虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)概述26

第一章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)概述本章內(nèi)容容1.1虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的概念1.2虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的組成1.3虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的分類1.4虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的研究現(xiàn)現(xiàn)狀1.1虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的概念1.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的概念念2.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的本質(zhì)質(zhì)3.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的基本特特征虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的概念念虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)（（VirtualReality），也稱稱為“靈靈境技術(shù)術(shù)”是一一項(xiàng)綜合合集成技技術(shù)，涉涉及計(jì)算算機(jī)圖形形學(xué),人機(jī)交互互技術(shù),傳感技術(shù)術(shù),人工智能能等領(lǐng)域域，它用用計(jì)算機(jī)機(jī)生成逼逼真的三三維視、、聽(tīng)、嗅嗅覺(jué)等感感覺(jué)，使使人作為為參與者者通過(guò)適適當(dāng)裝置置，自然然地對(duì)虛虛擬世界界進(jìn)行體體驗(yàn)和交交互作用用。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的本質(zhì)質(zhì)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的本質(zhì)質(zhì)在于它它的模擬擬和仿真真?？梢砸酝ㄟ^(guò)現(xiàn)現(xiàn)有的信信息技術(shù)術(shù)手段達(dá)達(dá)到對(duì)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界界中客觀觀事物的的模擬和和再現(xiàn)。。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的基本特特征虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的基本本特征沉浸（Immersion）沉浸性又又稱浸入入性，是是指用戶戶感覺(jué)到到好像完完全置身身于虛擬擬世界中中一樣，，被虛擬擬世界所所包圍、、成為虛虛擬世界界中的一一部分，，使用戶戶由被動(dòng)動(dòng)的觀察察者變成成主動(dòng)的的參與者者，沉浸浸于虛擬擬世界之之中，參參與虛擬擬世界的的各種活活動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的基本本特征交互（Interaction）交互是指指用戶能能通過(guò)自自然的動(dòng)動(dòng)作與虛虛擬世界界的物體體進(jìn)行交交互作用用。實(shí)時(shí)時(shí)產(chǎn)生在在真實(shí)世世界中一一樣的感感知，甚甚至連用用戶本人人都意識(shí)識(shí)不到計(jì)計(jì)算機(jī)的的存在。。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的基本本特征構(gòu)想（Imagination）構(gòu)想性指指虛擬的的環(huán)境是是人想象象出來(lái)的的，同時(shí)時(shí)這種想想象體現(xiàn)現(xiàn)出設(shè)計(jì)計(jì)者相應(yīng)應(yīng)的思想想，因而而可以用用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)一定的的目標(biāo)。。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的組成1.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的發(fā)展2.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的組成3.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的研究?jī)?nèi)內(nèi)容4.虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的萌芽為為第一階階段(1963年－1972年)、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的產(chǎn)生生和初步步形成為為第二階階段(1973年－1989年)、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)一步步的完善善和應(yīng)用用為第三三階段(1990－2005年)。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的組成顯示子系系統(tǒng)檢測(cè)子系系統(tǒng)模擬子系系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的研究?jī)?nèi)內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的理論研研究?jī)?nèi)容容虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的技術(shù)研研究?jī)?nèi)容容虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的理論研研究?jī)?nèi)容容模擬與仿仿真三維圖像像處理虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的技術(shù)研研究?jī)?nèi)容容動(dòng)態(tài)環(huán)境境建模技技術(shù)立體聲合合成和立立體顯示示技術(shù)觸覺(jué)反饋饋交互技術(shù)術(shù)實(shí)時(shí)三維維圖形生生成技術(shù)術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)發(fā)工工具系統(tǒng)集成成技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)最最初主要要應(yīng)用于于飛行模模擬訓(xùn)練練、娛樂(lè)樂(lè)、數(shù)據(jù)據(jù)和模型型可視化化、虛擬擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)環(huán)境仿真真等領(lǐng)域域，現(xiàn)在在虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)擴(kuò)展到人人們生產(chǎn)產(chǎn)生活的的各個(gè)方方面。