虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念2

虛擬現(xiàn)實(shí)原理VR基本概念VR軟件系統(tǒng)平臺(tái)VR引擎實(shí)例和演示VR應(yīng)用模式“虛”與“實(shí)”昔者莊周夢(mèng)為蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻適志與！不知周也。俄然覺，則蘧蘧然周也。不知周之夢(mèng)為蝴蝶與，蝴蝶之夢(mèng)為周與？

——《莊子·齊物論》“虛”與“實(shí)”柏拉圖：真正的世界只是存在于我們的想象中。笛卡爾：我思故我在！“IthinkthereforeIam”記憶裂痕虛擬偶像（SIMONE，又名虛擬情人、西蒙妮）逃出克隆島（TheIsland）時(shí)空悍將（Virtuosity）異次元駭客（TheThirteenthFloor，又名十三階梯、十三度空間）黑客帝國時(shí)間線盜夢(mèng)空間描述虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）就是研究一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，把人們想象中的東西轉(zhuǎn)化為一種虛擬境界和虛擬存在，而這種虛擬境界和虛擬存在對(duì)我們的感覺器官就象真的客觀存在一樣。VR終極目標(biāo)《黑客帝國》距離這個(gè)目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x黑客帝國影片片段不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí)哲學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬實(shí)在與自然實(shí)在的對(duì)等性科學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)研究的三大手段：理論、建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與模擬仿真人類夢(mèng)想的場(chǎng)景在感知中的實(shí)現(xiàn)工程意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)以計(jì)算技術(shù)為核心，生成感知上與真實(shí)環(huán)境高度近似，交互上直觀自然的數(shù)字化環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality1989年由美國Jaron.Lanier發(fā)明出來的一個(gè)詞靈境、幻境、賽伯空間、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實(shí)虛擬化現(xiàn)實(shí)怎樣理解解虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)中中的“現(xiàn)現(xiàn)實(shí)”（（即所虛虛擬的環(huán)環(huán)境）大大致可分分為三種種情況：：第一種情情況是模模仿真實(shí)實(shí)世界中中的環(huán)境境。怎樣理解解虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)第二種情情況是人人類主觀觀構(gòu)造的的環(huán)境。。例如，，用于影影視制作作或電子子游戲的的三維動(dòng)動(dòng)畫。環(huán)環(huán)境是虛虛構(gòu)的，，幾何模模型和物物理模型型可以完完全虛構(gòu)構(gòu)。怎樣理解解虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)第三種情情況是模模仿真實(shí)實(shí)世界中中的人類類不可見見的環(huán)境境。例如如，分子子的結(jié)構(gòu)構(gòu)，空氣氣中速度度、溫度度、壓力力的分布布等。一個(gè)蛋白白質(zhì)分子子的示例例虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)是計(jì)算算機(jī)生成成的給人人多種感官官刺激的虛擬環(huán)環(huán)境。用用戶應(yīng)該該能夠以自然的的方式與與這個(gè)環(huán)環(huán)境交互互，從而產(chǎn)產(chǎn)生置身身于相應(yīng)應(yīng)的真實(shí)實(shí)環(huán)境中中的虛幻幻感，沉浸感，身臨其其境的感感覺1.多感知性性(Multi-Sensory)計(jì)算機(jī)生生成一個(gè)個(gè)給人多多種感官官刺激的的虛擬環(huán)環(huán)境：視視覺感知知、聽覺覺感知、、力覺感感知、觸觸覺感知知、運(yùn)動(dòng)動(dòng)感知、、甚至包包括味覺覺感知、、嗅覺感感知等2.交互性(Interaction)指人能以以自然方方式與虛虛擬世界界進(jìn)行交交互操作作專用交互互設(shè)備，，如數(shù)據(jù)據(jù)手套、、跟蹤器器、觸覺覺和力反反饋裝置置3.