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虚拟现实技术第3章38

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虚拟现实技术ppt

虚拟现实技术ppt

Thank you!
第三小组
的理解，达到实际实验难以实现的效果，实现了培养动手能力，学习实 验技能，深化物理知识的日的，同时增强了学生对物理实验的兴趣，大
大提高了物理实验教学水平，是物理实验教学改革的有力工具。
三、虚拟实验室展示
2、游戏化学习展示
首都师范大学与香港中文大学联合开发的く游戏化学习社区分是一款寓教 于乐的游戏教学软件，该软件系统采用虚拟现实技术，构建了虚拟的学习 和游戏情境。在系统中，学生通过 AVATAR进入游戏场景，与游戏场景以及 优点：学生和教师通过系统各个模块进行交互合作，共同构成一个游戏 其他同学进行交互。信息收集模块不断地从游戏场景中收集变化的信息并 化的学习社区。利用该游戏教学系统可以让青少年接触一些具有学习性 存放在信息库中。教师通过监控模块可以适时或非适时地读取信息库中的 质的游戏，不仅可以满足他们对游戏的渴望，而且还可以激发他们学习 信息，根据这些信息分析目前学生所处的状态以及游戏场景中的具体情况， 的兴趣。利用这款游戏化学习软件，可以正确地引导孩子，最终使其对 做出决定或给出策略，并通过场景编辑模块向场景库中添加新的场景或修 各科知识的学习产生兴趣。 改已有场景。场景更新模块会适时地检查场景库的更新状态，并及时地更 新游戏场景。学生在游戏场景中活动的同时也会修改场景库，并由场景更 新模块对游戏场景进行更新。
立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立
体声、网络传输、语音输入输出技术等。
一、虚拟现实的概念与分类
2.虚拟现实系统的基本特征
1
1 1
浸沉感
交互性
构想性
浸沉感指的是人浸沉在虚拟环境中，具有和在真实环境中一样的感觉；交互性 指在虚拟环境中体验者不是被动地感受，而是可以通过自己的动作改变感受的 内容；构想性指虚拟的环境是人构想出来的，可以用以实现一定目标的用途。

虚拟现实技术概述(PPT187页).pptx

虚拟现实技术概述(PPT187页).pptx

基于头盔式显示器的系统
投影式虚拟现实系统
远程存在系统（遥在系统）
增强式虚拟现实系统
分布式虚拟现实系统 网络+虚拟现实
➢虚拟现实系统：
=用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
第二章 虚拟现实系统的硬件
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
化
30m s
跟踪范围
半径<1.6m 的半球形
4～5m3
光学 2mm 0.02mm
1mm
＜ 4～8m3（可 1ms 扩展至14m3）
3
三维位置跟踪器类型
典型输入输出装置：
➢三维跟踪传感设备 ➢立体鼠标 ➢传感手套 ➢数据衣 ➢立体显示器 ➢触觉和力觉反馈装置 ➢3-D声音生成器
1、三维位置跟踪器
跟踪器的作用：
获得移动对象的位置和方向信息；
应用：
航行、导弹、CG艺术、交通、 GPS等
VR：
高精度、快速、测量范围小
跟踪器：跟踪身体
身体跟踪：VR系统感知参与者位置和动作； ✓身体姿态与手势； ✓跟踪头部：头的朝向，影响绘制场景 ✓手和手指：手提供了与世界交互的方法
注意：
延迟的原因在于：跟踪器对移动对象的运 动总是滞后的。
系统延迟＝测量延迟＋通信延迟＋绘制与 显示延迟
导致HMD的运动与用户看到的虚拟场景的 运动之间有很大的时间迟滞
对于使用者来说，一方面沉浸感降低，另 一方面导致“仿真病”。
降低延迟的方法：
1.同步锁相：让跟踪器和通信的周期 与显示的周期同步。
2.使用高速通信线路 3.提高跟踪器的采样率（更新率）

虚拟现实技术介绍PPT课件

虚拟现实技术介绍PPT课件
虚拟现实产品特点
Virtual Reality product features
与环境的交互性
There are many variations of passages of Lorem available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humor, or randomized words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem, you need to be sure there isn't anything embarrassing. There are many variations of passages
3
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实展示
Virtual Reality Showcase
虚拟现实展示
虚拟现实技术
虚拟现实介绍
Virtual Reality introduction
27 Jan,1920
14 Feb,1948
09 Mar,1954
虚拟现实大事记
Virtual Reality memorabilia
19 July,1990
25 Jan,2008
16 Feb,2018
4

