第10章多媒体虚拟现实技术56.ppt

26十二月2023第10章多媒体虚拟现实技术56

10.1虚拟现实技术概述虚拟现实的定义虚拟现实的发展及研究现状虚拟现实的主要研究内容虚拟现实的特点沉浸感

10.1.1虚拟现实的定义包括了三层含义：虚拟实体是用计算机来生成的一个逼真的实体，“逼真”就是要达到三维视觉，甚至包括三维的听觉及嗅觉等；用户可以通过人的自然技能与这个环境交互，这里自然技能可以是人的头部转动、眼动、手势或其它的身体动作；虚拟现实往往要借助一些三维传感设备来完成交互动作。

虚拟现实技术示意图

10.1.2虚拟现实的发展1965年IvanSutherland提出虚拟现实的基本思想1966年MIT林肯实验室第一个HMD样机完成,并融入力反馈装置1970年IvanSutherland研制成功第一个功能较为齐全的HMD1975年MyronKrueger提出“人工现实”的思想20世纪80年代虚拟现实进一步发展，出现”VirtualReality”(虚拟现实)一词20世纪90年代明确提出虚拟现实研究的主要内容，虚拟现实技术飞速发展

10.1.3虚拟现实的研究现状国外的研究北卡罗来纳大学(UNC)计算机系麻省理工学院(MIT)媒体实验室洛玛琳达(LomaLinda)大学医学中心华盛顿大学人机界面技术实验室(HITLab)美国宇航局(NASA)Ames实验室伊利诺斯州立大学其他机构国内的研究北京航空航天大学计算机系浙江大学（CADCG国家重点实验室、心理实验室）清华大学计算机科学和技术系西安交通大学信息工程研究所北方工业大学CAD研究中心中国科技开发院威海分院其他机构

10.1.4虚拟现实的特点沉浸感(Immersion)视觉浸入听觉浸入触觉浸入嗅觉浸入与味觉浸入交互性(Interaction)构想性(Imagination)

10.1.5沉浸感导致沉浸感的原因是用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于现实物体的存在意识或幻觉。沉浸感必须具备三个要素：图象(imagery)交互(interaction)行为(behavior)沉浸感存在感存在感存在感存在感认知

10.2虚拟现实系统的分类依照虚拟现实与外界交互分类依照虚拟现实特点分类

10.2.1依照虚拟现实与外界交互分类从虚拟现实与外界的交互考虑可以分成三类：封闭式虚拟现实，即与外部现实世界不产生直接交互；开放式虚拟现实，即通过各种传感装置与外界构成反馈闭环；以上两类的结合，即兼备封闭式或开放式的特点，是一种较实用的虚拟现实系统。

10.2.2依照虚拟现实的构成特点分类依照虚拟现实的构成特点可分为：桌面虚拟现实系统，利用微机或低档工作站进行模拟，在一些专用硬件和软件的支持下，参与者可在仿真过程中设计各种环境；临境虚拟现实系统，也称投入式虚拟现实系统。利用使参与者完全投入的各种设备把用户的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，产生一种与世隔绝而被虚拟环境笼罩的错觉，达到完全投入的目的。分布式虚拟现实系统，在临境虚拟现实系统的基础上将不同的用户联接在一起，共享同一个虚拟空间，使用户达到一个更高的境界。传感真实环境控制虚拟环境表现虚拟环境????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

桌面虚拟现实系统与临境虚拟现实系统

10.3系统的组成虚拟现实系统由可交互的虚拟环境、虚拟现实软件、虚拟现实硬件(包括计算机、虚拟现实输入输出设备)三部分组成虚拟现实系统的模型在系统组成上一般包括检测、反馈、传感器、控制、三维模型及建模模块。桌面虚拟现实系统和临境虚拟现实系统之间的主要差别在于：参与者身临其境的程度，这也是他们的系统结构、应用领域和成本都大不相同的原因；前者以常规的CRT彩色显示器和立体眼镜来增加身临其境的感觉，主要交互装置为6自由度鼠标或三维操纵杆，后者采用HMD现实，主要交互装置为数据手套和头部跟踪器。

虚拟现实系统的基本组成输入设备虚拟现实软件虚拟世界计算机输出设备

虚拟现实系统模型图操作虚拟环境反馈外部世界传感装置操作显示

虚拟系统的组成图虚拟环境现实世界系统建模3D模型检测反馈传感器控制用户

桌面虚拟现实系统基本组成图虚拟环境发生器声音合成2?6自由度控制器立体视觉显示器触觉/视觉系统声音显示器声音合成

临境虚拟现实系统基本组成图虚拟环境发生器头盔显示器/数据手套声音合成声音定位语言识别显示电子装置头/眼/手/体跟踪触觉/动觉系统命令图形图象头位置眼位置手位置

10.4虚拟现实的主要研究内容基于视觉、听觉、触觉和嗅觉的逼真模拟世界生成技术三维实时动画视觉环