虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論 第2版 課件 第3章 虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)2

第三章虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)

知識(shí)目標(biāo)如何實(shí)現(xiàn)？數(shù)據(jù)賦能！賣家賣的開心顧客買的滿意掌握常用的虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)，包括建模軟件、建模方法和建模工作流程。掌握虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互技術(shù)，包括交互設(shè)備、交互技術(shù)和用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)原則。熟悉立體顯示技術(shù)，了解不同類型的立體顯示設(shè)備和其工作原理。熟悉三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)，了解音頻處理技術(shù)和聲音定位技術(shù)。熟悉碰撞檢測的要求，了解虛擬環(huán)境中物體碰撞檢測的算法和技術(shù)。目錄CONTENTS環(huán)境建模技術(shù)三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)人機(jī)自然交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用立體顯示技術(shù)實(shí)時(shí)碰撞檢測技術(shù)55環(huán)境建模技術(shù)介紹01快速建模技術(shù)是近年來的新興三維建模技術(shù)，通過各種工具和技術(shù)手段對(duì)真實(shí)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)建模。快速建模技術(shù)概述02相比傳統(tǒng)建模技術(shù)，快速建模省略了許多復(fù)雜程序，極大提升了建模效率，已成為場景建模的主要手段之一?？焖俳＜夹g(shù)的優(yōu)勢03快速建模技術(shù)廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以展現(xiàn)真實(shí)世界中的場景，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率與流暢性?？焖俳＜夹g(shù)的應(yīng)用場景虛擬環(huán)境建模目的獲取真實(shí)三維環(huán)境數(shù)據(jù)提高虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可信度實(shí)現(xiàn)客觀世界仿真與折射虛擬環(huán)境建模的目的在于獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，為建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型提供基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出反映研究對(duì)象的真實(shí)有效的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度，使用戶能夠更好地沉浸其中。虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)就是客觀世界的仿真或折射，通過虛擬環(huán)境建模技術(shù)，可以模擬物體的行為能力，使其更符合客觀規(guī)律。三維視覺與聽覺建模三維視覺建模技術(shù)

三維視覺建模是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最常見的建模方式，它通過幾何模型、紋理和光照等手段來構(gòu)建虛擬環(huán)境中的物體外觀。三維聽覺建模技術(shù)

三維聽覺建模是通過模擬聲音的傳播和反射來創(chuàng)建虛擬環(huán)境中的聲音效果，使用戶能夠感受到真實(shí)世界中的聲音環(huán)境。三維視覺與聽覺建模應(yīng)用案例

通過實(shí)際案例演示，展示三維視覺和聽覺建模在游戲、電影等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及它們對(duì)用戶體驗(yàn)的影響。三維建模一般主要是三維視覺建模。三維視覺建?？煞譃槿N.幾何建模01物理建模02行為建模0301幾何建模技術(shù)幾何建模技術(shù)介紹形狀與外觀的構(gòu)成

物體的形狀由多邊形、三角形和頂點(diǎn)等元素確定，而外觀則由紋理、顏色和光照系數(shù)等因素決定。幾何建模在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

