虛擬現(xiàn)實(shí)VR全景圖全景視頻基本概念課件

虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)1原理VR基本概念VR軟件系統(tǒng)平臺(tái)VR引擎實(shí)例和演示VR應(yīng)用模式原理VR基本概念2“虛”與“實(shí)”昔者莊周夢(mèng)為蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻適志與！不知周也。俄然覺(jué)，則蘧蘧然周也。不知周之夢(mèng)為蝴蝶與，蝴蝶之夢(mèng)為周與？

——《莊子·齊物論》“虛”與“實(shí)”昔者莊周夢(mèng)為蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻適志與！不3“虛”與“實(shí)”柏拉圖：真正的世界只是存在于我們的想象中。笛卡爾：我思故我在！“IthinkthereforeIam”“虛”與“實(shí)”柏拉圖：真正的世界只是存在于我們的想象中。4記憶裂痕虛擬偶像（SIMONE，又名虛擬情人、西蒙妮）逃出克隆島（TheIsland）時(shí)空悍將（Virtuosity）異次元駭客（TheThirteenthFloor，又名十三階梯、十三度空間）黑客帝國(guó)時(shí)間線盜夢(mèng)空間記憶裂痕5描述虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）就是研究一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，把人們想象中的東西轉(zhuǎn)化為一種虛擬境界和虛擬存在，而這種虛擬境界和虛擬存在對(duì)我們的感覺(jué)器官就象真的客觀存在一樣。描述虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）就是研究一種計(jì)6VR終極目標(biāo)《黑客帝國(guó)》距離這個(gè)目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯xVR終極目標(biāo)《黑客帝國(guó)》7虛擬現(xiàn)實(shí)VR全景圖全景視頻基本概念ppt課件8不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí)哲學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬實(shí)在與自然實(shí)在的對(duì)等性科學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)研究的三大手段：理論、建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與模擬仿真人類(lèi)夢(mèng)想的場(chǎng)景在感知中的實(shí)現(xiàn)工程意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)以計(jì)算技術(shù)為核心，生成感知上與真實(shí)環(huán)境高度近似，交互上直觀自然的數(shù)字化環(huán)境不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí)哲學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)9虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality1989年由美國(guó)Jaron.Lanier發(fā)明出來(lái)的一個(gè)詞靈境、幻境、賽伯空間、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實(shí)虛擬化現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality10怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的“現(xiàn)實(shí)”（即所虛擬的環(huán)境）大致可分為三種情況：第一種情況是模仿真實(shí)世界中的環(huán)境。怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的“現(xiàn)實(shí)”（即所虛擬的環(huán)境）大11怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)第二種情況是人類(lèi)主觀構(gòu)造的環(huán)境。例如，用于影視制作或電子游戲的三維動(dòng)畫(huà)。環(huán)境是虛構(gòu)的，幾何模型和物理模型可以完全虛構(gòu)。怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)第二種情況是人類(lèi)主觀構(gòu)造的環(huán)境。例如，用于影12怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)第三種情況是模仿真實(shí)世界中的人類(lèi)不可見(jiàn)的環(huán)境。例如，分子的結(jié)構(gòu)，空氣中速度、溫度、壓力的分布等。一個(gè)蛋白質(zhì)分子的示例怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí)第三種情況是模仿真實(shí)世界中的人類(lèi)不可見(jiàn)的環(huán)境13虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)虛擬現(xiàn)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)141.多感知性(Multi-Sensory)計(jì)算機(jī)生成一個(gè)給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境：視覺(jué)感知、聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知、甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等