歸歸納起來(lái)來(lái)主要包包括以下下幾個(gè)方方面：科學(xué)研究究和科學(xué)學(xué)計(jì)算可可視化軍事模擬擬訓(xùn)練教育培訓(xùn)訓(xùn)工程應(yīng)用用醫(yī)學(xué)領(lǐng)域域應(yīng)用娛樂(lè)業(yè)應(yīng)應(yīng)用上海博物物館虛擬擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)網(wǎng)上展廳廳1.3虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的分類類1.分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)2.沉浸式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)3.桌面虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)4.增強(qiáng)虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)(DistributedVR,,簡(jiǎn)稱DVR))是虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)發(fā)發(fā)展和結(jié)結(jié)合的產(chǎn)產(chǎn)物。分分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的目標(biāo)是是在沉浸浸式虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的基基礎(chǔ)上，，將地理理上分布布的多個(gè)個(gè)用戶或或多個(gè)虛虛擬世界界通過(guò)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接接在一起起，使每每個(gè)用戶戶同時(shí)參參與到一一個(gè)虛擬擬空間(真實(shí)感3D立體圖形形、立體體聲)，通過(guò)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)計(jì)算機(jī)與與其他用用戶進(jìn)行行交互，，以達(dá)到到協(xié)同工工作的目目的，它它將虛擬擬現(xiàn)實(shí)的的應(yīng)用提提升到了了一個(gè)更更高的境境界。沉浸式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)沉浸式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)(ImmersiveVR)是一種高高級(jí)的、、較理想想的虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)，它它提供一一個(gè)完全全沉浸的的體驗(yàn)，，使用戶戶有一種種仿佛置置身于真真實(shí)世界界之中的的感覺(jué)。。桌面虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)桌面式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)(DesktopVR)也稱窗口口虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)，是利利用個(gè)人人計(jì)算機(jī)機(jī)或初級(jí)級(jí)圖形工工作站等等設(shè)備，，以計(jì)算算機(jī)屏幕幕作為用用戶觀察察虛擬世世界的一一個(gè)窗口口，采用用立體圖圖形、自自然交互互等技術(shù)術(shù)，利用用中低端端圖形工工作站及及立體顯顯示器，，產(chǎn)生虛虛擬場(chǎng)景景，參與與者使用用位置跟跟蹤器、、數(shù)據(jù)手手套、力力反饋器器、三維維鼠標(biāo)、、或其它它手控輸輸入設(shè)備備，與虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)場(chǎng)景發(fā)發(fā)生互動(dòng)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的重要要技術(shù)特特征，多多感知性性、沉浸浸感、交交互性、、真實(shí)性性。增強(qiáng)虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)增強(qiáng)式虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)(AggrandizeVR)并不要求求與世隔隔絕，允允許用戶戶看到真真實(shí)世界界，同時(shí)時(shí)也可看看到疊加加在真實(shí)實(shí)世界上上的虛擬擬對(duì)象，，它是把把真實(shí)環(huán)環(huán)境和虛虛擬環(huán)境境組合在在一起的的一種系系統(tǒng)，既既可減少少構(gòu)成復(fù)復(fù)雜真實(shí)實(shí)環(huán)境的的計(jì)算，，又可對(duì)對(duì)實(shí)際物物體進(jìn)行行操作，，真正達(dá)達(dá)到了亦亦真亦幻幻的境界界。1.4虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的研究究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究究現(xiàn)狀國(guó)外研究究現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)研研究展望望小結(jié)本章主要要介紹了了虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的基本本概念，，講到了了虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的組成成，目前前的研究究成果以以及虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的具具體分類類方法。。學(xué)習(xí)本本章可以以了解虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)的的特點(diǎn)、、本質(zhì)以以及目前前的發(fā)展展?fàn)顩r。。最后介介紹了國(guó)國(guó)內(nèi)外當(dāng)當(dāng)前虛擬擬現(xiàn)實(shí)的的研究狀狀況。為為本書(shū)