VR虚拟现实技术应用项目解决方案ppt课件.pptx

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1、最新最新VRVR虚拟现实技术应用项目虚拟现实技术应用项目解决方案解决方案虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用1 1虚拟现实技术的发展史虚拟现实技术的发展史2 2虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念3 3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征4 4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类5 5虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术的应用领域6 6虚拟现实技术的研究现状虚拟现实技术的研究现状7 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法8 8虚拟现实技术的相关网址虚拟现实技术的相关网址1虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一

2、门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。1虚拟现实技术的发展史l l19291929年，年，Edward LinkEdward Link设设计出用于训练飞行员的计出用于训练飞行员的模拟器模拟器l l19561956年，年，Morton HeiligMorton Heilig开发出多通道仿真体验开发出多通道仿真体验系统系统Sensorama Sensorama 1虚拟现实技术的发展史l l19651965年，年，Ivan SutherlandIvan Sutherland发表论文发表论文“Ultimate U

3、ltimate DisplayDisplay”（终极的显示）（终极的显示）l l19681968年，年，Ivan SutherlandIvan Sutherland研制成功了带跟踪器的头研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（盔式立体显示器（Head Head Mounted DisplayMounted Display，HMDHMD）1虚拟现实技术的发展史l l19721972年，年，Nolan BushnellNolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏开发出第一个交互式电子游戏Pong Pong l l19771977年，年，Dan SandinDan Sandin、Tom De

4、FantiTom DeFanti和和Rich SayreRich Sayre研制出第一个数据手套研制出第一个数据手套Sayre GloveSayre Glovel l2020世纪世纪8080年代，美国国家航空航天局（年代，美国国家航空航天局（NASANASA）组织了一系列有关）组织了一系列有关VRVR技术的技术的研究研究 ：19841984年，年，NASA AmesNASA Ames研究中心的研究中心的M.McGreevy M.McGreevy 和和J.HumphriesJ.Humphries开发开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；19871987年，年

5、，Jim HumphriesJim Humphries设计了双设计了双目全方位监视器（目全方位监视器（BOOMBOOM）的最早原型。）的最早原型。1虚拟现实技术的发展史l l19901990年，在美国达拉斯召开的年，在美国达拉斯召开的SiggraphSiggraph会议上，明确提出会议上，明确提出VRVR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传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，为感器交互技术和高分辨率显示技术，为VRVR技术的发展确定技术的发展确定了研究方向。了研究方向。l l从从2020世纪世纪9090年代开始，年代开始，VRVR技术的研

6、究热潮也开始向民间的技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的高科技企业转移。著名的VPLVPL公司开发出第一套传感手套命公司开发出第一套传感手套命名为名为“DataGlovesDataGloves”，第一套，第一套HMDHMD命名为命名为“EyePhonesEyePhones”。l l进入进入2121世纪后，世纪后，VRVR技术更是进入软件高速发展的时期，技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的一些有代表性的VRVR软件开发系统不断在发展完善，如软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen VegaMultiGen Vega、OpenSceneGraphOpenSceneGr

7、aph、VirtoolsVirtools等。等。2虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。2虚拟现实技术的概念 典型的典型的VRVR系统主系统主要由计算机软、硬要由计算机软、硬件系统（包括件系统（包括VRVR软软件和件和VRVR环境数据库）环境数据库）和和VRVR输入、输出设输入、输出设备等组成。备等组成。3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的三角形 l交互性交互性（InteractivityInteractivity）l沉浸感沉浸感 （ImmersionImmersion）l

8、想象力想象力（ImaginationImagination）3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的交互性：l l指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。l l主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。虚拟环境中的对象。3虚拟现实技术的特征

9、虚拟现实技术的特征VR技术的沉浸感：l l又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。环境中的真实程度。l lVRVR技术最主要的特征。技术最主要的特征。l l影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪的时间或空间响应及交互设备的约束程度等的时间或空间响应及交互设备的约束程度等 。3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的想象力：l l指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自指用户在虚拟世界中根据所获取的

