虛擬現(xiàn)實(shí)的概念特點(diǎn)和種類

1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念、特點(diǎn)和種類什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)的種類2虛擬現(xiàn)實(shí)是一門(mén)綜合技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主綜合利用計(jì)算機(jī)圖形、圖像、可視化、人機(jī)交互、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算等許多領(lǐng)域的技術(shù)，是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)生成一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、觸覺(jué)以及嗅覺(jué)等感覺(jué)世界讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自身的功能和一些設(shè)備對(duì)所產(chǎn)生的虛擬世界這一客體進(jìn)行瀏覽和交互式考察什么是虛擬現(xiàn)實(shí)3虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)有三大特點(diǎn)：浸沉感、交互性和構(gòu)想性由于三者的英文名稱均以“I”打頭，又被稱為3“I”特性浸沉感指的是人浸沉在虛擬環(huán)境中，具有和在真實(shí)環(huán)境中一樣的感覺(jué)交互性指在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)者不是被動(dòng)地感受，而是可以通過(guò)自己的動(dòng)作改變感受的內(nèi)容構(gòu)想性指虛擬的環(huán)境是人構(gòu)想出來(lái)的，因而可用以實(shí)現(xiàn)一定目標(biāo)的用途ImmersionInteractionImagination4虛擬現(xiàn)實(shí)的種類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能高低大體可分為四類：

一、桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也稱窗口中的VR。它可以通過(guò)桌上型機(jī)實(shí)現(xiàn)，所以成本較低，功能也最簡(jiǎn)單，主要用于CAD、CAM、建筑設(shè)計(jì)、桌面游戲等領(lǐng)域二、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)如各種用途的體驗(yàn)器，使人有身臨其境的感覺(jué)，各種培訓(xùn)、演示以及高級(jí)游戲等用途均可用這種系統(tǒng)5虛擬現(xiàn)實(shí)的種類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能高低大體可分為四類：

三、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)它在因特網(wǎng)環(huán)境下，充分利用分布于各地的資源，協(xié)同開(kāi)發(fā)各種虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。它通常是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展，也就是把分布于不同地方的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)某種用途四、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)又稱混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)它把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來(lái)，既可減少構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的開(kāi)銷（虛擬環(huán)境取代部分真實(shí)環(huán)境），又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作（真實(shí)環(huán)境取代部分虛擬環(huán)境），達(dá)到了亦真亦幻的境界，是今后發(fā)展的方向6虛擬現(xiàn)實(shí)的軟硬件環(huán)境在硬件方面需要有以下幾種設(shè)備的支持：1.跟蹤系統(tǒng)：確定參與者的頭、手和身軀的位置

2.觸覺(jué)系統(tǒng)：提供力與壓力的反饋3.音頻系統(tǒng)：提供立體聲源和判定空間位置4.圖像生成和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：產(chǎn)生視覺(jué)圖像和立體現(xiàn)實(shí)5.高性能計(jì)算處理系統(tǒng)：高處理速度、大容量、強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)特性7虛擬現(xiàn)實(shí)的軟硬件環(huán)境在軟件方面，要一個(gè)虛擬環(huán)境工具集或虛擬環(huán)境“外殼”它至少應(yīng)該具有以下功能：1.能夠接受各種高性能傳感器的信息，如頭盔的跟蹤信息