虚拟现实VR技术ppt课件

虚拟现实VR技术ppt课件
3
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
VRP-DigCity 数字城市平台
VR-Platform 核心引擎
VRP-SDK 三维仿真系统开
发包
13
VRP-Indusim 工业仿真平台
VRP-IE 三维网络平台
VRP-Physics 物理系统
VRP-Travel 虚拟旅游平台
3 VRP及设计流程
3.2 虚拟现实项目的设计流程
14
3 VRP及设计流程
4.2 玻璃材质的创建
19
4 常见材质的创建与编辑
4.2 地板材质的创建
20
4 常见材质的创建与编辑
4.3 布料材质的创建
21
4 常见材质的创建与编辑
4.4 水面材质的创建
22
本节小结
虚拟现实技术的概念、组成、分类； 虚拟现实的应用领域； 虚拟现实系统开发工具； 虚拟现实制作工具VRP及设计流程； 材质的创建与编辑；
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)

虚拟现实技术在教育领域的应用方案

虚拟现实技术在教育领域的应用方案

虚拟现实技术在教育领域的应用方案第1章虚拟现实技术概述 (4)1.1 虚拟现实技术发展历程 (4)1.2 虚拟现实技术原理与关键技术 (4)1.3 虚拟现实技术在教育领域的应用前景 (4)第2章虚拟现实硬件设备选型与应用 (4)2.1 虚拟现实头盔设备 (4)2.2 虚拟现实交互设备 (4)2.3 虚拟现实追踪定位技术 (4)2.4 虚拟现实硬件在教育领域的应用案例 (4)第3章虚拟现实软件系统开发 (4)3.1 虚拟现实软件开发平台选择 (4)3.2 虚拟现实教学内容设计 (4)3.3 虚拟现实教学场景构建 (5)3.4 虚拟现实教学互动设计 (5)第4章虚拟现实技术在学科教学中的应用 (5)4.1 虚拟现实技术在数学教学中的应用 (5)4.2 虚拟现实技术在物理教学中的应用 (5)4.3 虚拟现实技术在化学教学中的应用 (5)4.4 虚拟现实技术在生物教学中的应用 (5)第5章虚拟现实技术在职业技能培训中的应用 (5)5.1 虚拟现实技术在工程技术领域的应用 (5)5.2 虚拟现实技术在医疗卫生领域的应用 (5)5.3 虚拟现实技术在航空航天领域的应用 (5)5.4 虚拟现实技术在教育培训行业的应用案例 (5)第6章虚拟现实技术在语言学习中的应用 (5)6.1 虚拟现实技术在英语教学中的应用 (5)6.2 虚拟现实技术在第二外语教学中的应用 (5)6.3 虚拟现实技术在语言环境模拟中的应用 (5)6.4 虚拟现实技术在语言实践教学中的应用 (5)第7章虚拟现实技术在特殊教育领域的应用 (5)7.1 虚拟现实技术在残障教育中的应用 (5)7.2 虚拟现实技术在心理辅导中的应用 (5)7.3 虚拟现实技术在特殊教育个性化教学中的应用 (5)7.4 虚拟现实技术在特殊教育领域的发展前景 (5)第8章虚拟现实技术在远程教育中的应用 (5)8.1 虚拟现实技术在远程课堂教学中的应用 (5)8.2 虚拟现实技术在远程实验室建设中的应用 (5)8.3 虚拟现实技术在远程教育资源共享中的应用 (5)8.4 虚拟现实技术在远程教育互动性提升中的应用 (5)第9章虚拟现实技术在教育游戏中的应用 (5)9.1 虚拟现实技术与教育游戏的结合 (5)9.2 虚拟现实教育游戏的设计与开发 (6)9.3 虚拟现实教育游戏在课堂教学中的应用 (6)9.4 虚拟现实教育游戏的发展趋势 (6)第10章虚拟现实技术在校园文化建设中的应用 (6)10.1 虚拟现实技术在校园景观展示中的应用 (6)10.2 虚拟现实技术在校园历史传承中的应用 (6)10.3 虚拟现实技术在校园文化活动中的应用 (6)10.4 虚拟现实技术在校园安全教育与演练中的应用 (6)第11章虚拟现实技术在教育管理与评估中的应用 (6)11.1 虚拟现实技术在教育管理决策支持中的应用 (6)11.2 虚拟现实技术在教学评估与监督中的应用 (6)11.3 虚拟现实技术在教育质量监测中的应用 (6)11.4 虚拟现实技术在教育数据分析与挖掘中的应用 (6)第12章虚拟现实技术在教育领域的发展趋势与挑战 (6)12.1 虚拟现实技术在教育领域的发展趋势 (6)12.2 虚拟现实技术在教育领域面临的挑战 (6)12.3 虚拟现实技术在教育领域的创新机遇 (6)12.4 虚拟现实技术在教育领域的未来展望 (6)第1章虚拟现实技术概述 (6)1.1 虚拟现实技术发展历程 (6)1.2 虚拟现实技术原理与关键技术 (6)1.3 虚拟现实技术在教育领域的应用前景 (7)第2章虚拟现实硬件设备选型与应用 (8)2.1 虚拟现实头盔设备 (8)2.2 虚拟现实交互设备 (8)2.3 虚拟现实追踪定位技术 (8)2.4 虚拟现实硬件在教育领域的应用案例 (9)第3章虚拟现实软件系统开发 (9)3.1 虚拟现实软件开发平台选择 (9)3.1.1 主流虚拟现实软件开发平台 (9)3.1.2 平台选择依据 (10)3.2 虚拟现实教学内容设计 (10)3.2.1 教学目标 (10)3.2.2 教学内容结构 (10)3.2.3 教学方法 (10)3.2.4 教学资源 (10)3.3 虚拟现实教学场景构建 (10)3.3.1 场景设计 (10)3.3.2 模型制作 (11)3.3.3 材质贴图 (11)3.3.4 环境光照 (11)3.4 虚拟现实教学互动设计 (11)3.4.1 交互方式 (11)3.4.2 互动反馈 (11)3.4.3 互动评价 (11)3.4.4 互动优化 (11)第4章虚拟现实技术在学科教学中的应用 (11)4.1 虚拟现实技术在数学教学中的应用 (11)4.2 虚拟现实技术在物理教学中的应用 (11)4.3 虚拟现实技术在化学教学中的应用 (12)4.4 虚拟现实技术在生物教学中的应用 (12)第5章虚拟现实技术在职业技能培训中的应用 (12)5.1 虚拟现实技术在工程技术领域的应用 (12)5.2 虚拟现实技术在医疗卫生领域的应用 (12)5.3 虚拟现实技术在航空航天领域的应用 (13)5.4 虚拟现实技术在教育培训行业的应用案例 (13)第6章虚拟现实技术在语言学习中的应用 (13)6.1 虚拟现实技术在英语教学中的应用 (13)6.1.1 虚拟现实口语训练 (14)6.1.2 虚拟现实听力训练 (14)6.1.3 虚拟现实阅读与写作 (14)6.2 虚拟现实技术在第二外语教学中的应用 (14)6.2.1 虚拟现实日语课堂 (14)6.2.2 虚拟现实法语课堂 (14)6.2.3 虚拟现实西班牙语课堂 (14)6.3 虚拟现实技术在语言环境模拟中的应用 (14)6.3.1 跨文化交际训练 (14)6.3.2 虚拟现实旅游 (15)6.3.3 虚拟现实商务场景模拟 (15)6.4 虚拟现实技术在语言实践教学中的应用 (15)6.4.1 虚拟现实语言实验室 (15)6.4.2 虚拟现实远程教学 (15)6.4.3 虚拟现实语言竞赛 (15)第7章虚拟现实技术在特殊教育领域的应用 (15)7.1 虚拟现实技术在残障教育中的应用 (15)7.2 虚拟现实技术在心理辅导中的应用 (16)7.3 虚拟现实技术在特殊教育个性化教学中的应用 (16)7.4 虚拟现实技术在特殊教育领域的发展前景 (16)第8章虚拟现实技术在远程教育中的应用 (17)8.1 虚拟现实技术在远程课堂教学中的应用 (17)8.1.1 虚拟现实技术在远程课堂教学中的优势 (17)8.1.2 虚拟现实技术在远程课堂教学中的应用实例 (17)8.2 虚拟现实技术在远程实验室建设中的应用 (17)8.2.1 虚拟现实技术在远程实验室建设中的优势 (17)8.2.2 虚拟现实技术在远程实验室建设中的应用实例 (17)8.3 虚拟现实技术在远程教育资源共享中的应用 (18)8.3.1 虚拟现实技术在远程教育资源共享中的优势 (18)8.3.2 虚拟现实技术在远程教育资源共享中的应用实例 (18)8.4 虚拟现实技术在远程教育互动性提升中的应用 (18)8.4.1 虚拟现实技术在远程教育互动性提升中的优势 (18)8.4.2 虚拟现实技术在远程教育互动性提升中的应用实例 (18)第9章虚拟现实技术在教育游戏中的应用 (18)9.1 虚拟现实技术与教育游戏的结合 (18)9.2 虚拟现实教育游戏的设计与开发 (19)9.3 虚拟现实教育游戏在课堂教学中的应用 (19)9.4 虚拟现实教育游戏的发展趋势 (19)第10章虚拟现实技术在校园文化建设中的应用 (20)10.1 虚拟现实技术在校园景观展示中的应用 (20)10.2 虚拟现实技术在校园历史传承中的应用 (20)10.3 虚拟现实技术在校园文化活动中的应用 (20)10.4 虚拟现实技术在校园安全教育与演练中的应用 (20)第11章虚拟现实技术在教育管理与评估中的应用 (20)11.1 虚拟现实技术在教育管理决策支持中的应用 (21)11.2 虚拟现实技术在教学评估与监督中的应用 (21)11.3 虚拟现实技术在教育质量监测中的应用 (21)11.4 虚拟现实技术在教育数据分析与挖掘中的应用 (21)第12章虚拟现实技术在教育领域的发展趋势与挑战 (22)12.1 虚拟现实技术在教育领域的发展趋势 (22)12.2 虚拟现实技术在教育领域面临的挑战 (22)12.3 虚拟现实技术在教育领域的创新机遇 (23)12.4 虚拟现实技术在教育领域的未来展望 (23)第1章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术发展历程1.2 虚拟现实技术原理与关键技术1.3 虚拟现实技术在教育领域的应用前景第2章虚拟现实硬件设备选型与应用2.1 虚拟现实头盔设备2.2 虚拟现实交互设备2.3 虚拟现实追踪定位技术2.4 虚拟现实硬件在教育领域的应用案例第3章虚拟现实软件系统开发3.1 虚拟现实软件开发平台选择3.2 虚拟现实教学内容设计3.3 虚拟现实教学场景构建3.4 虚拟现实教学互动设计第4章虚拟现实技术在学科教学中的应用4.1 虚拟现实技术在数学教学中的应用4.2 虚拟现实技术在物理教学中的应用4.3 虚拟现实技术在化学教学中的应用4.4 虚拟现实技术在生物教学中的应用第5章虚拟现实技术在职业技能培训中的应用5.1 虚拟现实技术在工程技术领域的应用5.2 虚拟现实技术在医疗卫生领域的应用5.3 虚拟现实技术在航空航天领域的应用5.4 虚拟现实技术在教育培训行业的应用案例第6章虚拟现实技术在语言学习中的应用6.1 虚拟现实技术在英语教学中的应用6.2 虚拟现实技术在第二外语教学中的应用6.3 虚拟现实技术在语言环境模拟中的应用6.4 虚拟现实技术在语言实践教学中的应用第7章虚拟现实技术在特殊教育领域的应用7.1 虚拟现实技术在残障教育中的应用7.2 虚拟现实技术在心理辅导中的应用7.3 虚拟现实技术在特殊教育个性化教学中的应用7.4 虚拟现实技术在特殊教育领域的发展前景第8章虚拟现实技术在远程教育中的应用8.1 虚拟现实技术在远程课堂教学中的应用8.2 虚拟现实技术在远程实验室建设中的应用8.3 虚拟现实技术在远程教育资源共享中的应用8.4 虚拟现实技术在远程教育互动性提升中的应用第9章虚拟现实技术在教育游戏中的应用9.1 虚拟现实技术与教育游戏的结合9.2 虚拟现实教育游戏的设计与开发9.3 虚拟现实教育游戏在课堂教学中的应用9.4 虚拟现实教育游戏的发展趋势第10章虚拟现实技术在校园文化建设中的应用10.1 虚拟现实技术在校园景观展示中的应用10.2 虚拟现实技术在校园历史传承中的应用10.3 虚拟现实技术在校园文化活动中的应用10.4 虚拟现实技术在校园安全教育与演练中的应用第11章虚拟现实技术在教育管理与评估中的应用11.1 虚拟现实技术在教育管理决策支持中的应用11.2 虚拟现实技术在教学评估与监督中的应用11.3 虚拟现实技术在教育质量监测中的应用11.4 虚拟现实技术在教育数据分析与挖掘中的应用第12章虚拟现实技术在教育领域的发展趋势与挑战12.1 虚拟现实技术在教育领域的发展趋势12.2 虚拟现实技术在教育领域面临的挑战12.3 虚拟现实技术在教育领域的创新机遇12.4 虚拟现实技术在教育领域的未来展望第1章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术起源于20世纪60年代，美国工程师伊万·苏瑟兰创建了第一个虚拟现实系统——苏瑟兰虚拟现实系统。

