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虚拟现实技术第2章

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虚拟现实技术VR实验室建设方案

虚拟现实技术VR实验室建设方案

虚拟现实技术VR实验室的建设方目录第1章.创客空间概述11.1.提出创客空间的背景11.2.创客教育与STEAM教育11.3.VR+创客空间教育3第2章.现状与需求分析62.1.创客空间发展现状62.1.1.发展现状62.1.2.业务形态与发展模式62.1.3.未来发展趋势62.2.创客空间的学习活动分析72.3.存在的问题与局限性8第3章.华渔教育的VR实验室103.1.VR实验室概述103.2.VR实验室设计103.2.1.VR实验室定位103.2.2.VR实验室组成113.2.3.VR创客教学模式123.2.4.教室装修布局123.3.教学应用设计133.3.1.应用设计143.3.2.教学流程173.3.3.VR创客课堂与STEAM结合教学场景193.4.技术与学研支撑20第4章.101VR实验室优势和特点224.1.释放想象、激发创新224.2.自主动手、实践探索234.3.海量资源、自由编辑244.4.创客教程、轻松上手24第5章.101VR实验室建设内容265.1.教室装修265.1.1.展览区265.1.2.活动区275.1.3.训练区285.1.4.准备工作间295.2.硬件终端305.2.1.头显设备-VR眼镜305.2.2.基础设备-PC主机315.2.3.基础设备-液晶显示器325.2.4.网络设备-网络交换机335.2.5.授课设备-电子白板335.2.6.投影设备-投影机345.2.7.成品输出设备-3D打印机355.3.101VR软件385.3.1.101VR人生编辑器385.4.101VR创客空间资源425.4.1.覆盖分类425.4.2.制作流程435.5.101VR创客教材46第6章.产品清单48第7章.培训方案49第8章.售后方案521.2.创客教育与STEAM 教育(1) 创客教育广义上的创客教育是一种以培育大众创客精神为导向的教育形态第1章.创客空间概述1.1.提出创客空间的背景李克强总理在夏季达法斯论坛致 开幕辞时，提出要歌起“大众创、 业“、“草根创业”的新浪潮，〉i 形成“人人创新’、"万众创新’ 的新局面“2014年9月2015年1月国务院办公厅印发“众创空间”纲领性文件——《关于发展众创空间推进大众创新创业的指导意见》，首次提出“众创空间”口其中众创李克强主持台开国务院常务会议，研究确定支持发展众创空间推进大众创新创业的政策措施，中央文件第一次提到“众创空间”02月，科技部发文，指出以构建“众创空间”为载体，有效整合资源，集成落实政策，打运新常态下经济发展新引望口3月5FL两会的政府工作报告1以李克强再次反复隍到“大众创业、万众创新”，并且将其提升到口国绎济转型和保增长的‘；双引擎之一的高度，显示出政府对创业创新的重视，以及创业创新对中国经济的重要意义。

利用虚拟现实技术改善智慧城市交通拥堵问题

利用虚拟现实技术改善智慧城市交通拥堵问题

利用虚拟现实技术改善智慧城市交通拥堵问题第一章智慧城市交通现状及问题智慧城市建设是当前城市发展的热点话题，尤其是交通领域。

随着城市人口的快速增长和车辆数量的逐年增加，城市交通拥堵问题日益突出，给居民的出行带来巨大困扰。

传统的交通管理方式已经无法满足城市发展对交通的需求，这时候，虚拟现实技术介入，或许能够为城市交通领域带来新的机遇。

第二章利用虚拟现实技术改善交通拥堵问题的实践虚拟现实技术具有极强的虚拟化能力，能够模拟真实的世界，并且在实际场景下进行交互，因此，她的应用涵盖了各个领域。

在交通领域，利用VR技术，我们可以对交通情况进行高保真的模拟和数据分析，这有助于交通管理部门的决策和规划。

1.基于VR的交通模拟基于VR技术的交通模拟，可以模拟城市的道路、交通流量、灯光、天气等各种实际环境，以更加真实的形式呈现出交通运输的情况。

管理人员可以在VR环境里实时观察交通情况，模拟各种交通问题的产生，以便快速做出决策。

2.基于VR的交通规划和优化城市的交通规划和优化是一个长期的过程，需要大量的数据支撑，然而现实环境下，很难获得大量的实际交通数据。

而通过VR 技术，可以建立虚拟的城市模型，可以准确的获取到各种交通数据，并且基于这些数据，进行交通规划和优化，以便快速有效的解决城市交通拥堵问题。

第三章 VR技术改善城市交通的持续挑战VR技术介入城市交通管理，确实为城市交通问题带来了新的思路和解决方案，但也存在一些挑战和问题需要解决。

1.技术上的挑战VR技术发展较为迅速，但在应用于城市交通领域时，仍然需要克服一些技术难点。

例如：如何面对复杂的城市环境进行可靠的建模，如何进行高保真度的模拟与展示、如何避免因VR设备使用体验不佳而导致的用户疲劳等问题，这些问题都需要技术上进行深入的研究和探索。