沉浸感（（Immersion,存在感、、臨場(chǎng)感感）它是指虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)對(duì)對(duì)介入者者的刺激激在物理理上和認(rèn)認(rèn)知上符符合人的的已有經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，從從而使介介入者感感到自己己作為主主角存在在于模擬擬環(huán)境中中的真實(shí)實(shí)程度虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)概念辨辨析虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)與三維維漫游虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)與景觀觀動(dòng)畫虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)與三維維游戲虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)與計(jì)算算機(jī)圖形形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)概念的的變化虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)是計(jì)算算機(jī)生成成的給人人多種感感官刺激激的虛擬擬環(huán)境。。用戶應(yīng)應(yīng)該能夠夠以自然然的方式式與這個(gè)個(gè)環(huán)境交交互，從從而產(chǎn)生生置身于于相應(yīng)的的真實(shí)環(huán)環(huán)境中的的虛幻感感，沉浸浸感，身身臨其境境的感覺覺應(yīng)用需求求使VR的應(yīng)用重重點(diǎn)進(jìn)行行了多種種變化強(qiáng)調(diào)自然然交互產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)用----如Kinect諸多應(yīng)用用不再強(qiáng)調(diào)調(diào)沉浸感感，而強(qiáng)強(qiáng)調(diào)信息息提供----增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的發(fā)展展歷史與與演變萌芽與誕誕生（60年代-80年代末））軍事與航航天的推推動(dòng)（70年代-80年代）漸入民間間---游戲、娛娛樂、模模擬應(yīng)用用的刺激激（90年代）VR在Internet上的興衰衰（90年代中-21世紀(jì)）VR應(yīng)用的大大眾化與與多元化化（21世紀(jì)）世博會(huì)、、春晚、、文化創(chuàng)創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)業(yè)、3D電影人機(jī)交互互、增強(qiáng)強(qiáng)現(xiàn)實(shí)萌芽與誕誕生（60年代-80年代末））萌芽1929年，EdwinA.Link發(fā)明了飛飛行模擬擬器，使使乘坐者者的感覺覺和坐在在真的飛飛機(jī)上是是一樣的的。1956年，MortonHeileg開發(fā)了一一個(gè)叫做做Sensorama(傳感景院院）的摩摩托車仿仿真器。。1962年，MortonHeileg申請(qǐng)了專專利“全傳感仿仿真器”。該專利蘊(yùn)蘊(yùn)涵了虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的的思想。。萌芽與誕誕生（60年代-80年代末））1962年，美國國電影攝攝影師MortonHeilig研制的Sensorama的立體電電影系統(tǒng)統(tǒng)萌芽與誕誕生（60年代-80年代末））1965年，IvanSutherland在名為““UltimateDisplay”(終極的顯顯示)的論文中中首次提提出了包包括具有有交互圖圖形顯示示、力反反饋設(shè)備備以及聲聲音提示示的虛擬擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的基基本思想想。萌芽與與誕生生（60年代-80年代末末）1966年，美美國MIT林肯實(shí)實(shí)驗(yàn)室室研制制出了了第一一個(gè)頭頭盔式式顯示示器(HelmetMountedDisplay即HMD)1968年，Sutherland在哈佛佛大學(xué)學(xué)的組組織下下開發(fā)發(fā)了頭頭盔式式立體體顯示示器及及一個(gè)個(gè)虛擬擬系統(tǒng)統(tǒng)，可可稱得得上是是第一一個(gè)虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)。。萌芽與與誕生生（60年代-80年代末末）1987年，《科學(xué)的的美國國人》(““ScientificAmerican””)上發(fā)表表了一一篇題題為先先進(jìn)的的計(jì)算算機(jī)界界面（（InterfacesforAdvancedComputing）一文文；該該雜志志還發(fā)發(fā)表了了一篇篇報(bào)導(dǎo)導(dǎo)數(shù)據(jù)據(jù)手套套的文文章基于從從60年代以以來所所取得得的一一系列列成就就，美美國的的JaronLanier在80年代正正式提提出了了“VirtualReality”一詞。。