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1、虚拟现实技术以虚拟现实技术以及其应用及其应用制作人：卫锋 毛兴林 李松虚拟现实技术及其应用虚拟现实 虚拟现实（虚拟现实（虚拟现实（虚拟现实（“Virtual Reality”“Virtual Reality”简称简称简称简称VRVRVRVR），），），），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术
2、、多媒体技术、人了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚等感官功能，使人能够沉浸
3、在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。维信息空间。维信息空间。维信息空间。虚拟现实技术及其应用VR特点特点:1计算机提供环境, 不是数据, 信息。这改变了人机接口的内容。2操作者由视觉,听觉,力觉感知环境, 由自然的动作操作环境, 不是由屏幕,键盘,鼠标和计算机交互。这改变了人机接口的形式
4、。3逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境的感觉。这改变了人机接口的效果。虚拟现实技术及其应用发展历程：发展历程：1. 19611. 1961年，年，年，年，Morton HeiligMorton Heilig的设想的设想的设想的设想-体验剧场体验剧场体验剧场体验剧场（SensoramaSensorama），以布鲁克林街道为背景，模拟漫），以布鲁克林街道为背景，模拟漫），以布鲁克林街道为背景，模拟漫），以布鲁克林街道为背景，模拟漫步的感受步的感受步的感受步的感受-先驱者先驱者先驱者先驱者2. 19652. 1965年，计算图形学之父年，计算图形学之父年，计算图形学之父年，计算图形学之父Iva
5、n SutherlandIvan Sutherland发表论发表论发表论发表论文文文文“ “终极的显示终极的显示终极的显示终极的显示” ”，提出，提出，提出，提出“ “应将计算的显示屏进化应将计算的显示屏进化应将计算的显示屏进化应将计算的显示屏进化为观看虚拟世界的窗口为观看虚拟世界的窗口为观看虚拟世界的窗口为观看虚拟世界的窗口” ”3. 3. 次年，他开始研制第一个头盔显示器，次年，他开始研制第一个头盔显示器，次年，他开始研制第一个头盔显示器，次年，他开始研制第一个头盔显示器， 1970 1970年，年，年，年，在犹他大学成功演示了它的功能。在犹他大学成功演示了它的功能。在犹他大学成功演示了它
6、的功能。在犹他大学成功演示了它的功能。4. 4. 其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，并开始设计场景生成器并开始设计场景生成器并开始设计场景生成器并开始设计场景生成器-图形加速卡图形加速卡图形加速卡图形加速卡虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用虚拟现实 虚拟现实（虚拟现实（“Virtual Reality”“Virtual Reality”“Virtual Reality”“Virtual Reality”简称简称VRVR），又称灵），又称灵境技术，是
7、以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算境技术，是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空
8、间。交互，创建了一种适人化的多维信息空间。虚拟现实技术及其应用VR特点特点:n n新型的人机交互接口新型的人机交互接口n n1 1计算机提供计算机提供 环境环境, , 不是不是 数据数据, , 信息信息 。这改。这改变了人机接口的内容。变了人机接口的内容。2 2操作者由视觉操作者由视觉, ,听觉听觉, ,力觉感知环境力觉感知环境, , 由自然的由自然的动作操作环境动作操作环境, , 不是由屏幕不是由屏幕, ,键盘键盘, ,鼠标和计算机鼠标和计算机交互。这改变了人机接口的形式。交互。这改变了人机接口的形式。3 3逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境逼真的感知和自然的动作，使人产生身临其境的感
9、觉。这改变了人机接口的效果。的感觉。这改变了人机接口的效果。虚拟现实技术及其应用发展历程发展历程n n19611961年，年，Morton HeiligMorton Heilig的设想的设想-体验剧场体验剧场（SensoramaSensorama），以布鲁克林街道为背景，模拟漫），以布鲁克林街道为背景，模拟漫步的感受步的感受-先驱者先驱者n n19651965年，计算图形学之父年，计算图形学之父Ivan SutherlandIvan Sutherland发表论文发表论文“ “终极的显示终极的显示” ”，提出，提出“ “应将计算的显示屏进化应将计算的显示屏进化为观看虚拟世界的窗口为观看虚拟世界的
10、窗口” ”n n次年，他开始研制第一个头盔显示器，次年，他开始研制第一个头盔显示器， 1970 1970年，年，在犹他大学成功演示了它的功能。在犹他大学成功演示了它的功能。n n其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，其他成就：用计算机生成的图形代替了摄制图像，并开始设计场景生成器并开始设计场景生成器-图形加速卡图形加速卡虚拟现实技术及其应用发展历程发展历程:5. 70-805. 70-80年代，美国军方投巨资研究年代，美国军方投巨资研究“ “飞行头盔飞行头盔” ”和其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的和其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的主要推动力。主要推动力。6. 19816. 1
