信息技術(shù) 課件 第17章 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)信息技術(shù)01初識(shí)VR

內(nèi)容綱要02VR開發(fā)技術(shù)

03VR拓展技術(shù)

01VR概述PARTONE01VR概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過利用計(jì)算機(jī)生成的模擬環(huán)境，使用戶沉浸到虛擬環(huán)境獲得接近真實(shí)的視覺等感知體驗(yàn)。通過人機(jī)交互和多感官體驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實(shí)感知體驗(yàn)相同和接近的體驗(yàn)氛圍，帶領(lǐng)人們觀測(cè)未知的世界、進(jìn)行仿真操作與訓(xùn)練、感受特殊環(huán)境的場(chǎng)景氛圍。初識(shí)VR01VR概述沉浸性：指用戶感同身受作為主角存在于虛擬現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)程度。影像沉浸感的主要包括感知性、自主性、三維圖形中的深度信息、畫面的視野、實(shí)現(xiàn)跟蹤的時(shí)間或空間響應(yīng)以及交互設(shè)備的約束程度等等。交互性:指用戶對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中對(duì)象的可操作程度和從虛擬現(xiàn)實(shí)中得到反饋的自然程度，包括實(shí)時(shí)性。主要借助于專用設(shè)備（如操作手柄、數(shù)據(jù)手套等）產(chǎn)生，以自然的方式，如手勢(shì)、身體姿勢(shì)、語言等技能，如同在真實(shí)世界中一樣操作虛擬現(xiàn)實(shí)中的對(duì)象。構(gòu)想性：指用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中根據(jù)所獲取的多種信息和自身在系統(tǒng)中的行為，通過邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維過程，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)變化而對(duì)其未來進(jìn)展進(jìn)行想象的能力。對(duì)適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象加上虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)意和想象力，可以大幅度提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。VR特征01VR概述VR的發(fā)展過程01VR概述認(rèn)識(shí)VR設(shè)備人機(jī)交互設(shè)備頭顯設(shè)備PicoNeo系列HTCVR數(shù)據(jù)手套全身動(dòng)態(tài)捕捉01VR概述VR的應(yīng)用場(chǎng)景教育領(lǐng)域設(shè)計(jì)領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域軍事領(lǐng)域航天領(lǐng)域影視領(lǐng)域建筑領(lǐng)域游戲領(lǐng)域……01VR概述VR在教育中的應(yīng)用VR消防滅火：每個(gè)老師和同學(xué)都帶上VR頭盔進(jìn)入到預(yù)先設(shè)定好的失火現(xiàn)場(chǎng)，例如：食堂、實(shí)驗(yàn)室、教室、寢室之類的區(qū)域，然后在虛擬世界里可以設(shè)置全品類的所有滅火用具，用語音和文字引導(dǎo)學(xué)員按流程正確使用各類器具針對(duì)各類場(chǎng)景進(jìn)行滅火。大大降低教學(xué)危險(xiǎn)性與教學(xué)成本，并且學(xué)員可以反復(fù)練習(xí)01VR概述VR在軍事中的應(yīng)用VR仿真射擊訓(xùn)練：用VR技術(shù)開發(fā)射擊訓(xùn)練系統(tǒng)來模擬射擊訓(xùn)練場(chǎng)，用于新兵與預(yù)備役軍人的訓(xùn)練。以及現(xiàn)役軍人的多人戰(zhàn)術(shù)協(xié)同仿真模擬演練01VR概述VR在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用VR運(yùn)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：在虛擬環(huán)境下，人體模型是3D建模創(chuàng)造出來的，可以根據(jù)病例庫建立所有病例對(duì)應(yīng)的人體模型，受訓(xùn)者可以直接用手術(shù)工具按照教學(xué)步驟對(duì)人體模型進(jìn)行反復(fù)操作，手術(shù)刀切開的創(chuàng)面只需要一個(gè)復(fù)原按鈕就可以恢復(fù)如初，實(shí)驗(yàn)可以以幾乎零成本的狀態(tài)反復(fù)進(jìn)行。這樣的功能可以很好的用來訓(xùn)練醫(yī)學(xué)院在校學(xué)生以及新手醫(yī)生。當(dāng)然也可以用來做有經(jīng)驗(yàn)醫(yī)生的術(shù)前模擬。并且還有更多應(yīng)用方式可以被創(chuàng)造出來01VR概述VR在游戲中的應(yīng)用VR運(yùn)用在游戲領(lǐng)域：

