數(shù)字媒體技術(shù)概論（融媒體版） 課件 6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用

第6講：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用數(shù)字媒體技術(shù)概論第6章：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用4AR與MR一、虛擬現(xiàn)實(shí)定義模擬視覺、聽覺等感官計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算三維空間電腦圖形仿真人工智能§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念一種由電腦技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。一、虛擬現(xiàn)實(shí)定義§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或多投影環(huán)境生成逼真的圖像、聲音和其他感覺。模擬用戶在虛擬環(huán)境中的實(shí)際存在?？梢原h(huán)顧虛擬世界，在其中移動(dòng)，并與虛擬特征或物品進(jìn)行交互頭戴式顯示器或具有多個(gè)大屏幕的專門設(shè)計(jì)的房間可以實(shí)現(xiàn)此效果支持聽覺、視頻、以及其他類型的感官和力反饋具體定義二、虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念莫頓·海利希在50年代創(chuàng)造性地想到了“體驗(yàn)劇院”這一概念，他構(gòu)建了一個(gè)名為Sensorama的視覺原型，其中展示了五部短片，并在其中涵蓋了多種感官。1.50年代1968年，IvanSutherland在學(xué)生的幫助下創(chuàng)建了被廣泛認(rèn)為是第一個(gè)用于沉浸式模擬應(yīng)用的頭戴式顯示系統(tǒng)。2.60年代二、虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念1970-1990年虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)主要為醫(yī)療、飛行模擬、汽車工業(yè)設(shè)計(jì)、軍事訓(xùn)練等提供VR設(shè)備。3.70-80年代到了20世紀(jì)90年代，虛擬現(xiàn)實(shí)開始商業(yè)化，但早期的VR產(chǎn)品外形笨重、功能單一、價(jià)格昂貴，未能成功普及。1993年，雅達(dá)利公司發(fā)布了JaguarVR虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，但它并未取得成功。1995年，任天堂推出了VirtualBoy，這引起了轟動(dòng)，但它依然沒有普及，因?yàn)樵O(shè)備成本很高，并且在當(dāng)時(shí)的環(huán)境下似乎過于超前了。4.90年代二、虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念VR技術(shù)初期任天堂為先驅(qū)，但之后沒有公司敢于將VR帶入商業(yè)領(lǐng)域VR技術(shù)價(jià)格昂貴，無法普及Oculus的出現(xiàn)Oculus于2012年在Kickstarter上眾籌募資160萬美元OculusRift設(shè)備定價(jià)親民，拉低了VR設(shè)備價(jià)格以20億美元收購Oculus，VR技術(shù)進(jìn)入大眾視野5.近20年三、虛擬現(xiàn)實(shí)主要特征§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念沉浸感沉浸感又稱為臨場感，是指用戶作為體驗(yàn)者存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。好的VR設(shè)備應(yīng)該讓體驗(yàn)者有身臨其境的感受，而非只是四周多了幾塊屏幕。佩戴頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備體驗(yàn)者的大腦會(huì)用他們從VR頭戴式顯示器中看到和聽到的東西來欺騙自己三、虛擬現(xiàn)實(shí)主要特征§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念自然交互三自由度（3DegreesOfFreedom，3DoF）交互：3DoF是用戶可以使用VR頭盔觀察四周的景象并將頭部左右晃動(dòng)以擴(kuò)大可以探索的地方六自由度（6DegreesOfFreedom，6DoF）交互：借助功能強(qiáng)大的游戲筆記本電腦或計(jì)算機(jī)來處理信息，以便使用傳感器、數(shù)據(jù)手套和其他傳感設(shè)備等額外配件進(jìn)行游戲和互動(dòng)。超現(xiàn)實(shí)超現(xiàn)實(shí)是指虛擬現(xiàn)實(shí)世界依托于現(xiàn)實(shí)世界，但限制內(nèi)容創(chuàng)作的只有想象力本身，完全可以創(chuàng)造出超越現(xiàn)實(shí)的虛擬世界。