幾何建模是開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，它通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來表示和操作物體的形狀和外觀信息。幾何建?？煞譃閷哟闻c屬主建模法層次建模法層次建模法是一種將虛擬環(huán)境物體分解為多個(gè)層次，逐層進(jìn)行建模的方法，適用于復(fù)雜場景的建模。屬主建模法屬主建模法是一種以物體為中心，通過定義物體的屬性和行為來實(shí)現(xiàn)建模的方法，適用于具有特定屬性和行為的物體建模。層次與屬主建模法比較層次建模法適用于復(fù)雜場景，而屬主建模法適用于具有特定屬性和行為的物體，兩者各有優(yōu)勢，可根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的建模方法。幾何建模可通過人工與自動(dòng)建模兩種方法實(shí)現(xiàn)人工幾何人工幾何建模方法是通過設(shè)計(jì)師手動(dòng)創(chuàng)建和調(diào)整幾何模型，適用于對(duì)物體形狀和外觀有精確要求的場景。人工幾何建模方法自動(dòng)幾何自動(dòng)幾何建模技術(shù)利用計(jì)算機(jī)算法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，快速生成幾何模型，提高建模效率和準(zhǔn)確性。自動(dòng)幾何建模技術(shù)VS人工建模方法注重細(xì)節(jié)和精確性，適用于藝術(shù)創(chuàng)作和復(fù)雜場景建模；自動(dòng)建模方法高效且適用于大規(guī)模場景建模。人工與自動(dòng)建模方法的比較02物理建模技術(shù)物理建模技術(shù)概述物理建模指的是虛擬對(duì)象的質(zhì)量、重量、慣性、表面紋理（光滑或粗糙）、硬度、變形模式（彈性或可塑性）等特征的建模。物理建模是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中比較高層次的建模，它需要物理學(xué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)配合，涉及到力的反饋問題，主要是重量建模、表面變形和軟硬度等物理屬性的體現(xiàn)。分形技術(shù)分形技術(shù)在地理特征建模中的應(yīng)用

分形技術(shù)通過自相似性，能夠精準(zhǔn)地模擬出河流、山體等地理特征的復(fù)雜形狀。01分形技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)靜態(tài)遠(yuǎn)景建模中的優(yōu)勢

由于其自相似特性，分形技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中常用于靜態(tài)遠(yuǎn)景的建模，能有效地節(jié)省計(jì)算資源。02分形技術(shù)與粒子系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用

分形技術(shù)和粒子系統(tǒng)相結(jié)合，可以創(chuàng)建出具有自然美感和真實(shí)感的虛擬環(huán)境，如復(fù)雜的地形和動(dòng)態(tài)的天氣效果。03粒子系統(tǒng)粒子系統(tǒng)在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

粒子系統(tǒng)是一種物理建模技術(shù)，常用于描述火焰、水流、雨雪等現(xiàn)象及動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的物體建模。粒子系統(tǒng)的基本原理

粒子系統(tǒng)通過簡單的體素完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)建模，每個(gè)粒子代表一個(gè)虛擬對(duì)象，具有質(zhì)量、速度和加速度等屬性。粒子系統(tǒng)的優(yōu)勢與局限性

粒子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)逼真的動(dòng)態(tài)效果，但計(jì)算復(fù)雜度較高，對(duì)硬件性能要求較高，且難以處理復(fù)雜交互行為。應(yīng)用分形技術(shù)在物理建模中的應(yīng)用分形技術(shù)通過描述自相似特征的數(shù)據(jù)集，用于靜態(tài)遠(yuǎn)景的建模，如山體和河流。粒子系統(tǒng)在行為建模中的應(yīng)用粒子系統(tǒng)是一種物理建模系統(tǒng)，通過簡單的體素實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)建模，常用于描述動(dòng)態(tài)物體的運(yùn)動(dòng)。03行為建模技術(shù)行為建模技術(shù)概述01

客觀規(guī)律的仿真是指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的物體或?qū)ο蟮男袨楹瓦\(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的效果。02

在虛擬環(huán)境行為建模中，建模方法主要包括基于數(shù)值插值的運(yùn)動(dòng)學(xué)方法和基于物理的動(dòng)力學(xué)仿真方法，用于模擬物體在虛擬環(huán)境中的行為和運(yùn)動(dòng)。03

客觀規(guī)律的仿真可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如游戲、動(dòng)畫、醫(yī)學(xué)等，通過模擬真實(shí)世界中的物體行為，提供更加逼真和沉浸式的體驗(yàn)。仿真應(yīng)用案例建模方法行為建模運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真方法運(yùn)動(dòng)學(xué)方法在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法通過數(shù)值插值技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物體在虛擬環(huán)境中的平滑運(yùn)動(dòng)和交互。01動(dòng)力學(xué)仿真方法基于物理原理，模擬