10、多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力。来进展进行想象的能力。l l对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。产品开发质量。l l虚拟现实系统的基本组成l l虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备和输出设备五大部分和输出设备五大部分输输输输入入入入设设

11、设设备备备备输输输输入入入入设设设设备备备备虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟世界虚拟世界虚拟世界虚拟世界计算机计算机计算机计算机4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类 4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类（1 1）桌面式）桌面式VRVR系统（系统（Desktop VRDesktop VR）（2 2）沉浸式）沉浸式VRVR系统（系统（Immersive VRImmersive VR）（3 3）增强式）增强式VRVR系统（系统（Augmented VRAugmented VR）（4 4）分布式）分布式VRVR系统（系统（Distributed VRDi

12、stributed VR）l l虚拟现实系统的分类4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类（1）桌面式桌面式VRVR系统系统l l使用个人计算机和低级工使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交作站来产生三维空间的交互场景。互场景。l l用户会受到周围现实环境用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相沉浸感，但由于其成本相对较低桌面式对较低桌面式VRVR系统仍然系统仍然比较普及。比较普及。l l虚拟现实系统的基本组成l l利用头盔显示器、洞穴式显示设利用头盔显示器、洞穴式显示设备和数据手套等交互设备把用户备和数据手套等交互设备把用户的视

13、觉、听觉和其他感觉封闭起的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，而使用户真正成为来，而使用户真正成为VRVR系统内系统内部的一个参与者，产生一种身临部的一个参与者，产生一种身临其境、全心投入并沉浸其中的体其境、全心投入并沉浸其中的体验。验。l l与桌面式与桌面式VRVR系统相比，沉浸式系统相比，沉浸式VRVR系统的主要特点在于高度的实时系统的主要特点在于高度的实时性和沉浸感。性和沉浸感。4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类 l l虚拟现实系统的分类（2）沉浸式沉浸式VRVR系统系统（3）增强式增强式VRVR系统系统l l允许用户对现实世界进行观察允许用户对现实世界进行观察的同时，将虚拟图

14、像叠加在真的同时，将虚拟图像叠加在真实物理对象之上。实物理对象之上。l l为用户提供与所看到的真实环为用户提供与所看到的真实环境有关的、存储在计算机中的境有关的、存储在计算机中的信息，从而增强用户对真实环信息，从而增强用户对真实环境的感受，又被称为叠加式或境的感受，又被称为叠加式或补充现实式补充现实式VRVR系统。系统。l l可以使用光学技术或视频技术可以使用光学技术或视频技术实现。实现。4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类 l l虚拟现实系统的分类l l指基于网络构建的虚拟环境，指基于网络构建的虚拟环境，将位于不同物理位置的多个用将位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟环境通过网

15、络相户或多个虚拟环境通过网络相连接并共享信息，从而使用户连接并共享信息，从而使用户的协同工作达到一个更高的境的协同工作达到一个更高的境界。界。l l主要被应用于远程虚拟会议、主要被应用于远程虚拟会议、虚拟医学会诊、多人网络游戏、虚拟医学会诊、多人网络游戏、虚拟战争演习等领域。虚拟战争演习等领域。4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类 l l虚拟现实系统的分类（4 4）分布式）分布式VRVR系统系统5虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术的应用领域（1 1）军事）军事（2 2）医学）医学（3 3）教育与训练）教育与训练（4 4）设计与规划）设计与规划（5 5）科学计算可视化）科学计算可视

16、化（6 6）商业领域）商业领域（7 7）艺术与娱乐）艺术与娱乐（8 8）虚拟旅游）虚拟旅游（1）虚拟现实之应用-军事l l军事是虚拟现实应用最早的领域l l如模拟飞行训练等应用图例-军事l l模模拟飞行训练拟飞行训练l l基本基本飞行课飞行课程程(STD)STD)l l起落航起落航线课线课程程(PPL)PPL)l l仪仪器器飞飞行行课课程程(INS)(INS)l l长途飞行课程长途飞行课程(CPL)CPL)（2）虚拟现实之应用-医学l l教育训练 虚拟现实的超因波显像系统、放射线治疗以及手术模型等等的技术。l l临床研究 虚拟现实系統(如恐高症的治疗等)应用图例-医学l l虚拟手术模型训练虚拟