四、虛擬現(xiàn)實(shí)典型設(shè)備§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念主要是用于觀看3D電影或者游玩一些簡單的VR游戲。流行產(chǎn)品：谷歌Cardboard、暴風(fēng)魔鏡價(jià)格范圍：幾十元到幾百元主要結(jié)構(gòu)：兩枚凸透鏡。工作原理：手機(jī)中圖像原理類似觀看左右格式3D電影，手機(jī)中圖像分成左右兩部分，每只眼睛只看到其中一部分，兩幅畫面送至雙眼，帶來3D效果。分辨率要求：對手機(jī)屏幕分辨率要求高，凸透鏡需要對畫面進(jìn)行倍數(shù)放大，低分屏顆粒感明顯。1.VR眼鏡三、虛擬現(xiàn)實(shí)典型設(shè)備§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念VR頭盔是主流大廠推出的產(chǎn)品，搭配主機(jī)使用，如PC或家用游戲主機(jī)優(yōu)勢：OculusRift、HTCVive和PlayStationVR的設(shè)置更加復(fù)雜，但功能更強(qiáng)大實(shí)現(xiàn)位置追蹤、無線控制等功能搭配豐富的遙控套件，可增加沉浸感成本較高2.VR頭盔三、虛擬現(xiàn)實(shí)典型設(shè)備§1.1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念VR一體機(jī)內(nèi)置處理器和屏幕，無需外接主機(jī)，但成本高且體驗(yàn)效果不如VR頭盔。市面上一體機(jī)產(chǎn)品較少，玩家選擇也不多，但具備可移動(dòng)、便攜的特點(diǎn)，成本相對低廉。AMD、谷歌、騰訊等公司宣布將致力于VR一體機(jī)的研發(fā)，未來前景值得期待。3.VR一體機(jī)第6章：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用4AR與MR一、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)調(diào)沉浸感和真實(shí)感重視自然的交互方式和實(shí)時(shí)性。將真實(shí)感、實(shí)時(shí)性和交互性作為建模指導(dǎo)原則1.虛擬現(xiàn)實(shí)建模特點(diǎn)建模方法不同：虛擬現(xiàn)實(shí)建模主要采用紋理等技術(shù)提高逼真度，而不是增加幾何造型復(fù)雜度說明內(nèi)容更多：虛擬現(xiàn)實(shí)建模需要說明許多系統(tǒng)連接，如自由度、層次細(xì)節(jié)等，而不僅僅是造型2.虛擬現(xiàn)實(shí)建模與三維動(dòng)畫建模的本質(zhì)區(qū)別一、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)不依賴于三維幾何建模，主要利用離散圖像或連續(xù)視頻作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。經(jīng)過圖像處理生成真實(shí)的全景圖像，并組織為虛擬實(shí)景空間，用戶可進(jìn)行前進(jìn)、后退、環(huán)視、仰視、俯視操作。多用于漫游系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全方位觀察三維場景的效果。1.基于圖像的虛擬建模法按照虛擬場景的構(gòu)造方法來區(qū)分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)常用的有三種建模方法：基于圖像的虛擬建模法、基于幾何模型的虛擬建模法和基于圖形與圖像混合建模方法。一、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)常用于大規(guī)模場景的建模。以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)，對真實(shí)場景進(jìn)行建模，并建立虛擬環(huán)境中的光照和材質(zhì)模型。進(jìn)一步進(jìn)行紋理映射、模型的可見消隱和控制參數(shù)的設(shè)定最后通過軟件控制觀察者的位置和光照，在輸出設(shè)備上實(shí)時(shí)渲染繪制視景畫面。2.基于幾何模型的虛擬建模法將基于圖形與圖像的優(yōu)點(diǎn)集合于一體利用基于圖像的虛擬建模法構(gòu)造虛擬場景，利用基于幾何模型的虛擬建模法進(jìn)行實(shí)體構(gòu)建增加場景真實(shí)感，保證實(shí)時(shí)性與交互性，提高用戶沉浸感技術(shù)上的困難，仍處于探索研究階段，尚未得到廣泛應(yīng)用3.基于圖形與圖像混合建模的虛擬建模法二、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)在不影響畫面視覺效果的前提條件下，用一組復(fù)雜程度各不相同的實(shí)體層次細(xì)節(jié)模型來描述同一個(gè)對象依據(jù)視點(diǎn)遠(yuǎn)近或其他一些客觀標(biāo)準(zhǔn)切換模型，實(shí)時(shí)地改變場景復(fù)雜度1.細(xì)節(jié)層次技術(shù)目的就是在實(shí)際環(huán)境中獲取三維數(shù)據(jù)，建立虛擬環(huán)境模型，重點(diǎn)解決實(shí)時(shí)性。