虛擬現(xiàn)實(shí)選修學(xué)期總結(jié)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)選修學(xué)期總結(jié)報(bào)告轉(zhuǎn)眼就到了學(xué)期末，很慶幸自己專業(yè)方向是VR ，在經(jīng)過這個課程的學(xué)習(xí)了解，我對自己的方向更加清楚、目標(biāo)更加明確、對未來充滿了期待。 學(xué)習(xí)心得在這個課程中我首先接觸的是什么事VR,什么是VR?這個問題在老師剛提出來的時(shí)候我居然啞言，課上得其他同學(xué)也和我一樣，教室一片寂然，有羞澀默不做答，或者其他我不知道的原因，這些都不重要，重要的是我是真的不知道，至少在言語表達(dá)上，我也安慰自己說：我知道，這么簡單的事還用說嗎，對于工科生來說我只要會用就可以。是的，我會做，你告訴我做什么我會做好，可我從來沒想過我做的是什么， VR 是什么？我用 3Dmax 建模，用 unity 建場景，寫代

2、碼，我做的就是 VR?這就是VR?當(dāng)何老師問什么是 VR的時(shí)候，就那么短短幾個字的問題卻又萬鈞之力狠狠的給我醒了一下腦門。那時(shí)我研究生也過了算半年多了，跟過項(xiàng)目，做過邊邊角角的事，總有一種感覺好像我什么也沒做，甚至越來越對自己的方向困惑，覺得研究生和大學(xué)沒什么區(qū)別，現(xiàn)在我意識到我確實(shí)什么也沒做，當(dāng)忽視主題零零散散的去做一些事的時(shí)候只不過是一點(diǎn)點(diǎn)腦力更多的是體力勞動，而這些正是我時(shí)常會感覺自己一事無成的根結(jié)。課程細(xì)節(jié)回到最開始的問題：什么是VR？VR 是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的技術(shù)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，利用多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉

3、浸到該環(huán)境中。這是在網(wǎng)絡(luò)上比較普遍的一種定義，每個人的理解不一樣定義也會有所不同，但從這個定義我可以清楚的認(rèn)識到我該做什么，在何老師的進(jìn)一步的講解下，我又了解了 VR 在目前以及將來的應(yīng)用，課后自己也收集了各種各樣的相關(guān)資料，我對VR 的認(rèn)識如下：虛擬現(xiàn)實(shí)（ Virtual Reality ，簡稱 VR） ，是由美國 VPL 公司創(chuàng)建人拉尼爾（ Jaron Lanier ）在 20 世紀(jì) 80 年代初提出的。其具體內(nèi)涵是：綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境成為虛擬環(huán)境（即 Virtual

4、 Environment ，簡稱 VE ） 。VR （虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)可廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，為其提供切實(shí)可行的解決方案。在把我們領(lǐng)進(jìn) VR 的學(xué)習(xí)進(jìn)程中，經(jīng)過認(rèn)識 VR 到熟悉VR ，作為未來為VR 事業(yè)發(fā)展推動力的我們，何老師開始跟我們講述VR 最本質(zhì)的、看起來很神秘的技術(shù)，在這里我感觸最深的是何老師的教學(xué)方法，以學(xué)生為課堂的中心，全面調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，通過布置任務(wù)、推薦參考書讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，能動的去思考問題，希望學(xué)校也能借鑒這種教學(xué)模式。在之后的課程中，何老師依次布置了很多作

5、業(yè)，通過分組、小組討論、小組分工，在課業(yè)中我主要的工作重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)立體消隱和空間曲線循跡顯示動畫，何老師給我們推薦了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，經(jīng)過重點(diǎn)學(xué)習(xí)了三維變換，初步完成了作 業(yè)的基本要求，實(shí)現(xiàn)效果圖如下:-課業(yè)重點(diǎn)在這里面首先我做的事立方體消隱問題，起初是聽了何老師對消隱原理的 講解，然后完全根據(jù)自己對消隱的理解，思路是這樣的，根據(jù)觀察以及平時(shí)的 生活經(jīng)驗(yàn)知道立方體最多可以看到三個面，還有就是一個面，兩個面，就這三 種情況。這是在設(shè)計(jì)之初的分析過程，由于一個立方體被看到三個面的概率最 大，所以先考慮對看到三個面的消隱，首先定義立方體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有八個定 點(diǎn)，在看到三個面時(shí)，恰恰又一個點(diǎn)看不到，所以根據(jù)

