系23第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)和其他形式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相比，全景視頻的主要特點(diǎn)：（1）不局限于計(jì)算機(jī)生成的圖像（2）不需要真正的視頻，實(shí)際存儲(chǔ)和組織的不是視頻幀序列，而是不同層次的全景圖。（3）全景視頻可以將360度全景圖無扭曲地映射到平面顯示器上。（4）必須有計(jì)算機(jī)的協(xié)助

3.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3.全景視頻系24第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)全景圖的生成：全景圖是利用多幅圖像拼接生成的。靜態(tài)圖像：多幅圖像將重疊的部分裁剪，做拼接，對(duì)拼接好的全景圖利用柱面變形技術(shù)進(jìn)行變形，使平面全景圖像產(chǎn)生深度感覺。這樣，就得到了一個(gè)視點(diǎn)、一個(gè)焦距和一種移動(dòng)下的全景圖。對(duì)所需要的其他視點(diǎn)和焦距下的圖像按同樣的方法處理。

3.2全景視頻的實(shí)現(xiàn)方法第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3.全景視頻系25第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)全景圖的視點(diǎn)空間和移動(dòng)從觀察者的角度來看，假設(shè)觀察者的位置不變，他可以觀察的某一時(shí)刻的空間是一個(gè)球面。如果焦距f不變，則球半徑為f。底部和頂部不常用，可以簡(jiǎn)化為“柱面”。移動(dòng)：分為焦距改變的移動(dòng)和焦距不變的移動(dòng)

3.2全景視頻的實(shí)現(xiàn)方法第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3.全景視頻系26第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)全景圖的信息組織空間上下文：必須建立局部圖像的相鄰關(guān)系視點(diǎn)的選取原則和空間組織： 信息完整：分布在不同地點(diǎn)的視點(diǎn)在信息上即要相互獨(dú)立又要互補(bǔ)； 空間間隔分布均勻； 視點(diǎn)分布合理；

3.2全景視頻的實(shí)現(xiàn)方法第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3.全景視頻系27第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

小結(jié)什么是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成

第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 小結(jié)什么是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)28謝謝12月-2216:54:1316:5416:5412月-2212月-2216:5416:5416:54:1312月-2212月-2216:54:132022/12/916:54:13謝謝12月-2211:27:5811:2711:2712第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

3.全景視頻系統(tǒng)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬30第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)，VitualReality（VR）。于1989年被提出。它通常是指用立體眼鏡和傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)施來實(shí)現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實(shí)，人們通過這些設(shè)施以自然的技能（如頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、身體的運(yùn)動(dòng)等）向計(jì)算機(jī)送入各種動(dòng)作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設(shè)施使人們得到三維視覺、聽覺及觸覺等感覺世界。虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的目標(biāo)：真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互。能夠達(dá)到或者部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

1.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬31第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的內(nèi)容已經(jīng)擴(kuò)大到與之相關(guān)的很多方面，虛擬現(xiàn)實(shí)的不同形式或術(shù)語：人工實(shí)現(xiàn)（ArtificialReality）遙在（Telepresence）虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment）賽伯空間（Cyberspace）

1.1基本概念第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬32第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)的硬件技術(shù)及軟件工具，設(shè)計(jì)出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察和操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。

從概念上講，任何一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都可以用三個(gè)“I”來描述其特性：沉浸（Immersion）交互（Interactive）想象（Imagination）

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬33第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)首先，要使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)就是沉浸或投入。理想情況下虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以辨別真假的程度。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)該具有人類所具有的一切感知能力，包括視覺、聽覺、觸覺，甚至味覺和嗅覺。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬34第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)第二，系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機(jī)交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋的信息，也能使系統(tǒng)了解參與者關(guān)鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種需要系統(tǒng)知道的數(shù)據(jù)。同時(shí)，實(shí)時(shí)性是非常重要的，如果在交互時(shí)存在比較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗(yàn)不一致，就談不上自然的交互，也很難獲得沉浸感。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，高速計(jì)算和處理就必不可少。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬35第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)第三，因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)不僅僅是一種媒體或用戶的高端接口，而且它還是針對(duì)某一特定領(lǐng)域、解決某些問題的應(yīng)用。如何解決這些問題，不僅需要了解應(yīng)用的需求，了解技術(shù)的能力，而且還需要有豐富的想象力。想象力已經(jīng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的問題之一。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬36第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)參與者在虛擬環(huán)境中的活動(dòng)或經(jīng)歷有兩種形式：主觀參與（First-personactivities）:參與者是整個(gè)經(jīng)歷的中心，一切圍繞參與者進(jìn)行；客觀參與（second-personactivitie）：參與者可以在虛擬環(huán)境中看到他自己與其他物體的交互。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬37第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)顯示：頭盔三維顯示等交互：數(shù)據(jù)手套等具有里程碑意義的工作：立體電影、立體聲與傳感影院：立體圖像顯示、嗅覺、振動(dòng)等模擬器：如飛行系統(tǒng)仿真器