虚拟现实技术概述(PPT 72页)

虚拟现实技术概述(PPT 72页)

科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
6
1.1.1 虚拟现实的概念
1989年，美国VPL Research公司创始人Jaron Lanier提出了 “Virtual Reality”（虚拟现实）的概念。
“Reality”的含义是现实的世界，或现实的环境。
“Virtual Reality”（虚拟现实）=“Virtual Environment”（虚拟环 境）
“Virtual”说明，世界或环境是虚拟的，不是真实的。这个世界或 环境是人工构造的，是存在于计算机内部的。用户应该能够“进 入”这个虚拟的环境中。
"进入"这个虚拟的环境中，是指用户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，身临其境的感觉。
科技引领时代，创新塑造未来
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，
使人仿佛置身于真实世界，消除了人的枯燥、生硬和被动 的感觉，大大提高工作效率。
科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
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1.1.2 虚拟现实的本质特征
虚拟现实的概念中有三个I： （1）Immersion(沉浸)，是指逼真的，身临其境的
虚拟现实系统中的虚拟环境，可能有下列几种情况。
第二种情况是完全虚拟的，人类主观构造的环境。如影 视制作或电子游戏中，三维动画设计的虚拟世界。此环境完 全是虚构的，用户也可以参与，并与之进行交互的非真实世 界。但它的交互性和参与性不是很明显，
科技引领时代，创新塑造未来
2020/11/25
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1.1.1 虚拟现实的概念
虚拟现实技术
虚拟现实技术
虚拟现实技术概述

仿真与虚拟现实技术在工程设计中的应用

仿真与虚拟现实技术在工程设计中的应用第一章：引言近年来，仿真与虚拟现实技术在工程设计领域引起了广泛的关注。

仿真技术通过模拟真实的环境和过程，能够帮助工程师降低风险、提高效率、节约成本，并为决策提供科学依据。

虚拟现实技术则为工程设计带来了更加直观的交互体验和可视化展示，为用户提供了良好的沟通平台。

本文将重点讨论仿真与虚拟现实技术在工程设计中的应用。

第二章：仿真技术在工程设计中的应用2.1 仿真技术在产品设计中的应用在产品设计过程中，仿真技术可以通过对产品的结构、性能、可行性等进行仿真模拟，评估产品设计的合理性和可行性。

通过仿真可以预测产品在不同情况下的工作状态，提高产品的可靠性和安全性。

同时，仿真技术还能够模拟产品生产流程，帮助设计师优化工艺和减少成本。

2.2 仿真技术在建筑设计中的应用在建筑设计领域，仿真技术可以模拟建筑物的结构、材料特性、空气流动、光照等各种因素，帮助设计师评估建筑物的可行性和性能。

通过仿真，可以优化建筑物的外观、减少能源消耗、改善空气质量等。

此外，仿真技术还可以模拟建筑物的施工过程，帮助施工方评估施工的可行性和效率。

2.3 仿真技术在交通设计中的应用交通设计中的仿真技术主要应用于交通流模拟和交通规划中。

通过仿真模拟，可以预测交通流量、拥堵情况及路段的瓶颈等问题，为交通规划和交通管理提供科学依据。

同时，仿真技术还可以模拟交通信号灯的工作状态，优化信号灯的配时方案，提高交通流畅度和减少拥堵。

第三章：虚拟现实技术在工程设计中的应用3.1 虚拟现实技术在产品设计中的应用虚拟现实技术可以为产品设计师提供立体化的设计环境，使其能够更加直观地感受到产品的外观和性能特点。

设计师可以通过虚拟现实技术对产品进行交互操作和可视化展示，实时调整设计方案，并与团队成员进行沟通和协作。

这种直观的交互方式可以帮助设计师更好地理解用户需求，提升产品的用户体验。

3.2 虚拟现实技术在建筑设计中的应用虚拟现实技术在建筑设计中的应用也是非常广泛的。

第1章 虚拟现实技术概述


NASA VIVED
• 1981年，NASA研制出基于LCD的HMD原型—— 虚拟视觉环境显示器（Virtual Visual Environment Display）。 • 将Sony的Watchman电视产品进行改装，在LCD 前安装特殊光学镜头，形成聚焦图像。 • 集成DEC PDP11-40计算机、 Sutherland’s Picture System2图形计算机、Polhemus非接触 跟踪器。
Inside a SIMNET aircraft simulator.
View "outside" air-toground attack
• 1984年，M.McGreevy和J.Humphries博 士开发了虚拟环境视觉显示器，用于火星 探测，将探测器发回地面的数据输入计算 机，构造了火星表面的三维虚拟环境。
PS3 《审判之眼》
1.1 虚拟现实的概念
• Virtual Reality——VR • 定义：一种高端人机接口，通过视觉、听 觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模 拟和实时交互。 • 区别于遥在（telepresence） • 区别于增强现实（augmentation reality） • 区别于遥操作、虚拟设备
OpenGL
• OpenGL - 高性能图形算法行业标准 • 1992年7月，SGI公司发布了OpenGL的1.0版 本， • 1995年OpenGL的1.1版本面市，该版本比1.0的 性能有许多提高，并加入了一些新的功能 • 目前，随着DirectX的不断发展和完善，OpenGL 的优势逐渐丧失，至今虽然已有3Dlabs提倡开发 的2.0版本面世。Silicon Graphics已经不再以任 何让微软不悦的方式推广Open GL • 2008年 Siggraph 2008大会上宣布了OpenGL 3.0

