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第二章 虚拟现实技术概述?§ 1 虚拟现实简介;;1965年,具有“计算机图形学之父”美誉的美国麻省理工学院的科学家兼美国高等研究计划局信息处理技术办公室主任伊凡·萨瑟兰(Ivan Sutherland)发表了一篇题为“The Ultimate Display”(《最终显示》)的论文,提出使计算机显示屏成为观察客观世界窗口的设想,这被看作是研究虚拟现实技术的开端。
1966年,他完成了第一台能使用户观看“虚拟世界”的头盔显示器,通过这种立体观察装置,可以使用户看不到计算机的存在,而是完全进入到计算机生成的环境中。 ;;;;;1985年,Jaron Lanier与Jean Jaeques Grimaud创建了VPL Research公司,这是第一个虚拟现实的商业化公司,也是一个虚拟现实王国。
他们不仅正式提出了虚拟现实(Virtual reality)的概念,而且开发研制出了实现人机自然交互的装置—数据手套。如今HMD和数据手套已经成为虚拟现实的硬件象征。 ;;;;至90年代,由于计算机芯片能力的增强及浮点处理器和图形加速器的引入,陆续研制出一批较实用的头盔三维显示器、六自由度手套、立体声耳机。
充分的硬件支持使软件系统得到了飞速的发展,互联网的出现则促使VRML的提出及相关标准的制定。
尽管从虚拟现实技术的基本目标来看,目前的研究尚处于初级阶段,但从已有的研究成果看,它已显示出十分诱人的应用前景。人们对它越来越感兴趣,它也正从研究领域走向实际应用领域。 ;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:;定义二:;定义三:;(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 ;;;;;;;;(1)Immersion(沉浸):;(2)Interaction(交互):;(3)Imagination(构想);3I的基本特征,强调了人在虚拟现实技术中的主导作用。
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。
一个虚拟现实技术系统,正是通过3I才能真正实现虚拟世界对真实世界的替代,从而对人达到一种境界虚拟,但感觉却是真实的效果。 ;I3;1.4 虚拟现实的分类
(1) 按表现形式
参数化虚拟现实:
增强现实:
(2) 按虚拟夸张程度
合理的虚拟现实
夸张的虚拟现实
虚构的虚拟现实:
(3) 按支持的用户数量
单机型:
网络型: ;(1) 按表现形式;;(2) 按虚拟夸张程度;夸张的虚拟现实:
也是根据真实的物理法则由计算机进行虚拟的,但它模拟的对象不是人们的五官所能感受到的现实世界,而是人们无法接触到的世界,如浩瀚的宇宙世界、微小的原子世界等。
虚构的虚拟现实:
这是无视物理法则的对幻想的模拟。它运用计算机的图像、声音功能把完全凭空想象出来的东西变成可以看到、听到的世界,如“海底龙宫”。虚构的虚拟现实主要用于娱乐。
;(3) 按支持的用户数量;(4) 按照其功能不同;桌面简易型虚拟现实系统:
是指将一个或多个计算机屏幕作为参与者观察虚拟环境的一个窗口,以通常的键盘、鼠标、数据手套、眼镜为交互工具,用简便的光闸立体眼镜创造立体视觉效果、增加沉浸程度。
例如苹果公司推出的快速虚拟系统(Quick Time VR),是采用360度全景拍摄来生成逼真的虚拟情景,用户在普通的电脑上,利用鼠标和键盘,就能真实地感受到所虚拟的情景。
这种系统的缺点是在投入性方面较差,沉浸感不强,因为参与者坐在监视器前观察虚拟境界时会受到周围现实环境的干扰,优点是结构简单、价格低廉,易于普及推广,是一套经济实用的系统。
在演示、教学等较多人观看的场合,常用投影式VR系统,即在桌面VR系统的基础上,增加了一种大屏幕投影机或数字显示墙以显示VR三维环境。
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分布式虚拟现实系统概述
当前虚拟现实系统研究中一个最热门的主题就是分布式虚拟现实(Dis
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