2.成本上的挑战在VR技术应用于城市交通领域时，需要大量的硬件设备和人力资源投入，成本相对较高，需要大力投资进行框架搭建。

第四章总结利用VR技术改善智慧城市交通拥堵问题，是一个创新性的方法，VR技术可以对城市交通工具进行实时监控以及数据收集，制定并实施相应的交通管理措施，解决城市交通拥堵问题，提高城市居民的出行效率，并推动城市经济发展。

虚拟地理环境 第二章 虚拟现实概论 第一节 虚拟现实简介

虚拟地理环境 第二章 虚拟现实概论 第一节 虚拟现实简介
从过去人只能从计算机系统的外部去观测计算机的处理结果到人能够沉浸到计算机系统所制造的环境之中从过去人只能通过键盘鼠标与计算环境中的单维数字化信息发生交互作用到人能用多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用从过去的人只能从以定量计算为主的结果中得到启发从而加深对事物的认识到人有可能从定性和定量综合集体的环境中得到感性和理性的认识从而深化对概念的认识和萌发新意
1.2 虚拟现实的概念 (1) 虚拟现实的定义
虚拟现实技术发展到今天，也只能说 处于初级阶段。目前的系统受软、硬 件条件的限制，只是在一定程度上给 予用户“真实感”的体验，许多技术 问题尚有待解决。现在还没有明确的 定义。此处给出几个基于虚拟现实系 统特征的定义

定义一：
是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成 逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的沉浸式 虚拟交互环境，用户借助必要的设备以自然的方 式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响 ，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体 验。
(2) 按虚拟夸张程度
合理的虚拟现实：就是根据真实的物理法则由计 算机模拟真实世界。
在这种虚拟世界中人所体验到的一切都是符合客 观规律的。在真实世界中只要条件具备，就可出现 虚拟现实中的情况，因而从中所获得的知识都是有 用的。 例如英国出售的“模拟滑雪器”，“滑雪者”只 要穿上滑雪服，蹬上滑雪板，拄上滑雪棍，带上头 盔式显示器，就可以看到真正滑雪场中白雪皑皑的 高山深谷，并根据自己的状况做出相应的各种滑雪 动作，学习、体验滑雪。
(2) 虚拟现实与其他相关名词的区别
虚拟与“虚幻” 虚拟现实和多媒体的区别 虚拟现实技术与现有仿真技术的区别 虚拟现实与动画技术的区别 虚拟现实与可视化的区别 几个相同意义的名词 :人工现实(Artifical Reality)、灵境、幻真、虚拟环境

虚拟现实技术在数字游戏中的应用

虚拟现实技术在数字游戏中的应用

虚拟现实技术在数字游戏中的应用第一章前言近年来，虚拟现实技术得到了迅速发展，成为了数字游戏领域中一个不可或缺的重要部分。

虚拟现实技术通过多种手段实现感官上的沉浸式体验，使玩家在数字游戏中达到视听、触感、味觉等多种感官方面的完美交互，让玩家有一种如身临其境的感觉。

本文主要介绍虚拟现实技术在数字游戏中的应用，从技术原理、应用实例、未来发展等方面进行分析。

第二章技术原理虚拟现实技术主要依靠计算机图形学、立体成像技术、头戴式显示器、感应器等多种技术构成，使用户能够获得视觉、听觉、力觉等真实的身体感觉。

其中，计算机图形学是虚拟现实技术的核心，通过计算机生成各种场景、物体、人物的三维图像，然后在头戴式显示器中展现出来，使玩家拥有沉浸式感受；立体成像技术能够根据玩家的观察角度自动调整显示器的视角来呈现出立体感；感应器则是实现交互的关键，能够感应玩家的手部、身体等各种姿势，实现与虚拟现实世界之间的互动，从而使玩家获得身临其境的感觉。

第三章应用实例3.1 虚拟现实游戏虚拟现实游戏是虚拟现实技术在数字游戏领域中的应用之一，这种游戏通过头戴式设备和智能感应计算机进行交互，让玩家获得更真实的游戏沉浸感。

