網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 課件

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality）簡稱VR.又稱靈境技術(shù)，是集人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等多種技術(shù)為一體的綜合集成技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感器設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時動態(tài)的三維立體逼真圖像、感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入做出實(shí)時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReali1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可以分為三個階段:第一階段是20世紀(jì)50年代到70年代，是屬于準(zhǔn)備階段:第二階段是80年代初到80年代中期，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段：第三階段是從80年代末至今，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全面發(fā)展時期。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可以分為三個階2虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來源于三維交互式圖形學(xué),目前已發(fā)展成為一門相對獨(dú)立的學(xué)科。1.1沉浸性虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有種身臨其境的感覺。1.2交互性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互?？赏ㄟ^鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行觸摸或操作。1.3多感知性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗(yàn)交互操作的反應(yīng)與感受。

虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來源于三維交互式圖形學(xué),目3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(2)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1)沉浸桌(IMMERSEDESK)2)全景墻(POWERWALL)3)沉浸屋(CAVE)(3)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)4產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的工具集1產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的硬件構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要利用并集成高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類先進(jìn)的傳感器,其硬件主要包括了能實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示三維場景的計(jì)算機(jī)與圖形加速設(shè)備、實(shí)時跟蹤和交互裝置以及各類傳感器件等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件組成(1)計(jì)算機(jī)與圖像生成器(2)交互設(shè)備（六自由度(6D)鼠標(biāo)/跟蹤球/游戲桿，數(shù)據(jù)手套，魔棒）(3)位置跟蹤器（機(jī)械傳感器、超聲波傳感器、磁跟蹤器、光學(xué)位置跟蹤系統(tǒng)、慣性跟蹤器）(4)立體視覺裝置（投影設(shè)備、立體視覺設(shè)備）產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的工具集1產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的硬件5網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件6網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)因?yàn)閷τ布O(shè)備的要求非常高，而且還有很多技術(shù)問題期待解決，因此阻礙了它的普及和應(yīng)用。有些專家又提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualrealityforweb）的概念。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)：指基于最基本的多媒體PC硬件環(huán)境，通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)的基于網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它與設(shè)備無關(guān)，不強(qiáng)求沉浸感，也不排斥沉浸感。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成：由用來生成虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)、一個或多個計(jì)算機(jī)操作人員、用來與虛擬環(huán)境交互的人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（可以是局域網(wǎng)也可以是互聯(lián)網(wǎng)）。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)對設(shè)備要求不高，因此對各種虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用層次它都能滿足。具有很大的伸縮性，特別容易普及。同時網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)是直接針對目前發(fā)展迅猛的互聯(lián)網(wǎng)提出的。因此它有著光明的應(yīng)用前景。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)因?yàn)閷τ布O(shè)備的要求7網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種可以共享的的虛擬空間，使地理上分散的用戶在同一時間里可以交流與合作，共同完成某項(xiàng)工作，可以廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的示意圖如圖所示：網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種可以共享的的虛擬空間，使地理上分散的用8虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.VR技術(shù)在美國的研究現(xiàn)狀美國是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以追溯到上世紀(jì)40年代。最初的研究應(yīng)用主要集中在美國軍方對飛行駕駛員與宇航員的模擬訓(xùn)練。然而，隨著冷戰(zhàn)后美國軍費(fèi)的削減，這些技術(shù)逐步轉(zhuǎn)為民用.目前美國在該領(lǐng)域的基礎(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。波音公司的波音777運(yùn)輸機(jī)采用全無紙化設(shè)計(jì)，利用所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實(shí)環(huán)境之上，把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上，工人根據(jù)此模板控制待加工尺寸，從而簡化加工過程。2.VR技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀

在歐洲，英國在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面，在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們在軟件和硬件的某些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn)，主要包括VR重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.VR技術(shù)在美國的研究現(xiàn)狀9德國在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險;一是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭取定單;二是用于培訓(xùn)，在新生產(chǎn)設(shè)各投入使用前用虛擬工廠來提高工人的操作水平。3.VR技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模VR知識庫和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就。2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，只要把虛擬空間里的水果放到鼻尖上一聞，裝置就會在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。德國在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，104.國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀在我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)己經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，引起我國各界人士的興趣和關(guān)注，研究與應(yīng)用VR，建立虛擬環(huán)境，虛擬場景模型、分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。國家科委國防科工委部己將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用井取得了一些不錯的研究成果。清華大學(xué)國家光盤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國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時漫游系統(tǒng);哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系己經(jīng)成功地合成了人的高級行為中的特定人臉圖像，解決了表情的合成和唇動合成技術(shù)問題，井正在研究人說話時手勢和頭勢的動作、語音和語調(diào)的同步等。4.國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀11虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、視景仿真、船舶建造與設(shè)計(jì)、軍事模擬、機(jī)械工程、先進(jìn)制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域顯示示出巨人的經(jīng)濟(jì)、軍事和社會效益,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)并稱為21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。1.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在軍事上的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)根源可以追溯到軍事模擬，最初的模擬是用來訓(xùn)練飛行員能熟悉和掌握平時的和緊急情況下的飛行環(huán)境，其實(shí)際的訓(xùn)練是通過將飛行員放在一個虛擬的環(huán)境中來完成的。這種模擬不僅用來培訓(xùn)噴氣式樣飛機(jī)的飛行員，還可以用來培訓(xùn)操縱坦克、武器和其他設(shè)備的軍事人員。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、12美國的軍事應(yīng)用一直是推動虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的動力。1988年，美國國防部的先進(jìn)研究計(jì)劃署（ARRPA）就備Simnet，這是一個連機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它將分布在世界各地的200多個模擬艙連接在一個實(shí)時的虛擬環(huán)境中。它可以連接各種各樣的飛行器和車輛模擬器，如飛機(jī)和坦克，而且即使兩地分割數(shù)千里，它們的駕駛員也可以進(jìn)行實(shí)時地交互。一名坦克乘員可以在位于加州沙漠的一個座艙中，而另一個坦克乘員則可能在歐洲。每個座艙都是獨(dú)立的，而且利用各自的虛擬現(xiàn)實(shí)接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。模擬時，座艙通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號，而該網(wǎng)絡(luò)可以通過專用電話線或衛(wèi)星鏈路連接世界各地的座艙。在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)軍事訓(xùn)練里，不必支付操作實(shí)際坦克所需要支付的費(fèi)用。這類虛擬訓(xùn)練大大地節(jié)省了燃油，而且還防止了環(huán)境污染，而在過去的實(shí)戰(zhàn)演習(xí)中是不可避免的。美國的軍事應(yīng)用一直是推動虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的動力。1988年，13在陸軍虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)度表中，下一階段I-Port，這是一種使一個戰(zhàn)士進(jìn)入一個虛擬的仿真環(huán)境的單獨(dú)入口，不久的將來，進(jìn)入該虛擬境界的人就可以在視覺和聽覺上都投入到與其他戰(zhàn)士、坦克、飛機(jī)等聯(lián)網(wǎng)仿真環(huán)境中，這一切都發(fā)生在合成戰(zhàn)斗環(huán)境中的真實(shí)地形上。該戰(zhàn)士將完全投入該虛擬還擊功能，這是通過使用一種可提供觸覺和力反饋的接口完成。

在陸軍虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)度表中，下一階段I-Port，這是一種142.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的運(yùn)用

網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將概念化的產(chǎn)品或研發(fā)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可視化的立體虛擬產(chǎn)品樣本。在機(jī)械制造過程過，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將生產(chǎn)過程模擬化、利用電腦和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、調(diào)整、維護(hù)、可視覺化。同時將機(jī)械生產(chǎn)的產(chǎn)品虛擬化、利用網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的研究、開發(fā)、檢測、測試等多項(xiàng)功能。大規(guī)模的降低生產(chǎn)過程演示、生產(chǎn)過程監(jiān)督、生產(chǎn)過程檢測、生產(chǎn)過程學(xué)習(xí)的成本。提高效率、降低誤差、帶來效益。研發(fā)過程和產(chǎn)品的虛擬化將研發(fā)過程變成可控制的一個進(jìn)程，研發(fā)的過程的每個細(xì)節(jié)轉(zhuǎn)化為虛擬演示，避免研發(fā)過程的失誤、危險、浪費(fèi)。同時產(chǎn)品的虛擬化更是將研發(fā)成型的各類動作避開，降低了制作樣品成本、修改成本。通過虛擬互動技術(shù)，可以直接對研發(fā)的動作進(jìn)行模擬、修改，以虛擬的技術(shù)演示真實(shí)的過程。哈雷摩托2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的運(yùn)用15例如：工業(yè)仿真平臺

