您当前所在位置:首页 > PPT课件 > 学校ppt > 科学课件PPT → 第1章-虚拟现实技术概述ppt

第1章-虚拟现实技术概述ppt

PPT预览

第1章-虚拟现实技术概述ppt

PPT内容

这是第1章-虚拟现实技术概述ppt,包括了虚拟现实技术的发展史,虚拟现实技术的概念,虚拟现实技术的特征,虚拟现实系统的分类,虚拟现实技术的应用领域,虚拟现实技术的研究现状等内容,欢迎点击下载。


      虚拟现实技术及应用
第1章  虚拟现实技术概论
1.1 虚拟现实技术的发展史
1.2 虚拟现实技术的概念
1.3 虚拟现实技术的特征
1.4 虚拟现实系统的分类
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.6 虚拟现实技术的研究现状
虚拟现实技术
           虚拟现实技术(Virtual Reality)简称VR技术,是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术,融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。
1.1 虚拟现实技术的发展史
1929年,Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器,,使乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
1956年,Morton Heilig开发出摩托车仿真器 Sensorama , Sensorama具有三维显示及立体声效果,并能产生振动和风吹的感觉。
1.1 虚拟现实技术的发展史
1965年,Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”(终极的显示)1965年,Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》(终极的显示)的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想,从此,人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。
1966年,美国的MIT林肯实验室在海军科研办公室的资助下,研制出了第一个头盔式显示器(HMD),随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。
1967年,美国北卡罗来纳大学开始了Grup计划,研究探讨力反馈(Force Feedback)装置。该装置可以将物理压力通过用户接口引向用户,可以使人感到一种计算机仿真力。
1968年,Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器(Head Mounted Display,HMD)
1.1 虚拟现实技术的发展史
1972年,Nolan Bushnell( Ivan Sutherland 学生)开发出第一个交互式电子游戏Pong ,在一台机器上模拟乒乓球,
1977年,Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove
20世纪80年代,美国国家航空航天局(NASA)组织了一系列有关VR技术的研究 :1984年,NASA Ames研究中心的M. McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器;1987年,Jim Humphries设计了双目全方位监视器(BOOM)的最早原型。
1.1 虚拟现实技术的发展史
1990年,在美国达拉斯召开的Siggraph会议上,明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术,为VR技术的发展确定了研究方向。
从20世纪90年代开始,VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司(发出第一套传感手套命名为“DataGloves”,第一套HMD命名为“EyePhones”。
20世纪90年代,迅速发展的计算机软件、硬件系统使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能,越来越多的新颖、实用的输入输出设备相继进入市场,而人机交互系统的设计也在不断创新,这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。其中,利用虚拟现实技术设计波音777获得成功,是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。
1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上,首次正式提出了VRML这个名字。后来又出现了大量的VR建模语言,如:X3D,Java3D等。
1994年,Burdea G和Coiffet出版了虚拟现实技术一书,在书中他用3I(Imagination、Interaction、Immersion)概括VR的三个基本特征。
进入21世纪后,VR技术更是进入软件高速发展的时期, 一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善,如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools等。
1.2 虚拟现实技术的概念
         虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境,并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。VR让用户使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行操作,并能提供视觉 听觉 触觉 等直观自然的实时感知。
1.2 虚拟现实技术的概念
个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备,以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。 。
虚拟现实交互设备
  在VR系统中,有许多有趣的、功能不同的专用设备,下面选一些代表性的设备加以介绍。
显示设备:
头盔显示器
BOOM可移动式显示器:它是一种半投入式视觉显示设备。使用时,用户可以把显示器方便地置于眼前,不用时可以很快移开。BOOM使用小型的阴极射线管,产生的像素数远远小于液晶显示屏,图像比较柔和,分辨率为1280×1024像素,彩色图像。
Crt 终端-液晶光闸眼镜
大屏幕投影液晶光闸眼镜
2.操作设备
数据手套
力矩球 
操纵杆
触觉反馈
力学反馈
 TELETACT手套
  它是一种用于触觉和力觉反馈的装置,利用小气袋向手提供触觉和力觉的刺激。这些小气袋能被迅速地加压和减压。当虚拟手接触一件虚拟物体时,存储在计算机里的该物体的力模式被调用,压缩机迅速对气袋充气或放气,使手部有一种非常精确的触觉。
数据衣
  为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量,包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换,身体的运动信息被计算机识别。通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的三角形
交互性(Interactivity)
沉浸感(Immersion)
想象力(Imagination)
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的交互性:
指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度(包括实时性)。
主要借助于各种专用设备(如头盔显示器、数据手套等)产生,从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能,如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的沉浸感:
又称临场感,是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
VR技术最主要的特征。
VR 的“沉浸感”特性使它与一般的交互式三维图形有较大的不同:用户可以沉浸于数据空间,可以从数据空间向外观察,从而可以使用户能以更自然、更直接的方式与 数据交互。利用沉浸功能,使用户暂时与现实隔离,投入到虚拟环境中去,从而能更真实地注视数据。VR界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据,以便正 确创建虚拟环境,这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据。因此,VR技术将从根本上改变人与计算机系统的交互操作方式。
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的想象力:
指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为,通过逻辑判断、推理和联想等思维过程,随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力,随意构想客观不存在或不可能发生的环境。
对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力,可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1 桌面式VR系统(Desktop VR)
1.4.2 沉浸式VR系统(Immersive VR)
1.4.3  增强式VR系统(Augmented VR)
