1第1章虚拟现实VR基本概念
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虚拟现实概论(PPT 34页)
1.8 虚拟现实技术的研究现状
国内的研究现状
我国从20世纪80年代起开始研究VR技术。虽然起步较晚， 但近年来政府有关部门非常重视，制定了开展VR技术的 研究计划，并将其列入国家重点研究项目。国内的一些 科学家和重点院校也已积极投入了对这一领域的研究。
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。
1.5 虚拟现实与三维动画的区别（1）
真实性
三维动画－－场景画面由动画制作人员根据材料或想象直接
画制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，属于演示类艺 术作品。
虚拟现实－－虚拟环境由基于真实数据建立的数字模型组合
1.2 虚拟现实技术的发展史
1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游 戏Pong
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 ：
1.6 分布式虚拟现实 Distributed Virtual Reality
概念
在互联网上构建一个逼真而互动的三维虚拟空间
特点
分布于不同地理位置的多台计算机通过网络互联 允许多用户之间进行实时互动
实 物 虚 化
虚 物 实 化
人
虚 物 实 化
计 算 机
计算机网络
计 算 机
实 物 虚 化
VR技术最主要的特征。 影响沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、
三维图像中的深度信息、画面的视野、实现跟踪 的时间或空间响应及交互设备的约束程度等 。
虚拟现实技术概论 第2版 第1章 虚拟现实
VR的概念-发展历程
虚拟现实技术理论 的完善和应用阶段
1994 年，日本游戏公司 Sega 和 任天堂分别针对游戏产业而推出 Sega VR-1 和Virtual Boy，但是 由于设备成本高等问题，以 至于最 后使 VR 的这次现身如昙花一现。
2012 年 Oculus 公司用众筹的方 式将VR设备的价格降低到了300 美 元，同期的索尼头戴式显示器 HMZ-T3 高达6000元左右，这使 得VR向大众视野走近了一步。
1975 年 ， 迈 隆 · 克 鲁 格 （Myron Krueger ）设计了 VIDEOPLACE系 统,可 以 产生 一个虚拟图形环境。
1985 年 ， 麦 克 格 雷 维 （Michael McGreevy ）领导 完成的 VIEW 系统。
Myron Krueger（左一） VIEW虚拟现实系统
VR分类
分布式VR系统 Distributed VR
VR的分类
桌面式VR系统（Desktop VR）
基本上是一套基于普通PC平台的 小型桌面虚拟现实系统。
使用个人计算机（PC）或初级图形 PC工作站去产生仿真，计算机的屏 幕作为使用者观察虚拟环境的窗口。
立体眼镜、位置跟踪器、数据手套 或者6个自由度的三维空间鼠标等设 备操作虚拟场景中的各种对象。
02
VR的特性
VR的特性（1M3I）
多感知性(Multi-Sensory)
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。
交互性（Interactivity）
利用一些传感设备进行交互，感觉就像是 在真实客观世界中一样。
沉浸性（Immesion）
利用三维立体图像，给人一种身临其境的 感觉。
简述虚拟现实的基本概念
虚拟现实技术简称VR，起源于1965年，又被称为虚拟环境、灵境或人工环境。
通过计算机生成一种模拟环境，同时发出电子信号，使参与者沉浸其中并被施加视觉、听觉和触觉等感知感受，且支持人机交互的技术。
简单说，就是虚拟和现实通过技术相互结合，形成一种可以体验虚拟世界的计算机仿真系统，具有多感知性、存在感、交互性、自主性四大特征。
虚拟现实技术作为一门崭新的集成型技术，涵盖了计算机软硬件、传感器技术、立体显示技术、仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等，目前已被广泛应用于医学、游戏娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、web3d、道路桥梁、地理监测、教育、演播室、水文地质、虚拟维修、船舶制造、汽车仿真、轨道交通、生物力学、康复训练、数字地球等领域。
未来，虚拟现实技术仍将遵循“低成本、高性能”这一基本原则，在以下五个方向蓬勃发展：
1. 动态环境建模技术：目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
