虛擬現(xiàn)實技術(shù)與其應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實（“VirtualReality”簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計算機高級人機界面。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。第一頁，共26頁。VR特點:1．計算機提供"環(huán)境",不是"數(shù)據(jù),信息"。這改變了人機接口的內(nèi)容。

2．操作者由視覺,聽覺,力覺感知環(huán)境,由自然的動作操作環(huán)境,不是由屏幕,鍵盤,鼠標和計算機交互。這改變了人機接口的形式。

3．逼真的感知和自然的動作，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺。這改變了人機接口的效果。第二頁，共26頁。發(fā)展歷程：1.1961年，MortonHeilig的設(shè)想----體驗劇場（Sensorama），以布魯克林街道為背景，模擬漫步的感受----先驅(qū)者

2.1965年，計算圖形學之父IvanSutherland發(fā)表論文“終極的顯示”，提出“應(yīng)將計算的顯示屏進化為觀看虛擬世界的窗口”

3.次年，他開始研制第一個頭盔顯示器，1970年，在猶他大學成功演示了它的功能。

4.其他成就：用計算機生成的圖形代替了攝制圖像，并開始設(shè)計場景生成器----圖形加速卡

第三頁，共26頁。第四頁，共26頁。虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實（“VirtualReality”簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計算機高級人機界面。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

第五頁，共26頁。VR特點:新型的人機交互接口1．計算機提供"環(huán)境",不是"數(shù)據(jù),信息"。這改變了人機接口的內(nèi)容。

2．操作者由視覺,聽覺,力覺感知環(huán)境,由自然的動作操作環(huán)境,不是由屏幕,鍵盤,鼠標和計算機交互。這改變了人機接口的形式。

3．逼真的感知和自然的動作，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺。這改變了人機接口的效果。第六頁，共26頁。發(fā)展歷程1961年，MortonHeilig的設(shè)想----體驗劇場（Sensorama），以布魯克林街道為背景，模擬漫步的感受----先驅(qū)者1965年，計算圖形學之父IvanSutherland發(fā)表論文“終極的顯示”，提出“應(yīng)將計算的顯示屏進化為觀看虛擬世界的窗口”次年，他開始研制第一個頭盔顯示器，1970年，在猶他大學成功演示了它的功能。其他成就：用計算機生成的圖形代替了攝制圖像，并開始設(shè)計場景生成器----圖形加速卡第七頁，共26頁。發(fā)展歷程:5.70-80年代，美國軍方投巨資研究“飛行頭盔”和其他軍用仿真器，成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的主要推動力。6.1981年，美國國家航空和宇宙航行局（NASA）制作了當時最先進的液晶顯示器頭盔。7.80年代中期，J.Zimmermn和Jaron.Lanier發(fā)明了數(shù)據(jù)手套。1989年組建VPLResearch公司8.同年JaronLanier在文章中正式使用虛擬現(xiàn)實這一術(shù)語。第八頁，共26頁。發(fā)展歷程70-80年代，美國軍方投巨資研究“飛行頭盔”和其他軍用仿真器，成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的主要推動力。1981年，美國國家航空和宇宙航行局（NASA）制作了當時最先進的液晶顯示器頭盔。80年代中期，J.Zimmermn和Jaron.Lanier發(fā)明了數(shù)據(jù)手套。1989年組建VPLResearch公司同年JaronLanier在文章中正式使用虛擬現(xiàn)實這一術(shù)語。第九頁，共26頁。第十頁，共26頁。第十一頁，共26頁。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用第十二頁，共26頁。（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃和建筑方面的應(yīng)用

城市規(guī)劃一直是對全新的可視化技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃的各個方面，并帶來切實且可觀的利益：展現(xiàn)規(guī)劃方案虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數(shù)據(jù)接口在實時的虛擬環(huán)境中隨時獲取項目的數(shù)據(jù)資料，方便大型復雜工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、投標、報批、管理，有利于設(shè)計與管理人員對各種規(guī)劃設(shè)計方案進行輔助設(shè)計與方案評審。規(guī)避設(shè)計風險虛擬現(xiàn)實所建立的虛擬環(huán)境是由基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設(shè)計的標準和要求建立逼真的三維場景，對規(guī)劃項目進行真實的“再現(xiàn)”。第十三頁，共26頁。第十四頁，共26頁。（二）虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學上的應(yīng)用

虛擬解剖訓練系統(tǒng)、外科手術(shù)模系統(tǒng)、遙控手術(shù)手功能診斷、虛擬訓練機、輪椅虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等。第十五頁，共26頁。模擬手術(shù)應(yīng)用于認知康復第十六頁，共26頁。（三）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育上的應(yīng)用主要用來解釋一些復雜的系統(tǒng)抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一個“虛擬的物理實驗室”，用于解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等。第十七頁，共26頁。虛擬物理實驗室驗證動量守恒第十八頁，共26頁。（四）虛擬現(xiàn)實在軍事與航天工業(yè)的應(yīng)用坦克訓練網(wǎng)絡(luò)SIMNET、虛擬毒刺導彈訓練系統(tǒng)、反潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)ASW等，以及在航空航天上的NASA虛擬現(xiàn)實訓練系統(tǒng)、EVA訓練系統(tǒng)及虛擬座艙等系統(tǒng)。第十九頁，共26頁。第二十頁，共26頁。（五）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示媒體，而且還是一個設(shè)計工具。它以視覺形式反映了設(shè)計者的思想，比如裝修房屋之前，你首先要做的事是對房屋的結(jié)構(gòu)、外形做細致的構(gòu)思，為了使之定量化，你還需設(shè)計許多圖紙，當然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實可以把這種構(gòu)思變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)的設(shè)計模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計者可以完全按照自己的構(gòu)思去構(gòu)建裝飾“虛擬”的房間，并可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設(shè)計的效果，直到滿意為止。既節(jié)約了時間，又節(jié)省了做模型的費用。第二十一頁，共26頁。第二十二頁，共26頁。（六）虛擬現(xiàn)實在產(chǎn)品展示上應(yīng)用企業(yè)可以將他們的產(chǎn)品發(fā)布成網(wǎng)上三維的形式，能夠展現(xiàn)出產(chǎn)品外形的方方面面，加上互動操作，演示產(chǎn)品的功能和使用操作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)高速迅捷的傳播優(yōu)勢來推廣公司的產(chǎn)品。第二十三頁，共26頁。（七）虛擬現(xiàn)實技術(shù)