2.能生成立體的現(xiàn)實(shí)圖形3.能把各種數(shù)據(jù)庫(kù)（如地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)、物體形象數(shù)據(jù)庫(kù)等）、各種CAD軟件進(jìn)行調(diào)用和互聯(lián)的集成環(huán)境8虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)大規(guī)模數(shù)據(jù)的場(chǎng)景建模技術(shù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的立體視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等生成技術(shù)三維定位、方向跟蹤、觸覺(jué)反饋等傳感技術(shù)和設(shè)備符合人類認(rèn)知心理的三維自然交互技術(shù)三維交互軟件及系統(tǒng)集成技術(shù)等9虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最新進(jìn)展1）使用基于圖像的繪制技術(shù)或與圖形繪制相結(jié)合，以提高圖形生成的速度；2）各種新的交互設(shè)備譬如三維力反饋設(shè)備，美國(guó)SensableTech公司的PHANTOM系統(tǒng)等3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality）也稱混合現(xiàn)實(shí)，它是將真實(shí)環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)的景象結(jié)合起來(lái)的一種技術(shù)，既可減少生成復(fù)雜環(huán)境的開(kāi)銷，又便于對(duì)實(shí)際物體的操作10虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最新進(jìn)展4）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，充分利用各地的資源優(yōu)勢(shì)，協(xié)同開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，如美國(guó)大型軍用交互仿真系統(tǒng)及互聯(lián)網(wǎng)上的多人游戲等5）多通道人機(jī)交互技術(shù)采用人體多種自然交互手段向系統(tǒng)輸入，如手勢(shì)、語(yǔ)音、身體動(dòng)作等11互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上上的虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)/網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，把各各種信信息變變?yōu)樘撎摂M現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的的所有有技術(shù)術(shù)在已經(jīng)經(jīng)普及及的文文字、、圖像像以及及動(dòng)畫(huà)畫(huà)為主主的互互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)環(huán)境境中，，引入入三維維技術(shù)術(shù)當(dāng)前，，以網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)/互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技技術(shù)，，大約約有20余余種又可劃劃分為為幾個(gè)個(gè)范疇疇一個(gè)是是以圖圖像為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的Panorama技術(shù)QuicktimeVR就是這這種技技術(shù)一個(gè)是是以3D網(wǎng)格為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的Web3D技術(shù)像Cult3D，Virtools，VRML，X3D等都屬屬于這這個(gè)范范疇12虛擬建建筑場(chǎng)場(chǎng)景漫漫游技技術(shù)及及其應(yīng)應(yīng)用1.真真實(shí)建建筑場(chǎng)場(chǎng)景的的虛擬擬漫游游這種虛虛擬漫漫游的的最大大特點(diǎn)點(diǎn)是：：被漫漫游的的對(duì)象象是客客觀真真實(shí)存存在的的，只只不過(guò)過(guò)是異異地虛虛擬漫漫游形形式而而已，，同時(shí)時(shí)，漫漫游對(duì)對(duì)象制制作是是基于于對(duì)象象的真真實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)2.虛虛擬建建筑場(chǎng)場(chǎng)景的的虛擬擬漫游游虛擬建建筑是是指客客觀上上并不不存在在是完完全虛虛構(gòu)的的，或或者雖雖有設(shè)設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)但但尚未未建造造的建建筑物物。