虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念課件

虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念原理VR基本概念VR軟件系統(tǒng)平臺VR引擎實例和演示VR應用模式虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念“虛”與“實”昔者莊周夢為蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻適志與！不知周也。俄然覺，則蘧蘧然周也。不知周之夢為蝴蝶與，蝴蝶之夢為周與？

——《莊子·齊物論》虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念“虛”與“實”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”虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念記憶裂痕虛擬偶像（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）黑客帝國時間線盜夢空間虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念描述虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）就是研究一種計算機技術，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我們的感覺器官就象真的客觀存在一樣。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念VR終極目標《黑客帝國》距離這個目標還有相當?shù)木嚯x虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念不同層次上的虛擬現(xiàn)實哲學意義上的虛擬現(xiàn)實虛擬實在與自然實在的對等性科學意義上的虛擬現(xiàn)實科學研究的三大手段：理論、建模、實驗驗證與模擬仿真人類夢想的場景在感知中的實現(xiàn)工程意義上的虛擬現(xiàn)實以計算技術為核心，生成感知上與真實環(huán)境高度近似，交互上直觀自然的數(shù)字化環(huán)境虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實VirtualReality1989年由美國Jaron.Lanier發(fā)明出來的一個詞靈境、幻境、賽伯空間、虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實虛擬化現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念怎樣理解虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的“現(xiàn)實”（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世界中的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念怎樣理解虛擬現(xiàn)實第二種情況是人類主觀構(gòu)造的環(huán)境。例如，用于影視制作或電子游戲的三維動畫。環(huán)境是虛構(gòu)的，幾何模型和物理模型可以完全虛構(gòu)。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念怎樣理解虛擬現(xiàn)實第三種情況是模仿真實世界中的人類不可見的環(huán)境。例如，分子的結(jié)構(gòu)，空氣中速度、溫度、壓力的分布等。一個蛋白質(zhì)分子的示例虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實的概念虛擬現(xiàn)實是計算機生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應該能夠以自然的方式與這個環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應的真實環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念1.多感知性(Multi-Sensory)計算機生成一個給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境：視覺感知、聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等

2.交互性(Interaction)指人能以自然方式與虛擬世界進行交互操作專用交互設備，如數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、觸覺和力反饋裝置3.沉浸感（Immersion,存在感、臨場感）它是指虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對介入者的刺激在物理上和認知上符合人的已有經(jīng)驗，從而使介入者感到自己作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度虛擬現(xiàn)實的特點虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實概念辨析虛擬現(xiàn)實與三維漫游虛擬現(xiàn)實與景觀動畫虛擬現(xiàn)實與三維游戲虛擬現(xiàn)實與計算機圖形學虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實概念的變化虛擬現(xiàn)實是計算機生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應該能夠以自然的方式與這個環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應的真實環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺應用需求使VR的應用重點進行了多種變化強調(diào)自然交互產(chǎn)生的應用----如Kinect諸多應用不再強調(diào)沉浸感，而強調(diào)信息提供----增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實的發(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（70年代-80年代）漸入民間---游戲、娛樂、模擬應用的刺激（90年代）VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀）VR應用的大眾化與多元化（21世紀）世博會、春晚、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、3D電影人機交互、增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）萌芽1929年，EdwinA.Link發(fā)明了飛行模擬器，使乘坐者的感覺和坐在真的飛機上是一樣的。1956年，MortonHeileg開發(fā)了一個叫做Sensorama(傳感景院）的摩托車仿真器。1962年，MortonHeileg申請了專利“全傳感仿真器”。該專利蘊涵了虛擬現(xiàn)實技術的思想。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）1962年，美國電影攝影師MortonHeilig研制的Sensorama的立體電影系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（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、力反饋設備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本思想。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）1966年，美國MIT林肯實驗室研制出了第一個頭盔式顯示器(HelmetMountedDisplay即HMD)

