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01-虚拟现实概论ppt

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01-虚拟现实概论ppt

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这是01-虚拟现实概论ppt,包括了虚拟现实概念与分析,虚拟世界的构建与VR引擎,基于图像的VR技术,虚拟现实的接口设备,虚拟现实的应用模式,虚拟现实相关的图形技术,增强现实/混合现实技术介绍,总结与思考等内容,欢迎点击下载。

虚拟现实
杨  刚
yanggang@bjfu.edu.cn
内容目录
虚拟现实概念与分析
虚拟世界的构建与VR引擎
基于图像的VR技术
虚拟现实的接口设备
虚拟现实的应用模式
虚拟现实相关的图形技术
增强现实/混合现实技术介绍
总结与思考
“虚”与“实”
昔者庄周梦为蝴蝶,
栩栩然蝴蝶也,自喻
适志与!不知周也。
俄然觉,则蘧蘧然周
也。不知周之梦为蝴
蝶与,蝴蝶之梦为周
与?
——《庄子·齐物论》
“I think therefore I am”
柏拉图:真正的世界只是存在于我们的想象中。
笛卡尔:我思故我在!
佛陀:一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观…
记忆裂痕
虚拟偶像(SIMONE,又名虚拟情人、西蒙妮)15’11”、22’00”、37’
逃出克隆岛(The Island)
时空悍将(Virtuosity)
异次元骇客(The Thirteenth Floor,又名十三阶梯、十三度空间)
黑客帝国
盗梦空间
虚拟现实的终极目标
《黑客帝国》
虚拟现实的终极目标
《黑客帝国》
距离这个目标还有相当的距离
为什么要研究虚拟现实?
对“虚拟世界”的追求是人的一种本能
走神
做梦
至幻剂成瘾
小说、戏剧、电影
虚拟现实在娱乐、工业、训练、科学研究中确实很有用
虚拟现实
Virtual Reality
1989年由美国Jaron.Lanier 发明出来的一个词
灵境、幻境、赛伯空间、虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality)
虚拟的现实
虚拟化现实
虚拟现实系统中的“现实”(即所虚拟的环境)大致可分为三种情况:
第一种:模仿真实世界中的环境。
第二种:人类主观虚构的环境。
第三种:模仿真实世界中的人类不可见的环境。
虚拟现实的概念
虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚拟环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境交互,从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感,沉浸感,身临其境的感觉
虚拟现实的特点
1.  多感知性(Multi-Sensory)
计算机生成一个给人多种感官刺激的虚拟环境:视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等
2.  交互性(Interaction )
指人能以自然方式与虚拟世界进行交互操作
专用交互设备,如数据手套、跟踪器、触觉和力反馈装置
3.  沉浸感(Immersion,存在感、临场感)
它是指虚拟现实系统对介入者的刺激在物理上和认知上符合人的已有经验,从而使介入者感到自己作为主角存在于模拟环境中的真实程度
虚拟现实的特点----另一种说法
3 I 特性
交互性(Interaction)
沉浸感(Immersion)
构想性(Imagination)
虚拟现实概念辨析
虚拟现实与三维漫游
虚拟现实与三维游戏
虚拟现实与景观动画
虚拟现实与计算机图形学
虚拟现实应用目标的变化
虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚拟环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境交互,从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感,沉浸感,身临其境的感觉
应用需求使VR的应用重点进行了多种变化
强调自然交互产生的应用 ----如Kinect诸多应用
不再强调沉浸感,而强调信息提供 ---- 增强现实
虚拟现实概念与分析
什么是虚拟现实
虚拟现实的三个特点
虚拟现实的终极目标
为什么需要虚拟现实
虚拟现实的概念辨析
虚拟现实应用目标的变化
虚拟现实的发展历史与演变
虚拟现实概念的进一步总结
虚拟现实的概念性体系结构
虚拟现实的发展历史与演变
萌芽与诞生( 60年代-80年代末)
军事与航天的推动(70年代-80年代)
渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激(90年代)
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
世博会、春晚、文化创意产业、3D电影
人机交互、增强现实
头盔的重生(2013-今)
萌芽与诞生( 60年代-80年代末)
萌芽
1929年,Edwin A.Link发明了飞行模拟器,使乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
1956年,Morton Heileg开发了一个叫做Sensorama (传感景院)的摩托车仿真器。
1962年,Morton Heileg申请了专利“全传感仿真器”。该专利蕴涵了虚拟现实技术的思想。
1962年,美国电影摄影师Morton Heilig研制的Sensorama的立体电影系统
诞生
1966年,美国MIT林肯实验室研制出了第一个头盔式显示器(Helmet Mounted Display 即HMD)
1968年,Sutherlan在哈佛大学的组织下开发了头盔式立体显示器及一个虚拟系统,可称得上是第一个虚拟现实系统。
诞生
1987年,《科学的美国人》(“Scientific American”)上发表了一篇题为先进的计算机界面(Interfaces for Advanced Computing)一文;该杂志还发表了一篇报导数据手套的文章
基于从60年代以来所取得的一系列成就,美国的Jaron Lanier 在80年代正式提出了“Virtual Reality”一词。
军事与航天的推动(70年代-80年代)
70年代和80年代早期,美国军方开展“飞行头盔”和军事现代仿真器的研究
1983年美国DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美国陆军共同为坦克编队作战训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
SIMNET
军事与航天的推动(70年代-80年代)
70年代和80年代早期,美国军方开展“飞行头盔”和军事现代仿真器的研究
1983年美国DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美国陆军共同为坦克编队作战训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
1984年NASA(National Aeronautics and Space Administration,美国宇航局)研制成功具有现代虚拟现实系统雏形的VIVED系统
1988年NASA研究完成VIEW系统
NASA研制的VIVED和VIEW系统
渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激(90年代)
3D游戏
主题公园、游乐场
三维场景漫游/三维产品展示
飞行、航海、医学等的模拟训练
1990年最早出现的两款3D游戏
1995年
2004年Doom3的阴影
2011年,Crysis 2
2013  Unreal 4
主题公园、游乐场
4D影院
虚拟高尔夫球场
三维场景漫游/三维产品展示
虚拟博物馆
虚拟校园
房地产展示
产品展示
……
飞行训练
航海模拟器
医学模拟、仿真
渐入民间---软硬件技术的发展
显卡的出现与飞速发展
计算机图形基础算法的发展
游戏引擎、虚拟现实平台软件的研发
虚拟现实的发展历史与演变
萌芽与诞生( 60年代-80年代末)
军事与航天的推动(70年代-80年代)
渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激(90年代)
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
世博会、春晚、文化创意产业、3D电影
人机交互、增强现实
头盔的重生(2013-今)
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
Second Life
Google Lively
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
2006-2007年随second life的被报道而繁荣
国内出现很多类似产品
局面迟迟无法打开,大都面临破产
原因分析
技术问题
无法找到盈利模式
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
多媒体创意展示
奥运、世博、春晚
3D电影
阿凡达
清明上河图 --- 水晶石公司制作
多媒体创意展示
虚拟现实艺术
虚拟现实与数字媒体、文化创意紧密结合起来
国家政策的显著影响
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
适当放宽对沉浸感的追求,而重视用户体验
