虚拟现实系统组成_虚拟现实系统的特征

分布式虚拟现实和网游的区别分布式虚拟现实系统的特征①共享的虚拟工作空间；②伪实体的行为真实感；③支持实时交互，共享时钟；④多个用户以多种方式相互通信；⑤资源信息共享以及允许用户自然操作环境中对象。

网络游戏中一般不具备③④⑤这几点特征。

网络游戏一般不具备交互性，一般只加入了视觉和声音，对于触觉元素往往没有加入，这也是网游和虚拟现实的重要区别。

三维虚拟声音和立体声音的区别三维虚拟声音的特征1．全向三维定位特性：在三维虚拟空间中把实际声音信号定位到特定虚拟专用源的能力。

2．三维实时跟踪特性：在三维虚拟空间中实时跟踪虚拟声源位置变化或景像变化的能力。

3．沉浸感与交互性：产生身临其境的感觉。

立体声是指具有立体感的声音。

它是一个几何概念，指在三维空间中占有位置的事物。

因为声源有确定的空间位置，声音有确定的方向来源，人们的听觉有辨别声源方位的能力。

特别是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况。

从这个意义上讲，自然界所发出的一切声音都是立体声。

如雷声火车声枪炮声风声雨声等等......当我们直接听到这些立体空间中的声音时，除了能感受到声音的响度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次。

这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声。

区别：三维虚拟声音在虚拟场景中的能使用户准确地判断出声源精确位置、符合人们在真实境界中听觉方式的声音系统，但是立体声音却做不到这一点。

虚拟现实复习资料第一章虚拟现实的定义："Virtual Reality"（虚拟现实）或"Virtual Environment"（虚拟环境）是人工构造的，用计算机实时生成（模拟）的能给人视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感官刺激的实时人机交互系统，存在于计算机内部的环境。

用户应该能够以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境并干预环境），从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉。

1.什么叫虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。

2.虚拟现实系统的构成典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。

如图：3.虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。

(1)沉浸性沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。

(2) 交互性交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。

(3) 想像性想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。

4.虚拟现实系统的分类在实际应用中，根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同，将虚拟现实系统划分为以下4种类型:(1) 桌面式VR系统它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。

桌面式VR系统具有以下主要特点：①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。

②对硬件要求极低③应用比较普遍，因为它的成本相对较低(2) 沉浸式VR系统它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。

虚拟现实与增强现实技术导论第三章虚拟现实系统的核心技术xx年xx月xx日•引言•虚拟现实系统的基本组成•虚拟现实系统的核心技术•虚拟现实系统的性能评估与优化目•虚拟现实技术的发展趋势与挑战录01引言虚拟现实技术是一种模拟真实环境或创造虚拟环境的计算机技术，通过头戴式显示器、手柄等交互设备，使用户能够身临其境地感受虚拟环境，实现身临其境的沉浸式体验。

定义虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、想象性和仿真性等特点，能够让用户感受到身临其境的体验，并可以通过交互设备与虚拟环境进行实时交互。

特点虚拟现实技术的定义与特点虚拟现实技术的应用场景虚拟现实游戏可以让玩家身临其境地感受游戏场景，提高游戏体验。

游戏娱乐领域教育培训领域医疗领域工业设计领域虚拟现实技术可以用于模拟实验、虚拟实训等，提供更为真实和生动的教学环境。

虚拟现实技术可以用于手术模拟、康复训练等医疗过程，提高医疗质量和效率。

虚拟现实技术可以用于产品建模、场景漫游等，提高设计效率和准确性。

1950年代虚拟现实技术的概念最早由科幻作家提出，当时的技术无法实现。

1990年代虚拟现实技术进一步发展，出现了更加先进的设备和算法，如3D图形引擎和物理引擎。

2010年代至今虚拟现实技术已经成为了热门的技术领域之一，得到了广泛的应用和发展。

1980年代虚拟现实技术开始得到发展，出现了一些早期的虚拟现实设备，如头戴式显示器和数据手套。

虚拟现实技术的发展历程02虚拟现实系统的基本组成由高性能计算机、输入设备、输出设备等组成，为虚拟现实应用提供硬件支持。

虚拟现实硬件系统包括高性能的图形处理器、存储器和输入/输出设备，例如头戴式显示器、手柄、触摸屏等，用于创建虚拟环境并提供沉浸式的体验。

为虚拟现实应用提供软件平台和开发工具，实现虚拟现实技术的应用程序开发。

虚拟现实软件系统包括操作系统、开发工具、图形引擎等，用于构建和管理虚拟现实应用程序，并提供各种接口和API，方便开发者进行快速的应用程序开发。

虚拟现实技术第一章1、虚拟现实的概念：用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界；让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。