虛虛擬建建筑場(chǎng)場(chǎng)景漫漫游是是一種種應(yīng)用用越來(lái)來(lái)越廣廣泛、、前景景十分分看好好的技技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域。。在建建筑設(shè)設(shè)計(jì)、、城鄉(xiāng)鄉(xiāng)規(guī)劃劃、室室內(nèi)裝裝潢等等建筑筑行業(yè)業(yè)，在在虛擬擬戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)演練練場(chǎng)和和作戰(zhàn)戰(zhàn)指揮揮模擬擬訓(xùn)練練方面面，在在游戲戲設(shè)計(jì)計(jì)與娛娛樂(lè)行行業(yè)，，乃至至在促促進(jìn)未未來(lái)新新藝術(shù)術(shù)形式式誕生生等方方面，，它都都大有有用武武之地地，而而且代代表著著這些些行業(yè)業(yè)的新新技術(shù)術(shù)和新新水平平（1））建筑筑設(shè)計(jì)計(jì)、城城鄉(xiāng)規(guī)規(guī)劃中中和新新型房房地產(chǎn)產(chǎn)虛擬擬廣告告（2）電腦腦游戲（3）虛擬擬戰(zhàn)爭(zhēng)演練練場(chǎng)和作戰(zhàn)戰(zhàn)指揮模擬擬訓(xùn)練13真實(shí)名勝景景觀的虛擬擬觀光旅游游這種虛擬漫漫游可以使使游客足不不出戶地游游歷世界各各地名勝和和風(fēng)光異地漫游的的對(duì)象，除除久負(fù)盛名名的名勝和和宏偉建筑筑群等景物物景點(diǎn)以外外，還包括括被進(jìn)行虛虛擬漫游式式檢查的管管道縱橫的的復(fù)雜車間間和廠房因此，制作作虛擬漫游游對(duì)象時(shí)，，對(duì)真實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)的測(cè)量量精確度要要求很高在名勝景點(diǎn)點(diǎn)虛擬漫游游系統(tǒng)的開(kāi)開(kāi)發(fā)方面，，我國(guó)制作作的敦煌莫莫高窟博物物館參觀系系統(tǒng)、中國(guó)國(guó)的故宮以以及西湖風(fēng)風(fēng)光虛擬游游覽系統(tǒng)都都具有一定定代表性14真實(shí)名勝景景觀的虛擬擬觀光旅游游值得一提的的是于2003年完完成的故宮宮VR《紫禁城·天天子的宮殿殿》項(xiàng)目安裝在故宮宮博物院的的SGIRealityCenter是一個(gè)沉浸浸式劇場(chǎng)，，可容納54位觀賞賞者，高分分辨率的圖圖像投射在在50英英尺寬、、14英英尺高的弧弧形屏幕上上，三臺(tái)BarcoGalaxyWARP立體DLP投影機(jī)以一一個(gè)三管道道的Onyx3800InfiniteReality4系統(tǒng)和千兆兆專用紋理理庫(kù)為驅(qū)動(dòng)動(dòng)，將高分分辨率的圖圖像逼真地地投射在屏屏幕上。參參觀者能夠夠在虛擬的的紫禁城中中自由翱翔翔——借助助操控器可可以漫游于于康乾盛世世的紫禁城城，最近距距離地觀看看太和殿的的全景15真實(shí)地形地地景虛擬漫漫游廣義地說(shuō)，，真實(shí)地形形地景虛擬擬漫游和真真實(shí)景點(diǎn)虛虛擬觀光漫漫游一樣都屬于基于于真實(shí)數(shù)據(jù)據(jù)的而且已已經(jīng)存在著著的真實(shí)場(chǎng)場(chǎng)景虛擬漫漫游兩者區(qū)別在在于獲取真真實(shí)景物數(shù)數(shù)據(jù)的方式式和傳感器器不大相同同而已這種虛擬漫漫游在軍事事上很有用用處它的3I效果是傳統(tǒng)統(tǒng)軍用沙盤(pán)盤(pán)或電子沙沙盤(pán)無(wú)法達(dá)達(dá)到的目前多為特特定作戰(zhàn)或或重點(diǎn)保護(hù)護(hù)區(qū)域的視視景形式的的漫游這種視景的的制作是真真實(shí)地景、、地物的再再現(xiàn)16真實(shí)地形地地景虛擬漫漫游制作過(guò)程一一般為兩步步：第一步根據(jù)據(jù)衛(wèi)星或航航空拍照中中的高程數(shù)數(shù)據(jù)制作某某一戰(zhàn)區(qū)的的地形視景景，局部可可精確到山山脈、河流流、機(jī)場(chǎng)、、橋梁、房房屋的顯現(xiàn)現(xiàn)；第二步根據(jù)據(jù)航拍素材材為上述地地形貼上一一層紋理，，從而大大大增強(qiáng)地形形、地景的的視覺(jué)真實(shí)實(shí)感。如果果場(chǎng)面很大大，場(chǎng)景還還要進(jìn)行無(wú)無(wú)縫拼接17虛擬建筑場(chǎng)場(chǎng)景的虛擬擬漫游（1）建筑筑設(shè)計(jì)、城城鄉(xiāng)規(guī)劃中中和新型房房地產(chǎn)虛擬擬廣告建筑師或規(guī)規(guī)劃師可將將其設(shè)計(jì)、、規(guī)劃方案案或其理念念三維地呈呈現(xiàn)出來(lái)，，讓投資方方或?qū)彶檎哒摺吧砼R其其境”地在在漫游中進(jìn)進(jìn)行多角度度體驗(yàn)性觀觀察，找出出不理想之之處并當(dāng)即即加以改進(jìn)進(jìn)，以免交交付后特別別是施工后后再去更改改設(shè)計(jì)。18虛擬建筑場(chǎng)場(chǎng)景的虛擬擬漫游（2）電腦腦游戲高尚的電腦腦游戲活動(dòng)動(dòng)，不僅可可達(dá)到勞逸逸交替、消消除疲勞的的目的，還還有陶冶情情操和啟發(fā)發(fā)想象的益益智作用。。電腦游戲戲節(jié)目主要要是腳本編編排下的虛虛擬人在人人造場(chǎng)景中中的行為變變化。因此此虛擬建筑筑場(chǎng)景漫游游技術(shù)在該該領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用和影響響舉足輕重重。