1.4.4    分布式VR系统(Distributed VR)
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1    桌面式VR系统
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.2   沉浸式VR系统
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.3   增强式VR系统
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.4  分布式VR系统
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.1    教育与训练
1.5.2    设计与规划
1.5.3    科学计算可视化
1.5.4    商业领域
1.5.5    艺术与娱乐
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.1    教育与训练
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.2    设计与规划
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.3  科学计算可视化
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.4   商业领域
1.5 虚拟现实技术的应用领域
1.5.5   艺术与娱乐
1.6 虚拟现实技术的研究现状
1.6.1  国外的研究现状
1.6 虚拟现实技术的研究现状
1.6.1  国外的研究现状
1.6 虚拟现实技术的研究现状
1.6.2 国内的研究现状
1.6 虚拟现实技术的研究现状
1.6.2   国内的研究现状
1.7虚拟现实关键技术
  虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术和研究内容包括以下几个方面: 1、环境建模技术
  即虚拟环境的建立,是整个虚拟现实系统的基础,目的是获取实际三维环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。
 2、立体声合成和立体显示技术
  在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂的场景中实时生成立体图形。
 3、触觉反馈技术
  在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。
 4、交互技术
  虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。
 5、系统集成技术
  由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等。
数字城市规划
数字城市规划
数字城市规划
数字城市规划
数字城市规划
数字仿真
数字仿真
数字仿真
数字仿真
数字仿真
地理勘测
地理勘测
虚拟手术
产品展示
产品展示
产品展示
虚拟游览
虚拟游览
虚拟游览
数字虚拟校园
数字虚拟校园
数字虚拟校园
数字虚拟校园
数字虚拟校园
数字虚拟校园
虚拟天狮学院
虚拟天狮学院
虚拟天狮学院
第二章  VRML基础知识
2-1 什么是VRML
    VRML(Virtual Reality Modeling Language)即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言,也具有平台无关性。是目前Internet上基于 WWW的三维互动网站制作的主流语言。
2-2 vrml 发展历史
1993.12      Parisi和Pesce开始开发第一个VRML测览器; 1994.03      首届WWW大会在日内瓦召开,提出VRML; 1994.06      开始VRML邮件列表; 1994.10      产生了基于SGI的Open Inventor文件格式的VRMLl·0第一稿; 1996.03      VRML结构组通过Moving World,并就VRML2·0标准进行投票; 1996.08      通过VRML2·0标准。
1998年12  vrml组织- web3d   vrml+java+xml->x3d
2.3   vrml工作原理
Vrml的设计是从WEB上欣赏实时3D图象开始的,VRML可以是一个浏览器插件,也是一个独立的应用程序,它与传统的虚拟现实中使用同样 的3D着色引擎,使它从三维建模和动画分离出来,三维建模与动画应用中可以预先对场景着色。但是不能选择方向。而VRML提供6+1个自由度。可以三个方向移动 也可以转动,还可以与其它3D超链接。
VRML定义一个把3D图形与多媒体集成一起文件格式 。从语法角度看。VRML定式定义组织 3D多媒体对象。又语义看:VRML描述的基于时间的交互式3D多媒体信息抽象功能行为。这个3D空间就称为虚拟境界。
VRML使用场景图来建立3D境界,它是一种代表所有3d世界静态特征的节点等级:几何关系 材质 纹理 转换 光线 视点等
几乎所有3D厂家 无论CAD 动画 建模 VR,它们的核心都有场景图。
VRML WORLD中的对象属性用节点来描述 。节点按一定规则构成场景图。场景图有二类节点:一是用于视觉与听觉角度表现对象,反映空间结构,另一类对于事件和路由。确定虚拟 世界随时间动态变化。
VRML对三维虚拟世界描述
建模
渲染
交互
动画
细节及碰撞
超链接
2-4 VRML浏览器
Cortona3d
CosmoPlayer 
Bitmanagment
VRML工具
VRMLPAD
VRML文件
VRML文件主要包括VRML文件头\造型\事件\路由\事件体系\脚本\原型等体系元素。
1.VRML文件类型.VRML文件是由通用文本编辑系统或专用VRML开发工具编辑的ASCII文件格式的场景描述性语言,其文件类型扩展名为.wrl或.wrz,一般使用.wrl文件扩展名。
2.VRML文件头
#VRML V2.0 utf8
VRML文件头由四部分组成,各部分意义说明如下:
1)VRML文件头由“#”字符起始,“#”字符说明后为一个文本型的说明字符串.
(2)VRML文件头的第二部分是“VRML”字符串,该字符串提示浏览器该文件是一个VRML文件.
(3)VRML文件头的第三部分是“V2.0”字符串,该字符串提示浏览器该VRML文件遵循VRML规范2.0版本.
(4)VRML文件头的第四部分是“utf8”字符串,该字符串提示浏览器该VRML文件是一个使用国际标准UTF-8字符集的文件.
UTF-8的英文全称是UCS Transform Format,而UCS是Universal Character Set的缩写.
VRML节点。每个VRML文件都是一个基于时间的三维空间表示,它包含了可通过多种机制动态变化的由视、听和对象组成的虚拟环境。
VRML节点名称 DEF 节点名称 节点{}
通过VRML建模的虚拟环境专业上又称之为场景图。场景图由一系列无序节点组成,节点则用以描述环境中的对象及其属性。
VRML造型
VRML中的场景由造型组成,而造型则由节点(Node).在最高抽象层,VRML定义了一组节点机制用于三维场景制作,再由浏览器进行实时渲染.
VRML中的所有节点都可以有零个或多个域(Field).每个域取域值,不同的域对应不同的域值类型.
VRML定义了20种基本数据类型,也分为两类:以SF开头的是单值类型,该类型只有一个单一的数或数组;以MF开头的是多值类型,该类型指定一个数或数组的列表
SFBool, SFColor, MFColor, SFFloat,MFFloat,SFImage,SFInt32, MFInt32, SFNode, MFNode, SFRotation,     MFRotation, SFString, MFString, SFTime, MFTime,   SFVec2f,MFVec2f,SFVec3f,MFVec3f.
VRML事件、路由、事件体系.
节点除具有域属性外,还具有事件(event)属性。
事件是VRML实现用户交互与场景动态变化的最主要内容。事件为节点提供了接收外界信息以及外界发送信息的能力。节点通过事件入口接收入事件,通过事件出口发送出事件。入事件要求节点改变自己某个域的取值,而出事件则要求改变其他节点的域值。
VRML对节点的说明中经常包含标有”exposedField”的公共域,该类型域隐含着与下面两种系统缺省定义的事件相关。
路由为创作者提供了一种独立于场景层次体系的系统机制,通过这种机制,事件得以蔓延传播从而引起其他节点的变化。
VRML脚本
为使VRML具有更强的人机交互能力和可控性,可以在事件发生器与事件接收器之间插入脚本(Script)节点。脚本节点实际上是一个外壳,它包含一组利用脚本描述语言,如Java,JavaScript编写的函数或方法。
VRML原型
用户可以通过VRML原型机制扩充VRML标准节点类型集。原型节点定义应对其中需要使用的域、入事件和出事件分别加以说明,原型定义既可以在引用该原型的文件中进行,也可以在外部文件中定义而后在其他的场景文件中引用。
程序注释:为VRML文件添加注释要求以”#”字符开头,并结束于该行的末尾。
VRML空间
VRML的场景建设默认情况下使用VRML系统缺省空间坐标系,用户也可以使用Transform节点对缺省空间进行变换,以形成相对于父坐标系的子坐标系。
1.VRML空间坐标系。VRML系统默认的坐标系为一个立体三维的空间坐标系。该坐标系的原点位于VRML平面浏览器的中心位置,X轴正向由原点指向屏幕右侧,Y轴正向由原点指向屏幕上方,Z轴正向由原点垂直指向用户。
2.VRML空间计量单位。VRML造型大小、方位均使用VRML空间计量单位。空间计量单位又分为长度计量单位和角度计量单位两种。
长度计量单位也之为VRML单位,用来度量造型的空间位置及大小尺寸。
角度单位用以计量VRML空间变换坐标系的旋转角度。VRML的角度使用常规的弧度计量单位比例。
 