2.交互性(Interaction)指人能以自然方式與虛擬世界進(jìn)行交互操作專(zhuān)用交互設(shè)備，如數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、觸覺(jué)和力反饋裝置3.沉浸感（Immersion,存在感、臨場(chǎng)感）它是指虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)介入者的刺激在物理上和認(rèn)知上符合人的已有經(jīng)驗(yàn)，從而使介入者感到自己作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)1.多感知性(Multi-Sensory)虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)15虛擬現(xiàn)實(shí)概念辨析虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游虛擬現(xiàn)實(shí)與景觀動(dòng)畫(huà)虛擬現(xiàn)實(shí)與三維游戲虛擬現(xiàn)實(shí)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)概念辨析虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游16虛擬現(xiàn)實(shí)概念的變化虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)應(yīng)用需求使VR的應(yīng)用重點(diǎn)進(jìn)行了多種變化強(qiáng)調(diào)自然交互產(chǎn)生的應(yīng)用----如Kinect諸多應(yīng)用不再?gòu)?qiáng)調(diào)沉浸感，而強(qiáng)調(diào)信息提供----增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)概念的變化虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛17虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與演變萌芽與誕生（60年代-80年代末）軍事與航天的推動(dòng)（70年代-80年代）漸入民間---游戲、娛樂(lè)、模擬應(yīng)用的刺激（90年代）VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）世博會(huì)、春晚、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、3D電影人機(jī)交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與演變萌芽與誕生（60年代-80年代末）18萌芽與誕生（60年代-80年代末）萌芽1929年，EdwinA.Link發(fā)明了飛行模擬器，使乘坐者的感覺(jué)和坐在真的飛機(jī)上是一樣的。1956年，MortonHeileg開(kāi)發(fā)了一個(gè)叫做Sensorama(傳感景院）的摩托車(chē)仿真器。1962年，MortonHeileg申請(qǐng)了專(zhuān)利“全傳感仿真器”。該專(zhuān)利蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想。萌芽與誕生（60年代-80年代末）萌芽19萌芽與誕生（60年代-80年代末）1962年，美國(guó)電影攝影師MortonHeilig研制的Sensorama的立體電影系統(tǒng)萌芽與誕生（60年代-80年代末）1962年，美國(guó)電影攝影20萌芽與誕生（60年代-80年代末）1965年，IvanSutherland在名為“UltimateDisplay”(終極的顯示)的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想。萌芽與誕生（60年代-80年代末）1965年，IvanS21萌芽與誕生（60年代-80年代末）1966年，美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室研制出了第一個(gè)頭盔式顯示器(HelmetMountedDisplay即HMD)

