《cg概论9虚拟现实与增强现实42》由会员分享，可在线阅读，更多相关《cg概论9虚拟现实与增强现实42（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Animation School of CUC,1,虚拟现实的概念、特点和种类,什么是虚拟现实 虚拟现实的特点 虚拟现实的种类,Animation School of CUC,2,虚拟现实是一门综合技术 以计算机技术为主 综合利用计算机图形、图像、可视化、人机交互、人工智能、计算机网络、高性能计算等许多领域的技术，是一个复杂而庞大的系统 生成一个逼真的三维视觉、触觉以及嗅觉等感觉世界 让用户可以从自己的视点出发，利用自身的功能和一些设备 对所产生的虚拟世界这一客体进行浏览和交互式考察,什么是虚拟现实,Animation School of CUC,3,虚拟现实的特点,虚拟现实有三大特点：浸沉感
2、、交互性和构想性 由于三者的英文名称均以“I”打头，又被称为3“I”特性 浸沉感指的是人浸沉在虚拟环境中，具有和在真实环境中一样的感觉 交互性指在虚拟环境中体验者不是被动地感受，而是可以通过自己的动作改变感受的内容 构想性指虚拟的环境是人构想出来的，因而可用以实现一定目标的用途,Immersion,Interaction,Imagination,Animation School of CUC,4,虚拟现实的种类,虚拟现实系统按其功能高低大体可分为四类： 一、桌面虚拟现实系统 也称窗口中的VR。它可以通过桌上型机实现，所以成本较低，功能也最简单，主要用于CAD、CAM、建筑设计、桌面游戏等领域
3、二、沉浸式虚拟现实系统 如各种用途的体验器，使人有身临其境的感觉，各种培训、演示以及高级游戏等用途均可用这种系统,Animation School of CUC,5,虚拟现实的种类,虚拟现实系统按其功能高低大体可分为四类： 三、分布式虚拟现实系统 它在因特网环境下，充分利用分布于各地的资源，协同开发各种虚拟现实应用。它通常是沉浸式虚拟现实系统的发展，也就是把分布于不同地方的沉浸式虚拟现实系统，通过互联网连接起来，共同实现某种用途 四、增强现实又称混合现实系统 它把真实环境和虚拟环境结合起来，既可减少构成复杂真实环境的开销（虚拟环境取代部分真实环境），又可对实际物体进行操作（真实环境取代部分虚拟
4、环境），达到了亦真亦幻的境界，是今后发展的方向,Animation School of CUC,6,虚拟现实的软硬件环境,在硬件方面需要有以下几种设备的支持： 1. 跟踪系统：确定参与者的头、手和身躯的位置 2. 触觉系统：提供力与压力的反馈 3. 音频系统：提供立体声源和判定空间位置 4. 图像生成和现实系统：产生视觉图像和立体现实 5. 高性能计算处理系统：高处理速度、大容量、强联网特性,Animation School of CUC,7,虚拟现实的软硬件环境,在软件方面，要一个虚拟环境工具集或虚拟环境“外壳” 它至少应该具有以下功能： 1. 能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信
5、息 2. 能生成立体的现实图形 3. 能把各种数据库（如地形地貌数据库、物体形象数据库等）、各种CAD软件进行调用和互联的集成环境,Animation School of CUC,8,虚拟现实的关键技术,大规模数据的场景建模技术 动态实时的立体视觉、听觉等生成技术 三维定位、方向跟踪、触觉反馈等传感技术和设备 符合人类认知心理的三维自然交互技术 三维交互软件及系统集成技术等,Animation School of CUC,9,虚拟现实技术的最新进展,1）使用基于图像的绘制技术 或与图形绘制相结合，以提高图形生成的速度； 2）各种新的交互设备 譬如三维力反馈设备，美国Sensable Tech公
