虚拟现实介绍课件.ppt

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1、虚拟现实技术（VR）VirtualReality魏善宝Friday,July30,2021主要内容一概述二虚拟现实技术的软硬件三虚拟现实相关技术发展四虚拟现实技术价值五虚拟现实技术的主要应用六发展展望与存在的问题一、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。1.1什么是虚拟现实虚拟现实技术本质上说是一种高度逼真地模拟人在现实生活中视觉、听觉、动作等行

2、为的交互技术。传统的信息处理环境一直是“人适应计算机”，而当今的目标或理念是要逐步使“计算机适应人”，人们要求通过视觉、听觉、触觉、嗅觉，以及形体、手势或口令，参与到信息处理的环境中去，从而取得身临其境的体验。这种信息处理系统已不再是建立在单维的数字化空间上，而是建立在一个多维的信息空间中。虚拟现实技术就是支撑这个多维信息空间的关键技术。1.2虚拟现实的特点浸没感(Immersion)交互性(Interaction)想象性(Imagination)浸没感(Immersion)指用户感到作为主角存在于模拟环境中真实程度。理想的模拟环境

3、应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。交互性(Interaction)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模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。想象性(Imagination)又称为自主性，强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类

4、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环境。1.3虚拟现实的分类桌面虚拟现实沉浸的虚拟现实增强现实性的虚拟现实分布式虚拟现实桌面虚拟现实系统它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。沉浸式虚拟现实系统通常采用头盔式显示器、洞穴式立体显示等设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用空间位置跟踪定位设备、数据手套、其他手控

5、输入设备、声音设备等使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，是一种较理想的VR系统。增强式虚拟现实系统既允许用户看到真实世界，同时也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象，它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统分布式虚拟现实系统最典型的应用是SIMNET系统，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器运行在同一个虚拟世界中，参与同一场作战演习构建一个虚拟现实系统需要软、硬件的支持，硬件方面主要有：（1）高性能计算机虚拟现实系统必须有运算速度高、图形能力强

6、的计算机硬件支持，以实时处理复杂的图像并缩短参与者的视觉延迟。例如，SGI公司的InfiniteRealityTM系统的纹理填充可达到每秒20.6G象素，纹理下载速度是336Mbyte/秒，每秒可以处理244M、5×5的RGBA图像。二、虚拟现实技术的软硬件SGI（SiliconGraphics）美国硅图公司是一个生产高性能计算机系统的跨国公司，总部设在美国加州旧金山硅谷MOUNTAINVIEW的SGI公司是业界高性能计算系统、复杂数据管理及可视化产品的重要提供商。它提供世界上最优秀的服务器系列以及具有超级计算能力的可视化工作站。(

7、2)头盔显示器头盔显示器提供一种观察虚拟世界的手段，通常支持两个显示源及一组光学器件。这组光学器件将图像以预先确定的距离投影到参与者面前，并将图形放大以加宽视域。(3)立体声音响借助立体声音响可以加强人们对虚拟世界的实际体验。声音装置采集或合成自然声音信号，并利用特殊处理技术使这些信号在360°球体中空间化，使参与者即使头部在运动也能感觉到声音保持在原处不变。(4）力反馈装置力反馈装置则可以提供虚拟物体对人体的作用力，或虚拟物体之间的吸引力和排斥力的信号。(5)触觉反馈装置（如数据手套）使参与者除了接受虚拟世界物体的视觉和听觉信号外

8、，同时还能接受其触觉刺激，如纹理、质地感；观察者还可借助数据手套来操纵虚拟场景中的对象，数据手套中装有许多光纤传感器，能够感知手指关节的弯曲状态，观察者通过手指的活动来实现与虚拟场景互作用，数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件