虚拟现实是计算机与用户之间的一种理想化的人-机界面形式。

通常用户戴一个头盔（用来显示立体图象的头式显示器），手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。

2、虚拟现实的特征与传统计算机相比，虚拟现实系统具有四个重要特征：临界性，交互性，想象性，多感知性3、虚拟现实系统的构成：a.虚拟世界（包含三维模型或环境定义的数据库） b.虚拟现实软件（提供实现观察和参与虚拟世界的能力） c.计算机 d.输入设别（观察和构造虚拟世界；如三维鼠标，数据手套，定义跟踪器等） e.输出设备（现实虚拟世界；如显示器，头盔等）4、虚拟现实系统的类型桌面虚拟现实系统，沉浸式虚拟现实系统，混合虚拟现实系统5、虚拟现实的硬件设备跟踪系统（把使用者身体位置的变动反馈给主机，以实时改变图像和声音）知觉系统（人及交互的各种界面，包括视觉装置：头盔显示器等；触觉装置:数据手套跟踪球等）音频系统：立体声耳机等图像生成和现实系统：产生视觉图象和立体显示6、虚拟现实有哪些软件VR系统开发工具：能够接受各种高性能传感器的信息，如头盔的跟踪信息；能生成立体显示图行；能把各种数据库，各种CAD软件进行调用和互联3DSMax：三维制作软件Maya：三维动画以及虚拟现实制作软件，实时三维模型创建软件Multigen Creator7、眼睛的作用、视觉暂留和临界融合频率的概念眼睛的作用：调节和聚焦，明暗适应，视觉暂留，立体视觉，视场视觉暂留：视觉暂留是视网膜的电化学县乡造成视觉的反应时间。

当观看很短的光脉冲时，视杆细胞得到越0.25s的峰，视椎细胞快4倍（0.04s）。

这种现象造成视觉暂留。

临界融合频率：临界融合频率（CFF）效果会产生把离散图像序列组合成连续视觉的能力，CFF最低20Hz，冰取决于图像尺寸和亮度。

题型：填空、单选、简答第一章虚拟现实技术概述1.虚拟现实的概念：集成了计算机图形学、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术和网络并行处理技术等领域的最新发展成果，把客观上存在的或并不存在的东西，运用计算机技术，在用户眼前生成一个虚拟的环境。

2.虚拟现实的基本特性：沉浸、交互、构想3.虚拟现实发展：20世纪60年代（首次出现概念）→ 80年代逐渐兴起→ 90年代产品问世4.三个发展阶段：70年代前（虚拟现实技术思想的产生）→ 80年代初到中期（初步发展）→80年代末至今（日趋完善）5.虚拟现实系统的构成，主要包括六个模块：检测模块、反馈、传感器、控制、3D模型库、建模模块6.虚拟现实应用：军事、教育、体育、游戏、建筑7.虚拟现实系统基本功能：创建虚拟世界，人与虚拟系统的交互8.虚拟显示研究的内容：虚拟现实技术（人机交互、虚拟系统创建），虚拟现实应用（真实世界仿真、抽象概念建模与可视化）第二章观察方法与观察设备1.虚拟显示系统两种实现：沉浸式实现（交互方式：基于自然方式的人机交互），非沉浸式交互（基于常规交互设备的人机交互）2.VR系统组成：虚拟系统生成设备、感知设备、跟踪设备、基于自然方式的人机交互设备(1)虚拟系统生成设备：一台或多台高性能计算机。

分类：沉浸式（高性能图形工作站、分布式异构计算机的VR系统），非沉浸式（高性能个人计算机）听觉通道信号的生成与显示（声音生成与播放）视觉通道信号的生成与显示（建模与绘制）触觉与力觉通道信号的生成与显示（力的建模与反馈）支持实时人机交互的功能（三维空间定位、碰撞检测、语音识别、人机实时对话。

）(2)感知设备功能：将VR系统各类感知模型转变为人能接受的多通道刺激信号的设备。

感知包括：视、听、触、嗅、味觉等多种通道。

视觉感知设备：立体宽视场图形显示器，包括沉浸式（头盔显示器：封闭式、透视式）和非沉浸式（立体显示器）(3)跟踪设备功能：跟踪并监测位置和方位的设备。

虚拟现实技术介绍虚拟现实（VR-----Virtual Reality），也称灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。