直接利用拍攝得到的實(shí)景圖像來構(gòu)造虛擬場景觀察點(diǎn)及觀察方向受到限制，不能實(shí)現(xiàn)完全的交互性操作2.基于圖像的圖形繪制技術(shù)二、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)利用基于頂點(diǎn)聚類的網(wǎng)格簡化算法和基于邊折疊的網(wǎng)格簡化算法對于某些復(fù)雜的模型，簡化效果還是不能令人滿意，往往需要手工簡化。3.模型簡化技術(shù)場景地形的分塊調(diào)度和場景模型的動(dòng)態(tài)調(diào)度動(dòng)態(tài)地選擇部分地形模型進(jìn)行調(diào)用現(xiàn)實(shí)，能有效地提高系統(tǒng)輸出視景的實(shí)時(shí)性4.場景調(diào)度管理技術(shù)多個(gè)幾何形狀相同但位置不同的物體共享同一個(gè)模型數(shù)據(jù)通過矩陣變換安置在不同的地方，大大地節(jié)約內(nèi)存空間。5.實(shí)例化技術(shù)三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)使用偏振光濾鏡或偏振光片來過濾掉特定角度偏振光以外的所有光，讓零度的偏振光只進(jìn)入右眼，90度的偏振光只進(jìn)入左眼。兩種偏振光分別搭載兩套畫面，形成3D效果1.偏振光分光3D顯示將不同視角上拍攝的影像以兩種不同的顏色保存在同一幅畫面中通過佩戴紅藍(lán)眼鏡看到不同的畫面，根據(jù)色差和位移產(chǎn)生立體感與深度距離感。2.圖像分色立體顯示頭戴設(shè)備所用到的立體高清顯示技術(shù)是最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)是以人眼的立體視覺原理為依據(jù)的。三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)投影機(jī)內(nèi)部放置了一個(gè)快速轉(zhuǎn)動(dòng)的濾光輪，其中包含了另外一組紅色、綠色和藍(lán)色的濾光片。這組濾光片可以產(chǎn)生和原始濾光片一樣的色域，并讓光線以不同的波長傳播，分別包含了左右眼的影像內(nèi)容。觀眾佩戴帶有二向色濾光片的分色眼鏡后，可以過濾掉其中特定波長的光線，從而讓兩只眼睛看到不同的畫面。3.杜比圖像頭戴設(shè)備所用到的立體高清顯示技術(shù)是最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)是以人眼的立體視覺原理為依據(jù)的。三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)HMD頭戴顯示技術(shù)能夠營造出在超短距離內(nèi)看超大屏幕的效果，具備足夠高的解析度。通過人的大腦將兩個(gè)圖像融合以獲得深度感知，從而得到立體的圖像。除此之外，還有一種視網(wǎng)膜投影技術(shù)。采用這種顯示技術(shù)的頭戴設(shè)備包括谷歌眼鏡和AvegantGlyph4.HMD頭戴顯示技術(shù)三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)微軟產(chǎn)品HoloLens內(nèi)置獨(dú)立計(jì)算單元處理攝像頭捕捉的各種信息。透過層疊的鏡片創(chuàng)建出虛擬影像，借助體感技術(shù)進(jìn)行虛擬物體交互。利用上述技術(shù)，讓用戶實(shí)時(shí)感受3D圖像。借助SLAM技術(shù)獲取環(huán)境信息，保證用戶移動(dòng)時(shí)成像的穩(wěn)定性4.HMD頭戴顯示技術(shù)三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)MagicLeap采用“光影成像”技術(shù)；用螺旋狀震動(dòng)的光纖來形成圖像，并直接讓光線從光纖彈射到人的視網(wǎng)膜上；用光纖向視網(wǎng)膜直接投射整個(gè)數(shù)字光場，產(chǎn)生所謂的電影級現(xiàn)實(shí)。4.HMD頭戴顯示技術(shù)三、立體顯示和傳感器技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)慣性傳感器：加速度傳感器、陀螺儀和地磁傳感器，這些傳感器主要用于捕捉頭部轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。；動(dòng)作捕捉傳感器，目前的方案有紅外攝像頭和紅外感應(yīng)傳感器等，主要用來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作捕捉，特別是使用者左右前后的移動(dòng)。；其他類型傳感器，如佩戴檢測用的接近傳感器、觸控板用的電容感應(yīng)傳感器等已被廣泛使用5.傳感器技術(shù)單靠立體顯示技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)真正的虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，少不了傳感器技術(shù)的大力支持。