17、手术模型训练l l內內视镜手术视镜手术l l模拟模拟器官具有器官具有弹弹性、性、变变形等物理形等物理属属性性l l具有自由度定位功能具有自由度定位功能的手的手术术刀刀（3）虚拟现实之应用-教育与培训l l教教学学 虚拟现实技术能使学习者能直接、自然地与虚拟对象进行交互，以各种虚拟现实技术能使学习者能直接、自然地与虚拟对象进行交互，以各种形式参与事件的发展变化过程，并获得最大的控制和操作整个环境的自由形式参与事件的发展变化过程，并获得最大的控制和操作整个环境的自由度。虚拟实境度。虚拟实境技技术辅术辅助助的的CAICAI教学教学法，提供法，提供给学习者一个给学习者一个更逼真、更具更逼真、更具弹弹性

18、、性、学习学习效果更好的效果更好的学习环境学习环境。l l训练训练 航空航空驾驶员驾驶员的的训练训练、战车战车的的训练训练以及太空人以及太空人训练、训练、仿真教学与实验、特殊仿真教学与实验、特殊教育、多种专业训练、应急演练和军事演习教育、多种专业训练、应急演练和军事演习等等。等等。应用图例-教育l l天文教室天文教室的的太太阳系阳系（4）虚拟现实之应用-设计与规划l l虚拟现实已被看作是设计领域中唯一的开发工具。它可以避免传统方式在虚拟现实已被看作是设计领域中唯一的开发工具。它可以避免传统方式在原型制造、设计和生产过程中的重复工作，有效的降低成本，应用领域包原型制造、设计和生产过程中的重复工作

19、，有效的降低成本，应用领域包括括汽汽车制车制造、工造、工厂规划厂规划、景观设计景观设计、建、建筑筑工工业业、室、室内设计内设计、都市、都市计划计划、航、航太太设计设计、以及以及仪器制仪器制造等等。造等等。l l电脑辅助设计电脑辅助设计(CAD)CAD)结结合合虚拟现实虚拟现实技技术术应用图例-装修设计l l专业专业3 3D D设计设计l l逼真的表逼真的表现现l l动画动画功能功能l l虚拟实境全景环视虚拟实境全景环视 科学可视化的功能就是将大量字母、数字科学可视化的功能就是将大量字母、数字数据转换成比原始数据更容易理解的各种图像，数据转换成比原始数据更容易理解的各种图像，并允许参与者借助各种

20、虚拟现实输入设备检查并允许参与者借助各种虚拟现实输入设备检查这些这些“可见的可见的”数据。数据。它通常被用于建立分子结构、地震以及地它通常被用于建立分子结构、地震以及地球环境等模型。球环境等模型。（5）虚拟现实之应用-科学计算可视化 VR技术被逐步应用于网上销售、客户服务、电传会议及虚拟购物中心等商业领域。它可以使客户在购买前先看到产品的外貌与内在，甚至在虚拟世界中使用它，因此对产品的推广和销售都很有帮助。（6）虚拟现实之应用-商业领域（7）虚拟现实之应用-艺术与娱乐l l被被动动式式虚拟实境虚拟实境 如目前如目前热门热门的的PC Game PC Game l l主主动动式式虚拟实境虚拟实境

21、虚拟实境游戏机虚拟实境游戏机，游戏游戏介面介面设计设计在在3 3D D环境环境 中，使用者在其中中，使用者在其中随随心所欲。心所欲。l l虚拟虚拟人物和世界人物和世界 如如虚拟虚拟主播、主播、虚拟人虚拟人等等等等 VRVR技术所具有的身临其境感及实时交互性还能将静态的艺术技术所具有的身临其境感及实时交互性还能将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的形式，使观赏者更好地欣赏作者（如油画、雕刻等）转化为动态的形式，使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术，包括虚拟画廊、虚拟音乐厅、文物保护等方面。的思想艺术，包括虚拟画廊、虚拟音乐厅、文物保护等方面。娱乐是娱乐是VRVR系统的另一个重要应用领域，市场上已