2. 实时三维图形生成和显示技术：在不降低图形质量和复杂程度的前提下提高刷新频率将是今后的重要研究内容。
3. 新型交互设备的研制：VR技术能够让参与者与虚拟世界中的对象自由进行交互。
4. 智能化语音虚拟现实建模：通过语音识别技术，能将对模型的描述转化成建模所需要的数据，然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计，将基本模型用对象表示出来，最终形成一个完整的系统模型。
5. 网络分布式虚拟现实应用：这一应用能将零散的VR系统或仿真器借由网络联系组合到一起，并采用符合要求的标准、结构、协议以及数据库构成在空间和时间上能够互相耦合的虚拟合成环境，使参与者可以自由进行交互。
虚拟现实的基本概念
虚拟现实的基本概念1. 什么是虚拟现实？虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟出的一种全景的、逼真的仿真环境，让用户可以身临其境地沉浸在其中。
通过戴上专门的头戴式显示器或其他设备，用户可以感受到来自虚拟世界的视觉、听觉等多种感官体验，从而达到一种虚拟现实的感觉。
2. 虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的基本原理包括三个方面：感知技术、交互技术和仿真技术。
感知技术通过传感器等设备捕捉用户的动作、声音等信息，从而实现用户与虚拟环境的互动；交互技术让用户可以通过手柄、手势等方式对虚拟环境进行操作；而仿真技术则是通过计算机图形学、物理引擎等技术生成逼真的虚拟环境。
3. 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术起源于20世纪60年代，当时计算机科学家们开始探索如何利用计算机技术创建一个模拟的三维环境。
在接下来的几十年中，随着计算机性能的不断提升和传感技术的发展，虚拟现实技术得到了迅速的发展。
如今，虚拟现实技术已经应用于各种领域，包括游戏、医疗、教育等。
4. 虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术在游戏、影视、建筑设计、医疗教育等领域有着广泛的应用。
在游戏领域，虚拟现实可以让玩家身临其境地体验游戏世界；在影视领域，虚拟现实可以创造出更加逼真的特效；在建筑设计领域，虚拟现实可以让设计师和客户在虚拟环境中交互设计；在医疗教育领域，虚拟现实可以用于实践操作等。
5. 虚拟现实技术的挑战和未来发展虽然虚拟现实技术已经取得了巨大的成就，但仍然面临着一些挑战，包括设备成本昂贵、运动感知技术不够成熟等。
未来，随着硬件技术和软件技术的不断发展，虚拟现实技术将会更加普及，同时也会在医疗、教育等领域发挥更大的作用。
以上是关于虚拟现实的基本概念的介绍，虚拟现实技术将会在未来的发展中扮演越来越重要的角色，给我们的生活带来更多的乐趣和便利。
第1章 虚拟现实技术概述
沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器、洞穴式显示 设备和数据手套等交互设备把用户的视觉、听觉和 其他感觉封闭起来，从而使用户全心投入并沉浸其 中的体验。
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统
增强式虚拟现实系统则允许 用户对现实世界进行观察的 同时，将虚拟图像叠加在真 实物理对象之上，为用户提 供与所看到的真实环境有关 的、存储在计算机中的信息， 从而增强用户对真实环境的 感受。
分布式虚拟现实项目
分布式虚拟现实系统是虚拟现实技术和网络技术相 结合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不 同地理位置的多个用户或多个虚拟世界通过网络相 连接共享信息的系统。
1.6 虚拟现实系统开发工具
第一种是从底层做起，如利用C或C++等高级语言，采用 OpenGL或者DirectX支持的图形库进行编程。 第二种是利用现有成熟、专业的面向对象的虚拟现实开发 软件作为开发工具，例如Virtools、Quest3D、Eon Studio、Cult3D、VRP、Converse 3D等软件。 第三种介于这两者之间，利用专业的虚拟现实编程开发库 或开发包，进行二次开发，例如：Multigen Vega、 Prime OpenGVS、VTree、X3D、Java 3D等。
第 1 章 虚拟现实技术概述
1.1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是20 世纪末逐渐兴起的一门崭新的综合性信息技术。 虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代高科 技，生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的虚 拟环境。用户借助必要的设备以自然的方式与虚 拟世界中的物体进行交互，从而产生身临其境的 感受和体验。