例如，虚拟现实恐怖游戏可以让玩家更加深入的感受到恐惧的体验；虚拟现实赛车游戏则可以让玩家拥有更加真实的驾驶感受；虚拟现实射击游戏则更加精准感应玩家的动作，使得玩法更加流畅。

3.2 虚拟现实教育虚拟现实技术在教育领域中也有广泛应用。

例如，历史类虚拟现实课程可以带领学生穿越到各个历史时期，实现真正的时间旅行；医学类虚拟实验则能够实现在没有真实器材情况下进行人体解剖操作等等。

3.3 虚拟现实医疗虚拟现实技术在医疗领域中也有广泛的应用。

例如，在恐惧症状治疗中，可以利用虚拟现实技术，让患者面对自己的恐惧，帮助其克服心理障碍；在康复治疗中，可以利用虚拟现实技术，模拟各种人体运动，辅助患者进行康复训练。

第四章未来发展虚拟现实技术的发展前景可谓无限。

娱乐行业虚拟现实(VR)内容制作方案

娱乐行业虚拟现实(VR)内容制作方案

娱乐行业虚拟现实(VR)内容制作方案第1章研究背景与市场分析 (3)1.1 虚拟现实技术发展概述 (3)1.2 娱乐行业虚拟现实市场分析 (3)1.3 娱乐行业虚拟现实内容需求分析 (4)第2章虚拟现实内容制作技术概述 (4)2.1 虚拟现实内容制作流程 (4)2.2 常用虚拟现实内容制作工具与平台 (5)2.3 虚拟现实内容制作的关键技术 (5)第3章创意与剧本策划 (6)3.1 虚拟现实内容创意来源 (6)3.1.1 历史文化：挖掘我国丰富的历史文化资源，如古代神话、历史故事、民间传说等，为虚拟现实内容提供独特的创意基础。

(6)3.1.2 现代生活：关注现实生活中的热点话题和流行元素，如科幻、悬疑、爱情、喜剧等，使虚拟现实内容更具时代感和吸引力。

(6)3.1.3 跨界融合：将不同领域的元素进行创新性融合，如文学、电影、游戏、音乐等，为虚拟现实内容注入新鲜血液。

(6)3.1.4 用户需求：通过市场调研和用户反馈，了解目标受众的兴趣点和需求，针对性地进行内容创意。

(6)3.2 剧本策划与故事梗概 (6)3.2.1 剧本策划： (6)3.2.2 故事梗概： (6)3.3 角色设定与世界观构建 (7)3.3.1 角色设定： (7)3.3.2 世界观构建： (7)第4章场景设计与制作 (7)4.1 场景设计的原则与方法 (7)4.1.1 原则 (7)4.1.2 方法 (8)4.2 场景建模与贴图 (8)4.2.1 场景建模 (8)4.2.2 贴图 (8)4.3 环境光照与气氛营造 (8)4.3.1 环境光照 (8)4.3.2 气氛营造 (9)第5章角色设计与制作 (9)5.1 角色建模与绑定 (9)5.1.1 角色建模 (9)5.1.2 角色绑定 (9)5.2 角色动画与表情捕捉 (10)5.2.1 角色动画 (10)5.2.2 表情捕捉 (10)5.3.1 材质制作 (10)5.3.2 纹理制作 (10)第6章交互设计与实现 (11)6.1 虚拟现实交互设计原则 (11)6.1.1 易用性原则 (11)6.1.2 反馈原则 (11)6.1.3 自然性原则 (11)6.1.4 个性化原则 (11)6.2 交互逻辑与编程 (11)6.2.1 交互逻辑设计 (11)6.2.2 编程实现 (11)6.3 用户体验与反馈优化 (12)6.3.1 用户体验优化 (12)6.3.2 反馈优化 (12)第7章音频设计与制作 (12)7.1 虚拟现实音频技术概述 (12)7.1.1 声场重建技术 (12)7.1.2 3D音频技术 (13)7.2 音效制作与编辑 (13)7.2.1 音效采集 (13)7.2.2 音效编辑 (13)7.2.3 音效处理插件 (14)7.3 语音合成与角色配音 (14)7.3.1 语音合成技术 (14)7.3.2 角色配音 (14)第8章虚拟现实内容测试与优化 (14)8.1 功能测试与优化 (14)8.1.1 功能测试指标 (14)8.1.2 功能优化策略 (15)8.2 画面优化与渲染 (15)8.2.1 画面优化 (15)8.2.2 渲染优化 (15)8.3 用户测试与反馈分析 (15)8.3.1 用户测试 (15)8.3.2 反馈分析 (15)第9章营销与推广策略 (15)9.1 虚拟现实内容市场定位 (16)9.1.1 受众分析：针对不同年龄段、兴趣和消费水平的用户，对虚拟现实内容进行分类和定位，以满足各类用户的需求。