22、经推出了多款系统的另一个重要应用领域，市场上已经推出了多款VRVR环境下的电脑游戏，带给游戏者强烈的感官刺激。环境下的电脑游戏，带给游戏者强烈的感官刺激。VR VR技术所具有的身临其境感及实时交互性技术所具有的身临其境感及实时交互性还能用于在线的虚拟旅游，使观赏者更好地欣赏还能用于在线的虚拟旅游，使观赏者更好地欣赏大自然的美景。大自然的美景。旅游是旅游是VRVR系统的另一个重要应用领域，许系统的另一个重要应用领域，许多著名景点均有虚拟现实网站，在多著名景点均有虚拟现实网站，在VRVR环境下的旅环境下的旅游，带给旅游者另一番感受。游，带给旅游者另一番感受。（8）虚拟现实之应用-虚拟旅游虚拟现实的

23、应用宇航员宇航员数码相机互动展示数码相机互动展示北京故宫北京故宫Sprite Sprite 灌篮高手灌篮高手培训培训产品展示产品展示旅游旅游游戏开发游戏开发基督教堂基督教堂模拟模拟 室内样板房演示室内样板房演示海军潜水艇海军潜水艇虚拟小区虚拟小区文物保护文物保护房地产房地产系统仿真系统仿真城市规划城市规划米兰虚拟：http:/ l l美国是美国是VRVR技术的发源地，有美国宇航局技术的发源地，有美国宇航局（NASANASA）、麻省理工学院（）、麻省理工学院（MITMIT）媒体实验室、）媒体实验室、华盛顿大学人机界面技术实验室（华盛顿大学人机界面技术实验室（HIT LabHIT Lab）等许多知

24、名的研究机构。等许多知名的研究机构。l l美国在虚拟现实领域的基础研究主要集中在感美国在虚拟现实领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。6虚拟现实技术的研究现状虚拟现实技术的研究现状 l l英国主要有四个从事英国主要有四个从事VRVR技术研究的中心，包括技术研究的中心，包括WindustriesWindustries公司、公司、British AerospaceBritish Aerospace公司、公司、Dimension InternationalDimension International公司、公司、Divison LTDD

25、ivison LTD公司等。公司等。l l日本主要致力于建立大规模日本主要致力于建立大规模VRVR知识库和人机接口方面的知识库和人机接口方面的研究项目上，在研究项目上，在VRVR游戏方面的研究也处于领先地位。游戏方面的研究也处于领先地位。l l此外，国外还研制出多个用于开发应用程序的此外，国外还研制出多个用于开发应用程序的VRVR软件开软件开发平台，例如美国发平台，例如美国Sense8Sense8公司的公司的WorldToolKitWorldToolKit（WTKWTK），），爱荷华州立大学虚拟现实应用中心的爱荷华州立大学虚拟现实应用中心的VR JugglerVR Juggler，Deneb

26、RoboticsDeneb Robotics公司的公司的ENVISIONENVISION，英国，英国SuperscapeSuperscape公司公司的的VRTVRT，Division Division 公司的公司的dVISEdVISE等。等。6虚拟现实技术的研究现状虚拟现实技术的研究现状 l l我国从我国从2020世纪世纪8080年代起开始研究年代起开始研究VRVR技术。虽然起步较晚，技术。虽然起步较晚，但近年来政府有关部门非常重视，制定了开展但近年来政府有关部门非常重视，制定了开展VRVR技术的技术的研究计划，并将其列入国家重点研究项目。国内的一些研究计划，并将其列入国家重点研究项目。国内的

