《虚拟现实技术》PPT课件.pptx

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1、虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用河南师范大学教育技术系高义栋开发工具与开发流程开发工具与开发流程虚拟现实技术虚拟现实技术概念与特征需求与应用需求与应用系统组成系统组成本节大纲本节大纲一、什么是虚拟现实？“虚拟现实虚拟现实”（Virtual RealityVirtual Reality，简称，简称VRVR）是）是近年来近年来出现的高新技术出现的高新技术，是指利用计算机和高速，是指利用计算机和高速多媒多媒体系统体系统产生产生一个一个三维空间三维空间的虚拟世界的虚拟世界，提供给，提供给用户用户视视觉觉、听觉听觉、触觉触觉等感官的模拟，使用户有身临其境的等感官的模拟，使用户有身临其境的感觉，用

2、户感觉，用户可以从自己的视点出发实时观察可以从自己的视点出发实时观察虚拟空间虚拟空间的事物，并与之发生交互的事物，并与之发生交互。国内也有人译为国内也有人译为“灵境灵境”、“幻真幻真”等，国外同等，国外同类的术语还有类的术语还有“虚拟环境虚拟环境”、“人工现实人工现实”及及“电脑电脑空间空间”等。等。虚拟现实的技术支撑虚拟现实技术综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学，将计算机处理的数化信息变为人们所能感受的具有各种表现形式的多维信息，并通过视、听、触觉等感官作用于参与者，使其产生一种与现实一样的感觉。它是人们通过计算机对复杂数据进行

3、可视化操作与交互的一种全新的方式，与传统的人机界面及流行的视窗操作相比，在技术和思想上都有了质的飞跃。虚拟现实有哪些类型？1 1桌面式虚拟现实cloud利用个人计算机和低端工作站进行仿真，将计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口。2 2沉浸式虚拟现实提供完全沉浸的体验，用户被虚拟环境所包围，有一种完全置身其中的感觉。3 3增强性虚拟现实不仅利用VR来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要用它来增强参与者对真实环境的感受，即增强现实中无法感知或不方便的感知。4 4分布式虚拟现实多个用户通过网络连在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，将虚拟现实提高到一个更高的境界。二、虚拟现实技术的应用危险环

4、境中作业科学研究的可视化医疗实验与教学可以使用VR技术在有放射、有毒的危险环境中，或者在宇宙空间进行监控和遥控作业，处理危险的材料，而不会有任何危险。给研究者的计算过程提供及时的图形化的反馈，可以让他们观察到方案的整个过程；比如，在美国国家航空和宇航局，地质学家应用VR技术远程分析火星表面的质地构造。直至目前，医学研究和教学还主要依赖实体解剖和塑料模型，由计算机生产的3D人体模型是进行医学研究和教学的新的方法。比如，谷歌公司在近期推出了人体浏览器，可以全方位地观察人体皮肤、肌肉、骨骼直至内脏和神经。在谷歌Chrome浏览器里输入二、虚拟现实的应用-教育应用教育与培训方面的应用：最普遍的实例是战

5、争模拟，可以凸显出训练环境的优势，还可以进行现实中无法开展的危险战争的模拟。此种模拟训练比真实的训练更安全，代价更低。VR在教育中的应用，依据教育环境不同，划分为：虚拟校园、虚拟教室、虚拟实验室、虚拟图书馆扩展阅读：虚拟现实教育应用探析桌面式虚拟现实教学课件的快速制作交互性虚拟教室的设计与实现基于3dmax和VRP-Builder平台的数字校园虚拟漫游系统的设计与实现教育培训中的应用用于汽车组装培训的增强型虚拟现实系统虚拟现实技术在教育行业的应用虚拟现实技术在教育行业的应用虚拟技能实训虚拟技能实训虚拟技能培训包括：虚拟技能培训包括：l 虚拟军事作战技能；虚拟军事作战技能；l 虚拟医疗操作技能；

6、虚拟医疗操作技能；l 虚拟体育竞赛技能；虚拟体育竞赛技能；l 虚拟导游实训技能；虚拟导游实训技能；l 仿真数控机床操作技能；仿真数控机床操作技能；l 虚拟飞行驾驶培训；虚拟飞行驾驶培训；l 虚拟汽车驾驶技能；虚拟汽车驾驶技能；l 果树虚拟栽培技能；果树虚拟栽培技能；l 电器仿真维修技能等。电器仿真维修技能等。成功应用：成功应用：虚拟飞机驾驶训练系统：学员可以反复操作控制设备，学习在各种虚拟飞机驾驶训练系统：学员可以反复操作控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技天气情况下驾驶飞机起飞、降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的。术的目的。二、虚拟现

