第二章虚拟现实技术课件.ppt

1、VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启2VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启3p虚拟现实：u 由计算机生成的，通过视听、触觉、嗅觉等多通道作用于用户，使之产生身临其境的感觉的交互式计算机仿真，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统u是一门集成了人与信息的科学。其核心是由一些三维的交互式计算机生成的环境组成。这些环境可以是真实的，也可以是想象的世界模型，其目的是通过人工合成的经历来表示信息。u融合了许多人的因素，且放大了它对个人感觉影响的工程u建立在集成诸多学科如心理学、控制学、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统、电子学、机器人及多媒体技术等之上虚拟现实的例子草地男孩虚拟现实

2、的例子草地男孩Virtual RealityVMu1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama VMVM 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J.Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位

3、监视器的最早原型。VM 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools等。VM2022-12-4usst 吴恩启

4、吴恩启8虚拟技术三角形虚拟技术三角形VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启9沉浸性沉浸性ImmersionImmersion沉浸性：是指用户感觉到好像完全置身于虚拟世界之中一样，被虚拟世界所包围。虚拟现实技术的主要特征就是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，使用户由被动的观察者变成主动的参与者沉浸于虚拟世界之中，参与虚拟世界的各种活动。比较理想的虚拟世界可以达到使用户难以分辨真假的程度，甚至超越真实，实现比现实更逼真的照明和音响等效果。(1)视觉沉浸(2)听觉沉浸(3)触觉沉浸(4)嗅觉沉浸(5)身体感觉沉浸，味觉沉浸等VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启10交

5、互性交互性 InteractionInteraction交互性：虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间要以自然的方式进行交互，实时产生在真实世界中一样的感知，甚至用户自己都意识不到的计算机的存在。交互性具有以下特点：(1)虚拟环境中人的参与和反馈：在虚拟现实系统中，人是一个重要的因素，这是产生一切变化的前提，正因为有了人的参与和反馈，才会有虚拟环境中实时交互的各种要求与变化。(2)人机交互的有效性：人与虚拟现实系统之间的交互是基于真实感的虚拟世界，并与人进行自然的交互，人机交互的有效性是指虚拟场景的真实感，真实感是前提和基础。(3)人机交互的实时性：实时性是指虚拟现实系统快速响应用户的输入。没有人机

6、交互的实时性，虚拟环境就失去存在的必要性和前提VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启11构想性构想性 ImaginationImagination 构想性：用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识，发挥主观能动性，寻求答案并做出判断。n 虚拟的环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。n 例：当在盖一座现代化的大厦之前，1）首先要对这座大厦的结构做细致的构思，2）为了使之定量化，需设计许多图纸。这些图纸只能内行人读懂，反映的是设计者的构思，3）虚拟现实同样反映的是某个设计者的思想，只不过它的功能远比那些呆板的图纸生动，强

7、大的多。VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启12VMVMVM增强式VR系统l允许用户对现实世界进行观察的同时，将虚拟图像叠加在真实物理对象之上。l为用户提供与所看到的真实环境有关的、存储在计算机中的信息，从而增强用户对真实环境的感受，又被称为叠加式或补充现实式VR系统。l可以使用光学技术或视频技术实现。虚实结合VM分布式分布式VRVR系统系统3D异形投影互动展示法国视觉舞台剧cinematiqueVM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启17VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启18VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启193D位置跟踪器：主要用在沉浸式VR系统中，用来测

8、量用户的头部或者身体的某个部位的空间位置和角度，一般与其他VR设备结合使用，如：头盔、立体眼镜、数据手套等，用户在空间上能够自由移动、旋转。目前有六自由度和三自由度两种产品 VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启20组成：磁发射器，磁接收器，计算模块原理：磁接收器安装在运动物体上，根据接受到的磁场信息，经计算模块计算出相对磁发射器的方向和位置VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启21组成：超声波发射器，超声波接收器，计算机原理：1.通过测量超声波从发射器到接收器的传播时间来测量物体的方向和距离；2.通过比较接收器收到的声波相位与参考波相位来测量距离VM2022-12-4usst 吴

9、恩启吴恩启22组成：发光装置，光探测器，计算机原理：通过光学成像计算物体位置；固定转换器系统：利用光探测器（或发射器）的固定距离计算出跟踪物体位置图像处理型系统：利用两个或两个以上摄像机的图像来计算出物体的三维信息VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启23立体图像采用时间平行显示立体图像采用分时多路复合显示VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启24VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启251)VPL公司Data Glove VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启26 （2）空间球：VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启27VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩

10、启28VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启29VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启30VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启31VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启32VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启33VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启34VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启35VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启36实现，无疑是静态建模后程序员的主要工作，也是实现程序目标的最终体现VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启37VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启38VM2022-12-4usst 吴恩启吴恩启39