虚拟现实技术在电子

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1、第十一章虚拟现实技术在电子政务中的应用一、虚拟现实的定义和特征二、虚拟现实涉及的关键技术三、虚拟现实技术与电子政务四、本章问题一、虚拟现实的定义和特征（一）虚拟现实的定义1、定义VR（VirtualReality）技术就是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人们可以通过视听触嗅等手段所感受到的虚拟幻境，故VR技术又称幻境或灵境技术。2、定义的含义（1）模拟环境就是由计算机生成的具有双视点的、实时动态的三维立体逼真图像。逼真就是要达到三维视觉，甚至包括三维听觉、触觉及嗅觉等的逼真，而模拟环境可以是某

2、一特定现实世界的真实实现，也可以是虚拟构想的世界。（2）感知是指理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知。除了计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知(MultiSensation)。返回下一页（3）自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入(手势、口头命令等)作出实时响应，并分别反馈到用户的五官，使用户有身临其境的感觉，并成为该模拟环境中的一内部参与者，还可以

3、和在该环境中的其他参与者打交道。（4）传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。VR并不是真实的世界，也不是现实，而是一种可交替更迭的环境。从技术上看，VR与各相关技术有着或多或少的相似之处(计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、传感器技术、人工智能等)，但在思想方法上，VR已经有了质的飞跃。VR是一门系统性技术，它需要将所有组成部分作为一个整体去追求系统整体性能的最优。脱离不同的应用背景看，

4、VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间表示为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供了一种高级的人与计算机交互的接口。上一页下一页（二）虚拟现实的特征从本质上来说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户操作。该技术的主要特征有以下几方面：1、多感知性(Multi-Sensation)是指不仅包括视觉、听觉、触觉、运动感知，而且还应该包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

5、2、沉浸感(Immension)又称存在感，是指操作者存在于虚拟环境中的真实程度，理想的虚拟现实应该达到使操作者感觉和真实环境一样的程度。3、交互性(Interaction)有两个方面：一是指操作者对虚拟环境中物体的可操作程度；另一个是指操作者从虚拟环境中得到实时反馈的自然程度。4、自主性(Autonomy)是指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。5、思想性（或构想性，Imagination）可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的

6、环境。上一页下一页（三）基本硬件1、图像生成器图像生成是虚拟现实系统中最耗费时间的一项任务。2、3D鼠标与虚拟世界交互的关键之一是跟踪真实物体的位置。3、数据手套(DataGlove)这种手套的手指装有传感器，整个手套装有位置/方向跟踪器。4、头盔是和虚拟现实联系极其密切的一种硬件装置，看起来象头盔或风镜。头盔在使用者眼睛的前面装有小型视频显示器，利用特殊的光学系统聚焦和拓展使用者视野。5、声音发生器：虚拟境界中要求的声音系统为三维声音，即真实境界中的听觉方式。上一页下一页（四）虚拟现实系统的体系

7、结构典型的虚拟现实系统结构包括虚拟环境产生器、效果产生器、应用系统和几何造型系统等。1、虚拟环境产生器虚拟环境产生器是VR系统的核心部件，它由计算机软硬件系统，软件开发工具及配套硬件组成。它实质是一个包括数据库和产生立体图像的高性能计算机系统，其主要功能有：对虚拟环境中物体对象及其运动、行为、碰撞作用等特性进行描述；生成左、右眼视图合成三维立体图像；为声音系统实时地提供参与者头部的位置和方向信号；处理输入、输出数据，并将这些数据融合在虚拟环境中。2、效果产生器是完成人与虚拟环境交互的硬件接口装置，

8、包括能产生沉浸感的各类输出装置，例如头盔显示器、立体声耳机等。3、应用系统是面向具体问题的软件部分，描述仿真的具体内容，包括仿真的动态逻辑、结构以及仿真对象之间和仿真对象与用户之间的交互关系，它的内容直接取决于VR系统的应用目的。上一页下一页（五）虚拟现实技术的发展1、概念的提出1965年，Sutherland在篇名为<<终极的显示>>的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想。1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研