游戏娱乐领域虚拟现实技术应用及发展趋势研究

游戏娱乐领域虚拟现实技术应用及发展趋势研究

游戏娱乐领域虚拟现实技术应用及发展趋势研究第1章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 研究内容与目标 (3)1.3 研究方法与结构安排 (3)第2章虚拟现实技术概述 (4)2.1 虚拟现实技术定义与发展历程 (4)2.2 虚拟现实技术的核心技术与分类 (4)2.3 虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用价值 (5)第3章虚拟现实硬件设备技术 (5)3.1 头戴式显示器技术 (5)3.1.1 显示技术 (5)3.1.2 视场角 (6)3.1.3 分辨率 (6)3.1.4 刷新率 (6)3.2 位置追踪与动作捕捉技术 (6)3.2.1 位置追踪技术 (6)3.2.2 动作捕捉技术 (6)3.3 输入设备与交互技术 (7)3.3.1 输入设备 (7)3.3.2 交互技术 (7)第四章虚拟现实软件技术 (7)4.1 虚拟现实内容制作技术 (7)4.1.1 三维建模技术 (8)4.1.2 材质与贴图技术 (8)4.1.3 动画与仿真技术 (8)4.2 虚拟现实引擎技术 (8)4.2.1 Unity引擎 (8)4.2.2 Unreal Engine (8)4.2.3 CryEngine (8)4.3 虚拟现实网络传输与渲染技术 (8)4.3.1 网络传输技术 (9)4.3.2 实时渲染技术 (9)4.3.3 多人互动技术 (9)第5章虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用案例 (9)5.1 国内外虚拟现实游戏发展现状 (9)5.2 虚拟现实游戏类型与特点 (9)5.3 典型虚拟现实游戏案例分析 (10)第6章虚拟现实技术与游戏产业发展趋势 (10)6.1 虚拟现实技术发展趋势 (11)6.1.2 应用层面 (11)6.2 游戏产业与虚拟现实技术的融合创新 (11)6.2.1 游戏类型创新 (11)6.2.2 游戏玩法创新 (11)6.3 我国虚拟现实游戏产业政策与发展机遇 (11)6.3.1 政策支持 (12)6.3.2 发展机遇 (12)第7章虚拟现实技术在游戏设计中的创新应用 (12)7.1 虚拟现实技术对游戏设计理念的影响 (12)7.1.1 沉浸式体验的强化 (12)7.1.2 游戏叙事方式的改变 (12)7.1.3 游戏玩法创新 (12)7.2 虚拟现实游戏交互设计 (12)7.2.1 交互方式创新 (12)7.2.2 交互设备发展 (13)7.2.3 交互反馈优化 (13)7.3 虚拟现实游戏场景与角色设计 (13)7.3.1 场景设计创新 (13)7.3.2 角色设计创新 (13)7.3.3 虚拟现实游戏场景与角色互动 (13)第8章虚拟现实技术在游戏体验优化中的应用 (13)8.1 虚拟现实游戏视觉体验优化 (13)8.1.1 环境建模与渲染 (13)8.1.2 视角调整与立体显示 (13)8.1.3 视觉特效与动画 (14)8.2 虚拟现实游戏听觉体验优化 (14)8.2.1 空间音频技术 (14)8.2.2 音频资源制作与处理 (14)8.2.3 交互式音频系统 (14)8.3 虚拟现实游戏交互体验优化 (14)8.3.1 控制器与手势识别 (14)8.3.2 触觉反馈技术 (14)8.3.3 人工智能与自适应游戏设计 (14)第9章虚拟现实技术在游戏娱乐领域的挑战与问题 (14)9.1 虚拟现实技术硬件设备局限性 (14)9.1.1 显示设备分辨率不足 (15)9.1.2 硬件设备延迟问题 (15)9.1.3 舒适性与重量平衡 (15)9.2 虚拟现实内容制作难题 (15)9.2.1 高质量内容制作成本高 (15)9.2.2 技术人才短缺 (15)9.2.3 用户体验与内容创新的矛盾 (15)9.3 虚拟现实游戏产业发展面临的挑战 (16)9.3.2 盈利模式不明确 (16)9.3.3 用户普及率低 (16)9.3.4 政策法规及监管问题 (16)第10章虚拟现实游戏娱乐产业发展策略与建议 (16)10.1 技术研发与创新策略 (16)10.2 市场拓展与渠道建设策略 (16)10.3 政策支持与产业协同发展建议 (17)第1章绪论1.1 研究背景及意义信息技术的飞速发展，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术逐渐成为游戏娱乐领域的一大热点。