四、系統(tǒng)集成技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由以下功能單元構(gòu)成：虛擬環(huán)境、虛擬環(huán)境處理器、視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)、身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備和味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等1.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成系統(tǒng)集成技術(shù)是指將各個(gè)功能單元組裝成完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的過程。計(jì)算機(jī)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心：整個(gè)虛擬世界的實(shí)時(shí)渲染計(jì)算用戶和虛擬世界的實(shí)時(shí)交互計(jì)算虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)配置的要求非常高。2.計(jì)算機(jī)在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的作用四、系統(tǒng)集成技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤無法實(shí)現(xiàn)自然交互，需要采用特殊的交互設(shè)備。常用的交互設(shè)備有：數(shù)據(jù)手套、三維聲音系統(tǒng)和頭盔顯示等3.交互設(shè)備專業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎軟件負(fù)責(zé)：完成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的模型組裝、熱點(diǎn)控制、運(yùn)動(dòng)模式設(shè)立、聲音生成等工作為虛擬世界和后臺數(shù)據(jù)庫、虛擬世界和交互硬件建立起必要的接口聯(lián)系。4.虛擬現(xiàn)實(shí)引擎軟件四、系統(tǒng)集成技術(shù)§1.2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)頭盔顯示器是典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成部分。頭盔顯示器系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、力反饋裝置、話筒、耳機(jī)等設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)生成虛擬世界，頭盔顯示器輸出立體景象，用戶通過頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、手的移動(dòng)、語言等與虛擬世界進(jìn)行自然交互，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算用戶輸入信息進(jìn)行交互反饋，耳機(jī)輸出虛擬立體聲音、力反饋裝置產(chǎn)生觸覺反饋。6.基于頭盔顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)第6章：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用4AR與MR一、沉浸式影視娛樂§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用定義：交互影視是融合了影視表現(xiàn)效果和游戲自由度的新的影視表現(xiàn)形式。特點(diǎn)：觀看者不僅僅局限于欣賞沉浸式的電影，可以進(jìn)一步的作為主角影響這劇情的走向。1.交互影視的定義和特點(diǎn)全景交互：參與者可以360°轉(zhuǎn)換視角來觀察虛擬環(huán)境。劇情交互：參與者不僅與虛擬環(huán)境發(fā)生全景交互，還可以參與到劇情的發(fā)展中，引起劇情的變化。完全交互：參與者作為故事的掌控者，能夠決定故事的發(fā)展和結(jié)局。2.交互等級的分類

一、沉浸式影視娛樂§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用一、沉浸式影視娛樂§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用逼真度和沉浸感強(qiáng)大量劇情交互或完全交互用戶可以自行決定劇情的進(jìn)展和結(jié)局未來發(fā)展:更加逼真的畫面和體驗(yàn)更加豐富的游戲類型更加高效的控制方式更多的社交互動(dòng)和合作模式1.VR游戲一、沉浸式影視娛樂§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用目前發(fā)布的VR游戲，不乏恐怖、射擊、模擬生存等類游戲。二、沉浸式教育培訓(xùn)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用VR技術(shù)使得教育變得生動(dòng)活潑，師生可以自由探索交互，將枯燥的文字轉(zhuǎn)換成豐富的可互動(dòng)形式的活動(dòng)。