1968年，Sutherland在哈佛大學(xué)的組織下開(kāi)發(fā)了頭盔式立體顯示器及一個(gè)虛擬系統(tǒng)，可稱(chēng)得上是第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。萌芽與誕生（60年代-80年代末）1966年，美國(guó)MIT林22虛擬現(xiàn)實(shí)VR全景圖全景視頻基本概念ppt課件23虛擬現(xiàn)實(shí)VR全景圖全景視頻基本概念ppt課件24萌芽與誕生（60年代-80年代末）1987年，《科學(xué)的美國(guó)人》(“ScientificAmerican”)上發(fā)表了一篇題為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)界面（InterfacesforAdvancedComputing）一文；該雜志還發(fā)表了一篇報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)手套的文章基于從60年代以來(lái)所取得的一系列成就，美國(guó)的JaronLanier在80年代正式提出了“VirtualReality”一詞。萌芽與誕生（60年代-80年代末）1987年，《科學(xué)的美國(guó)25萌芽與誕生（60年代-80年代末）軍事與航天的推動(dòng)（70年代-80年代）70年代和80年代早期，美國(guó)軍方開(kāi)展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究1983年美國(guó)DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國(guó)陸軍共同為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)SIMNET。萌芽與誕生（60年代-80年代末）軍事與航天的推動(dòng)（70年26SIMNETSIMNET27萌芽與誕生（60年代-80年代末）70年代和80年代早期，美國(guó)軍方開(kāi)展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究1983年美國(guó)DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國(guó)陸軍共同為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)SIMNET。1984年NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美國(guó)宇航局）研制成功具有現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)雛形的VIVED系統(tǒng)1988年NASA研究完成VIEW系統(tǒng)萌芽與誕生（60年代-80年代末）70年代和80年代早期，28NASA研制的VIVED和VIEW系統(tǒng)NASA研制的VIVED和VIEW系統(tǒng)29漸入民間---游戲、娛樂(lè)、模擬應(yīng)用的刺激（90年代）3D游戲主題公園、游樂(lè)場(chǎng)飛行、航海、醫(yī)學(xué)等的模擬訓(xùn)練漸入民間---游戲、娛樂(lè)、模擬應(yīng)用的刺激（90年代）3D游戲301990年最早出現(xiàn)的兩款3D游戲1990年最早出現(xiàn)的兩款3D游戲311995年的3D游戲毀滅戰(zhàn)士1&2（Doom1&2）1995年的3D游戲毀滅戰(zhàn)士1&2（Doom1&2）322004年Doom3的效果2004年Doom3的效果332011年，Crysis22011年，Crysis234主題公園、游樂(lè)場(chǎng)4D影院4D影院演示24D影院演示1主題公園、游樂(lè)場(chǎng)4D影院4D影院演示24D影院演示135虛擬高爾夫球場(chǎng)虛擬高爾夫球場(chǎng)36飛行、航海駕駛模擬飛行、航海駕駛模擬37駕駛射擊模擬駕駛射擊模擬38醫(yī)學(xué)模擬、仿真演示:medicien.mpg醫(yī)學(xué)模擬、仿真演示:medicien.mpg39漸入民間---軟硬件技術(shù)的發(fā)展顯卡的出現(xiàn)與飛速發(fā)展計(jì)算機(jī)圖形基礎(chǔ)算法的發(fā)展游戲引擎、虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件的研發(fā)漸入民間---軟硬件技術(shù)的發(fā)展顯卡的出現(xiàn)與飛速發(fā)展40VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）1994年3月在日內(nèi)瓦召開(kāi)的第一屆WWW大會(huì)，就提出了VRML這個(gè)名字。SecondLife，There國(guó)內(nèi)：HiPiHiVR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）19941網(wǎng)絡(luò)上的虛擬世界/網(wǎng)絡(luò)上的虛擬世界/42VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）2006-2007年隨secondlife的被報(bào)道而繁榮國(guó)內(nèi)出現(xiàn)很多類(lèi)似產(chǎn)品局面遲遲無(wú)法打開(kāi)，大都面臨破產(chǎn)原因分析技術(shù)問(wèn)題無(wú)法找到盈利模式VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）20043VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）多媒體創(chuàng)意展示奧運(yùn)、世博、春晚3D電影阿凡達(dá)VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）多媒體創(chuàng)意展示44清明上河圖---水晶石公司制作清明上河圖---水晶石公司制作45多媒體創(chuàng)意展示虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字媒體、文化創(chuàng)意緊密結(jié)合起來(lái)多媒體創(chuàng)意展示虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)46VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）適當(dāng)放寬對(duì)沉浸感的追求，而重視用戶體驗(yàn)創(chuàng)意展示、體驗(yàn)人機(jī)交互----Kinect,iPhone增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）適當(dāng)放寬對(duì)沉浸感的追求，47增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)48增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)——google智能眼鏡Google眼鏡演示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)——google智能眼鏡Google眼鏡演示49虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步總結(jié)有很深的哲學(xué)淵源是一種理念新的應(yīng)用模式不斷產(chǎn)生，應(yīng)用熱點(diǎn)在不斷發(fā)生變化是多學(xué)科的融合虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步總結(jié)有很深的哲學(xué)淵源50虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)學(xué)科虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)視覺(jué)模式識(shí)別科學(xué)計(jì)算可視化數(shù)字圖像處理人機(jī)交互生理學(xué)、心理學(xué)等輸入/輸出設(shè)備人工智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)學(xué)科虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)視覺(jué)51虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)意義上的純粹的概念：虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)應(yīng)用意義上的概念利用計(jì)算機(jī)及各種傳感設(shè)備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對(duì)此信息環(huán)境進(jìn)行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達(dá)到某種信息傳達(dá)的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)意義上的純粹的概念：52對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)概念的分析應(yīng)用意義上的概念利用計(jì)算機(jī)及各種傳感設(shè)備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對(duì)此信息環(huán)境進(jìn)行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達(dá)到某種信息傳達(dá)的目的。虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實(shí)虛擬化現(xiàn)實(shí)虛擬與現(xiàn)實(shí)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)概念的分析應(yīng)用意義上的概念53與幾個(gè)概念的辨析虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游，景觀動(dòng)畫(huà)，三維游戲，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與媒體數(shù)字媒體，新媒體創(chuàng)意媒體與幾個(gè)概念的辨析虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游，景觀動(dòng)畫(huà)，三維游戲，計(jì)算54虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步分析什么是虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的終極目標(biāo)不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的概念辨析虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用目標(biāo)的變化虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與演變虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步分析什么是虛擬現(xiàn)實(shí)55虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一般組成形式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一般組成形式56虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成元素介入者（人）虛擬世界生成設(shè)備---VR的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)VR的人機(jī)接口感知設(shè)備：給介入者提供感知信號(hào)跟蹤設(shè)備：探測(cè)（接受）介入者的反應(yīng)動(dòng)作虛擬世界介入者（人）感知設(shè)備跟蹤設(shè)備人機(jī)接口感官刺激信號(hào)反應(yīng)動(dòng)作虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成元素介入者（人）虛擬世界介入者感知設(shè)備跟蹤57生成虛擬世界的設(shè)備硬件計(jì)算機(jī)軟件操作系統(tǒng)；虛擬現(xiàn)實(shí)引擎；建模軟件……網(wǎng)絡(luò)分布式交互仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代仿真技術(shù)，特別是軍事仿真的潮流。通訊網(wǎng)絡(luò)可以把VE轉(zhuǎn)換成共享的分布式計(jì)算環(huán)境。生成虛擬世界的設(shè)備硬件58這些設(shè)備的主要功能視覺(jué)通道信號(hào)生成與顯示