物联网的虚拟现实技术


发展趋势 个性化医疗服务
挑战 数据隐私和安全保护
● 04
第四章 物联网的虚拟现实技术 在工业领域的应用
生产过程优化
虚拟现实技术在工业生产中发挥着重要作用， 通过模拟实际生产场景，可以帮助优化生产过 程，提高效率。物联网技术的应用实现了生产 过程的智能化和自动化，为工业生产带来了革 命性的改变。工业生产效率的提升离不开虚拟 现实和物联网这两大关键技术的支持。
现信息交换和控制
传输到云端进行处理和控制
架构
包括感知层、网络层、应用 层等组成
虚拟现实技术的概念
定义
通过计算机模拟的虚拟环境
发展历史
从VR眼镜到全息投影不断演化
分类
包括增强现实、虚拟现实、混合现实等
物联网和虚拟现实技术的融合
关联
虚拟现实技术可以提供更直观的 数据可视化 物联网为虚拟现实技术提供更多 的数据来源
诊断辅助
虚拟现实技术在医学诊 断中的应用
提高诊断准确性
医学诊断辅助技术的 创新
结合人工智能
物联网提高医学图像传 输效率
应用广泛
实时传输医学图像
影像学、病理学等
康复训练
虚拟现实技术应用
物联网监测数据
通过模拟环境帮助患者恢复功能 实时记录患者康复进度
技术趋势 个性化康复方案设计
发展方向 智能硬件结合虚拟现实技术
智能医疗设备
物联网和虚拟现实技术的结合，正在推动智能 医疗设备的发展。智能医疗设备不仅能够实现 智能化管理和监测患者的身体健康数据，还可 以通过虚拟现实技术提供更加直观的诊疗方案。 尽管智能医疗设备面临着数据安全、隐私保护 等挑战，但其优势明显，未来有望成为医疗领 域的重要支柱。
未来发展

基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析

基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析第一章：引言地震是一种自然灾害，发生频率高、影响广泛，给人类的生命和财产带来了极大的威胁。

为了提高灾害防范工作的水平和减轻灾害的损失，地震仿真技术的应用得到了越来越广泛的关注。

而且，随着技术不断发展，虚拟现实技术的应用也越来越成熟，因此，基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析已成为一种研究热点。

本文旨在介绍基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析的相关技术和发展现状。

第二章：虚拟现实技术的概述虚拟现实技术是一种人机交互技术，它通过计算机对真实世界进行模拟和再现，使人们可以在虚拟环境中进行交互和体验。

虚拟现实技术主要包括建模、渲染、交互和感知等基本技术，其中建模是虚拟现实技术的核心，是指将真实世界中的物体和场景转换成计算机可以识别的形式。

渲染是指将建模后的物体和场景以更加真实的方式在计算机上呈现出来，交互是指人与虚拟环境之间的相互作用，感知是指人从虚拟环境中获取信息和知识。

第三章：地震灾害仿真技术的发展地震灾害仿真技术是一种通过计算机对地震现象进行模拟和再现的技术，它主要包括地震发生过程的仿真、地震对建筑物、桥梁等结构物的破坏模拟和地震对人员的影响模拟等内容。

早期的地震仿真技术主要是基于有限元模型进行分析，但是由于计算复杂度高、精度不够等限制，无法完全满足灾害仿真的需求。

随着计算机技术的不断发展和虚拟现实技术的兴起，地震灾害仿真技术得到了广泛的应用。

现代的地震仿真技术主要采用基于物理模型的仿真方法和基于人工智能的仿真方法，其中基于物理模型的仿真方法主要利用有限元方法、有限差分法等进行建模分析，而基于人工智能的仿真方法主要采用神经网络、遗传算法等进行仿真。

在仿真结果的可视化方面，虚拟现实技术的应用也为仿真结果的直观展示提供了便捷的手段。

第四章：基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析的研究现状基于虚拟现实技术的地震灾害仿真分析是一种利用虚拟现实技术对地震灾害各个方面进行模拟和分析的技术，其主要应用于灾害预测、抗震设计和应急救援等方面。