VR技术的高速发展阶段
《vr虚拟现实》课件
解决方案
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
通过不断的技术创新和研发，提 高VR设备的硬件性能，优化软件 算法，以解决技术瓶颈问题。
用户体验与设计
用户体验
良好的用户体验是VR技术发展的关 键，包括舒适度、交互自然性、视觉 真实感等方面。
设计原则
遵循人体工学和心理学原理，注重用 户需求和习惯，提高VR产品的易用性 和舒适性。
内容创新与制作
声音设备
耳机
提供立体声音频，增强虚拟世 界的真实感。
麦克风
用于语音交互和语音识别，实 现语音控制和交流。
音效和音质
音效和音质对营造虚拟环境的 氛围和沉浸感至关重要。
舒适度
耳机和麦克风的舒适度也是重 要的考量因素，长时间使用不
易疲劳。
其他设备
数据线和其他连接设备
兼容性和扩展性
为了确保稳定的图像和声音传输，需 要高质量的数据线和连接设备。
02
03
04
控制器
用于用户与虚拟世界进行交互 的设备，如手柄、手套等。
定位器
通过接收器和传感器，精确追 踪用户的动作和位置，实现真
实与虚拟的交互。
精确度和响应速度
控制器和定位器的精确度和响 应速度影响用户体验的真实感
和交互性。
舒适度和易用性
设备舒适度和易用性也是重要 的考量因素，方便用户操作和
携带。
02
它通过模拟人的视觉、听觉、触 觉等感官感受，使用户仿佛身临 其境地置身于一个三维的虚拟环 境中，与虚拟世界进行互动。
VR虚拟现实发展历程
01
02
03
1950年代
科幻小说家首次提出虚拟 现实概念。
1980年代
VR开始进入商业化应用， 推出了一些VR设备和游戏 。
虚拟现实VR技术概述
虚拟现实软件应用
VRP是国内中视典数字科技独立开发的具有独 立自主知识产权的一款三维虚拟现实软件平台。
VRP可应用于城市规划、室内设计、工业仿真、 古迹复原、桥梁道路设计、军事模拟等行业。
12
信息科学与技术学院
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 1:08:44 01:08:4 401:08 10/16/2 020 1:08:44 AM
7
信息科学与技术学院
1 虚拟现实技术(8)
1.4 虚拟现实的应用领域—其他
•城市规划 •室内设计 •文物保护 •交通领域 •房地产领域 •产品展示 •科学研究成果演示
8
虚拟现实软件应用 信息科学与技术学院
2 虚拟现实系统开发工具
虚拟现实软件应用
2.1 虚拟现实系统开发模式 (1) 利用C或C++等高级语言，采用OpenGL或者 DirectX支持的图形库进行编程
VRP-DigCity 数字城市平台
VR-Platform 核心引擎
VRP-SDK 三维仿真系统开
发包
13
VRP-Indusim 工业仿真平台
虚拟现实软件应用
VRP-IE 三维网络平台
VRP-Physics 物理系统 VRP-Travel 虚拟旅游平台
信息科学与技术学院
3 VRP及设计流程
3.2 虚拟现实项目的设计流程
23
信息科学与技术学院
本讲小结
思考题 •虚拟现实应用于哪些领域 •场景的制作流程 •VRP界面组成
上机实验 •上机实验1
24
虚拟现实软件应用 信息科学与技术学院
虚拟现实与增强现实技术导论第一章虚拟现实技术概论
只需像在现实中那样伸出手来，就 可以和游戏世界中的物体互动。除 了 VR 眼镜外，不需要额外设备， 便能让用户产生很强的沉浸感。
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
交互性(Interaction) 虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用 计算机键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设 备进行交互。
传统的信息处理环境一直是人“适应”计
算机，而VR的目标或理念是要逐步使计算 机“适应”人，通过视觉、听觉、触觉、
1
嗅觉，以及形体、手势或口令，参与到信
息处理的环境中去，从而取得身临其境的
体验。
2
这种信息处理系统已不再是建立在单 维的数字化空间上，而是建立在一个 多维的信息空间中。虚拟现实技术就 是支撑这个多维信息空间的关键技术。
1.1 | 虚拟现实技术概述
VR是一门技术，也是一个平台，如互联网+一样也可以将其形容为VR+。 +是应用和融合。借助VR平台可将传统行业提升到一个崭新的技术层面和 形态。让人们更容易更直观了解事物的本质。强化对客观事物的认知。
• 虚拟（Virtual）是指环境是虚拟 的，是人为制造出来的，是存在于 计算机内部的。用户可以“进入” 这个环境中，以自然的方式与这个