27、一些科学家和重点院校也已积极投入了对这一领域的研究。科学家和重点院校也已积极投入了对这一领域的研究。l l北京航空航天大学是国内最早进行北京航空航天大学是国内最早进行VRVR技术研究、最有权技术研究、最有权威的单位之一。它于威的单位之一。它于20002000年年8 8月成立了虚拟现实新技术教月成立了虚拟现实新技术教育部重点实验室。育部重点实验室。6虚拟现实技术的研究现状虚拟现实技术的研究现状 l l清华大学对虚拟现实及其临场感等方面进行了大量研究，清华大学对虚拟现实及其临场感等方面进行了大量研究，比如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施及比如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施

28、及深度感实验测试等。深度感实验测试等。l l浙江大学的浙江大学的CAD&CGCAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一种拟建筑环境实时漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。l l西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术立体显示技术进行了研究，提出一种基于立体显示技术进行了研究，提出一种基于JPEGJPEG标准压缩标准压缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压

29、缩速编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压缩速度。度。7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法（1 1）语言（）语言（VRMLVRML）开发法）开发法（2 2）工具开发法）工具开发法（3 3）合成开发法）合成开发法（1 1）VRMLVRML简介简介-浏览器浏览器 VRML VRML文档可以在文档可以在InternetInternet上传输，并通过上传输，并通过WWWWWW浏览器进浏览器进行演示。例如，在常用的浏览器行演示。例如，在常用的浏览器IE IE 或或 Netscape NavigatorNetscape Navigator中中都可以演示都可以演示VRMLVRML文档，其中

30、文档，其中IE 5.0IE 5.0或或Netscape Navigator 4.0Netscape Navigator 4.0以上版本浏览器中都已经预装了以上版本浏览器中都已经预装了VRMLVRML插件。如果在安装插件。如果在安装浏览器时未选择预装，也可以单独下载和安装浏览器时未选择预装，也可以单独下载和安装VRMLVRML浏览浏览插件，例如插件，例如 Cosmo PlayerCosmo Player。我们可以从网站。我们可以从网站“http:/ PlayerCosmo Player软件的最新软件的最新版本，它支持版本，它支持IEIE和和NetscapeNetscape，是应用最广泛的一种浏览

31、虚，是应用最广泛的一种浏览虚拟现实的插件。拟现实的插件。7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 1.1.文件头文件头它是提供给浏览器文件的版本信息，是它是提供给浏览器文件的版本信息，是VRMLVRML文档中开头的一行，用来通知浏览器该文档所遵文档中开头的一行，用来通知浏览器该文档所遵循的循的VRMLVRML版本。例如版本。例如“#VRML 1.0 utf8”#VRML 1.0 utf8”这里的这里的VRML 1.0VRML 1.0是指以下文件是由是指以下文件是由VRMLVRML语言的语言的1.01.0版本编版本编写，写，utf8utf8指本文件采用指本文件采用ISOISO的的UTF-8

32、UTF-8编码标准。编码标准。（1 1）VRMLVRML简介简介-语言简介语言简介 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 2.2.节点：节点：节点是节点是VRMLVRML文件的基本组成元素，可以把它分为以下文件的基本组成元素，可以把它分为以下几类：几类：l lshapeshape（形状）节点（形状）节点 描述物体在空间中的几何形状；描述物体在空间中的几何形状；l lpropertyproperty（性质）节点（性质）节点 定义形状节点的渲染方式（颜色，定义形状节点的渲染方式（颜色，表面纹理等）；表面纹理等）；l lgroupgroup（成组）节点（成组）节点 将多个其他节点组合成一个

33、节点，便将多个其他节点组合成一个节点，便于统一处理；于统一处理；l lenvironmentenvironment（环境效果）节点（环境效果）节点 例如各种性质的光源等。例如各种性质的光源等。l l此外，此外，VRMLVRML语言还定义了一些提供特殊功能的节点，例如语言还定义了一些提供特殊功能的节点，例如超链接、碰状检测等。超链接、碰状检测等。（1 1）VRMLVRML简介简介-语言简介语言简介 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 3.3.域值：域值：域值用来描述及改变节点属性的大小，它存域值用来描述及改变节点属性的大小，它存储着节点的各种值。储着节点的各种值。4.4.注释：注释：