7、实技术的应用行业应用实例VR主题网站虚拟现实软件官方网站Q虚拟现实制作公司网站不得不提的虚拟社区Second Life国内的虚拟社区HipiHi世界：由我世界实例欣赏了解行业应用现状及优秀案例，推荐经常关注如下网站可以到高老师博客，直接访问这些网站：http：虚虚拟拟现现实实主主体体网网站站三、虚拟现实的基本特征多感知性（Multi-sensory）：用户除了视觉感知外，还可以有听觉、力觉、触觉、运动的感知，甚至包括味觉、嗅觉等人类所具有的其他感知功能。浸没感（Immersion）：让用户有一种临场的感觉，真实的感觉，如同现实世界中一样。交互性（Interactivity）：用户可以对虚拟环境

8、中的物体进行操作并可以得到及时的反馈，比如抓东西的过程，又比如刚刚开始流行的体感游戏。构想性（imagination）：让用户有广阔的可想象空间，拓展人类认知范围，不仅可以再现真实存在的环境，也可以随意构想出不存在的环境。多感知性（Multi-sensory）用户除了视觉感知外，还可以有听觉、力觉、触觉、运动的感知，甚至包括味觉、嗅觉等人类所具有的其他感知功能。浸没感（Immersion）让用户有一种临场的感觉，真实的感觉，如同现实世界中一样。交互性（Interactivity）用户可以对虚拟环境中的物体进行操作并可以得到及时的反馈，比如抓东西的过程，又比如刚刚开始流行的体感游戏。构想性（im

9、agination）让用户有广阔的可想象空间，拓展人类认知范围，不仅可以再现真实存在的环境，也可以随意构想出不存在的环境。四、虚拟现实系统的构成1.【虚拟现实环境】2.【高性能的计算机】3.以头盔、显示器为核心的【视觉系统】4.以语音识别、声音合成与定位为核心的【听觉系统】5.以方位跟踪器、数据手套、数据衣服为主体的身体方位和姿势【跟踪设备】6.味觉、嗅觉、触觉与力觉【反馈系统】虚拟现实设备三维空间跟踪定位器三维空间交互球数据手套头盔显示器立体显示器多通道立体投影系统华北水利水电大学虚拟现实三通道立体投影系统国家农业信息中心双通道立体系统三通道立体环幕投影系统关键设备介绍必备硬件设备：1.工程

10、投影机2.专业金属投影屏幕3.高端三维图形处理集群4.三通道高清媒体播放机5.六六通道立体数字图像融合机声道立体音响7.偏振立体眼镜和立体镜片8.千兆交换机、矩阵切换器9.操控台、UPS和KVM前置立体声音箱120度柱面金属幕系统操作台工作站机柜6台投影机，被动式立体投影观众席后置立体声音箱后置立体声音箱整体布局整体布局 3通道组成一个120度的环幕画面，环幕弧长9-12米，幕布高度为2.5-3.0米，整个展示环境为一个大画面无缝拼接投影系统。投影亮度指标：投影亮度指标：考虑到偏振式立体投影方式，透光率在50%以上，单台亮度不低于6000流明，对比度不低于1000:1。立体模式指标：立体模式指

11、标：采用偏振被动式偏振被动式立体模式，景深和立体程度可调。噪音指标：噪音指标：整机工作时，观众位置的投影机噪音不超过30分贝。主机系统指标：主机系统指标：高性能图形工作站，可运行海量数据的仿真系统软件，运行500万面的场景，画面刷新率超过30 FPS。网络运算指标：网络运算指标：同步运算时，不同主机间的同步延时不超过0.02秒，画面连续性好，无抖动或丢帧现象。配套软件配套软件虚拟现实播放器虚拟现实播放器虚拟现实编辑器虚拟现实编辑器立体投影模块立体投影模块SDK二次开发工具包二次开发工具包平面设计软件平面设计软件三维建模软件三维建模软件其他软件其他软件配套设备配套设备数据手套数据手套位置跟踪器位