虚拟现实技术培训：打造沉浸式体验的专业知识


虚拟现实技术发展前景
01 与人工智能融合
创造更智能的培训环境
02 多领域渗透
拓展应用场景，提升实用性
03 普及成熟
成为教育培训的主流方式
虚拟现实技术培训的未来展望
融合技术
人工智能 大数据 物联网
开拓应用领域
医疗保健 军事训练 工业制造
推动产业发展
创新教育模式 提升培训效果 增强用户体验
普及智能设备
学校A
利用虚拟现实技 术进行科学实验
模拟教学
学校B
利用虚拟现实技 术进行历史场景
还原教学
职业虚拟现实技 术培训案例
技校A利用虚拟现实 技术进行汽车维修模 拟培训，酒店A利用 虚拟现实技术进行客 房清洁操作培训。这 些案例展示了虚拟现 实技术在不同领域的 应用和益处。
虚拟现实技术的价值
提高效率
通过模拟实景训 练，提高学习和
学员可以全身心 投入学习，提升
学习效果
提升技能水 平
实战模拟训练， 增强备， 降低培训成本
增加学习动 力
通过互动体验， 激发学员学习兴
趣
未来虚拟现实技术培训的展望
广泛应用
医疗行业 教育培训 工业领域 军事训练
技术发展
增强现实 混合现实 智能互动 多感官互动
效果提升
个性化定制 实时反馈 场景交互 数据分析
虚拟现实技术在教育培训中的应用
历史场景重 现教学
身临其境的历史 体验
实验操作模 拟教学
安全实验操作体 验
地理环境模 拟教学
探索世界各地景 观
虚拟现实技术在 职业培训中的应
用
虚拟现实技术在各职 业领域中的应用越来 越广泛，为培训带来 全新体验。如汽车修 理技能培训、航空飞 行模拟培训以及烹饪 技能培训等，逼真模 拟训练提升了学习效 率和实践能力。

虚拟现实技术概述(PPT187页)