虚拟现实(VR与增强现实(AR技术应用方案

虚拟现实（VR与增强现实（AR技术应用方案第一章：虚拟现实（VR）技术概述 (2)1.1 VR技术的发展历程 (2)1.2 VR技术的核心组成部分 (3)第二章：虚拟现实（VR）硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器（HMD） (4)2.2 手柄与追踪设备 (4)2.3 虚拟现实交互设备 (5)第三章：虚拟现实（VR）软件平台 (5)3.1 VR内容创作工具 (5)3.1.1 Unity (6)3.1.2 Unreal Engine (6)3.1.3 VR Studio (6)3.2 VR应用程序开发框架 (6)3.2.1 OpenVR (6)3.2.2 OSVR (6)3.2.3 Unity XR Interaction Toolkit (6)3.3 VR内容分发平台 (7)3.3.1 SteamVR (7)3.3.2 Oculus Store (7)3.3.3 Viveport (7)第四章：增强现实（AR）技术概述 (7)4.1 AR技术的发展历程 (7)4.2 AR技术的核心组成部分 (8)第五章：增强现实（AR）硬件设备 (8)5.1 智能眼镜 (8)5.2 手机与平板电脑 (9)5.3 AR投影设备 (9)第六章：增强现实（AR）软件平台 (9)6.1 AR内容创作工具 (9)6.1.1 Unity AR Foundation (9)6.1.2 ARKit（iOS） (10)6.1.3 ARCore（Android） (10)6.1.4 Vuforia (10)6.2 AR应用程序开发框架 (10)6.2.1 ARKit（iOS） (10)6.2.2 ARCore（Android） (10)6.2.3 EasyAR (10)6.2.4 Wikitude (11)6.3 AR内容分发平台 (11)6.3.1 Apple App Store (11)6.3.2 Google Play (11)6.3.3 Vuforia Developer Services (11)6.3.4 Wikitude Studio (11)第七章：虚拟现实（VR）在教育领域的应用 (11)7.1 虚拟课堂 (11)7.1.1 概述 (11)7.1.2 应用场景 (12)7.1.3 技术实现 (12)7.2 虚拟实验 (12)7.2.1 概述 (12)7.2.2 应用场景 (12)7.2.3 技术实现 (12)7.3 虚拟实训 (12)7.3.1 概述 (12)7.3.2 应用场景 (12)7.3.3 技术实现 (13)第八章：增强现实（AR）在零售行业的应用 (13)8.1 虚拟试衣 (13)8.2 商品展示 (13)8.3 购物体验优化 (14)第九章：虚拟现实（VR）在医疗领域的应用 (14)9.1 虚拟诊疗 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 应用场景 (15)9.1.3 技术特点 (15)9.2 虚拟手术 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 应用场景 (15)9.2.3 技术特点 (15)9.3 康复训练 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.2 应用场景 (16)9.3.3 技术特点 (16)第十章：增强现实（AR）在娱乐与游戏领域的应用 (16)10.1 虚拟现实游戏 (16)10.2 增强现实游戏 (16)10.3 虚拟现实娱乐体验 (17)第一章：虚拟现实（VR）技术概述1.1 VR技术的发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术作为一种新兴的信息技术，旨在通过计算机的模拟环境，为用户提供一种沉浸式的交互体验。