VR教育方式可以提高學(xué)生的課堂注意力以及學(xué)習(xí)效率。1.VR技術(shù)改變傳統(tǒng)教育方式2012年，微軟Kinect體感設(shè)備實(shí)現(xiàn)了VR技術(shù)和教育的結(jié)合。2014年，韓國中央大學(xué)開發(fā)了一個(gè)在線VR游戲系統(tǒng)，讓學(xué)生進(jìn)行角色扮演和協(xié)作學(xué)習(xí)，以身臨其境的體驗(yàn)獲得建筑安全的教育知識。2015年，意大利烏迪內(nèi)大學(xué)開發(fā)了一款航空安全教育的VR游戲，讓玩家體驗(yàn)一架商用飛機(jī)遇難后的緊急著陸和撤離工作。2.發(fā)展歷程二、沉浸式教育培訓(xùn)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用2016年，墨西哥Linnea公司將LeapMotion綁定到Oculus，用于教育領(lǐng)域并設(shè)計(jì)了教育內(nèi)容。有些教育游戲過于注重教育而忽略了娛樂元素，應(yīng)該具有教育和娛樂的雙重特性。2.發(fā)展歷程二、虛擬旅游§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用新冠疫情的肆虐導(dǎo)致全球旅游業(yè)收入損失1.3萬億美元，國際游客數(shù)量下降74％。虛擬旅游因360°全景視頻等技術(shù)成為疫情期間很多人“在家旅游”的主要方式之一。一些公司在不懈地進(jìn)行完善虛擬旅游技術(shù)的嘗試，例如將其應(yīng)用于旅游出行。FirstAirlines公司推出了名為“虛擬現(xiàn)實(shí)飛行體驗(yàn)”的項(xiàng)目，游客能在旅途中使用特制的裝備游覽即將抵達(dá)的目的地城市。1.發(fā)展歷程虛擬旅游是依托互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建的虛擬空間的旅游體驗(yàn)，包括身臨其境的感受和虛擬產(chǎn)品消費(fèi)，與現(xiàn)實(shí)景點(diǎn)旅游相輔相成。二、虛擬旅游§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用疫情加速了各公司相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，AmazonExplore推出新的服務(wù)，在輔助設(shè)備的幫助下游客可以在一對一虛擬導(dǎo)游的指引下享受日本京都游、在墨西哥本地學(xué)習(xí)美食烹飪課程等體驗(yàn)?？萍脊綩culus推出Quest2頭戴設(shè)備，用戶可以通過使用NationalGeographicVR服務(wù)，在南極洲攀登冰山，躲避暴風(fēng)雪和尋找企鵝。中國也推出了北京故宮博物院虛擬旅游項(xiàng)目，利用VR技術(shù)讓無法到達(dá)實(shí)地的游客們足不出戶就可以欣賞故宮的美景。各地博物館也增添了各式各樣的VR體驗(yàn)，使得游客們可以更好的了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能重新喚起人們對旅游的興趣，提高游客對旅行目的地的積極性，為旅游的未來開創(chuàng)更多可能性。1.發(fā)展歷程二、虛擬旅游§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用三、虛擬醫(yī)學(xué)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用醫(yī)療領(lǐng)域培養(yǎng)一名外科醫(yī)生需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為實(shí)習(xí)醫(yī)生提供了更多的培訓(xùn)機(jī)會(huì)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以降低人為操作失誤和風(fēng)險(xiǎn)1.意義三、虛擬醫(yī)學(xué)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用2002年，斯坦福大學(xué)推出了一套手術(shù)模擬器，提供觸覺反饋功能2013年，RealView公司開發(fā)了醫(yī)用3D全息投影系統(tǒng)，提供全新的手術(shù)操刀模擬技術(shù)2015年，倫敦StBartholomew醫(yī)院發(fā)布了TheVirtualSurgeon，提供手術(shù)的360°全景視頻記錄，供醫(yī)學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)習(xí)醫(yī)生可以進(jìn)行更多次的模擬手術(shù)操作，提高操作技能2.