1968年，Sutherland在哈佛大學的組織下開發(fā)了頭盔式立體顯示器及一個虛擬系統(tǒng)，可稱得上是第一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）1987年，《科學的美國人》(“ScientificAmerican”)上發(fā)表了一篇題為先進的計算機界面（InterfacesforAdvancedComputing）一文；該雜志還發(fā)表了一篇報導數(shù)據(jù)手套的文章基于從60年代以來所取得的一系列成就，美國的JaronLanier在80年代正式提出了“VirtualReality”一詞。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）軍事與航天的推動（70年代-80年代）70年代和80年代早期，美國軍方開展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究1983年美國DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國陸軍共同為坦克編隊作戰(zhàn)訓練開發(fā)了一個實用的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)SIMNET。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念SIMNET虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念萌芽與誕生（60年代-80年代末）70年代和80年代早期，美國軍方開展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究1983年美國DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國陸軍共同為坦克編隊作戰(zhàn)訓練開發(fā)了一個實用的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)SIMNET。1984年NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美國宇航局）研制成功具有現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)雛形的VIVED系統(tǒng)1988年NASA研究完成VIEW系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念NASA研制的VIVED和VIEW系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念漸入民間---游戲、娛樂、模擬應用的刺激（90年代）3D游戲主題公園、游樂場飛行、航海、醫(yī)學等的模擬訓練虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念1990年最早出現(xiàn)的兩款3D游戲虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念1995年的3D游戲毀滅戰(zhàn)士1&2（Doom1&2）虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念2004年Doom3的效果虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念2011年，Crysis2虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念主題公園、游樂場4D影院4D影院演示24D影院演示1虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬高爾夫球場虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念飛行、航海駕駛模擬虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念駕駛射擊模擬虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念醫(yī)學模擬、仿真演示:medicien.mpg虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念漸入民間---軟硬件技術的發(fā)展顯卡的出現(xiàn)與飛速發(fā)展計算機圖形基礎算法的發(fā)展游戲引擎、虛擬現(xiàn)實平臺軟件的研發(fā)虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀）1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會，就提出了VRML這個名字。SecondLife，There國內(nèi)：HiPiHi虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念網(wǎng)絡上的虛擬世界虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀）2006-2007年隨secondlife的被報道而繁榮國內(nèi)出現(xiàn)很多類似產(chǎn)品局面遲遲無法打開，大都面臨破產(chǎn)原因分析技術問題無法找到盈利模式虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念VR應用的大眾化與多元化（21世紀）多媒體創(chuàng)意展示奧運、世博、春晚3D電影阿凡達虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念清明上河圖---水晶石公司制作虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念多媒體創(chuàng)意展示虛擬現(xiàn)實藝術虛擬現(xiàn)實與數(shù)字媒體、文化創(chuàng)意緊密結(jié)合起來虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念VR應用的大眾化與多元化（21世紀）適當放寬對沉浸感的追求，而重視用戶體驗創(chuàng)意展示、體驗人機交互----Kinect,iPhone增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念增強現(xiàn)實——google智能眼鏡Google眼鏡演示虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實概念的進一步總結(jié)有很深的哲學淵源是一種理念新的應用模式不斷產(chǎn)生，應用熱點在不斷發(fā)生變化是多學科的融合虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實及其相關學科虛擬現(xiàn)實計算機圖形學自動化控制計算機視覺模式識別科學計算可視化數(shù)字圖像處理人機交互生理學、心理學等輸入/輸出設備人工智能計算機網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實科學意義上的純粹的概念：虛擬現(xiàn)實是計算機生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應該能夠以自然的方式與這個環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應的真實環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺應用意義上的概念利用計算機及各種傳感設備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對此信息環(huán)境進行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達到某種信息傳達的目的。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念對虛擬現(xiàn)實概念的分析應用意義上的概念利用計算機及各種傳感設備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對此信息環(huán)境進行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達到某種信息傳達的目的。虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實虛擬化現(xiàn)實虛擬與現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念與幾個概念的辨析虛擬現(xiàn)實與三維漫游，景觀動畫，三維游戲，計算機圖形學虛擬現(xiàn)實與媒體數(shù)字媒體，新媒體創(chuàng)意媒體虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實概念的進一步分析什么是虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實的終極目標不同層次上的虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實的概念辨析虛擬現(xiàn)實應用目標的變化虛擬現(xiàn)實的發(fā)展歷史與演變虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一般組成形式虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成元素介入者（人）虛擬世界生成設備---VR的計算機系統(tǒng)VR的人機接口感知設備：給介入者提供感知信號跟蹤設備：探測（接受）介入者的反應動作虛擬世界介入者（人）感知設備跟蹤設備人機接口感官刺激信號反應動作虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念生成虛擬世界的設備硬件計算機軟件操作系統(tǒng)；虛擬現(xiàn)實引擎；建模軟件……網(wǎng)絡分布式交互仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代仿真技術，特別是軍事仿真的潮流。通訊網(wǎng)絡可以把VE轉(zhuǎn)換成共享的分布式計算環(huán)境。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念這些設備的主要功能視覺通道信號生成與顯示

（要求：實時的幀速率；高質(zhì)量的圖像）聽覺通道信號生成與顯示

觸覺和力覺通道信號生成與顯示

支持實時人機交互操作的功能——三維空間定位、碰撞檢測、語音識別以及人機實時對話功能虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念系統(tǒng)組成框圖虛擬世界介入者（人）感知設備跟蹤設備人機接口感官刺激信號反應動作虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念虛擬現(xiàn)實的人機接口VR的人機接口有兩個作用：給人提供環(huán)境感知信息----感知設備

機器

人跟蹤、探測人的動作和響應----跟蹤設備機器

人眼、耳、鼻、舌、身、意根據(jù)實驗心理學家統(tǒng)計，人類獲取的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，這兩個加起來有94%。還有3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺。虛擬現(xiàn)實VR全景圖全景視頻基本概念感知設備視覺感知設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五面CAVE六面CAVE非沉浸