虚拟现实技术讲课教案.ppt

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1、虚拟现实技术主讲：杨文晖课程的主要内容虚拟现实与系统仿真的基本概念和术语虚拟现实与系统仿真的基础方法虚拟现实有关的人的因素，虚拟现实的接口设备和计算机设备虚拟现实的建模技术虚拟现实的应用虚拟现实概述虚拟现实的接口设备虚拟现实的计算机技术虚拟现实的建模和仿真技术虚拟现实的应用课程目录学习重点和难点虚拟现实的基本概念；人的视觉系统和虚拟现实的视觉显示技术；各类位姿跟踪系统的技术；力觉和触觉反馈技术；虚拟现实的计算机系统；虚拟现实的工具软件系统；分布式虚拟现实系统。第一章虚拟现实概述◇课前索引◇第一节　虚拟现实的基本概念

2、◇第二节　虚拟现实有关的人的因素◇章节小结◇课后习题课前索引两个问题1．什么是虚拟现实？2．虚拟现实与人有什么关系？点击观看VRML演示第一节虚拟现实的基本概念虚拟现实的概念有关的其它概念虚拟现实的特点虚拟现实的应用领域虚拟现实的技术1虚拟现实虚拟现实这个概念最早是由谁在什么时间提出的？1989年，美国VPLResearch公司创始人JaronLanier提出了“VirtualReality”（虚拟现实）的概念。如何理解“虚拟”这个词？“Virtual”说明，这个世界或环境是虚拟的，不是真实的。这个世界或环境是人工

3、构造的，是存在于计算机内部的。用户应该能够“进入”这个虚拟的环境中。所谓“进入”这个虚拟的环境中，是指用户以自然的方式与这个环境交互如何理解“交互”这个词？包括感知环境并干预环境，从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉。虚拟现实或虚拟环境系统包括哪些？包括人类操作者、人机接口和计算机问题请给出正确与错误的判别使用虚拟现实系统的标志就是使用头盔式立体显示器和数据手套。虚拟现实系统应用最多的专用设备是头盔式立体显示器和数据手套。于是，有人以使用这些专用设备为虚拟现实系统的标志。这种观点是不准确的

4、。头盔式立体显示器和数据手套等设备，只是当前已经实现的一部分虚拟显示设备。它们还很不完善。例如，头盔的视场，分辨率，造成眩晕等问题还有待解决。听觉接口和力觉接口等设备还在研究，应用还不多。味觉，嗅觉，运动觉等技术，还缺乏研究。关于虚拟仿真虚拟现实系统中的虚拟环境，可能有下列几种情况第一种情况是模仿真实世界中的环境。例如，建筑物，武器系统，或战场环境。这种真实环境，可能是已经存在的，也可能是已经设计好但还没有建成的。为了逼真地模仿真实世界中的环境，要求逼真地建立几何模型和物理模型。环境的动态应符合物理规律。这一类虚拟

5、现实系统的功能，实际是系统仿真。点击观看居室环境的仿真和漫游例子2和虚拟现实有关的几个概念虚拟环境(VirtualEnvironment)系统或虚拟现实(VirtualReality)系统包括人类操作者、人机接口和计算机遥操作(Teleoperator)系统包括人类操作者、人机接口和遥机器人增强现实(AugmentedReality)系统组合了虚拟环境和真实环境合成环境(SyntheticEnvironment)系统是遥操作系统、虚拟环境系统、增强现实系统等的总称。关于虚拟现实系统对于虚拟现实系统，与用户交互的环境

6、实际是人工构造的，存在于计算机内部的环境。这种虚拟的环境，可能是不同的环境。一种情况是真实环境的仿真。例如，仿真真实建筑物的虚拟建筑物。这种真实建筑物可能是已经建成的，也可能是已经设计好但尚未建成的。一种情况是完全虚拟的人造环境。例如在虚拟风洞中，借助可视化技术构造的虚拟风洞环境。又如在三维动画中，人工构造的虚拟环境。关于遥操作系统为什么要针对虚拟现实系统提出这么多概念？概念之间的区别？这些概念之间的区别在于与用户交互的环境不同。虚拟现实系统的环境是怎样的？真实环境的仿真完全虚拟的人造环境遥操作系统的环境是怎样的？

7、对于遥操作系统，与用户交互的环境实际是在远地的一个真实的环境。用户通过类似虚拟现实系统的人机接口，与远处的真实环境交互。也就是看到真实环境的场景，听到真实环境的声音，感到与环境中物体的接触。遥操作系统实际上是高级的遥控系统，是采用了先进的虚拟现实技术的遥控系统。3虚拟现实的特点基于虚拟现实的基本概念，可以得到虚拟现实的下列三个特点。1．人机接口的内容计算机提供“环境”,不是“数据,信息”。这改变了人机接口的内容。2．人机接口的形式操作者由视觉,听觉,力觉感知环境,由自然的动作操作环境,不是由屏幕,键盘,鼠标和计算机

8、交互。这改变了人机接口的形式。3．人机接口的效果逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境的感觉。这改变了人机接口的效果。人机接口内容的改变计算机提供“环境”,不是“数据,信息”。这改变了人机接口的内容。虚拟现实的这个特点体现了计算机应用的新方向。计算机的名称体现了它的最早应用是计算。当时，计算机和用户交互的是计算有关的数值。此后，计算机扩大到处理数值，字符串