集工業(yè)邏輯仿真，三維可視化虛擬表現(xiàn)，虛擬外設(shè)交互等功能于一體，虛擬系統(tǒng)包括虛擬裝配、虛擬設(shè)計(jì)、虛擬仿真、員工培訓(xùn)四個子系統(tǒng)

虛擬裝配：實(shí)現(xiàn)用戶可定制設(shè)備零件庫，并可在三維可視化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)設(shè)備零件的裝配

虛擬設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)根據(jù)CAD圖紙及設(shè)備零件參數(shù)，進(jìn)行設(shè)備及工廠的設(shè)計(jì)與改造

虛擬仿真：實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、生產(chǎn)運(yùn)行流程、設(shè)備交互操作仿真功能

員工培訓(xùn)：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程三維可視化演示、設(shè)備操作虛擬交互培訓(xùn)、按崗位考試、事故預(yù)演、三維仿真應(yīng)急演練功能模型化，角色化，事件化的虛擬模擬，使演練更接近真實(shí)情況，降低演練和培訓(xùn)成本，降低演練風(fēng)險。例如：工業(yè)仿真平臺16網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件17網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件183.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在建筑/城市規(guī)劃中的應(yīng)用

建筑是受虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)影響的另一個領(lǐng)域，建筑師可以取得一幢房子或建筑物CAD數(shù)據(jù)，然后將它轉(zhuǎn)化成一次仿真，包括自來水龍頭、電燈開關(guān)、門把手等等，在仿真過程中它還可以修改照明、供暖、音響效果等等。通過使用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)好手套，建筑師可以引導(dǎo)用戶進(jìn)入仿真的建筑物，頭盔顯示器可以讓用戶以不同的角度觀察其內(nèi)部空間，同時，可以在建筑物中漫游。數(shù)據(jù)手套是實(shí)施時改變窗戶位置和門的寬度的關(guān)鍵設(shè)備，在漫游過程中所做的任何修改都會自動的記錄在數(shù)據(jù)庫中，因而不必重新輸入建筑師就畫出反映各種修改意見的最終圖形。

這類完善的建筑仿真還使得建筑師可以確定其設(shè)計(jì)是否符合無障礙進(jìn)入，例如，以為做在輪椅上的人，戴著頭盔顯示器，，將空間跟蹤定位器固定在輪椅上，就可以進(jìn)入一幢虛擬建筑物。這種方法可以很容易的識別柜臺高度、通道或其他以外的問題所帶來的設(shè)計(jì)錯誤。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在建筑/城市規(guī)劃中的應(yīng)用19網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件20網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件214.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)生物工程中的應(yīng)用

4.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)生物工程中的應(yīng)用22虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality）簡稱VR.又稱靈境技術(shù)，是集人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等多種技術(shù)為一體的綜合集成技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感器設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時動態(tài)的三維立體逼真圖像、感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入做出實(shí)時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReali23虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可以分為三個階段:第一階段是20世紀(jì)50年代到70年代，是屬于準(zhǔn)備階段:第二階段是80年代初到80年代中期，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段：第三階段是從80年代末至今，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全面發(fā)展時期。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可以分為三個階24虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來源于三維交互式圖形學(xué),目前已發(fā)展成為一門相對獨(dú)立的學(xué)科。1.1沉浸性虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有種身臨其境的感覺。1.2交互性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互?？赏ㄟ^鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行觸摸或操作。1.3多感知性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗(yàn)交互操作的反應(yīng)與感受。

虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來源于三維交互式圖形學(xué),目25虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(2)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1)沉浸桌(IMMERSEDESK)2)全景墻(POWERWALL)3)沉浸屋(CAVE)(3)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(1)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)26產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的工具集1產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的硬件構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要利用并集成高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類先進(jìn)的傳感器,其硬件主要包括了能實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示三維場景的計(jì)算機(jī)與圖形加速設(shè)備、實(shí)時跟蹤和交互裝置以及各類傳感器件等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件組成(1)計(jì)算機(jī)與圖像生成器(2)交互設(shè)備（六自由度(6D)鼠標(biāo)/跟蹤球/游戲桿，數(shù)據(jù)手套，魔棒）(3)位置跟蹤器（機(jī)械傳感器、超聲波傳感器、磁跟蹤器、光學(xué)位置跟蹤系統(tǒng)、慣性跟蹤器）(4)立體視覺裝置（投影設(shè)備、立體視覺設(shè)備）產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的工具集1產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的硬件27網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)ppt課件28網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)因?yàn)閷τ布O(shè)備的要求非常高，而且還有很多技術(shù)問題期待解決，因此阻礙了它的普及和應(yīng)用。有些專家又提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualrealityforweb）的概念。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)：指基于最基本的多媒體PC硬件環(huán)境，通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)的基于網(wǎng)絡(luò)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它與設(shè)備無關(guān)，不強(qiáng)求沉浸感，也不排斥沉浸感。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成：由用來生成虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)、一個或多個計(jì)算機(jī)操作人員、用來與虛擬環(huán)境交互的人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（可以是局域網(wǎng)也可以是互聯(lián)網(wǎng)）。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)對設(shè)備要求不高，因此對各種虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用層次它都能滿足。具有很大的伸縮性，特別容易普及。同時網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)是直接針對目前發(fā)展迅猛的互聯(lián)網(wǎng)提出的。因此它有著光明的應(yīng)用前景。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)因?yàn)閷τ布O(shè)備的要求29網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種可以共享的的虛擬空間，使地理上分散的用戶在同一時間里可以交流與合作，共同完成某項(xiàng)工作，可以廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的示意圖如圖所示：網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種可以共享的的虛擬空間，使地理上分散的用30虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.VR技術(shù)在美國的研究現(xiàn)狀美國是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以追溯到上世紀(jì)40年代。最初的研究應(yīng)用主要集中在美國軍方對飛行駕駛員與宇航員的模擬訓(xùn)練。然而，隨著冷戰(zhàn)后美國軍費(fèi)的削減，這些技術(shù)逐步轉(zhuǎn)為民用.目前美國在該領(lǐng)域的基礎(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。波音公司的波音777運(yùn)輸機(jī)采用全無紙化設(shè)計(jì)，利用所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將虛擬環(huán)境疊加于真實(shí)環(huán)境之上，把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上，工人根據(jù)此模板控制待加工尺寸，從而簡化加工過程。2.VR技術(shù)在歐洲的研究現(xiàn)狀