具體應(yīng)用三、虛擬醫(yī)學(xué)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用醫(yī)療資源不足的地區(qū)可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程醫(yī)生進(jìn)行交流，獲取更多的診斷和治療建議醫(yī)生可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)遠(yuǎn)程指導(dǎo)手術(shù)操作，提高手術(shù)的成功率通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以更好地滿足遠(yuǎn)程地區(qū)的醫(yī)療需求，提高醫(yī)療水平3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理治療中的應(yīng)用三、虛擬醫(yī)學(xué)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)可以用于減輕燒傷患者的疼痛：通過沉浸式的游戲體驗(yàn)和音樂，幫助患者緩解傷口或物理治療所帶來的痛苦。虛擬現(xiàn)實(shí)可以幫助失去部分或全部四肢的患者減輕幻肢疼痛：通過虛擬的四肢，幫助患者學(xué)會(huì)如何控制假肢，同時(shí)大大緩解幻肢疼痛的現(xiàn)象。虛擬現(xiàn)實(shí)可以幫助自閉癥患者提升社交技能：將自閉癥患者放到虛擬環(huán)境中特定場景，如面試和約會(huì)，可以明顯提升參與者涉及社會(huì)認(rèn)知部分的大腦活躍度。虛擬現(xiàn)實(shí)可以通過冥想緩解焦慮：使用呼吸控制游戲的名為DEEP的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，玩家學(xué)會(huì)控制呼吸，從而冥想以緩解焦慮。4.醫(yī)療具體應(yīng)用三、虛擬醫(yī)學(xué)§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用五、模擬軍事§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用美軍推出用于單兵訓(xùn)練的模擬軟件美國陸軍步兵訓(xùn)練系統(tǒng)；配備一臺定制版的筆記本電腦和頭戴式虛擬頭盔，士兵們可以做出各種復(fù)雜的姿勢動(dòng)作；DSTS還能夠評估士兵在虛擬戰(zhàn)場的受傷程度，記錄士兵應(yīng)對戰(zhàn)場情況說的每一句話和每一次開火，從而通過回訪功能觀察士兵在訓(xùn)練中的表現(xiàn)。1.單兵綜合實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)五、模擬軍事§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用美軍采用綜合了航空照片、衛(wèi)星影像和數(shù)字地形數(shù)據(jù)等信息生成高分辨率的作戰(zhàn)區(qū)域三維地形環(huán)境，以此來訓(xùn)練執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員。2.虛擬戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)建五、模擬軍事§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用通過運(yùn)用分布式交互仿真技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練中心控制設(shè)置在不同地域的模擬系統(tǒng)終端來實(shí)現(xiàn)不同地域和環(huán)境下的作戰(zhàn)訓(xùn)練。美國陸軍近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)采用主干光纖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合分布式交互仿真，建立一個(gè)虛擬作戰(zhàn)環(huán)境。3.多軍種聯(lián)合軍事演習(xí)五、模擬軍事§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用美軍曾使用過多種作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)來訓(xùn)練軍事指揮人員。美國海軍開發(fā)的“虛擬艦艇作戰(zhàn)指揮中心”可以逼真模擬與真實(shí)的艦艇指揮中心相似的環(huán)境，使受訓(xùn)者沉浸在“真實(shí)的”戰(zhàn)場中。4.軍事指揮人員訓(xùn)練五、模擬軍事§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22和JSF將VR技術(shù)融入進(jìn)研發(fā)過程中，3D的數(shù)字化設(shè)計(jì)，大大縮短了研發(fā)周期，也大大節(jié)省了研發(fā)費(fèi)用。VR/AR技術(shù)將有望運(yùn)用于未來軍事發(fā)展，其基本的思路就是把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于訓(xùn)練模塊，通過計(jì)算機(jī)作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練、模擬實(shí)戰(zhàn)、模擬戰(zhàn)場環(huán)境的構(gòu)建、可視化未來的兵器設(shè)計(jì)。5.