11、981年，美国国家航空和宇宙航行局年，美国国家航空和宇宙航行局（NASANASA）制作了当时最先进的液晶显示器头盔。）制作了当时最先进的液晶显示器头盔。7. 807. 80年代中期，年代中期，J.Zimmermn J.Zimmermn 和和Jaron.LanierJaron.Lanier发明发明了数据手套。了数据手套。 1989 1989年组建年组建VPL ResearchVPL Research公司公司8. 8. 同年同年Jaron LanierJaron Lanier在文章中正式使用虚拟现实在文章中正式使用虚拟现实这一术语。这一术语。虚拟现实技术及其应用发展历程发展历程n n70-8070
12、-80年代，美国军方投巨资研究年代，美国军方投巨资研究“ “飞行头盔飞行头盔” ”和和其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的主要其他军用仿真器，成为虚拟现实技术发展的主要推动力。推动力。n n19811981年，美国国家航空和宇宙航行局（年，美国国家航空和宇宙航行局（NASANASA）制作了当时最先进的液晶显示器头盔。制作了当时最先进的液晶显示器头盔。n n8080年代中期，年代中期，J.Zimmermn J.Zimmermn 和和Jaron.LanierJaron.Lanier发明了数发明了数据手套。据手套。 1989 1989年组建年组建VPL ResearchVPL Research公司
13、公司n n同年同年Jaron LanierJaron Lanier在文章中正式使用虚拟现实这一在文章中正式使用虚拟现实这一术语。术语。虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用虚拟现实技术及其应用（一）虚拟现实技术在城市规划和（一）虚拟现实技术在城市规划和建筑方面的应用建筑方面的应用城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：益： 展现
14、规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。案进行辅助设计与方案评审。 规避设计风险规避设计风险 虚虚拟现实所建立的虚拟环
15、境是由基于真实数据建立拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的行真实的“再现再现”。 虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用（二）虚拟现实在医学上的应用（二）虚拟现实在医学上的应用 虚拟解剖训练系统、外科虚拟解剖训练系统、外科手术模系统、遥控手术手功能诊断、手术模系统、遥控手术手功能诊断、虚拟训练机、轮椅虚拟现实系统等。虚拟训练机、轮椅虚拟现实系统等。虚拟现实技术及其应用模拟手术模拟手术应用于认知康复虚拟现实技术及其
16、应用（三）虚拟现实技术在教育上的应（三）虚拟现实技术在教育上的应用用 主要用来解释一些复杂的系统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年建立了一个“虚拟的物理实验室”，用于解释某些物理概念，如位置与速度，力量与位移等。虚拟现实技术及其应用虚拟物理实验室虚拟物理实验室验证动量守恒验证动量守恒虚拟现实技术及其应用（四）虚拟现实在军事与航天（四）虚拟现实在军事与航天工业的应用工业的应用 坦克训练网络SIMNET、虚拟毒刺导弹训练系统、反潜艇作战系统ASW等，以及在航空航天上的NASA虚拟现实训练系统、EVA训练系统及虚拟座舱等系统。虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术
17、及其应用（五）虚拟现实技术在室内设计中（五）虚拟现实技术在室内设计中的应用的应用 虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房想，比如装修房屋之前，你首先要做的事是对房屋的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化，屋的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化，你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以
18、往只能借助传统的设计模式拟物体和环境，使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰术，设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“ “虚拟虚拟” ”的房间，并可以任意变换自己在房间中的房间，并可以任意变换自己在房间中的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既的位置，去观察设计的效果，直到满意为止。既节约了时间，又节省了做模型的费用。节约了时间，又节省了做模型的费用。虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用（
19、六）虚拟现实在产品展示上应用（六）虚拟现实在产品展示上应用 企业可以将他们的产品发布成网上三维的形式，能够展现出产品外形的方方面面，加上互动操作，演示产品的功能和使用操作，充分利用互联网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。虚拟现实技术及其应用（七）虚拟现实技术在游戏中的应（七）虚拟现实技术在游戏中的应用用 电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。为三维游戏工作者的崇高追求。为三维游戏工作者的崇高追求。为三维游戏工作者的崇高追求。3D3D游戏在保持其实游戏在保持其实游戏在保持其实游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强。地提高和加强。地提高和加强。地提高和加强。虚拟现实技术及其应用虚拟现实技术及其应用END虚拟现实技术及其应用