萌芽與與誕生生（60年代-80年代末末）軍事與與航天天的推推動(dòng)（（70年代-80年代））70年代和和80年代早早期，，美國國軍方方開展展“飛飛行頭頭盔””和軍軍事現(xiàn)現(xiàn)代仿仿真器器的研研究1983年美國國DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國國陸軍軍共同同為坦坦克編編隊(duì)作作戰(zhàn)訓(xùn)訓(xùn)練開開發(fā)了了一個(gè)個(gè)實(shí)用用的虛虛擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)系系統(tǒng)SIMNET。SIMNET萌芽與與誕生生（60年代-80年代末末）70年代和和80年代早早期，，美國國軍方方開展展“飛飛行頭頭盔””和軍軍事現(xiàn)現(xiàn)代仿仿真器器的研研究1983年美國國DARPA(DefenseAdvencedResearchProjectsAgency)和美國國陸軍軍共同同為坦坦克編編隊(duì)作作戰(zhàn)訓(xùn)訓(xùn)練開開發(fā)了了一個(gè)個(gè)實(shí)用用的虛虛擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)系系統(tǒng)SIMNET。1984年NASA（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，美國國宇航航局））研制制成功功具有有現(xiàn)代代虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)雛形形的VIVED系統(tǒng)1988年NASA研究完完成VIEW系統(tǒng)NASA研制的的VIVED和VIEW系統(tǒng)漸入民民間---游戲、、娛樂樂、模模擬應(yīng)應(yīng)用的的刺激激（90年代））3D游戲主題公園、、游樂場(chǎng)飛行、航海海、醫(yī)學(xué)等等的模擬訓(xùn)訓(xùn)練1990年最早出現(xiàn)現(xiàn)的兩款3D游戲1995年的3D游戲毀滅戰(zhàn)士1&2（Doom1&2）2004年Doom3的效果2011年，Crysis2主題公園、、游樂場(chǎng)4D影院4D影院演示24D影院演示1虛擬高爾夫夫球場(chǎng)飛行、航海海駕駛模擬擬駕駛射擊模模擬醫(yī)學(xué)模擬、、仿真演示:medicien.mpg漸入民間---軟硬件技術(shù)術(shù)的發(fā)展顯卡的出現(xiàn)現(xiàn)與飛速發(fā)發(fā)展計(jì)算機(jī)圖形形基礎(chǔ)算法法的發(fā)展游戲引擎、、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)平臺(tái)軟件件的研發(fā)VR在Internet上的興衰（（90年代中-21世紀(jì)）網(wǎng)絡(luò)上的虛虛擬世界/VR在Internet上的興衰（（90年代中-21世紀(jì)）2006-2007年隨secondlife的被報(bào)道而而繁榮國內(nèi)出現(xiàn)很很多類似產(chǎn)產(chǎn)品局面遲遲無無法打開，，大都面臨臨破產(chǎn)原因分析技術(shù)問題無法找到盈盈利模式VR應(yīng)用的大眾眾化與多元元化（21世紀(jì)）多媒體創(chuàng)意意展示奧運(yùn)、世博博、春晚3D電影阿凡達(dá)清明上河圖圖---水晶石公司司制作多媒體創(chuàng)意意展示虛擬現(xiàn)實(shí)藝藝術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)與與數(shù)字媒體體、文化創(chuàng)創(chuàng)意緊密結(jié)結(jié)合起來VR應(yīng)用的大眾眾化與多元元化（21世紀(jì)）適當(dāng)放寬對(duì)對(duì)沉浸感的的追求，而而重視用戶戶體驗(yàn)創(chuàng)意展示、、體驗(yàn)人機(jī)交互----Kinect,iPhone增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)——google智能眼鏡Google眼鏡演示虛擬現(xiàn)實(shí)概概念的進(jìn)一一步總結(jié)有很深的哲哲學(xué)淵源是一種理念念新的應(yīng)用模模式不斷產(chǎn)產(chǎn)生，應(yīng)用用熱點(diǎn)在不不斷發(fā)生變變化是多學(xué)科的的融合虛擬現(xiàn)實(shí)及及其相關(guān)學(xué)學(xué)科虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)圖形形學(xué)自動(dòng)化控制制計(jì)算機(jī)視覺覺模式識(shí)別科學(xué)計(jì)算可可視化數(shù)字圖像處處理人機(jī)交互生理學(xué)、心心理學(xué)等輸入/輸出設(shè)備人工智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)意義上上的純粹的的概念：虛擬現(xiàn)實(shí)是是計(jì)算機(jī)生生成的給人人多種感官官刺激的虛虛擬環(huán)境。。