创意展示、体验
人机交互 ---- Kinect, IPhone
增强现实
增强现实
google眼镜与微软Hololens
虚拟现实的发展历史与演变
萌芽与诞生( 60年代-80年代末)
军事与航天的推动(70年代-80年代)
渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激(90年代)
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
世博会、春晚、文化创意产业、3D电影
人机交互、增强现实
头盔的重生(2013-今)
头盔的重生
2013.4,Oculus Rift头盔推出
2014.3,Sony公司公布了Morpheus头盔计划,预计2016年第2季度发布
Valve和HTC宣布,HTC Vive将于2015年底发布
2014.7,Google Cardboard
2014.12,三星发售Gear VR
国内出现了大量跟进:暴风魔镜、3 glasses、蚁视、印象派等等
Google glasses(2012.4-2015.1)
微软的HoloLens(2015.1.22)
虚拟现实的发展历史与演变
萌芽与诞生( 60年代-80年代末)
军事与航天的推动(70年代-80年代)
渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激(90年代)
VR在Internet上的兴衰(90年代中-21世纪)
VR应用的大众化与多元化(21世纪)
世博会、春晚、文化创意产业、3D电影
人机交互、增强现实
头盔的重生(2013-今)
虚拟现实概念的进一步总结
有很深的哲学渊源
是一种理念
新的应用模式不断产生,应用热点在不断发生变化
是多学科的融合
虚拟现实及其相关学科
虚拟现实概念的变化
科学意义上的纯粹的概念:
虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚拟环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境交互,从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感,沉浸感,身临其境的感觉
应用意义上的概念
利用计算机及各种传感设备构造一种信息环境,人能够高效、自然地对此信息环境进行感知、交互,产生沉浸感或达到某种信息传达的目的。
虚拟现实概念的分析
应用意义上的概念
利用计算机及各种传感设备构造一种信息环境,人能够高效、自然地对此信息环境进行感知、交互,产生沉浸感或达到某种信息传达的目的。
虚拟现实(Virtual Reality)
虚拟的现实
虚拟化现实
虚拟与现实
第一章  虚拟现实概念与分析
什么是虚拟现实
虚拟现实的三个特点
虚拟现实的终极目标
为什么需要虚拟现实
虚拟现实的概念辨析
虚拟现实应用目标的变化
虚拟现实的发展历史与演变
虚拟现实概念的进一步总结
虚拟现实概念性系统的组成
虚拟现实概念系统的组成
虚拟现实概念系统的组成
介入者(人)
虚拟世界生成设备 --- VR的计算机系统
VR的人机接口
感知设备:给介入者提供感知信号
跟踪设备:探测(接受)介入者的反应动作
虚拟世界生成设备
硬件
计算机
软件
操作系统;虚拟现实引擎;建模软件……
网络
分布式交互仿真已经成为现代仿真技术,特别是军事仿真的潮流。通讯网络可以把VE转换成共享的分布式计算环境。
虚拟现实概念系统的组成
VR的人机接口
VR的人机接口有两个作用:
给人提供环境感知信息 ---- 感知设备
 机器  人
跟踪、探测人的动作和响应 ---- 跟踪设备
人  机器
感知设备
视觉感知设备
种类繁多
视觉感知设备
感知设备
听觉感知设备——三维真实感声音的播放设备
触觉(力觉)感知设备
触觉感知设备(一般的接触感、感知质感/纹理感/温度感)
力觉感知设备(能反馈力的大小)
运动感知、嗅觉感知、味觉感知…
多感官研究的实例
2008年3月,来自约克和华威大学的科学家小组,研制世界上第一款能够模拟所有5种感觉的虚拟现实装置:虚拟茧
VR的人机接口
VR的人机接口有两个作用:
给人提供环境感知信息 ---- 感知设备
 机器  人
跟踪、探测人的动作和响应 ---- 跟踪设备
人  机器
跟踪设备
跟踪并检测位置和方位的装置,用于虚拟现实系统中基于自然方式的人机交互操作,例如手势、体势、视线方向变化等。
数据手套
数据衣服
眼球跟踪器
语音综合识别装置
直接心理感觉和控制
智能手机 ?

跟踪设备
虚拟现实概念系统的组成
第一章  虚拟现实概念与分析
什么是虚拟现实
虚拟现实的三个特点
虚拟现实的终极目标
为什么需要虚拟现实
虚拟现实的概念辨析
虚拟现实技术目标的变化
虚拟现实的发展历史与演变
虚拟现实概念的进一步总结
虚拟现实概念性系统的组成
 

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