最初的三角角洲游戲運(yùn)運(yùn)用了大量量的室內(nèi)外外建筑場(chǎng)景景，比如營(yíng)營(yíng)房、地道道、碉堡、、指揮塔、、軍火庫(kù)、、望塔等。。后來(lái)流行行的Quake、VR特警等運(yùn)用用了地鐵、、火車及輪輪船內(nèi)部建建筑場(chǎng)景的的即時(shí)戰(zhàn)略略游戲已較較普遍。當(dāng)當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)對(duì)對(duì)抗游戲CS的場(chǎng)景更是是由三維室室內(nèi)外建筑筑物組成。。就連體育育類游戲如如極品飛車車、FIFA，，其中體育場(chǎng)場(chǎng)、大橋、、隧道等建建筑物場(chǎng)景景也是不可可或缺的。。19（3）虛虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)演演練場(chǎng)和作作戰(zhàn)指揮模模擬訓(xùn)練戰(zhàn)場(chǎng)虛擬仿仿真和指揮揮模擬訓(xùn)練練具有虛擬擬仿真技術(shù)術(shù)的各種優(yōu)優(yōu)點(diǎn)例如安全性性、可重復(fù)復(fù)性、經(jīng)濟(jì)濟(jì)性、戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)環(huán)境難度度可調(diào)性、、方便對(duì)抗抗模擬、容容易實(shí)現(xiàn)各各種戰(zhàn)術(shù)設(shè)設(shè)定等等其中建筑或或廣義建筑筑場(chǎng)景根據(jù)據(jù)訓(xùn)練等級(jí)級(jí)和程度的的不同需要要可簡(jiǎn)可繁繁可側(cè)重于高高山峻嶺或或丘陵，可可側(cè)重于江江河湖海或或沼澤，也也可側(cè)重于于沙漠荒原原或草地；；可附設(shè)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)、公鐵路路、橋隧或或?qū)棸l(fā)射射場(chǎng)，可附附設(shè)大廈、、兵營(yíng)或交交通樞紐，，也可附設(shè)設(shè)岸炮基地地或山頭雷雷達(dá)站等等等由于上述虛虛擬建筑場(chǎng)場(chǎng)景的側(cè)重重或復(fù)雜度度要視模擬擬訓(xùn)練的層層次不同而而調(diào)整，所所以不強(qiáng)求求地形、地地景建筑場(chǎng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)的的真實(shí)性虛擬建筑場(chǎng)場(chǎng)景的虛擬擬漫游20增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技技術(shù)(AR)新興的研究究領(lǐng)域不是把使用用者與真實(shí)實(shí)世界隔離離開(kāi)，而是是將計(jì)算機(jī)機(jī)生成的虛虛擬物體或或其它信息息疊加到真真實(shí)場(chǎng)景中中，從而實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)的“增強(qiáng)”在虛擬環(huán)境境與真實(shí)世世界之間的的溝壑間架架起了一座座橋梁在軍軍事、工業(yè)業(yè)、醫(yī)療、、教育、文文化等領(lǐng)域域具有廣泛泛的應(yīng)用前前景21增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)比較較低的硬件件要求更高的注冊(cè)冊(cè)精度更具真實(shí)感感增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)22增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)框架特點(diǎn)虛實(shí)實(shí)結(jié)合實(shí)時(shí)時(shí)交互三維維注冊(cè)23增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)真實(shí)場(chǎng)景圖像采集虛擬物體繪制渲染實(shí)時(shí)跟蹤注冊(cè)定位虛實(shí)場(chǎng)景融合顯示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)24增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的的顯示技術(shù)術(shù)25增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的的顯示技術(shù)術(shù)26注冊(cè)定位問(wèn)問(wèn)題27注冊(cè)定位問(wèn)問(wèn)題28注冊(cè)定位問(wèn)問(wèn)題29場(chǎng)景融合渲渲染30場(chǎng)景景融融合合渲渲染染31增強(qiáng)強(qiáng)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例32增強(qiáng)強(qiáng)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例33增強(qiáng)強(qiáng)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)應(yīng)應(yīng)用用舉舉