虚拟现实-VR41531.pptx

虚拟现实（VR）一、概述虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关。1.1 解说虚拟现实（VR）虚拟现实，（Virtual Reality），简称 VR 技术，是指利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。图片示例1.2 虚拟现实的特征u多感知性所谓多感知性就是说除了一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实就是应该具有人所具有的感知功能。u存在感又称临场感、浸没感(Immersion)，它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”,从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。u交互性交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视场中的物体也随着手的移动而移动。u自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。例如，当受到力的推动时，物体会向力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。二、虚拟现实基本设备 虚拟现实技术基本设备是指与虚拟现实技术领域相关的硬件产品，是虚拟现实解决方案中用到的硬件设备，大致可以分为四类。它们分别是（1）建模设备（如3D扫描仪）；（2）三维视觉显示设备（如3D展示系统、大型投影系统（如VR-Platform CAVE）、头戴式立体显示器等）；（3）声音设备（如三维的声音系统以及非传统意义的立体声）以及（4）交互设备（包括 位置追踪仪、数据手套、3D输入设备（三维鼠标）、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备以及其他交互设备）。3D扫描仪3D展示系统CAVE沉浸式系统头戴式立体显示器等声音设备位置追踪仪数据手套三维鼠标动作捕捉设备眼动仪力反馈设备三、关键技术虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。下面对这些技术分别加以说明。实时三维计算机图形相比较而言，利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情。如果有足够准确的模型，又有足够的时间，我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像，但是这里的关键是实时。例如在飞行模拟系统中，图像的刷新相当重要，同时对图像质量的要求也很高，再加上非常复杂的虚拟环境，问题就变得相当困难。显示人看周围的世界时，由于两只眼睛的位置不同，得到的图像略有不同，这些图像在脑子里融合起来，就形成了一个关于周围世界的整体景象，这个景象中包括了距离远近的信息。当然，距离信息也可以通过其他方法获得，例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器，但用户带上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。跟踪头部运动的虚拟现实头套：在传统的计算机图形技术中，视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而利用头部跟踪来改变图像的视角，用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来，感觉更逼真。另一个优点是，用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境，而且可以通过头部的运动去观察环境。在用户与计算机的交互中，键盘和鼠标是目前最常用的工具，但对于三维空间来说，它们都不太适合。在三维空间中因为有六个自由度，我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。现在，已经有一些设备可以提供六个自由度，如三维数字化仪和三维鼠标等。另外一些性能比较优异的设备是数据手套和数据衣。声音人能够很好地判定声源的方向。在水平方向上，我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向，因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，所以会有一种方向感。现实生活里，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。感觉反馈在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它，但是你的手没有真正接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。语音在VR系统中，语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言，并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的，因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。例如，连续语音中词与词之间没有明显的停顿，同一词、同一字的发音受前后词、字的影响，不仅不同人说同一词会有所不同，就是同一人发音也会受到心理、生理和环境的影响而有所不同。使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题，首先是效率问题，为便于计算机理解，输入的语音可能会相当啰嗦。其次是正确性问题，计算机理解语音的方法是对比匹配，而没有人的智能。四、虚拟现实目前应用领域目前，虚拟现实应用领域广泛，游戏、娱乐、医学、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、Web3D、道路桥梁、地理、教育中、演播室、水文地质、维修、培训实训、传播制造、汽车仿真、轨道交通、能源领域、生物力学、康复训练、数字地球等。五、特殊实用案例列举2015年01月30号，一场别开生面的现场测试2015年全国1%人口抽样调查专项试点调查表测试，在国家统计局机关大楼统计设计管理司统计调查表测试实验室举行。国家统计局统计调查表测试实验室是目前国内第一个用于统计调查表测试的国家实验室，它充分借鉴德国等国家的成功做法，利用实验室的可控环境，借助视线追踪、摄像监控等专用设备，全程观察记录试填人员的眼睛注视位置、移动轨迹以及微表情，并通过行为分析等软件生成热点图、柱状图等眼动和行为分析结果。这些结果为专家们研究分析统计调查表填报可行性，优化和改进统计调查表设计提供了更加精准、直观和量化的依据。视频链接案例中借助视线追踪借助的是眼动仪，是虚拟现实技术基本设备之一。眼动测试系统，由精密的视线测量仪器及安装有专业眼动分析软件的工作站组成。可以实时准确地测量人们在看广告、包装或界面设计时眼睛的注视点及所看的路径。可统计多人的眼动热点图，并统计指定兴趣区域的注视时间、注视次数、首次进入时间等数据。六、存在问题与发展展望存在问题：存在问题：没有真正进入虚拟世界的方法；没有真正进入虚拟世界的方法；如何如何“输入输入”也是一大困扰；也是一大困扰；缺乏统一的标准缺乏统一的标准;容易让人感到疲劳容易让人感到疲劳;看起来还是有点蠢。看起来还是有点蠢。发展展望：发展展望：1.大数据行业。未来的增强现实功能，必然是会让整个地球全部数字化、虚拟化。如果没有大数据作为基础。那就好比在造空中楼阁。2.3D、全息技术。这决定了未来增强现实的应用形式。3.O2O服务。增强现实的目的，还是为了提升服务。O2O应该是个基础。4.广告、游戏。这俩都是刚需。5.硬件设备。运用于各种行业的硬件设备，举个例子：学车床技术的新手，戴上增强现实头盔，就可以看到老手的标准技能，跟着学习。6.VR技术相关的各种云服务，一些基础设施的建设。谢 谢演讲完毕，谢谢观看！