它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流。

虚拟现实的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。

虚拟现实系统具有融合海量信息、逼真再现实景、表现形式新颖直观、传播范围遍及全球、异地浏览方便快捷、内容更新快速简单、互动参与趣味多多等独特优势和特征。

本公司采用空间信息技术和虚拟现实技术开发的系统具有如下功能特点：（1）、支持虚拟漫游，临场体验实现场景虚拟漫游，用户可以自由的漫步其间，可以快速到达想去的地方，这一切都由用户亲手控制。

本系统可以通过键盘、鼠标或操纵杆实现前、后、左、右、上、下方向的位移，同时可以实现左转、右转、仰视、俯视等功能。

用户观看不受限制时间、空间的限制，能根据他们的意志探索整个环境，选择他们自己想体验的东西。

（2）、支持建筑或设备的信息查询及定位功能我们将在系统中建立建筑或设备的信息数据库，通过输入建筑或设备名称，可快速定位到相应的区域或者对象上，同时可以迅速获得相关的数据信息，包括文字介绍、图像、视频、动画、背景音乐以及配音解说等等。

（3）、支持多媒体资源超链接可以将与该建筑或设备相关的视频、音频、实景图片、动画、电子文档等多媒体资源整合在该系统中，采用超链接形式，只需用鼠标轻轻一点，即可调出所需资料。

（4）、支持导航地图可建立一个平面导航地图，使用户清楚了解自身所处地理位置，并可以利用该地图迅速到达指定地点，该地图可以缩小、放大或隐藏。

虚拟现实技术课程教学大纲Virtua1Rea1ityTechno1ogyCourseTeachingProgram学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程性质、任务与目的虚拟现实技术（简称VR）,又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。

虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，一直是信息领域研究开发和应用的热点方向之一。

本课程立足于虚拟现实的特性，从技术和应用两个方向全面系统地讲述虚拟现实的基础理论和实践技能,包括对虚拟现实最新硬件设备和高级软件技术的讲解，以及虚拟现实传统应用和最新应用的介绍。

本门课的主要任务与目的是，学习建模能力，VRM1定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强；真实感及渲染能力，通过提供丰富的渲染相关节点，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源；观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互，视点可以控制对三维世界的观察方式及动画控制。

