文档介绍：虚拟现实及其应用
本章要点
本章要点
虚拟现实的定义和特征
虚拟现实系统的构成与分类
虚拟现实实现的关键技术与设备
虚拟现实建模语言VRML
虚拟现实的教育应用
2
虚拟现实的定义和特征
虚拟现实的定义
虚拟现实(Virtual Reality)技术是20世纪80年代末90年代初崛起的一种实用技术。它是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境,可以真实的模拟现实世界可以实现的(甚至是不可实现的)物理上的、功能上的事物和环境。用户投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作、实践,与虚拟的环境交互作用。
3
这里所谓虚拟环境就是用计算机生成的具有表面色彩的立体图形,它可以是某一特定现实世界的真实体现,也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔,立体眼镜等在用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的物体进行操作(如用手拿东西,行走等)并得到实时立体反馈。
4
虚拟现实的特征
图7-1:虚拟感应头盔、遥控手柄、数据手套
5
多感知性(Multi-Sensory)
所谓多感知就是除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知,力觉感知,触觉感知,运动感知,甚至应该包括味觉感知,嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是传感技术的限制日前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉,运动等几种,而且无论从感知范围还是从感知的精确程度都还无法与人相比拟。
6
(presence)
又称为临场感(Immersion),它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度(例如,可视场景应随着视点的变化而变化),甚至比真的还“真”,如实现比现实更逼真的照明和音响效果等。
7
(Interaction)
交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体,这时手有握着东西的感觉。并可以感觉物体和重量(其实这时手里并没有实物),视觉中被抓的物体也立刻随着手的移动而移动。
8
虚拟现实的特征
(Autonomy)
自主性是指虚拟环境中物体反映现实规律的程度。例如,当受到力的推动时,物体会向力的方向移动或翻倒,或从桌面落到地面等。
9
虚拟现实的用途
领域
用途
医学
外科手术,远程遥控手术,身体复建,虚拟超音波影像,药物合成
教育
虚拟天文馆,远距教学
艺术
虚拟博物馆,音乐
商业
电传会议,电话网路管理,空中交通管制
景观模拟
建筑设计,室内设计,工业设计,地形地图
科学视觉化
数学、物理、化学、生物、古生物、考古、行星表面重建,虚拟风洞试验,分子结构分析
军事
飞行模拟,军事演习,武器操控
太空
太空训练,太空载具驾驶模拟
机械人
机械人辅助设计,机械人操作模拟,远程操控
工业
电脑辅助设计
娱乐
电脑游戏
10