縮短武器研發(fā)周期五、虛擬航天航空§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用NASA在其載人飛行器中心建立了虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，其中提供了沉浸式的訓(xùn)練環(huán)境和運(yùn)動(dòng)模擬器，以及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人裝置等工具，以模擬外太空的環(huán)境和操作。NASA還與索尼等商業(yè)機(jī)構(gòu)合作，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來幫助機(jī)器人在太空中更好的完成任務(wù)，如探索和登陸等。NASA也在和各種商業(yè)或民間機(jī)構(gòu)合作推進(jìn)自己的火星登陸計(jì)劃1.具體應(yīng)用五、虛擬航天航空§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用在戴上索尼PlaystationVR頭戴設(shè)備后，NASA的人類宇航員可以安全的坐在地球或飛船的控制艙內(nèi)，讓機(jī)器人去完成危險(xiǎn)的外太空探索和登陸任務(wù)五、虛擬航天航空§1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用NASA還與多媒體公司FUSIONMedia以及MIT太空系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室合作，開發(fā)了一款名為Mars2030的交互式火星探險(xiǎn)應(yīng)用，讓玩家能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)中探索這個(gè)紅色星球，并進(jìn)行各種探索任務(wù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在航天技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮重要的促進(jìn)作用。2.未來的研究第6章：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用1虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念2虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在融媒體中的應(yīng)用4AR與MR一、AR與MR定義§1.4AR與MRAR是一種現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的交互式體驗(yàn)，其中駐留在現(xiàn)實(shí)世界中的物體通過計(jì)算機(jī)生成的感知信息得到增強(qiáng)，有時(shí)跨越多種感官模式，包括視覺、聽覺、觸覺、體感和嗅覺。1.AR定義一、AR與MR定義§1.4AR與MR混合現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實(shí)場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感。在新的可視化環(huán)境里物理和數(shù)字對象共存，并實(shí)時(shí)互動(dòng).2.MR定義二、AR關(guān)鍵技術(shù)§1.4AR與MR虛擬場景與現(xiàn)實(shí)場景一同出現(xiàn)需要進(jìn)行配準(zhǔn)注冊，包括使用者的空間定位跟蹤和虛擬物體在真實(shí)空間中的定位。常用的跟蹤注冊方法有基于跟蹤器的注冊、基于機(jī)器視覺跟蹤注冊、基于無線網(wǎng)絡(luò)的混合跟蹤注冊技術(shù)等?；诟櫰鞯淖苑椒ㄍㄟ^跟蹤已知物體的運(yùn)動(dòng)來確定虛擬物體的位置?；跈C(jī)器視覺跟蹤注冊方法使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)跟蹤環(huán)境中的特征點(diǎn)，確定虛擬物體的位置?；跓o線網(wǎng)絡(luò)的混合跟蹤注冊技術(shù)通過將多種跟蹤方法進(jìn)行組合，提高跟蹤精度和穩(wěn)定性。1.跟蹤注冊技術(shù)二、AR關(guān)鍵技術(shù)§1.4AR與MR顯示技術(shù)是AR技術(shù)的關(guān)鍵組成成分，需要高色度的顯示設(shè)備和精良的顯示技術(shù)來降低虛擬系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)環(huán)境融合的違和感。顯示設(shè)備包含一系列的頭盔顯示器以及相配套的傳感器接口，使用者通過攝像頭接口和畫面結(jié)合在一起來獲取虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境共存的AR增強(qiáng)影像。精良的顯示技術(shù)通過對圖像進(jìn)行相關(guān)的處理，使之可以與虛擬環(huán)境相融合，從而得到真實(shí)感和逼真感更強(qiáng)的AR增強(qiáng)影像。在顯示技術(shù)中，常用的方法包括平面顯示、投影顯示、頭盔顯示