12、置跟踪器数据头盔数据头盔眼动仪眼动仪力反馈系统力反馈系统立体快速成型机立体快速成型机三维扫描仪三维扫描仪裸眼立体电视裸眼立体电视其他设备其他设备洞穴式虚拟环境VR6系列眼动仪系列眼动仪 ASL可以将微型眼动光学模块击沉到虚拟现实头带显示器（HMD）里面，集成光学模块是虚拟现实头盔最理想的应用产品，他可以轻易的装进任何合适的设备里。头盔显示器也叫数据头盔、头戴式显示器。顾名思义，头盔显示器是一种头戴式的图形显示与观察设备，它的原理是将小型2维显示器所产生的影像藉由光学系统放大。头盔显示器（头盔显示器（HMD）6自由度位置跟踪器自由度位置跟踪器位置跟踪器是用于空间跟踪与定位的装置，一位置跟踪器是用

13、于空间跟踪与定位的装置，一般与其他般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等。眼镜、数据手套等。增强现实增强现实增强现实（AR），也被称之为混合现实。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。它是一种3D体感摄影机(开发代号“Project Natal”)，同时，它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。伴随Kinect名称的正式发布，Kinect还推出了多款配套游戏，包括Lucasarts出品的星球大战、MTV推出的跳舞游戏、宠物游戏、运动游戏Kine

14、ct Sports、冒险游戏Kinect Adventure、赛车游戏Joyride等唐马特里克还说：“先前，有种障碍把电动游戏玩家和所有人都分隔了开，”“现在，有了Natal，大家都能加入游戏，使用发明史上最棒的遥控器你。五、虚拟现实软件Quset3DVRP目前国内比较流行的虚拟现实软件WebMaxWebMax：最大特点在于它的压缩比，号称可以达到150：1，因此成品的文件量较小，网络发布上有天生的优势，画面方面也比较细腻，互动方面需要配合一些代码编写能力，扩展性也较强，而且对客户端机器的配置要求很低，凭借软件永久免费的理念，WebMax在国内有着大批的粉丝。VRPIEVRPIE：人性化程度

15、好，软件成熟度高，上手快，一些简单的互动不需要编程即可完成，软件也提供编程接口。Converse3DConverse3D：最晚出现，一起步就提升到了Dx9的API图形接口上，免费版仅有模型面数的限制，连恼人的官方logo都消失了，率先提出了“一个场景，一个社区”的概念,领先业界开发出了Web3D在线多人互动交流功能。六、虚拟现实项目开发流程1、制作低模 2、展UV并绘制贴图 3、灯光渲染烘焙贴图 4、vr软件中交互设置 创建灯光系统，设置全局照明，为场景设定照明效果；测试渲染并不断调整灯光参数，达到满意的渲染效果；烘焙贴图，PS中对烘焙出的贴图做进一步的修改调整；将烘焙好贴图的模型导入VR软件

16、进行下一阶段的制作。模型导入VRP并进行检查和调整；VRP中进行材质与贴图的后期编辑，主要对镂空贴图、水面、玻璃和金属等材质属性进行设置；VRP中制作天空、阳光系统及其其他视觉特效；创建角色动画；制作景区场景交互；创建行走相机并制作摄相机路径动画；VRP中制作系统的运行界面，包括背景界面元素、交互按钮和背景音乐的制作；加入视频、和flash等媒体，并与模型、按钮进行交互的链接；前期系统设计与准备工作展UV，主要用到Unwrap UVW修改器；Photoshop软件中合成模型的固有色贴图；3dsmax中赋予材质和贴图并调整贴图位置。古建筑房屋阁楼低模；地形、地面、池塘等；树木和植被和雕塑等面片模型；人物、动物等角色的低模的制作。1、与项目投资单位沟通并进行系统设计；2、收集整理规划图、效果图、现场照片；3、撰写并录制需要的解说词 ；4、制作相关介绍的专题片和其他媒体资料；参考资料1.Virtual Reality.PPT.Sagar Reddy.http:/2.虚拟现实与人类未来.PPT.北京大学尚俊杰博士3.北京中视典VRP官方网站.http:/谢谢高义栋河南师范大学 教育技术系办公室：物理北楼 A207Q Q：42525177Email：博 客：