6、對比哪個點(diǎn)相對攝像機(jī) 最遠(yuǎn)就可以確定哪個點(diǎn)被遮擋，跟著可以確定哪三條線，三個面試被遮擋。最 后顯示出未被遮擋的面線，從而實(shí)現(xiàn)消隱。而對與只能看到一個面的情況，這 是特殊情況，出現(xiàn)這種情況的條件是同時(shí)有四個點(diǎn)離攝像頭距離一樣，所以只要判斷是否有四個點(diǎn)同時(shí)和攝像頭相距最遠(yuǎn)，然后顯示出另外的四個點(diǎn)以及它 們共同構(gòu)成的面線。同理，當(dāng)顯示兩個面時(shí)，只有兩個點(diǎn)同時(shí)和視像頭等距。據(jù)此便可確定一個完整的立方體遮擋關(guān)系，完成實(shí)時(shí)動態(tài)的消隱效果。接著我有進(jìn)一步的學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，之前的我所做的消隱算法完全基于我對立方體的理解，還有因?yàn)榱⒎襟w的特殊性，該算法缺乏通用性，無法應(yīng)用于其他幾何圖形的消隱，而這正是計(jì)算機(jī)

7、圖形學(xué)所要闡述的內(nèi)容，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)通過利用矩陣來研究幾何圖形的變換關(guān)系，更加規(guī)范的描述了幾何的特征以及規(guī)律，從而增強(qiáng)了算法的通用性，很重要的一個內(nèi)容就是變換矩陣，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)里描述的都是齊次變換矩陣，還有齊次坐標(biāo)，什么叫齊次變換矩陣或者坐標(biāo)？所謂齊次坐標(biāo)就是將一個原本是n 維的向量用一個n+1 維向量來表示。這樣定義的目的就是為了將所有的坐標(biāo)變換用矩陣的乘積來代替，規(guī)范了計(jì)算。而我在次重寫立方體消隱算法正是應(yīng)用了這個齊次變換矩陣，當(dāng)然在數(shù)學(xué)工具上做了調(diào)整，相應(yīng)的遮擋算法也有所改變，主要思路是通過定義立方體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還有定義了世界坐標(biāo)，通過計(jì)算立方體每個面的法向量和攝像頭方向向量的乘積，根據(jù)

8、其結(jié)果的正負(fù)號來確定面的消隱，小于零就是未被遮擋，需要在屏幕上顯示出來，反之則不需要顯示。這個算法通用性很強(qiáng)，換個復(fù)雜點(diǎn)的圖形也能很順利的顯示。在實(shí)現(xiàn)之前的立方體消隱的基礎(chǔ)上我又添加了透視效果，發(fā)現(xiàn)比之前的算法更靈活。在寫過兩個程序之后，對計(jì)算機(jī)圖形學(xué)里的基本概念了解了更深刻，不過還是很驚訝前人是怎樣設(shè)計(jì)出各種界面流暢的 3D 軟件，至少在目前來看我也就做做簡單的圖形消隱。在這個基礎(chǔ)上何老師又適時(shí)的給我們小小的提了個難題 實(shí)現(xiàn)空間曲線循跡動畫，為什么說是難題呢，因?yàn)槁牭竭@個題目我滿腦一片白，連個小黑點(diǎn)都沒有，剛才有點(diǎn)成就感，有瞬間發(fā)現(xiàn)自己是真正的小白，活到老學(xué)到老，我又開始在書里找答案，這也是我們這一代學(xué)生的通病吧，遇到問題首先想到的不是想著怎么解決，而是想著哪里有現(xiàn)成的答案，這回可難到我了，找計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也沒用，沒辦法，自己動手豐衣足食，只能靠自己一個一個問題的解決了，首先我對問題做了初步的分析，這里面需要實(shí)時(shí)渲染空間幾何圖形，還有一條空間曲線，渲染空間幾何圖形之前的工作已經(jīng)做了，我現(xiàn)在要生成一條曲線，而且需要獲取曲線的空間位置以便于將每一時(shí)刻的幾何圖形和曲線上的相應(yīng)點(diǎn)對應(yīng)，還有曲線的的走向，也就是切向量，然后通過在不同時(shí)間渲染不同位置的幾何圖形，在時(shí)間幀上連續(xù)刷新從而實(shí)現(xiàn)動畫效果，這里面最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要建立世界坐標(biāo)系以及局部坐標(biāo)系，以為要