相关PPT

虚拟现实与三维技术ppt:这是虚拟现实与三维技术ppt,包括了虚拟现实简介,三维立体显示技术,三维空间的数据模型,三维空间的拓扑关系,三维建模系统及方法,三维在GIS上的应用及趋势等内容,欢迎点击下载。
虚拟现实技术课件ppt:这是虚拟现实技术课件ppt,包括了初级仿真,虚拟现实技术,虚拟现实技术起源,虚拟现实技术特征,虚拟现实技术种类,虚拟现实技术应用,虚拟现实技术在煤矿中的应用,虚拟现实技术在煤矿安全培训中的应用,虚拟现实技术在煤矿应用中的不足等内容,欢迎点击下载。
虚拟现实技术及其应用-(1)ppt:这是虚拟现实技术及其应用-(1)ppt,包括了虚拟现实技术的概念与特征,需求与应用,系统组成,开发工具与开发流程等内容,欢迎点击下载。
《第1章-虚拟现实技术概述ppt》是由用户喧、嚣于2018-06-16上传,属于科学课件PPT。

精品推荐 虚拟现实ppt

更多 ( 143 个) >> 虚拟现实ppt PPTOK为广大PPT爱好者展示用户上传的《虚拟现实》ppt课件集合大全,欢迎点击下载哦。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......
  • 相关PPT

    缩略图

    • 第1章-虚拟现实技术概述ppt