用戶應(yīng)該該能夠以自自然的方式式與這個(gè)環(huán)環(huán)境交互，，從而產(chǎn)生生置身于相相應(yīng)的真實(shí)實(shí)環(huán)境中的的虛幻感，，沉浸感，，身臨其境境的感覺應(yīng)用意義上上的概念利用計(jì)算機(jī)機(jī)及各種傳傳感設(shè)備構(gòu)構(gòu)造一種信信息環(huán)境，，人能夠高高效、自然然地對(duì)此信信息環(huán)境進(jìn)進(jìn)行感知、、交互，產(chǎn)產(chǎn)生沉浸感感或達(dá)到某某種信息傳傳達(dá)的目的的。對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)概念的分分析應(yīng)用意義上上的概念利用計(jì)算機(jī)機(jī)及各種傳傳感設(shè)備構(gòu)構(gòu)造一種信信息環(huán)境，，人能夠高高效、自然然地對(duì)此信信息環(huán)境進(jìn)進(jìn)行感知、、交互，產(chǎn)產(chǎn)生沉浸感感或達(dá)到某某種信息傳傳達(dá)的目的的。虛擬現(xiàn)實(shí)（（VirtualReality）虛擬的現(xiàn)實(shí)實(shí)虛擬化現(xiàn)實(shí)實(shí)虛擬與現(xiàn)實(shí)實(shí)與幾個(gè)概念念的辨析虛擬現(xiàn)實(shí)與與三維漫游游，景觀動(dòng)動(dòng)畫，三維維游戲，計(jì)計(jì)算機(jī)圖形形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與與媒體數(shù)字媒體，，新媒體創(chuàng)意媒體虛擬現(xiàn)實(shí)概概念的進(jìn)一一步分析什么是虛擬擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的的終極目標(biāo)標(biāo)不同層次上上的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的的概念辨析析虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)應(yīng)用目標(biāo)的的變化虛擬現(xiàn)實(shí)的的發(fā)展歷史史與演變虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的組成成虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的一般般組成形式式虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)的組成成元素介入者（人人）虛擬世界生生成設(shè)備---VR的計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)VR的人機(jī)接口口感知設(shè)備：：給介入者者提供感知知信號(hào)跟蹤設(shè)備：：探測(cè)（接接受）介入入者的反應(yīng)應(yīng)動(dòng)作虛擬世界介入者（人）感知設(shè)備跟蹤設(shè)備人機(jī)接口感官刺激信號(hào)反應(yīng)動(dòng)作生成虛擬世世界的設(shè)備備硬件計(jì)算機(jī)軟件操作系統(tǒng)；；虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)引擎；建建模軟件……網(wǎng)絡(luò)分布式交互互仿真已經(jīng)經(jīng)成為現(xiàn)代代仿真技術(shù)術(shù)，特別是是軍事仿真真的潮流。。通訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)可以把VE轉(zhuǎn)換成共享享的分布式式計(jì)算環(huán)境境。這些設(shè)備的的主要功能能視覺通道信信號(hào)生成與與顯示（要求：實(shí)實(shí)時(shí)的幀速速率；高質(zhì)質(zhì)量的圖像像）聽覺通道信信號(hào)生成與與顯示觸覺和力覺覺通道信號(hào)號(hào)生成與顯顯示支持實(shí)時(shí)人人機(jī)交互操操作的功能能——三維空間定定位、碰撞撞檢測(cè)、語語音識(shí)別以以及人機(jī)實(shí)實(shí)時(shí)對(duì)話功功能系統(tǒng)組成框框圖虛擬世界介入者（人）感知設(shè)備跟蹤設(shè)備人機(jī)接口感官刺激信號(hào)反應(yīng)動(dòng)作虛擬現(xiàn)實(shí)的的人機(jī)接口口VR的人機(jī)接口口有兩個(gè)作作用：給人提供環(huán)環(huán)境感知信信息----感知設(shè)備機(jī)器人跟蹤、探測(cè)測(cè)人的動(dòng)作作和響應(yīng)----跟蹤設(shè)備機(jī)器人眼、耳、鼻鼻、舌、身身、意根據(jù)實(shí)驗(yàn)心心理學(xué)家統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，人類類獲取的信信息83%來自視覺，