34、VRMLVRML文件中的注释语句是以文件中的注释语句是以“”号开始的号开始的字符串，范围是从字符串，范围是从“#”号到这一行的行尾，不影号到这一行的行尾，不影响文件的执行。响文件的执行。（1 1）VRMLVRML简介简介-语言简介语言简介 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 例子是在屏幕上建立一个不显示顶面的杯状圆柱体#VRML V2.0 utf8#VRML V2.0 utf8Shape Shape appearance Appearance appearance Appearance material Material#material Material#使用默认材质和颜色使用默

35、认材质和颜色 geometry Cylinder geometry Cylinder radius 3radius 3height 6height 6side TRUEside TRUEtop FALSEtop FALSEbottom TRUEbottom TRUE 例子是在屏幕上建立一个不显示顶面的杯状圆柱体（2 2）工具开发法）工具开发法 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 Virtual WalkThrough Pro Virtual Reality StudioSense WorldToolkitSuperscape VRTVR BASIC QuickTime VREON

36、l liPIXiPIX全景图片全景图片l lPixMakerPixMaker全景图片全景图片l lPhotovistaPhotovista全景图片全景图片（3 3）合成开发法）合成开发法-全景环视及其工具全景环视及其工具 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法 PixMaker全景制作 8 虚拟现实的应用网站 l l中国虚拟现实秀（中国虚拟现实秀（http:/http:/）l l中国茶叶博物馆（中国茶叶博物馆（http:/ l金臂螳螂金臂螳螂VRMLVRML教程网站（教程网站（http:/tianjin.bei.t-online.de/vrml/VRML_Tutorial/c _ind

37、ex.htmhttp:/tianjin.bei.t-online.de/vrml/VRML_Tutorial/c _index.htm）l lMy GalleryMy Gallery（http:/ lVRMLConvert DocumentationVRMLConvert Documentation软件包软件包 （http:/www.ma.iup.edu/MathDept/Projects/VRMLCo-nvert/http:/www.ma.iup.edu/MathDept/Projects/VRMLCo-nvert/VRMLConvert.htmlVRMLConvert.html）l lVR

38、MLVRML中心网站（中心网站（http:/ lVRMLVRML协会网站（协会网站（http:/www.vrml.org/http:/www.vrml.org/）l lSGISGI公司的公司的VRMLVRML专业网站（专业网站（http:/ l ModelworksModelworks软件公司的主页（软件公司的主页（http:/ l l网上故宫（网上故宫（http:/ l l网址为网址为http:/www.http:/www.dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eire

39、net/thic2ra.htm ra.htm 网上景观展示-中央电视塔景观 l l中央电视塔景观（中央电视塔景观（http:/ l 网上景观展示-教具 l l（http:/ democd/MANBODY.HTM）最新最新VRVR虚拟现实技术应用项目虚拟现实技术应用项目解决方案解决方案虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用1 1虚拟现实技术的发展史虚拟现实技术的发展史2 2虚拟现实技术的概念虚拟现实技术的概念3 3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征4 4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类5 5虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术的应用领域6 6虚拟现实技术的研究现状虚拟现实技术的研究

40、现状7 7虚拟现实技术的开发方法虚拟现实技术的开发方法8 8虚拟现实技术的相关网址虚拟现实技术的相关网址1虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。1虚拟现实技术的发展史l l19291929年，年，Edward LinkEdward Link设设计出用于训练飞行员的计出用于训练飞行员的模拟器模拟器l l19561956年，年，Morton HeiligMorton Heilig开发出多通道仿真体验开发出

41、多通道仿真体验系统系统Sensorama Sensorama 1虚拟现实技术的发展史l l19651965年，年，Ivan SutherlandIvan Sutherland发表论文发表论文“Ultimate Ultimate DisplayDisplay”（终极的显示）（终极的显示）l l19681968年，年，Ivan SutherlandIvan Sutherland研制成功了带跟踪器的头研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（盔式立体显示器（Head Head Mounted DisplayMounted Display，HMDHMD）1虚拟现实技术的发展史l l19721972年，年，

