8.1 虚拟现实技术概述虚拟现实技术概述 8.1.1 虚拟现实技术的概念 8.1.2 虚拟现实技术的特征 8.1.3 虚拟现实系统的分类 8.1.4 虚拟现实技术的应用 8.2 虚拟现实系统的组成虚拟现实系统的组成 8.2.1 虚拟现实系统的硬件设备 8.2.2 虚拟现实系统的开发软件 8.3 虚拟现实系统的开发虚拟现实系统的开发 8.3.1 Virtools软件特点及工作流程 8.3.2 Virtools软件的界面与工具简介 8.3.3 建模与模型导入 8.3.4 角色动作与移动控制 8.3.5 场景属性设定 8.3.6 系统的输出学习目标学习目标1.掌握虚拟现实技术的相关概念和关键特性；2.了解虚拟现实系统的组成；3.了解虚拟现实系统的开发流程；4.掌握Virtools虚拟现实软件的基本操作 8.1.1虚拟现实技术虚拟现实技术 虚拟现实技术就是虚拟现实技术就是采用以计算机技术为采用以计算机技术为核心的现代高科技生核心的现代高科技生成逼真的视、听、触成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围觉一体化的特定范围内虚拟的环境（如飞内虚拟的环境（如飞机驾驶舱、分子结构机驾驶舱、分子结构世界） 8.1.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术的特征 沉浸性（沉浸性（Immersion）3I想象性想象性（Imagination）交互性交互性（Interactivity）沉浸性沉浸性沉浸性沉浸性交互性交互性交互性交互性想象性想象性想象性想象性8.1.3虚拟现实系统的分类虚拟现实系统的分类 1 1按虚拟世界模型的建立方式分类按虚拟世界模型的建立方式分类按虚拟世界模型的建立方式分类按虚拟世界模型的建立方式分类 （1 1）影像式虚拟现实）影像式虚拟现实 影像式虚拟现实又分为针对环境的全景虚拟现实和针影像式虚拟现实又分为针对环境的全景虚拟现实和针对物体的环物虚拟现实两类对物体的环物虚拟现实两类 全景虚拟现实全景虚拟现实 环物虚拟现实环物虚拟现实8.1.3虚拟现实系统的分类虚拟现实系统的分类（2）3D/VR虚拟现实 3D/VR虚拟现实（Polygon base Virtual Reality）是使用三维模型设计软件，通过多个多边形组合成一个三维模型，再给模型增加上纹理、材质、贴图等完成虚拟场景及人物的三维呈现。
图图8-4 3D/VR虚拟现实虚拟现实2按虚拟现实系统的功能和实现方式分类按虚拟现实系统的功能和实现方式分类（1 1）桌面式虚拟现实）桌面式虚拟现实3D/VR虚拟现实虚拟现实（2 2）沉浸式虚拟现实系统）沉浸式虚拟现实系统）沉浸式虚拟现实系统）沉浸式虚拟现实系统 沉浸式虚拟现实系统（沉浸式虚拟现实系统（Immersive VRImmersive VR）是一种）是一种高级的、较理想的虚拟现实系统，它提供一个完高级的、较理想的虚拟现实系统，它提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿佛置身于真实世全沉浸的体验，使用户有一种仿佛置身于真实世界之中的感觉它通常采用洞穴式立体显示装置界之中的感觉它通常采用洞穴式立体显示装置（CAVECAVE系统）或头盔式显示器（系统）或头盔式显示器（HMDHMD）等设备，）等设备，首先把用户的时间、听觉和其他感觉封闭起来，首先把用户的时间、听觉和其他感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用三维鼠并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用三维鼠标、数据手套、空间位置跟踪器等输入设备和视标、数据手套、空间位置跟踪器等输入设备和视觉、听觉等设备，使用户产生一种身临其境、完觉、听觉等设备，使用户产生一种身临其境、完全投入和沉浸于其中的感觉全投入和沉浸于其中的感觉 图图8-6沉浸式虚拟现实系统沉浸式虚拟现实系统 （3）增强现实系统 增强现实（AR Augmented Reality）是一个较新的研究领域，是一种利用计算机对使用者所看到的真实世界产生的附加信息进行景象增强或扩张的技术 .增强现实系统是利用附加的图形或文字信息，对周围真实世界的场景动态地进行增强。