虚拟现实与增强现实技术导论
第1章
虚拟现实技术概论
导学
内容与要求
掌握虚拟现实的基本概念、特征和分类。 了解虚拟现实技术的主要研究对象。 了解虚拟现实的核心技术。 了解虚拟现实技术的主要应用领域及未来发展趋势。
导论
VR：虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR技术，是利用电脑模拟产生一个 三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟， 让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事 物。即借助计算机及最新传感器技术，创造的一种崭新的人机交互手段。
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
交互性(Interaction) 虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用 计算机键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设 备进行交互。
传统的信息处理环境一直是人“适应”计
算机，而VR的目标或理念是要逐步使计算 机“适应”人，通过视觉、听觉、触觉、
1
嗅觉，以及形体、手势或口令，参与到信
息处理的环境中去，从而取得身临其境的
体验。
2
这种信息处理系统已不再是建立在单 维的数字化空间上，而是建立在一个 多维的信息空间中。虚拟现实技术就 是支撑这个多维信息空间的关键技术。
1.1 | 虚拟现实技术概述
VR是一门技术，也是一个平台，如互联网+一样也可以将其形容为VR+。 +是应用和融合。借助VR平台可将传统行业提升到一个崭新的技术层面和 形态。让人们更容易更直观了解事物的本质。强化对客观事物的认知。
• 虚拟（Virtual）是指环境是虚拟 的，是人为制造出来的，是存在于 计算机内部的。用户可以“进入” 这个环境中，以自然的方式与这个
虚拟现实与增强现实技术导论
第1章
虚拟现实技术概论
导学
内容与要求
掌握虚拟现实的基本概念、特征和分类。 了解虚拟现实技术的主要研究对象。 了解虚拟现实的核心技术。 了解虚拟现实技术的主要应用领域及未来发展趋势。
导论
VR：虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR技术，是利用电脑模拟产生一个 三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟， 让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事 物。即借助计算机及最新传感器技术，创造的一种崭新的人机交互手段。
基于VR技术的虚拟现实游戏设计与开发
基于VR技术的虚拟现实游戏设计与开发第一章：引言虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种通过计算机生成的虚拟环境，使用户能够体验到身临其境的感觉。
在虚拟现实游戏设计与开发中，VR技术的应用已经成为一种趋势。
本文将探讨基于VR技术的虚拟现实游戏设计与开发。
第二章：虚拟现实游戏的定义与特点2.1 虚拟现实游戏的定义虚拟现实游戏是利用VR技术创造出的具有交互性和沉浸感的游戏形式。
2.2 虚拟现实游戏的特点（1）沉浸感：VR技术可以让玩家身临其境，与游戏内的场景和角色产生互动，增强沉浸感。
（2）交互性：虚拟现实游戏通过人机交互实现玩家与游戏内对象的交互，提升游戏的可玩性与互动性。
（3）真实感：VR技术可以模拟真实世界的物理规律，使得游戏场景、物体和角色的表现更加真实。
第三章：VR技术在虚拟现实游戏中的应用3.1 头戴式显示设备头戴式显示设备是虚拟现实游戏的核心装备，通过将显示屏安装在头戴设备上，将玩家的视界与虚拟场景相融合。
3.2 体感设备体感设备可以追踪玩家的动作，并将其转换成游戏中的动作，使玩家可以通过身体的动作来进行游戏。
第四章：基于VR技术的虚拟现实游戏设计与开发流程4.1 游戏概念设计在游戏概念设计阶段，开发团队需要确定游戏的主题、玩法机制、故事情节等，并进行初步的概念原型设计。
4.2 虚拟场景设计虚拟场景设计是虚拟现实游戏开发的重要环节，需要根据游戏概念进行场景的布置、模型的建立以及材质的设置等。
4.3 角色与动画设计角色与动画设计是虚拟现实游戏中的关键要素，需要进行角色模型的建立、动画的制作以及特效的添加等。
第五章：基于VR技术的虚拟现实游戏开发中的挑战与解决方案5.1 用户体验在基于VR技术的虚拟现实游戏开发过程中，开发者需要解决用户可能出现的晕眩、运动病等问题，提高用户的舒适度和参与感。
5.2 硬件设备更新随着VR技术的不断发展，硬件设备也在不断更新升级，开发者需要及时跟进并适应新的设备特性和功能。