二、教学基本要求（一）动态环境建模技术学习。

（二）实时三维图形生成技术学习。

（H）立体显示和传感器技术学习。

（四）虚拟现实技应用系统开发工具学习（ShoUt3D的使用、Java3D的使用、3DMax的使用、ShOCkWave3D的使用）。

三、课程的教学内容、重点和难点第一章虚拟现实技术概述一、虚拟现实的基本概念（一）虚拟现实的定义（二）虚拟现实的本质特征（H）虚拟现实系统的组成二、虚拟现实系统的分类（一）桌面虚拟现实系统（二）沉浸式虚拟现实系统（H）增强虚拟现实系统（四）分布式虚拟现实系统三、虚拟现实的发展和现状（一）虚拟现实的发展历程（-）国外虚拟现实技术的研究现状（H）国内虚拟现实技术的研究现状（四）虚拟现实技术的发展趋势四、虚拟现实技术的主要应用领域（一）军事领域（二）医疗领域（H）教育领域（四）文化艺术领域（五）制造业（六）商业第二章虚拟现实系统的硬件设备一、视觉感知设备概述（-）人类视觉模型（二）视觉感知设备二、听觉感知设备概述（-）人类听觉模型（二）听觉感知设备三、触觉和力反馈设备（-）触觉和力反馈模型（二）触觉反馈设备（三）力反馈设备四、位置跟踪设备（-）位置跟踪设备概述（二）机械式位置跟踪设备（三）电磁式位置跟踪设备（四）超声波位置跟踪设备（五）光学式位置跟踪设备（六）惯性位置跟踪设备（七）混合位置跟踪设备（八）常见的三维位置跟踪设备五、虚拟现实的计算设备（-）高性能个人计算机（二）高性能图形工作站（三）高度并行的计算机（四）分布式网络计算机重点：不同虚拟现实系统硬件设备的了解难点：位置跟踪设备的使用第三章虚拟现实的建模技术一、对象虚拟（一）几何建模（二）图像建模（三）图像与几何相结合的建模方法（四）三维对象的视觉外观二、物理建模（一）分形技术（二）粒子系统（H）碰撞一响应建模三、运动建模（一）对象位置（二）对象层次（H）虚拟摄像机（四）行人的运动建模技术四、行为建模（一）基于Agent的行为建模（二）其他行为建模方法五、声音建模（一）虚拟声音建模（二）虚拟声音传播和再现重点：图像与几何相结合的建模方法难点：对象建模技术的掌握第四章虚拟现实的Web3D技术一、Web3D技术概述（-）Web3D技术的发展（二）Web3D技术的特点（三）Web3D发展方向及应用前景二、三维全景技术（一）全景技术概述（二）全景技术常用设备（三）全景作品的制作三、C1I1t3D技术（一）CUIt3D技术概述（二）Cu1t3D窗口介绍（三）CUIt3D制作流程（四）CUIt3D应用实例四、基于Web的其他技术（一）Java3D（二）Viewpoint（三）Atmosphere（四）Shout3D（五）ShockWaveSD重点：Web3D软件的应用难点：三维全景作品的制作第五章三维建模工具3dsMax一、三维建模工具简介二、3dsMax的基础知识（一）3dsMax的操作界面（二）三维标准基本几何体简介（H）变换物体（四）操作视图（五）三维坐标系统的概念（六）选择物体的方法（七）使用组（八）克隆物体（九）三个常用工具三、修改三维几何体（一）修改器介绍（-）常用对象空间修改器（H）“编辑网格”修改器四、样条曲线建模方法（一）创建样条曲线（-）样条曲线的可视化（H）样条曲线的插值（四）样条曲线的基本修改方法（五）常用对象空间修改器（六）样条曲线的放样（七）放样物体的编辑五、材质与贴图（一）材质与贴图的概念（二）材质和贴图的类型（H）材质编辑器的使用（四）标准材质的设置六、灯光与摄影机（一）灯光简介（二）灯光的基本参数（H）摄影机简介七、生成动画（一）生成动画的基本流程（二）小球滚动动画实例八、综合实例（一）演播大厅的制作第六章虚拟现实开发平台EON一、虚拟现实系统开发平台概述（-）虚拟现实系统开发平台的基本功能（二）虚拟现实系统开发平台的发展趋势（H）常见的虚拟现实系统开发平台二、虚拟现实开发平台EON概述（一）EoN技术简介（二）EON产品（Ξ）EoN技术在国内外的研究与应用三、认识EONStudio（一）安装EONStUdio（二）EoNRaPtor的安装与使用（Ξ）EoNSmdiO操作界面四、EON的节点和元件（一）节点（二）元件五、创建EoN应用程序（一）EoN坐标系统（二）导入3D物体（H）交互程序开发（四）发布交互程序六、EON与其他软件的整合（一）EOnX属性设置（~）EoN通信接口（Ξ）EON文件嵌入PPT第七章虚拟现实系统综合实例一、室内漫游交互系统（-）虚拟漫游系统说明（二）EON漫游系统的开发二、机器虚拟拆装训练系统（一）虚拟拆装训练系统说明（二）素材准备（三）交互功能开发（四）打包发布重点：机器虚拟拆装训练系统交互功能的开发难点：EoN漫游系统的开发四、课程各教学环节要求（一）教与学模式建立《虚拟现实技术》的电子教案和多媒体课件或积件，以任务驱动为主线，采用多媒体演播教学、讲授、自主学习、协作学习、小组讨论、上机实验等多种教与学模式。

虚拟现实技术的名词解释_特征_技术特点_五大障碍虚拟现实技术的名词解释虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

虚拟现实技术的特征多感知性指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。

理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

存在感指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。

理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

自主性指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

虚拟现实技术的技术特点VR艺术是伴随着“虚拟现实时代”的来临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类，在《虚拟现实艺术：形而上的终极再创造》一文中，关于VR艺术有如下的定义：“以虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式，我们称之为虚拟现实艺术，简称VR艺术。

该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性。

”“作为现代科技前沿的综合体现，VR艺术是通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互的一种新的艺术语言形式，它吸引艺术家的重要之处，在于艺术思维与科技工具的密切交融和二者深层渗透所产生的全新的认知体验。

与传统视窗操作下的新媒体艺术相比，交互性和扩展的人机对话，是VR艺术呈现其独特优势的关键所在。

从整体意义上说，VR艺术是以新型人机对话为基础的交互性的艺术形式，其最大优势在于建构作品与参与者的对话，通过对话揭示意义生成的过程。

艺术家通过对VR、AR等技术的应用，可以采用更为自然的人机交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想，并赋予创造的过程以新的含义。

如具有VR性质的交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程，艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品之间的沟通与反馈，创造良好的参与性和可操控性;也可以通过视频界面进行动作捕捉，储存访问者的行为片段，以保持参与者的意识增强性为基础，同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像;通过增强现实、混合现实等形式，将数字世界和真实世界结合在一起，观众可以通过自身动作控制投影的文本，如数据手套可以提供力的反馈，可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感，而且可以使观众进入作品的内部，操纵它、观察它的过程，甚至赋予观众参与再创造的机会。