虚拟现实技术与应用虚拟现实技术第2章

radius 0.5 height 4.0 } }
注意
在同一节点中，各个域没有次序之分，哪个在前，哪 个在后效果是一样的。并且，域名称第一个字母必须 小写。
域和节点书写的情况不同。
节点应该用大括号{ }将所有的域括起来。
域值一般可以跟在域名称后面直接写。
如果是多域值的情况，要用中括号[ 域值之间用逗号或者空格隔开。
VRML 2.0是以SGI公司的Moving Worlds提案为基础的，节点类型被扩 展为54种，支持的对象也已包括动态和静态两大类。
VRML的国际标准草案于于1998年1月正式获得ISO的认定和发布，通 常被称为VRML 97。
1998年，VRML组织更名为Web3D组织，并制订了一个新的标准X3D （Extensible 3D）。
geometry Box {} }
例2 圆柱体设计
#VRML V2.0 utf8 #Draw the column Shape {
appearance DEF Yellow Appearance { material Material { diffuseColor 1.0 1.0 0.0 }
} geometry Cylinder {
可以直观看出，其半径为 0.5VRML单位，高为 6.0VRML 单位。appearance 、material、 geometry 也都是域。
2.2 VRML的语法基础
典型节点语法定义如下：
单值浮点型 单值布尔型
例2.1a 立方体
#VRML V2.0 utf8 Shape {
appearance Appearance {
VrmlPad的安装与运行：VrmlPad的试用版可以从VRML的 资源站点下载安装即可。
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2.1.2 超声波跟踪器
超声波跟踪器是声学跟踪技术最常用的一 种，其工作原理是发射器发出高频超声波脉冲 （频率20KHz以上），由接收器计算收到信号 的时间差、相位差或声压差等，即可确定跟踪 对象的距离和方位。
2-8
2.1 跟踪定位设备
2.1.2 超声波跟踪器
按测量方法的不同，超声波跟踪定位技术可分为：
2、惯性跟踪器
惯性跟踪器也是采用机械方法，其原理是利用小型 陀螺仪测量跟踪对象在其倾角、偏角和转角方面的数据。
3、图像提取跟踪器
一般是由一组摄像机拍摄人及其动作，然后通过图 像处理技术的运算和分析来确定人的位置及动作。
2-13
2.1 跟踪定位设备
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较
跟踪定位器的性能指标主要包括：
2-36
2.5 其他交互设备
2.5.1 触觉和力反馈设备 2.5.2 数据衣 2.5.3 三维扫描仪
2-37
2.5 其他交互设备
2.5.1 触觉和力反馈设备
1、接触反馈设备
（1）充气式接触反馈手套是使用小气囊作为传感装置， 在手套上有20-30个小气囊放在对应的位置，当发生虚拟 接触时，这些小型气囊能够通过空气压缩泵的充气和放气 而被迅速地加压或减压。 （2）振动式接触反馈手套是使用小振动换能器实现的， 换能器通常由状态记忆合金制成，当电流通过这些换能器 时，它们就会发生形变和弯曲。
清华大学出版社
虚拟现实技术
申蔚
曾文琪
2-2
第2章 虚拟现实技术概论
2.1 跟踪定位设备
2.2 立体显示设备
2.3 手部数据交互设备
2.4 虚拟声音输出设备
2.5 其他交互设备
2.6 虚拟现实硬件系统的集成
2-3
2.1 跟踪定位设备
典型的工作方式是：由固定发射器发射出信 号，该信号将被附在用户头部或身上的机动传感 器截获，传感器接收到这些信号后进行解码并送 入计算部件处理，最后确定发射器与接收器之间 的相对位置及方位，数据随后传输到时间运行系 统进而传给三维图形环境处理系统。
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
（3）洞穴式投影显示设备（CAVE）： CAVE就是由投影显示屏包围而成的一个立体空间 （洞穴），分别有4面式、5面式或6面式CAVE系统。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
3、三维显示器 指的是直接显示虚拟三维影像的显示设备，用户 不需佩戴立体眼镜等装置就可以看到立体影像。
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器可以使用多种感光设备，从普 通摄像机到光敏二极管都有。光源也是多种多 样的，如自然光、激光或红外线等，但为避免 干扰用户的观察视线，目前多采用红外线方式。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器使用的主要三种技术：

标志系统 通常是利用传感器（如照相机或摄像机）监测发射器 （如红外线发光二极管）的位置进行追踪。 模式识别系统 把发光器件按某一阵列排列，并将其固定在被跟踪对 象身上，由摄像机记录运动阵列模式的变化，通过与已 知的样本模式进行比较从而确定物体的位置。 激光测距系统 将激光通过衍射光栅发射到被测对象，然后接收经物 体表面反射的二维衍射图的传感器记录。
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器 （Head- Mounted Display，HMD） HMD通常被固定在用户的头部，随着 头部的运动而运动，并装有位置跟踪器， 能够实时测出头部的位置和朝向，并输入 到计算机中。
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
HMD通常被固定在用户的头部，随着头部的 运动而运动，并装有位置跟踪器，能够实时测出 头部的位置和朝向，并输入到计算机中。 计算机根据这些数据生成反映当前位置和朝 向的场景图像，进而由两个LCD或CRT显示屏分 别向两只眼睛提供图像。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 电磁波跟踪器 超声波跟踪器 光学跟踪器 其他类型跟踪器 跟踪传感设备的性能比较
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器
电磁波跟踪器是一种较为常见的空间跟踪 定位器，一般由一个控制部件，几个发射器和 几个接收器组成。
Rockwell Collins / ProView SR80
eMagin / Z800 3Dvisor
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2.2 立体显示设备
2.2.3 手持式立体显示设备
手持式VR立体显示器屏幕很小，它利用某 种跟踪定位器和图像传输技术实现立体图像的 显示和交互作用，可以将额外的数据增加到真 实世界的视图中，用户可以选择观看这些信息， 也可以忽略它们而直接观察真实世界，一般适 用于增强式VR系统中。
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
双眼局部重叠的头盔显示器光学模型
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
衡量头盔显示器性能的指标包括以下各方面： 1、逼真的立体视觉（双眼视觉） 2、分辨率 3、视场（Fireld Of View，FOV） 4、透射率 5、重叠率 6、重量 7、人的因素
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器