虚拟现实技术课件第1章
1-20
1.3 虚拟现实的特征
计算机：是系统的心脏，也称之为虚拟世界的发动机。 负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能 的实现。由于其复杂性，计算量极大，对计算机的配置 提出了极高的要求。
输入与输出设备(接口)：特殊的设备，用以识别用户各种 形式的输入，并实时生成相应反馈信息。常用的设备有 用于手势输入的数据手套，用于语音交互的三维声音系 统等。
1-13
1.2 虚拟现实的概念
虚拟现实概念包含三层含义： 1．环境
虚拟现实强调环境，而不是数据和信息。 2．主动式交互
虚拟现实强调的交互方式是通过专业的传感设备来实现 的，改进了传统的人机接口形式。虚拟现实人机接口是完 全面向用户来设计，用户可以通过在真实世界中的行为干 预虚拟环境。
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，使人
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）
1-7
1.1 虚拟现实技术的发展史
1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游 戏Pong
1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研 制出第一个数据手套——Sayre Glove
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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公司开发出第一套传感手套命名 为“DataGloves”，第一套HMD命名为“EyePhones”。
虚拟现实技术概述(PPT72页)
第一种情况是完全对真实世界中的环境进行再现。如虚 拟小区对现实小区的虚拟再现、军队中的虚拟战场、虚拟实 验室中的各种仪器等，这种真实环境，可能已经存在，如下 图所示，也可能是已经设计好但是尚未建成，也可能是原来 完好，现在被破坏。
科技引领时代，创新塑造未来
2021/7/2
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1.1.1 虚拟现实的概念
科技引领时代，创新塑造未来
2021/7/2
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1.1.2 虚拟现实的本质特征
交互性（Interaction)是用户通过使用专门输入和输出设 备，用人类的自然技能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。虚拟现实系统强调人与 虚拟世界之间以近乎自然的方式进行交互。即不仅用户 通过传统设备(键盘和鼠标等)和传感设备（特殊头盔、数 据手套等），使用自身的语言、身体的运动等自然技能 ，对虚拟环境中的对象进行操作。而且计算机能够根据 用户的头、手、眼、语言及身体的运动来调整系统呈现 的图像及声音。(手握东西)
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，
使人仿佛置身于真实世界，消除了人的枯燥、生硬和被动 的感觉，大大提高工作效率。
科技引领时代，创新塑造未来
2021/7/2
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1.1.2 虚拟现实的本质特征
虚拟现实的概念中有三个I： （1）Immersion(沉浸)，是指逼真的，身临其境的
感觉。 （2）Interaction(交互)，是指用户感知与操作环境。 （3）Imagination(想象)，是指创造性。
虚拟现实系统中的虚拟环境，可能有下列几种情况。
第三种情况是对真实世界中人类不可见的现象或环境进 行仿真。如分子结构、各种物理现象等。这种环境是真实环 境，客观存在的，但是受到人类视觉、听觉器官的限制不能 感应到。一般情况是以特殊的方式（如放大尺度的形式）进 行模仿和仿真，使人能够看到，听到，或者感受到，体现科 学可视化。
科技引领时代，创新塑造未来
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1.1.1 虚拟现实的概念
科技引领时代，创新塑造未来
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1.1.2 虚拟现实的本质特征