42、Nolan BushnellNolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏开发出第一个交互式电子游戏Pong Pong l l19771977年，年，Dan SandinDan Sandin、Tom DeFantiTom DeFanti和和Rich SayreRich Sayre研制出第一个数据手套研制出第一个数据手套Sayre GloveSayre Glovel l2020世纪世纪8080年代，美国国家航空航天局（年代，美国国家航空航天局（NASANASA）组织了一系列有关）组织了一系列有关VRVR技术的技术的研究研究 ：19841984年，年，NASA AmesNASA Ames研

43、究中心的研究中心的M.McGreevy M.McGreevy 和和J.HumphriesJ.Humphries开发开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；19871987年，年，Jim HumphriesJim Humphries设计了双设计了双目全方位监视器（目全方位监视器（BOOMBOOM）的最早原型。）的最早原型。1虚拟现实技术的发展史l l19901990年，在美国达拉斯召开的年，在美国达拉斯召开的SiggraphSiggraph会议上，明确提出会议上，明确提出VRVR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传技术研究的主要内容包括实时三维图形

44、生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为感器交互技术和高分辨率显示技术，为VRVR技术的发展确定技术的发展确定了研究方向。了研究方向。l l从从2020世纪世纪9090年代开始，年代开始，VRVR技术的研究热潮也开始向民间的技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的高科技企业转移。著名的VPLVPL公司开发出第一套传感手套命公司开发出第一套传感手套命名为名为“DataGlovesDataGloves”，第一套，第一套HMDHMD命名为命名为“EyePhonesEyePhones”。l l进入进入2121世纪后，世纪后，VRVR技术更是进入软件高速发展的时期，技术更是进入软件高速

45、发展的时期，一些有代表性的一些有代表性的VRVR软件开发系统不断在发展完善，如软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen VegaMultiGen Vega、OpenSceneGraphOpenSceneGraph、VirtoolsVirtools等。等。2虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。2虚拟现实技术的概念 典型的典型的VRVR系统主系统主要由计算机软、硬要由计算机软、硬件系统（包括件系统（包括VRVR软软件和件和VRVR环境数据库）环境数据库）和和VRVR输入、输出设输入

46、、输出设备等组成。备等组成。3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的三角形 l交互性交互性（InteractivityInteractivity）l沉浸感沉浸感 （ImmersionImmersion）l想象力想象力（ImaginationImagination）3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的交互性：l l指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。l l主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生

47、，从而使用户以自然方式如手势、手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。虚拟环境中的对象。3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的沉浸感：l l又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。环境中的真实程度。l lVRVR技术最主要的特征。技术最主要的特征。l l影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪的

48、时间或空间响应及交互设备的约束程度等的时间或空间响应及交互设备的约束程度等 。3虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征VR技术的想象力：l l指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力。来进展进行想象的能力。l l对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高可以大幅度提高生产效率、减轻

49、劳动强度、提高产品开发质量。产品开发质量。l l虚拟现实系统的基本组成l l虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备和输出设备五大部分和输出设备五大部分输输输输入入入入设设设设备备备备输输输输入入入入设设设设备备备备虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟现实软件虚拟世界虚拟世界虚拟世界虚拟世界计算机计算机计算机计算机4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类 4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类（1 1）桌面式）桌面式VRVR系统（系统（Desktop VRDesktop VR）（2 2）沉浸式）沉浸式VRVR系统（系统（Imme

50、rsive VRImmersive VR）（3 3）增强式）增强式VRVR系统（系统（Augmented VRAugmented VR）（4 4）分布式）分布式VRVR系统（系统（Distributed VRDistributed VR）l l虚拟现实系统的分类4虚拟现实系统的组成和分类虚拟现实系统的组成和分类（1）桌面式桌面式VRVR系统系统l l使用个人计算机和低级工使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交作站来产生三维空间的交互场景。互场景。l l用户会受到周围现实环境用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相沉浸感，但由于其成本相对较低