优点是其敏感性不依赖于跟踪方位，基本不受 视线阻挡的限制，体积小、价格便宜，因此对 于手部的跟踪大都采用此类跟踪器。 缺点是其延迟较长，跟踪范围小，且容易受环 境中大的金属物体或其他磁场的影响，从而导 致信号发生畸变，跟踪精度降低。

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2.1 跟踪定位设备
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
公司/型号
分辨率 1280×1024 1280×1024 800×600
视 场 60° 80° 40°
重 量 约0.8KG 约0.8KG 约0.225KG
市场参考价 17万元 16万元 15万元
Virtual Research Systems / VR1280


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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器虽然受视线阻挡的限制且工作 范围较小，但其数据处理速度、响应性都非常 好，因而较适用于头部活动范围相当受限而要 求具有较高刷新率和精确率的实时应用。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.4 其他类型跟踪器
1、机械跟踪器
通常把参考点和跟踪对象直接通过连杆装置相连， 采用刚体框架，一方面可以支撑观察设备，另一方面可 以测量跟踪对象的位置和方位。
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2.3 手部数据交互设备
2.3.1 数据手套 2.3.2 空间球 2.3.3 三维浮动鼠标器
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2.3 手部数据交互设备
2.3.1 数据手套（Data Glove）
数据手套是一种戴在用户手上的传感装置，用于检 测用户手部活动的设备，并向计算机发送相应电信号， 从而驱动虚拟手模拟真实手的动作。

飞行时间（Time Of Flight，TOF）测量法
同时使用多个发射器和接收器，通过测量超声波从 发出到反射回来的飞行时间计算出准确的位置和方向。

相位相干（Phase Coherent，PC）测量法
通过比较基准信号和发射出去后发射回来的信号之间 的相位差来确定距离。
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2.1 跟踪定位设备
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2.3 手部数据交互设备
2.3.3 三维浮动鼠标器（3D Flying Mouse）
三维浮动鼠标器的工作原理是：在鼠标内部安装了一个 超声波或电磁探测器，利用这个接收器和具有发射器的 固定基座，就可以测量出鼠标离开桌面后的位置和方向。
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2.4 虚拟声音输出设备
2.4.1 固定式声音设备
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2.2 立体显示设备
人眼立体视觉效应的原理 ：当人在现实生活 中观察物体时，双眼之间6～7cm的距离（瞳距） 会使左、右眼分别产生一个略有差别的影像（即 双眼视差），而大脑通过分析后会把这两幅影像 融合为一幅画面，并由此获得距离和深度的感觉。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备 2.2.2 头盔显示器 2.2.3 手持式立
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
3、三维显示器 三维显示器的实现方法主要分为以下4种：
（1） 在普通的显示屏前附着特殊的涂层和滤光器来替代立 体眼镜的作用。 （2） 利用投影机把同一物体的多幅不同二维影像闪投在显 示屏上，同时屏幕快速旋转，观看者大脑就会将不同画 面拼合而成似乎漂浮在空中的三维物体影像。
如图所示为戴上VPL数据手套的 人手与屏幕显示的虚拟手。该数 据手套把光导纤维和一个三维位 置传感器缠绕在一个轻的、有弹 性的手套上，每个手指的每个关 节处都有一圈纤维，用以测量手 指关节的位置与弯曲。
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2.3 手部数据交互设备
2.3.2 空间球（Space Ball）
空间球是一种可以提供6自由度的桌面设备，它被安 装在一个小型的固定平台上，可以扭转、挤压、按下、 拉出和来回摇摆。
（2）力反馈手套可以独 立反馈每个手指上的力， 主要用于完成精细操作
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2.5 其他交互设备
2.5.2 数据衣（Data Suit）
数据衣将大量的光纤、电 极等传感器安装在一个紧 身服上，可以根据需要检 测出人的四肢、腰部的活 动以及各关节（如腕关节、 肘关节）的弯曲角度，然 后用计算机重建出图像。
固定式声音输出设备即扬声器，允许多个用户同时听到声音， 一般在投影式VR系统中使用。扬声器固定不变的特性使其 易于产生世界参照系的音场，在虚拟世界中保持稳定，且用 户使用起来活动性大。