➢第一章 虚拟现实技术概述
➢虚拟现实定义（一）：
✓由交互式计算机仿真组成的一种媒体，能 够感知参与者的位置和动作，替代或增强 一种或多种感觉反馈，从而产生一种精神 沉浸或出现在仿真环境（虚拟世界）中的 感觉。
虚拟现实定义（二）：
✓采用以计算机技术为核心的现代高科技 手段生成逼真的视觉、听觉、触觉、嗅 觉、味觉等一体化的虚拟环境，用户从 自己的视点出发，借助特殊的输入输出 设备，采用自然的方式与虚拟世界的物 体进行交互，相互影响。
虚拟环境
第二章 虚拟现实系统的硬件
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
输入输出设备
必要性：
➢交互性——VR基本特性 特殊的人机接口与外部设备是实现人机交 互的必要手段
➢商品化，不成熟原型
终极目标：
能满足快速、自然的交互
如：
➢身体运动——3-D位置跟踪器； ➢手势——传感手套； ➢视觉反馈——立体显示器； ➢虚拟声音——3-D声音生成器； ➢观察方向——跟踪球和操纵杆。
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。
08:305.26.202108:305.26.202108:3008:30:575.26.202108:305.26.2021
➢
15、 一 年 之 计 ，莫 如树谷 ；十年 之计， 莫如树 木；终 身之计 ，莫如 树人。 2021年 6月下午 12时46分 21.6.1812:46June 18, 2021
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虚拟现实技术第3章38
3.4 人机自然交互技术
3.4.3 眼动跟踪技术（Eye Movement-based Interaction）
从视线跟踪装置得到的原始数据必须经过进一步的处理 才能用于人机交互，目的就是从中提取出用于人机交互 所必需的眼睛定位坐标。
将视线应用于人机交互必须克服的另一个困难是避免所 谓的“米达斯接触（Midas Touch）”问题，在理想情况 下，系统应当在用户希望发出控制时，及时地处理其视 线输入，而在相反的情况下则忽略其视线的移动。
视线追踪的基本工作原理是利用图像处理技术，使 用能锁定眼睛的特殊摄像机，通过摄入从人的眼角膜和 瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而记录和分 析视线追踪过程。
视觉追踪方法
眼电图（EOG） 虹膜--巩膜边缘 角膜反射 瞳孔--角膜反射 接触镜
技术特点
高带宽，精度低，对人干扰大 高带宽，垂直精度低，对人干扰大，误差大 高带宽，误差大 低带宽，精度高，对人无干扰，误差小 高带宽，精度最高，对人干扰大，不舒适
l 空间分解法
将虚拟空间分解为体积相等的小单元格，所有对象都被 分配在一个或多个单元格之中，系统只对占据同一单元 格或相邻单元格的对象进行相交测试。
虚拟现实技术第3章38
3.6 三维全景技术（Panorama）
3.6.1 三维全景技术的基本概念 3.6.2 全景图的制作技术
虚拟现实技术第3章38
3.6 三维全景技术（Panorama）
为了识别表情，首先要将表情信息从外界摄取回来。 现阶段，跟踪面部表情的装置和方法不一。
Sim-Graphics开发的虚拟演员系统（VActor）。 通过摄像机拍摄用户的面部表情，然后利用图像分析
和识别技术进行表情识别
虚拟现实技术第3章38
3.4 人机自然交互技术
3.4.2 面部表情识别技术（Face Detection & Recognition）
3、细节选择（Level of Detail）
为每个物体建立多个相似的模型，不同模型对物体的细节描述 不同。对物体细节的选择越精确，模型也就虚越拟现复实技杂术。第3章38
3.2 视觉实时动态绘制技术
3.2.3 基于图像的实时动态绘制技术
用图像合成代替几何建模来创建复杂的场 景，不但真实感强，而且整个过程都可以在二 维空间中进行，其绘制时间不取决于场景的复 杂度，而只与显示分辨率有关。制作全景图就 是这样一种方法，将在3.6小节中详细介绍。
3.6 三维全景技术（Panorama）
3.6.2 全景图的制作技术
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3.4 人机自然交互技术
3.4.1 手势识别技术 3.4.2 面部表情识别技术 3.4.3 眼动跟踪技术
虚拟现实技术第3章38
3.4 人机自然交互技术
3.4.1 手势识别技术（Gesture Recognition）
将虚拟世界中常用的指令定义出了一系列的手势集合， 利用这些手势，参与者可以执行诸如导航、拾取物体、 释放物体等操作。
3.1 三维建模技术及软件
3.1.1 几何建模技术 3.1.2 行为建模技术 3.1.3 虚拟现实的建模软件
虚拟现实技术第3章38
3.1 三维建模技术及软件
3.1.1 几何建模技术
1、技术指标
几何建模技术的研究对象是对物体几何信息的表示与 处理。
评价一个虚拟环境建模技术水平的三个常用指标是： 交互式显示能力、交互式操纵能力和易于构造的能力。
3.6.1 三维全景技术的基本概念
三维全景技术是一种基于图 像绘制技术生成真实感图形 的VR实现技术。
首先使用照相机拍摄获取图 像序列，然后将序列样本折 叠变换并投影至观察表面如 柱面、球面、立方体表面等， 并将图像局部对准，最后由 相关软件进行图像拼接融合 生成可供浏览和交互的三维 全景图。
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2、MAYA
也是由Autodesk公司出品的一款顶级建模、动画、特效和渲染软件， 在电影、大型游戏、数字出版、广播电视节目制作等方面更胜一筹。
3、Creator
MultiGen-Paradigm公司出品的交互式三维建模软件，拥有多边形建 模、矢量建模、大面积地形精确生成等功能，不仅能够创建三维地 形和模型，而且可以高效、最优化地生成实时三维数据库。