（要求：實(shí)時(shí)的幀速率；高質(zhì)量的圖像）聽(tīng)覺(jué)通道信號(hào)生成與顯示

觸覺(jué)和力覺(jué)通道信號(hào)生成與顯示

支持實(shí)時(shí)人機(jī)交互操作的功能——三維空間定位、碰撞檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別以及人機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)話功能這些設(shè)備的主要功能視覺(jué)通道信號(hào)生成與顯示

（要求：實(shí)時(shí)的幀速59系統(tǒng)組成框圖虛擬世界介入者（人）感知設(shè)備跟蹤設(shè)備人機(jī)接口感官刺激信號(hào)反應(yīng)動(dòng)作系統(tǒng)組成框圖虛擬世界介入者感知設(shè)備跟蹤設(shè)備人機(jī)接口感官刺激信60虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)接口VR的人機(jī)接口有兩個(gè)作用：給人提供環(huán)境感知信息----感知設(shè)備

機(jī)器

人跟蹤、探測(cè)人的動(dòng)作和響應(yīng)----跟蹤設(shè)備機(jī)器

人眼、耳、鼻、舌、身、意根據(jù)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)獲取的信息83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，這兩個(gè)加起來(lái)有94%。還有3.5%來(lái)自嗅覺(jué)，1.5%來(lái)自觸覺(jué)，1%來(lái)自味覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)接口VR的人機(jī)接口有兩個(gè)作用：眼、耳、鼻、舌、61感知設(shè)備視覺(jué)感知設(shè)備沉浸式頭盔顯示器（HMD）封閉式頭盔顯示器透視式頭盔顯示器吊桿式（BOOM）洞穴式（CAVE）四面CAVE