在增强现实的环境中，使用者可以在看到周围真实环境的同时，看到计算机产生的增强信息图图8-7增强现实头盔显示器增强现实头盔显示器 （4）分布式虚拟现实系统 分布式虚拟现实系统（DVR）是指一个支持多人实时通过网络进行交互的软件系统，每个用户在一个虚拟现实环境中，通过计算机与其它用户进行交互，并共享信息8.1.4 虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用 军事模拟军事模拟军事模拟军事模拟数字城市数字城市数字城市数字城市工业仿真工业仿真工业仿真工业仿真数字教学数字教学数字教学数字教学数字娱乐数字娱乐数字娱乐数字娱乐电子商务电子商务电子商务电子商务8.2 虚拟现实系统的组成 一个典型的虚拟现实系统主要由计算机、输入输出设备、虚拟现实设计/浏览软件（应用软件系统）等组成用户以计算机为核心，通过输入输出设备与应用软件设计的虚拟世界进行交互 8.2虚拟现实系统构成虚拟现实系统构成 计算机头盔显示器3D立体显示器3D立体眼镜CAVE 展示系统影象分离器力反馈系统虚拟现实设计/ / 浏览软件游戏手柄/摇杆3D鼠标器3D数据手套位置追踪器动作捕捉器输出设备输入设备虚拟世界虚拟现实设计/ / 浏览软件8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备1输入设备输入设备（1）3D鼠标器鼠标器 （2）数据手套）数据手套8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备（3 3）位置追踪器）位置追踪器 三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键传感设备之一。
它的任务是检测位置与方位，传感设备之一它的任务是检测位置与方位，并将其数据报告给虚拟现实系统并将其数据报告给虚拟现实系统8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备（4 4）3D3D扫描仪扫描仪 三维扫描仪是当前三维扫描仪是当前使用的对实际物体三使用的对实际物体三维建模的重要工具，维建模的重要工具，能快速方便地将真实能快速方便地将真实世界的立体彩色的物世界的立体彩色的物体转换为计算机能直体转换为计算机能直接处理的数字信号，接处理的数字信号，为实物数字化提供了为实物数字化提供了有效的手段有效的手段8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备（5 5）动作采集器）动作采集器 运动采集系统利用网运动采集系统利用网络连接的运动捕捉摄络连接的运动捕捉摄像机和其它相应设备像机和其它相应设备来进行实时运动捕捉来进行实时运动捕捉和分析和分析 8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备2 2输出设备输出设备 （1 1）头盔显示器）头盔显示器 （2 2）3D3D立体眼镜立体眼镜8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备（3 3）3D3D立体显示器立体显示器 使用特殊的光学元件改变显示使用特殊的光学元件改变显示器和人眼的成像系统。
利用通用器和人眼的成像系统利用通用的的TFT LCDTFT LCD液晶显示器作为图像液晶显示器作为图像显示部件，通过科学设计符合立显示部件，通过科学设计符合立体显示照明原理的照明板部件，体显示照明原理的照明板部件，与液晶盒精密装配在一起组成裸与液晶盒精密装配在一起组成裸眼立体显示屏，配合电路系统和眼立体显示屏，配合电路系统和显示软件完成裸眼立体显示器的显示软件完成裸眼立体显示器的系统结构设计系统结构设计8.2.1虚拟现实系统的硬件设备虚拟现实系统的硬件设备（4 4）CAVE CAVE 展示系统展示系统 CAVE CAVE（洞穴式）是一种基于多通道视景（洞穴式）是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境视协同环境 . .