通常在VR系统中，当无回声的信号由这组传递函数处理后，再通过 与声源缠绕在一起的滤波器驱动一组耳机，就可以在传统的耳机上 形成有真实感的三维声音了。由于这组传递函数与头部有关，故被 称为头部相关传递函数（Head-Related Transfer Function， HRTF）。
虚拟现实技术第3章38
虚拟现实技术第3章38
3.3 三维虚拟声音技术
三维虚拟声音与人们熟悉的立体声音 有所不同。所谓的立体声虽然有左右声道 之分，但就整体效果而言，立体声来自听 者面前的某个平面，而三维虚拟声音则是 来自围绕听者双耳的一个球形中的任何地 方，即声音出现在头的上方、后方或前方。
虚拟现实技术第3章38
3.3 三维虚拟声音技术
计算机面部表情的识别技术的三个步骤：
2、面部表情的编码
要使计算机识别表情，就要将表情信息以计算机所能 理解的形式表示出来，即对面部表情进行编码。
科研人员Ekman和Friesen提出了一个描述所有视觉 上可区分的面部运动的系统，叫做面部动作编码系统 （FACS），它是基于对所有引起面部动作的脸的 “动作单元’的枚举编制而成的。
3.3.1 三维虚拟声音的特征 3.3.2 头部相关传递函数 3.3.3 语音合成技术
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3.3 三维虚拟声音技术
3.3.1 三维虚拟声音的特征
全向三维定位特性（3D Steering）
指在三维虚拟环境中把实际声音信号定位到特定虚拟 声源的能力。
三维实时跟踪特性（3D Real-Time Localization）：
图像必须每秒更新20次以上才能使用户产生连续的视 觉，因此模型的表示还必须便于快速构造和显示，这 同时也是对行为建模技术的要求。
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3.1 三维建模技术及软件
3.1.1 几何建模技术
2、建模方法
层次建模法 利用树形结构来表示物体的各个组成部分，不仅提供 了一种简便自然的分割复杂物体的方法，而且对模型 的修改也十分有利。
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3.4 人机自然交互技术
3.4.2 面部表情识别技术（Face Detection & Recognition）
计算机面部表情的识别技术的三个步骤： 3、面部表情的识别
根据分析人的眉、眼、 口等面部器官在不同 表情时产生的变化，对 表情的识别采用了图示
二叉树分类器方案。
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3.2.2 基于图形的实时动态绘制技术
1、场景分块（World Subdivision）
指把一个复杂的场景划分为多个相互之间几乎或完全不可见的 子场景。这样系统就能大量地减少在某一时刻需要显示的多边 形数目，从而有效降低可视场景的复杂度。
2、可见消隐（Visibility Culling）
基于给定的视点和视线方向，决定场景中哪些物体的表面是可 见的，哪些是被遮挡而不可见的。使用此方法能使系统仅显示 用户当前能“看见”的场景，与用户的视点关系密切。
3、实现碰撞检测
碰撞检测技术也是VR系统中不可缺少的、极其关键的技术之一。 不仅要能检测是否有碰撞的发生、碰撞发生的位置，还要计算出 碰撞发生后的反应。目前较成熟的碰撞检测算法有层次包围盒法 和空间分解法等。
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3.5 物理仿真技术
碰撞检测算法：
l 层次包围盒法
利用体积略大而形状简单的包围盒把复杂的几何对象包 裹起来，在进行碰撞检测时，首先进行包围盒之间的相 交测试，若包围盒不相交，则排除碰撞可能性；若相交， 则接着进行几何对象之间精确的碰撞检测。
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3.2 视觉实时动态绘制技术
3.2.1 实时动态绘制技术的基本原理 3.2.2 基于图形的实时动态绘制技术 3.2.3 基于图像的实时动态绘制技术
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3.2 视觉实时动态绘制技术
3.2.1 实时动态绘制技术的基本原理
实时动态绘制技术是指利用计算机为用户提供一个能从 任意视点及方向实时观察三维场景的手段，所期望的是 图像帧速高而等待时间短。
3.4 人机自然交互技术
3.4.2 面部表情识别技术（Face Detection & Recognition）
计算机面部表情的识别技术的三个步骤： 3、面部表情的识别
表情识别的系统流程如图。
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3.4 人机自然交互技术
3.4.3 眼动跟踪技术（Eye Movement-based Interaction）
手势语言使用户可以 自始至终地采用同一 种输入设备（通常是 数据手套）与虚拟世 界进行交互，将用户 的注意力主要集中于 虚拟世界，降低对输
入设备的额外关注。
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3.4 人机自然交互技术
3.4.2 面部表情识别技术（Face Detection & Recognition）
计算机面部表情的识别技术的三个步骤： 1、面部表情的跟踪
当生成虚拟环境的视图时，必须要设计出好的数据空间 和视频图像，使计算机系统尽快运行，每秒生成足够数 量的新帧，从而保证系统刷新频率不低于20～30帧/秒。
等待时间是实时动态绘制技术的另一个关键指标，它指 用户动作的开始与在显示器上出现对这一动作的响应反 馈之间的时长。
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3.2 视觉实时动态绘制技术
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3.5 物理仿真技术
1、设计数学模型
数学模型即描述虚拟对象行为和运动的一组方程式，用来建立虚拟 对象的视觉属性（如大小、形状、颜色等）、物理属性（如质量、 硬度等）和物理规则（如引力、阻力等）。