在歐洲，英國在VR開發(fā)的某些方面，特別是在分布并行處理輔助設(shè)備(包括觸覺反饋)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面，在歐洲來說是領(lǐng)先的。英國Bristol公司發(fā)現(xiàn)，VR應(yīng)用的交點(diǎn)應(yīng)集中在整體綜合技術(shù)上，他們在軟件和硬件的某些領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。英國ARRL公司關(guān)于遠(yuǎn)地呈現(xiàn)的研究實(shí)驗(yàn)，主要包括VR重構(gòu)問題。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.VR技術(shù)在美國的研究現(xiàn)狀31德國在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，一是用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險;一是產(chǎn)品演示，吸引客戶爭取定單;二是用于培訓(xùn)，在新生產(chǎn)設(shè)各投入使用前用虛擬工廠來提高工人的操作水平。3.VR技術(shù)在日本的研究現(xiàn)狀日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模VR知識庫和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面作出了很大的成就。2004年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，只要把虛擬空間里的水果放到鼻尖上一聞，裝置就會在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在嗅覺研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。德國在VR的應(yīng)用方面取得了出乎意料的成果在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，324.國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀在我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)己經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，引起我國各界人士的興趣和關(guān)注，研究與應(yīng)用VR，建立虛擬環(huán)境，虛擬場景模型、分布式VR系統(tǒng)的開發(fā)正朝著深度和廣度發(fā)展。國家科委國防科工委部己將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用井取得了一些不錯的研究成果。清華大學(xué)國家光盤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國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一套桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時漫游系統(tǒng);哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系己經(jīng)成功地合成了人的高級行為中的特定人臉圖像，解決了表情的合成和唇動合成技術(shù)問題，井正在研究人說話時手勢和頭勢的動作、語音和語調(diào)的同步等。4.國內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀33虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、視景仿真、船舶建造與設(shè)計(jì)、軍事模擬、機(jī)械工程、先進(jìn)制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域顯示示出巨人的經(jīng)濟(jì)、軍事和社會效益,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)并稱為21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。1.虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在軍事上的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)根源可以追溯到軍事模擬，最初的模擬是用來訓(xùn)練飛行員能熟悉和掌握平時的和緊急情況下的飛行環(huán)境，其實(shí)際的訓(xùn)練是通過將飛行員放在一個虛擬的環(huán)境中來完成的。這種模擬不僅用來培訓(xùn)噴氣式樣飛機(jī)的飛行員，還可以用來培訓(xùn)操縱坦克、武器和其他設(shè)備的軍事人員。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、34美國的軍事應(yīng)用一直是推動虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的動力。1988年，美國國防部的先進(jìn)研究計(jì)劃署（ARRPA）就備Simnet，這是一個連機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它將分布在世界各地的200多個模擬艙連接在一個實(shí)時的虛擬環(huán)境中。它可以連接各種各樣的飛行器和車輛模擬器，如飛機(jī)和坦克，而且即使兩地分割數(shù)千里，它們的駕駛員也可以進(jìn)行實(shí)時地交互。一名坦克乘員可以在位于加州沙漠的一個座艙中，而另一個坦克乘員則可能在歐洲。每個座艙都是獨(dú)立的，而且利用各自的虛擬現(xiàn)實(shí)接口和計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。模擬時，座艙通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號，而該網(wǎng)絡(luò)可以通過專用電話線或衛(wèi)星鏈路連接世界各地的座艙。在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)軍事訓(xùn)練里，不必支付操作實(shí)際坦克所需要支付的費(fèi)用。這類虛擬訓(xùn)練大大地節(jié)省了燃油，而且還防止了環(huán)境污染，而在過去的實(shí)戰(zhàn)演習(xí)中是不可避免的。美國的軍事應(yīng)用一直是推動虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的動力。1988年，35在陸軍虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)度表中，下一階段I-Port，這是一種使一個戰(zhàn)士進(jìn)入一個虛擬的仿真環(huán)境的單獨(dú)入口，不久的將來，進(jìn)入該虛擬境界的人就可以在視覺和聽覺上都投入到與其他戰(zhàn)士、坦克、飛機(jī)等聯(lián)網(wǎng)仿真環(huán)境中，這一切都發(fā)生在合成戰(zhàn)斗環(huán)境中的真實(shí)地形上。該戰(zhàn)士將完全投入該虛擬還擊功能，這是通過使用一種可提供觸覺和力反饋的接口完成。

在陸軍虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)度表中，下一階段I-Port，這是一種362.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的運(yùn)用

網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將概念化的產(chǎn)品或研發(fā)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可視化的立體虛擬產(chǎn)品樣本。在機(jī)械制造過程過，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將生產(chǎn)過程模擬化、利用電腦和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、調(diào)整、維護(hù)、可視覺化。同時將機(jī)械生產(chǎn)的產(chǎn)品虛擬化、利用網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的研究、開發(fā)、檢測、測試等多項(xiàng)功能。大規(guī)模的降低生產(chǎn)過程演示、生產(chǎn)過程監(jiān)督、生產(chǎn)過程檢測、生產(chǎn)過程學(xué)習(xí)的成本。提高效率、降低誤差、帶來效益。研發(fā)過程和產(chǎn)品的虛擬化將研發(fā)過程變成可