该系统可提供一个房间大小的该系统可提供一个房间大小的最小三面或最大七十六面（最小三面或最大七十六面（20042004年）立方年）立方体投影显示空间，供多人参与，所有参与体投影显示空间，供多人参与，所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现的高级虚拟仿真环境中，借助相应虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等），从而获得一种身临其境位置跟踪器等），从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和的高分辨率三维立体视听影像和6 6自由度交自由度交互感受。
互感受8.2.2虚拟现实系统的开发软件虚拟现实系统的开发软件1 1建模工具软件建模工具软件建模工具软件建模工具软件 在建筑设计、游戏场景及角色设计和动画设在建筑设计、游戏场景及角色设计和动画设计等数字娱乐领域比较通用的有计等数字娱乐领域比较通用的有AutodeskAutodesk公司公司的的3DS Max3DS Max和和MayaMaya，AvidAvid公司的公司的Softimage Softimage XSIXSI及及NewTekNewTek公司的公司的LightwaveLightwave等；在飞机设计、等；在飞机设计、船舶设计、汽车设计等工业机械设计领域主要船舶设计、汽车设计等工业机械设计领域主要被法国达索公司（被法国达索公司（Dassault SystemesDassault Systemes）的）的CatiaCatia，美国，美国PTCPTC（Parametric Technology Parametric Technology CorporationCorporation）公司的）公司的Pro/EPro/E（Pro/EngineerPro/Engineer）和）和美国美国UGSUGS公司的公司的UGUG（UnigraphicsUnigraphics）三大厂商）三大厂商的产品占据主流市场。
的产品占据主流市场8.2.2虚拟现实系统的开发软件虚拟现实系统的开发软件2虚拟现实交互设计工具软件虚拟现实交互设计工具软件 虚拟现实技术的迅猛发展 ，从美国Sende8公司开发的WTK（WorldToolKit），到在军事仿真领域占据统治地位的美国MultiGen-Paradigm公司的Vega及发展到后来的Vega Prime，另外包括Virtools、Cult 3D、EON Studio、Quest3D、Anark等Web 3D技术8.3 虚拟现实系统的开发 虚拟现实系统的开发三个步骤虚拟现实系统的开发三个步骤: :第一步：虚拟现实作品三维模型建立，包括设计第一步：虚拟现实作品三维模型建立，包括设计3D3D型、型、3D3D场景、贴图、骨骼系统、场景、贴图、骨骼系统、 角色动作等等角色动作等等第二步：虚拟现实作品交互设计，对第一步建立的三第二步：虚拟现实作品交互设计，对第一步建立的三维模型进行整合、加入互动、物体行为、镜头特效、维模型进行整合、加入互动、物体行为、镜头特效、光影效果、粒子效果等光影效果、粒子效果等第三步：系统集成，即将输入输出设备与虚拟现实作第三步：系统集成，即将输入输出设备与虚拟现实作品内容整合起来，完成读取虚拟世界资料、接收输品内容整合起来，完成读取虚拟世界资料、接收输入设备信号、送交计算机运算、将结果传到输出设入设备信号、送交计算机运算、将结果传到输出设备等功能，形成一套完整的系统，以供用户使用。
备等功能，形成一套完整的系统，以供用户使用三维建模辅助硬件设备三维建模辅助硬件设备三维扫描仪三维扫描仪动作捕捉器动作捕捉器三维建模软件三维建模软件3DS MaxMayaLightwaveSoftimageAuto CadCatiaPro/EUG输入设备输入设备数据手套数据手套运动跟踪器运动跟踪器摄像头摄像头三维鼠标三维鼠标输出设备输出设备数字头盔数字头盔影分离器影分离器CAVE系统系统力反馈系统力反馈系统立体显示器立体显示器应用领域应用领域虚拟现实软件虚拟现实软件作品内容作品内容VegaVirtools工业仿真工业仿真军事模拟军事模拟数字城市数字城市数字娱乐数字娱乐数字教学数字教学电子商务电子商务8.3.1 Virtools软件特点及工作流程软件特点及工作流。