6、司的PHANTOM系统等 3）增强现实（Augmented Reality） 也称混合现实，它是将真实环境和虚拟现实的景象结合起来的一种技术，既可减少生成复杂环境的开销，又便于对实际物体的操作,Animation School of CUC,10,虚拟现实技术的最新进展,4）分布式虚拟现实环境 在互联网环境下，充分利用各地的资源优势，协同开发虚拟现实的应用，如美国大型军用交互仿真系统及互联网上的多人游戏等 5）多通道人机交互技术 采用人体多种自然交互手段向系统输入，如手势、语音、身体动作等,Animation School of CUC,11,互联网络上的虚拟现实技术,互联网/网络的基础上，把
7、各种信息变为虚拟现实的所有技术 在已经普及的文字、图像以及动画为主的互联网环境中，引入三维技术 当前，以网络/互联网为基础的虚拟现实技术，大约有20余种 又可划分为几个范畴 一个是以图像为基础的Panorama技术 QuicktimeVR就是这种技术 一个是以 3D网格为基础的Web3D技术 像Cult3D，Virtools，VRML，X3D等都属于这个范畴,Animation School of CUC,12,虚拟建筑场景漫游技术及其应用,1.真实建筑场景的虚拟漫游 这种虚拟漫游的最大特点是：被漫游的对象是客观真实存在的，只不过是异地虚拟漫游形式而已，同时，漫游对象制作是基于对象的真实数据
8、2.虚拟建筑场景的虚拟漫游 虚拟建筑是指客观上并不存在是完全虚构的，或者虽有设计数据但尚未建造的建筑物。虚拟建筑场景漫游是一种应用越来越广泛、前景十分看好的技术领域。在建筑设计、城乡规划、室内装潢等建筑行业，在虚拟战争演练场和作战指挥模拟训练方面，在游戏设计与娱乐行业，乃至在促进未来新艺术形式诞生等方面，它都大有用武之地，而且代表着这些行业的新技术和新水平 （1）建筑设计、城乡规划中和新型房地产虚拟广告 （2）电脑游戏 （3）虚拟战争演练场和作战指挥模拟训练,Animation School of CUC,13,真实名胜景观的虚拟观光旅游,这种虚拟漫游可以使游客足不出户地游历世界各地名胜和风光
9、 异地漫游的对象，除久负盛名的名胜和宏伟建筑群等景物景点以外，还包括被进行虚拟漫游式检查的管道纵横的复杂车间和厂房 因此，制作虚拟漫游对象时，对真实数据的测量精确度要求很高 在名胜景点虚拟漫游系统的开发方面，我国制作的敦煌莫高窟博物馆参观系统、中国的故宫以及西湖风光虚拟游览系统都具有一定代表性,Animation School of CUC,14,真实名胜景观的虚拟观光旅游,值得一提的是于2003年完成的故宫VR紫禁城天子的宫殿项目 安装在故宫博物院的SGI Reality Center是一个沉浸式剧场，可容纳54位观赏者，高分辨率的图像投射在 50 英尺宽、14 英尺高的弧形屏幕上，三台 B
10、arco Galaxy WARP立体 DLP 投影机以一个三管道的 Onyx 3800 InfiniteReality 4系统和千兆专用纹理库为驱动，将高分辨率的图像逼真地投射在屏幕上。参观者能够在虚拟的紫禁城中自由翱翔借助操控器可以漫游于康乾盛世的紫禁城，最近距离地观看太和殿的全景,Animation School of CUC,15,真实地形地景虚拟漫游,广义地说，真实地形地景虚拟漫游和真实景点虚拟观光漫游一样 都属于基于真实数据的而且已经存在着的真实场景虚拟漫游 两者区别在于获取真实景物数据的方式和传感器不大相同而已 这种虚拟漫游在军事上很有用处 它的3I效果是传统军用沙盘或电子沙盘无法
11、达到的 目前多为特定作战或重点保护区域的视景形式的漫游 这种视景的制作是真实地景、地物的再现,Animation School of CUC,16,真实地形地景虚拟漫游,制作过程一般为两步： 第一步根据卫星或航空拍照中的高程数据制作某一战区的地形视景，局部可精确到山脉、河流、机场、桥梁、房屋的显现； 第二步根据航拍素材为上述地形贴上一层纹理，从而大大增强地形、地景的视觉真实感。如果场面很大，场景还要进行无缝拼接,Animation School of CUC,17,虚拟建筑场景的虚拟漫游,（1）建筑设计、城乡规划中和新型房地产虚拟广告 建筑师或规划师可将其设计、规划方案或其理念三维地呈现出来，
