8.1.1虚拟现实及其应用(精品).ppt

网络化网络化网络化网络化多元化多元化多元化多元化虚拟化虚拟化虚拟化虚拟化智能化智能化智能化智能化多媒体化多媒体化多媒体化多媒体化信息技术的发展趋势信息技术的发展趋势信息技术的发展趋势信息技术的发展趋势 基本含义基本含义1.基本含义基本含义1.人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实1.1 相关学科 是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话 的技术。是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。虚拟现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。1.2 基本定义沉浸感(Immersion)：又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。1.3 基本特征交互性(Interaction)指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。构想性(Imagination)指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获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般计算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。1.4 实现过程 虚拟现实利用计算机技术生成逼真的、具备视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境。它借助于计算机生成一个三维空间，通过将用户置身于该环境中，借助轻便的多维输入输出设备(如跟踪器、头盔显示器、眼跟踪器、三维输入设备和传感器等)和高速图形计算机，并根据由此而产生的一种身临其境的感觉，去感知和研究客观世界的变化规律。动作捕捉视频动作捕捉视频 虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。1.5 技术优点 虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种形式是传统表现方式所无法比拟的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。复杂的逻辑控制；模拟实时的相互作用；模拟人脑所有的智能行为；模拟复杂的时空关系，主要涉及时间与空间的同步等问题；感觉的表达，包括人的听觉、视觉、触觉、味觉和嗅觉的计算机表达；实时数据采集、压缩、分析、解压缩；支持与虚拟环境交互的定位、操纵、导航等。1.6 软件要求1.7 硬件要求 跟踪系统：用以确定参与者的头、手和身躯的位置；触觉系统：提供参与者感知力与压力的反馈；音频系统：提供立体声源和判定空间位置；高性能计算机处理系统：具有高处理速度、大存储量、强联网特性。图像生成和显示系统：产生视觉图像和立体显示；应用领域应用领域2.应用领域应用领域2.飞行模拟是虚拟现实技术应用的先驱。通过模拟器训练飞行员是一条有效的途径，同时，飞行模拟器可以作为一种试验床，对飞机的操纵性、稳定性和机动性进行测试和评定，较容易分析飞机气动参数的修改对飞行品质的影响。2.1 飞行模拟最为成功的例子就是“哈勃望远镜的修复和维护”。经过这个虚拟系统的训练，宇航员于1993年12月，成功地完成了从航天飞机上取出备件更换哈勃太空望远镜上损坏的MRI这一复杂而又费时的任务。2.2 空间技术 虚拟战场既通过建立虚拟战场环境来训练军事人员，同时又可以通过虚拟战场来检查和评估武器系统的性能。2.4 虚拟战场和科学计算可视化中国海警某型主力艇虚拟仿真中国海警某型主力艇虚拟仿真虚拟现实虚拟现实&视景仿真技术在军视景仿真技术在军事上的应用事上的应用 虚拟现实可以用于教学、复杂手术过程的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术结果等。此外，远程医疗服务也是一个很有潜力的应用领域。也可以用于医学心理学，尤其是在与心理失调有关的恐惧和忧虑疾病方面。2.3 医学方面 如家庭中的桌面游戏，公共场所的各种仿真等。目前基于虚拟现实技术的游戏主要有驾驶型游戏、作战型游戏和智力型游戏三类。在2008年北京奥运会的开幕式中也用到了虚拟现实的技术。三维沙盘软件：包括各种活动的三维动画展示。2.4娱乐游戏 随着计算机技术、网络技术和数字通信技术的高速发展与融合，传统的广播、电视、电影快速地向数字音频、数字视频、数字电影方向发展，与日益普及的电脑动画、虚拟现实等构成了新一代的数字传播媒体。2.5数字媒体虚虚拟拟演演播播室室虚拟摄像机视频虚拟摄像机视频按使用目的分类：展示：包括直接展示和间接展示，其中间接展示如科学计算可视化。预测：如产品设计，项目管理。体验：主要在市场营销的销售环节。训练：目的是与现实世界接轨，或使受训者更容易适应真实环境。2.6 其他分类环幕展示环幕展示虚拟旅游虚拟旅游 工作原理工作原理3.工作原理工作原理3.3D3D立体显示原理立体显示原理世界因双眼而立体，平面图像无法跃然纸上 人双眼大约相隔6.5厘米，观察物体时，两只眼睛从不同的位置和角度注视着物体，左眼看到左侧，右眼看到右侧。这排球瓶同时在视网膜上成像，左右两面的印象合起来人就得到对它的立体感觉了。引起这种立体感觉的效应叫做“视差位移”。用两只眼睛同时观察一个物体时物体上每一点对两只眼睛都有一个张角。物体离双眼越近，其上每一点对双眼的张角越大，视差位移也越大。正是这种视差位移，使我们能区别物体的远近，并获得有深度的立体感。感觉剥夺试验 闭上一只眼，两只食指由远及近移动，能否对上。3D3D立体显示原理立体显示原理立体电影拍摄 模拟人眼观察景物的方法，用两台并列安置的摄影机，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面，这样影片所包含的信息就与人的双眼亲临拍摄现场所看到的画面一致了。3D3D立体显示原理立体显示原理立体图像显示偏振分光技术 通过两个放映机，把两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重影模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。当观众带上偏振眼镜后，左右两片偏振镜的偏振轴互相垂直并与放映镜头前的偏振轴一致，所以每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。沉浸式虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统虚拟现实工具软件及网站虚拟现实工具软件及网站一、常用软件：COOL 360QuickTimeVRVRPVirToolsEON RealityUnity二、推荐网站：http:/ 是一种在个人计算机平台上使用，基于静态图像处理的初级虚拟实境技术 两种使用方式：1.使用者从各个侧面观看对象2.360度视野的全景图，使用者可以进入一个空间，例如一个房间或者计算机产生的模拟环境进行体验。制作步骤1.拍摄：相机和三脚架2.图像素材的获取和处理3.制作前的参数设置4.图像的拼接5.图像的混合6.设置人机交互热区7.图像的压缩实践环节：虚拟现实工具软件实践环节：虚拟现实工具软件COOL 3601.制作全景图，用于360度浏览。步骤：选取相机镜头 拍摄原始照片 连续拍摄照片 2.制作广角照3.制作360全景图4.调整照片知识拓展：增强现实技术知识拓展：增强现实技术西安市第一中学 曹伟