VR技術(shù)的沉浸體驗(yàn)感和強(qiáng)大的交互特性注定了會(huì)被大量用在游戲產(chǎn)業(yè)中，VR游戲可以給人立體環(huán)繞的視覺效果和與現(xiàn)實(shí)世界一致的操作方式，擺脫了以往用鍵盤鼠標(biāo)和手柄操作在電腦屏幕上觀看畫面的方式，讓玩家有一種進(jìn)入平行時(shí)空的科幻感覺?，F(xiàn)階段全球VR開發(fā)人員缺口數(shù)千萬，參與VR開發(fā)是這個(gè)時(shí)代的需求，有著巨大的潛力。02VR開發(fā)技術(shù)PARTTWO02VR開發(fā)技術(shù)展開調(diào)研，分析各個(gè)模塊的功能針對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的開發(fā)，采集數(shù)據(jù)繪畫和建模，生成虛擬世界中所用的紋理貼圖與模型在開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行場(chǎng)景搭建，編程開發(fā)，后期燈光音效處理項(xiàng)目測(cè)試和發(fā)布了解VR開發(fā)流程02VR開發(fā)技術(shù)3D建模技術(shù)：

構(gòu)建三維模型，是為了在虛擬場(chǎng)景將現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)。首先對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行清晰的拍攝，為保證后續(xù)紋理處理時(shí)對(duì)模型整體結(jié)構(gòu)的把握，在進(jìn)行拍攝時(shí)需要拍攝不同方向一定數(shù)量及細(xì)節(jié)的照片。之后按照項(xiàng)目的需求，可使用3Dmax建低模，再加上UV拆分和貼圖繪制就能完成建模了。熟悉VR開發(fā)技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)3D建模技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)：

人機(jī)交互技術(shù)是完成虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目的關(guān)鍵。例如在Unity3D中，利用建好的場(chǎng)景與模型，通過編程達(dá)到體驗(yàn)者與虛擬場(chǎng)景交互的效果，用戶通過VR頭盔設(shè)備用VR手柄設(shè)備或數(shù)據(jù)手套與穿戴型全身動(dòng)態(tài)捕捉這些人機(jī)交互設(shè)備完成與虛擬場(chǎng)景的交互。體驗(yàn)者通過頭盔設(shè)備可以看到虛擬場(chǎng)景，聽到聲音，通過人機(jī)交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)抓取、觸碰等交互。這些技術(shù)是將虛擬世界與用戶連接在一起的開發(fā)紐帶，協(xié)調(diào)整體虛系統(tǒng)的工作和運(yùn)轉(zhuǎn)。熟悉VR開發(fā)技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)觸覺反饋技術(shù)：

觸覺反饋技術(shù)（Haptic

or

TactileFeedbacks）,通過作用力、振動(dòng)等方式讓使用者感受到觸感。這種反饋技術(shù)用在虛擬現(xiàn)實(shí)中可加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的交互和操控。在虛擬現(xiàn)實(shí)中按下手柄按鈕會(huì)觸發(fā)震動(dòng)反饋，當(dāng)手柄在虛擬世界中觸碰到了墻面也可以觸發(fā)這種震動(dòng)反饋，可以讓使用者更清楚的了解他的手觸摸到了墻壁。目前觸覺反饋裝置種類很多，例如振動(dòng)式觸覺反饋裝置、視覺式觸覺反饋裝置、充氣式觸覺反饋裝置等。熟悉VR開發(fā)技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)觸覺反饋技術(shù)02VR開發(fā)技術(shù)認(rèn)識(shí)VR開發(fā)引擎和工具Unity3DEngine是一款綜合型開發(fā)引擎。內(nèi)涵高性能光照系統(tǒng)、3A級(jí)圖像渲染、NVIDIA專業(yè)物理引擎和逼真的粒子系統(tǒng)、強(qiáng)大的地形編輯系統(tǒng)，采用C#語言編寫腳本UnrealEngine具有逼真的實(shí)時(shí)渲染畫面，擁有電影級(jí)別的后期處理效果，采用可視化腳本編程，3A級(jí)次世代開發(fā)引擎VisualStudio是一個(gè)功能豐富的程序，具有良好的性能和更快運(yùn)行速度和簡潔的啟動(dòng)窗口，內(nèi)嵌軟件開發(fā)需要的大部分工具，如代碼管控工具、代碼完成工具、UML工具、圖形設(shè)計(jì)器集成開發(fā)環(huán)境等等03VR拓展技術(shù)PARTTHREE03VR拓展技術(shù)VR+5GAICloud5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相融合，能催生出種類豐富的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。5G能解決虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品因?yàn)閷拵Р粔蚝脱訒r(shí)帶來的圖像渲染能力不足、終端移動(dòng)性差、互動(dòng)體驗(yàn)不強(qiáng)等痛點(diǎn)問題AI是基礎(chǔ)的賦能性技術(shù)，和虛擬現(xiàn)實(shí)相融合，能提高虛擬現(xiàn)實(shí)的智能化水平，提升虛擬設(shè)備的效能。例如AI賦能虛擬現(xiàn)實(shí)建模、提升虛擬現(xiàn)實(shí)算力等將圖像渲染、數(shù)據(jù)處理等耗時(shí)功能云端化之后，大幅度降低了對(duì)VR終