12、让投资方或审查者“身临其境”地在漫游中进行多角度体验性观察，找出不理想之处并当即加以改进，以免交付后特别是施工后再去更改设计。,Animation School of CUC,18,虚拟建筑场景的虚拟漫游,（2）电脑游戏 高尚的电脑游戏活动，不仅可达到劳逸交替、消除疲劳的目的，还有陶冶情操和启发想象的益智作用。电脑游戏节目主要是脚本编排下的虚拟人在人造场景中的行为变化。因此虚拟建筑场景漫游技术在该领域的应用和影响举足轻重。 最初的三角洲游戏运用了大量的室内外建筑场景，比如营房、地道、碉堡、指挥塔、军火库、望塔等。后来流行的Quake、VR特警等运用了地铁、火车及轮船内部建筑场景的即时战略游戏已
13、较普遍。当今网络对抗游戏CS的场景更是由三维室内外建筑物组成。就连体育类游戏如极品飞车、FIFA，其中体育场、大桥、隧道等建筑物场景也是不可或缺的。,Animation School of CUC,19,（3） 虚拟战争演练场和作战指挥模拟训练 战场虚拟仿真和指挥模拟训练具有虚拟仿真技术的各种优点 例如安全性、可重复性、经济性、战场环境难度可调性、方便对抗模拟、容易实现各种战术设定等等 其中建筑或广义建筑场景根据训练等级和程度的不同需要可简可繁 可侧重于高山峻岭或丘陵，可侧重于江河湖海或沼泽，也可侧重于沙漠荒原或草地； 可附设机场、公铁路、桥隧或导弹发射场，可附设大厦、兵营或交通枢纽，也可附设
14、岸炮基地或山头雷达站等等 由于上述虚拟建筑场景的侧重或复杂度要视模拟训练的层次不同而调整，所以不强求地形、地景建筑场景数据的真实性,虚拟建筑场景的虚拟漫游,Animation School of CUC,20,增强现实技术(AR),新兴的研究领域 不是把使用者与真实世界隔离开，而是将计算机生成的虚拟物体或其它信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”在虚拟环境与真实世界之间的沟壑间架起了一座桥梁在军事、工业、医疗、教育、文化等领域具有广泛的应用前景,Animation School of CUC,21,增强现实与虚拟现实比较,较低的硬件要求 更高的注册精度 更具真实感,增强现实,虚拟现实,
15、Animation School of CUC,22,增强现实系统框架,特点 虚实结合 实时交互 三维注册,Animation School of CUC,23,增强现实的关键技术,真实场景 图像采集,虚拟物体 绘制渲染,实时跟踪 注册定位,虚实场景 融合显示,增强现实系统,Animation School of CUC,24,增强现实的显示技术,Animation School of CUC,25,增强现实的显示技术,Animation School of CUC,26,注册定位问题,Animation School of CUC,27,注册定位问题,Animation School of
16、CUC,28,注册定位问题,Animation School of CUC,29,场景融合渲染,Animation School of CUC,30,场景融合渲染,Animation School of CUC,31,增强现实应用举例,Animation School of CUC,32,增强现实应用举例,Animation School of CUC,33,增强现实应用举例,Animation School of CUC,34,增强现实应用举例,Animation School of CUC,35,增强现实应用举例,Animation School of CUC,36,增强现实应用举例,Animation School of CUC,37,增强现实应用举例圆明园,虚拟主持人,2000年4月20日安娜诺娃 日本虚拟偶像寺井有纪 中国首位虚拟节目主持人言东方（搭档王晓宁） 仍活跃的虚拟主持人小龙,Animation School of CUC,38,寺井有纪（Yuki）,国籍：日本职业：演员 工作地点：www.wgn.co.jp/yuki 寺井有
