虚拟现实vr基本概念.ppt

第1章 虚拟现实（VR）基本概念 前言 VRML是虚拟现实建模语言的简称，它的任务是在Internet上实现虚拟的三维环境，并且能让浏览者与虚拟环境进行交互。近些年来，虚拟现实技术和网络技术以及其他相关的计算机技术的迅速发展和互相融合，给VRML技术的发展和深入应用提供了广泛的空间。了解和掌握VRML技术从而在Internet上构建虚拟的三维世界是许多人乃 至许多行业的需要。本书旨在把VRML知识和技术介绍给有志于学习掌握VRML，从而在网络3D领域中进一步深入发展的人员。 本书比较全面地介绍了VRML的知识和基本使用，包括所有节点的基本概念和使用方法，路由和事件的使用，VRMLScript脚本语言的使用。同时，图解介绍了VRML可视化创作工具Internet Space Builder软件的基本使用，内容涵盖了VRML创建场景的各个方面。 在内容编排上，力求由浅入深，节点按照使用的方法分类介绍，有助于更好的学习掌握使用VRML创建虚拟场景的方法的技巧。从发展的观点来看，单纯使用VRML节点而不借助于编程语言的强大的控制能力是有局限的，在Internet上创建实现真正的人机交互的场景也会有困难。VRMLScript作为一种脚本语言，很好地支持VRML的对象和事件，所以对该内容本书也给予适当的篇幅 加以介绍。 全书以节点的介绍、分析为主线，并辅以大量的例题，目的在于加强对介绍内容的理解，同时强化训练创建场景的技能和技巧。随着问题的深入，逐渐加强例题对于节点使用的覆盖，并配有相应的习题以巩固学习内容和检查对于章节内容掌握的程度。 为了加强学习中的可操作性和从实践练习中逐渐掌握所学习的内容，书中除可视化操作一节外，所有范例均用编辑器完成，使 学习者在不断的练习中熟悉VRML的节点、事件接口等核心内容，有助于将来的深入发展。 本书范例全部使用ParallelGraphics公司的VrmlPad编辑器完成，浏览器使用该公司的Cortona4.0，如果读者使用另外的浏览器，效果难免会有些差异。在随书光盘中附有本书的全部例题和运行效果的图片，以供参照。 感谢受首钢工学院的牛平副教授在百忙中审阅此书。 由于编者水平有限，本书可能还有不足之处，希望读者提出宝贵意见。 作者 2004年 3 月 本章各小节目录 1.1 虚拟现实的基本概念 1.2 虚拟现实的实现 1.3 虚拟现实技术的基本特征 1.4 虚拟现实技术的主要应用领域 本章小结 虚拟现实技术是近几年来兴起的一门新技术，并且得到了迅速的发展。同其他许多新兴技术一样，虚拟现实技术综合了许多相关学科领域的成就，诸如计算机图形学、数字图像处理技术、多媒体技术、网络技术、人工智能等等。这个领域的发展潜力非常巨大，应用前景也十分广阔。 1.1 虚拟现实的基本概念 虚拟现实的基本概念 虚拟现实是对真实世界的模拟，一方面它能对现实环境作逼真的描述，另一方面还能使得人们在观察虚拟环境的时候犹如身临其境，可以与之进行交互。 虚拟现实技术是利用计算机模拟真实世界从而形成模拟环境的技术。是通过计算机对各种复杂的信息加工处理、进行可视化操作并且与之交互的一种方式。一方面，虚拟现实技术借助于多种技术 的融合实现对现实的逼真描述，另一方面使人们能与描述出的虚拟环境进行交互。 由于综合了许多相关学科领域的技术，虚拟现实技术有望得到更大的发展，即利用该技术所创建的虚拟现实环境既能逼真地再现客观世界，同时还能超越客观世界，使得介入者不仅仅能够融合其中，并且还能够驾驭和操纵这个虚拟环境。因而，虚拟现实不仅仅是真实环境在计算机中的再现，也是人们借助于飞速发展的计算机技术对我们生活世界的真实体验的方法和技术，是人机交互的一种全新模式。 综上所述，利用虚拟现实技术实现的虚拟现实能够给人身临其境的感觉，同时参与者和虚拟环境能够实现交互，再有参与者能够在虚拟环境中具有自己的视点并且环境能够迅速反映参与者视点的变化。 2．虚拟现实技术的发展 1965 年，美国科学家 Sutherland 在他发表的《终极的显示》论文中首次提出了对于虚拟现实发展极有意义的诸如交互图形显示以及力回馈设备的基本概念，这些概念在现在已经得以实现并且还在不断发展。可以说，从那个时候起，人们开始了对于虚拟现实的有目的性的研究和探索，而不再仅仅是幻想。 此后不久，美国麻省理工学院的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。这可以算是虚拟现实技术在硬件技术上的探索和发展，因为此后，人们不断地在完善和改进虚拟现实的实现设备。直到现今，形形色色的如数据手套、头盔式显示器等已经在许多场合有了具体的应用。正是由于许多人卓越努力和相关技术的飞速发展，虚拟现实领域里的研究取得了很大的 进展，1980年正式提出了“Virtual Reality”这个使用至今的名词。 2