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)史第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬38第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)3.無障礙虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境VIDEOPLACE4.虛擬視覺環(huán)境顯示器（VIVED：VirtualVisualEnvironmentDisplay）5.MIT的“白楊城影片地圖（AspenMovieMap）”，一個(gè)模型在街道上行走的系統(tǒng)。這種用戶導(dǎo)航的運(yùn)行方式為后來的超媒體、虛擬空間交互等提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。6.視覺增強(qiáng)系統(tǒng)

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)史第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬39第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（一）非沉浸類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：（1）全景視頻系統(tǒng)：利用連續(xù)拍攝的圖像和視頻在計(jì)算機(jī)中拼接建立實(shí)景化虛擬空間。（2）基于座艙的系統(tǒng)（3）桌面虛擬現(xiàn)實(shí)CAD系統(tǒng)：對(duì)虛擬世界進(jìn)行建模，通過計(jì)算機(jī)的顯示器進(jìn)行觀察，并能自由的控制觀察的視點(diǎn)和視角（4）基于劇情的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬40第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（二）沉浸類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：利用特殊的設(shè)備把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，使得參與者產(chǎn)生一種身在身在虛擬環(huán)境中，并能夠全身心投入和沉浸其中的感覺。（1）基于頭盔的系統(tǒng)（2）投影虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：把參與者的動(dòng)畫圖像和其他圖像結(jié)合到一起，插入到虛擬環(huán)境中。（3）遙在系統(tǒng)：虛擬現(xiàn)實(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的系統(tǒng)，當(dāng)在某處的操作員操作一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果卻在另一個(gè)地方發(fā)生。

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬41第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)（三）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)如果在上述兩種系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能夠使得多個(gè)用戶連接到一起，并能夠共享同一個(gè)虛擬空間，則成為分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（四）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為了增強(qiáng)操作員對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受。輔助數(shù)據(jù)與觀察員所觀察到的實(shí)際環(huán)境疊加到一起，以協(xié)助操作員進(jìn)行操作或工作。這種疊加方式增強(qiáng)了原始的環(huán)境信息。

1.4虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬42第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)計(jì)算可視化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)飛行、騎車、外科手術(shù)等的操作模擬軍事模擬與仿真教育與培訓(xùn)遙在系統(tǒng)心里實(shí)驗(yàn)娛樂藝術(shù)通信與協(xié)同工作

1.5虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.什么是虛擬43第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成一、系統(tǒng)感知和行為模型人與外界的交互分為兩大部分：感知與行為。感知系統(tǒng)：感知系統(tǒng)劃分為：方向、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺及視覺等六個(gè)子系統(tǒng)。在感知系統(tǒng)模型中，分別對(duì)這些子系統(tǒng)的行為方式、接收單元、器官模擬、器官形成、刺激元及外部信息。行為系統(tǒng)：姿勢(shì)、方向、走動(dòng)、飲食、動(dòng)作、表達(dá)及語義七個(gè)子系統(tǒng)。

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系44第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系45第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成二、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成從總體上看，系統(tǒng)主要由人機(jī)接口設(shè)備、人機(jī)接口處理、現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生器以及相應(yīng)的管理、模型及分布子系統(tǒng)等構(gòu)成。

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系46第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系47第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)生器，又稱為虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，是任何虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心，由它處理和產(chǎn)生虛擬環(huán)境。具有強(qiáng)大的處理能力、滿足實(shí)時(shí)性要求等

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系48第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成大視場(chǎng)雙眼體視顯示技術(shù)跟蹤裝置觸覺反饋聲音子系統(tǒng)三維人機(jī)交互

2.2人機(jī)交互的設(shè)備及技術(shù)第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系49第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成幾何建模：描述虛擬對(duì)象的形狀和外表；運(yùn)動(dòng)建模：主要是對(duì)象的位置移動(dòng)和碰撞檢測(cè)兩個(gè)部分；物理建模：定義對(duì)象的質(zhì)量、重量、慣性、表面紋理、硬度、形狀改變模式等；對(duì)象行為建模：對(duì)象可以具有自己的行為特征，并不一定與用戶的輸入直接相關(guān)；模型分割：將虛擬環(huán)境分割成較小的單元；三維數(shù)據(jù)格式：三維建模的基礎(chǔ)；

2.3三維場(chǎng)景建模第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系50第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

2.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成VRMLCult3D全景

2.4虛擬現(xiàn)實(shí)軟件及開發(fā)工具第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 2.虛擬現(xiàn)實(shí)系51第十四章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

3.全景視頻系統(tǒng)全景視頻（panoramicVideo）：假定在一室內(nèi)空間中進(jìn)行觀察，室內(nèi)空間分為六個(gè)表面，如果獲取了這六個(gè)表面許多不同距離、不同方位的實(shí)景照片，并將這些照片按照相互的關(guān)系有機(jī)地連接起來，就可以在視覺上形成對(duì)這個(gè)房間的整個(gè)空間的整體認(rèn)識(shí)，即全景。在觀察時(shí)，可以改變角度、改