交互性（Interaction)是用户通过使用专门输入和输出设 备，用人类的自然技能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。虚拟现实系统强调人与 虚拟世界之间以近乎自然的方式进行交互。即不仅用户 通过传统设备(键盘和鼠标等)和传感设备（特殊头盔、数 据手套等），使用自身的语言、身体的运动等自然技能 ，对虚拟环境中的对象进行操作。而且计算机能够根据 用户的头、手、眼、语言及身体的运动来调整系统呈现 的图像及声音。(手握东西)
3．沉浸感 通过相关的设备，采用逼真的感知和自然的动作，
使人仿佛置身于真实世界，消除了人的枯燥、生硬和被动 的感觉，大大提高工作效率。
科技引领时代，创新塑造未来
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1.1.2 虚拟现实的本质特征
虚拟现实的概念中有三个I： （1）Immersion(沉浸)，是指逼真的，身临其境的
感觉。 （2）Interaction(交互)，是指用户感知与操作环境。 （3）Imagination(想象)，是指创造性。
虚拟现实系统中的虚拟环境，可能有下列几种情况。
第三种情况是对真实世界中人类不可见的现象或环境进 行仿真。如分子结构、各种物理现象等。这种环境是真实环 境，客观存在的，但是受到人类视觉、听觉器官的限制不能 感应到。一般情况是以特殊的方式（如放大尺度的形式）进 行模仿和仿真，使人能够看到，听到，或者感受到，体现科 学可视化。
虚拟现实(VR与增强现实(AR技术应用方案
虚拟现实（VR与增强现实（AR技术应用方案第一章：虚拟现实（VR）技术概述 (2)1.1 VR技术的发展历程 (2)1.2 VR技术的核心组成部分 (3)第二章：虚拟现实（VR）硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器（HMD） (4)2.2 手柄与追踪设备 (4)2.3 虚拟现实交互设备 (5)第三章：虚拟现实（VR）软件平台 (5)3.1 VR内容创作工具 (5)3.1.1 Unity (6)3.1.2 Unreal Engine (6)3.1.3 VR Studio (6)3.2 VR应用程序开发框架 (6)3.2.1 OpenVR (6)3.2.2 OSVR (6)3.2.3 Unity XR Interaction Toolkit (6)3.3 VR内容分发平台 (7)3.3.1 SteamVR (7)3.3.2 Oculus Store (7)3.3.3 Viveport (7)第四章：增强现实（AR）技术概述 (7)4.1 AR技术的发展历程 (7)4.2 AR技术的核心组成部分 (8)第五章：增强现实（AR）硬件设备 (8)5.1 智能眼镜 (8)5.2 手机与平板电脑 (9)5.3 AR投影设备 (9)第六章：增强现实（AR）软件平台 (9)6.1 AR内容创作工具 (9)6.1.1 Unity AR Foundation (9)6.1.2 ARKit（iOS） (10)6.1.3 ARCore（Android） (10)6.1.4 Vuforia (10)6.2 AR应用程序开发框架 (10)6.2.1 ARKit（iOS） (10)6.2.2 ARCore（Android） (10)6.2.3 EasyAR (10)6.2.4 Wikitude (11)6.3 AR内容分发平台 (11)6.3.1 Apple App Store (11)6.3.2 Google Play (11)6.3.3 Vuforia Developer Services (11)6.3.4 Wikitude Studio (11)第七章：虚拟现实（VR）在教育领域的应用 (11)7.1 虚拟课堂 (11)7.1.1 概述 (11)7.1.2 应用场景 (12)7.1.3 技术实现 (12)7.2 虚拟实验 (12)7.2.1 概述 (12)7.2.2 应用场景 (12)7.2.3 技术实现 (12)7.3 虚拟实训 (12)7.3.1 概述 (12)7.3.2 应用场景 (12)7.3.3 技术实现 (13)第八章：增强现实（AR）在零售行业的应用 (13)8.1 虚拟试衣 (13)8.2 商品展示 (13)8.3 购物体验优化 (14)第九章：虚拟现实（VR）在医疗领域的应用 (14)9.1 虚拟诊疗 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 应用场景 (15)9.1.3 技术特点 (15)9.2 虚拟手术 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 应用场景 (15)9.2.3 技术特点 (15)9.3 康复训练 (16)9.3.1 概述 (16)9.3.2 应用场景 (16)9.3.3 技术特点 (16)第十章：增强现实（AR）在娱乐与游戏领域的应用 (16)10.1 虚拟现实游戏 (16)10.2 增强现实游戏 (16)10.3 虚拟现实娱乐体验 (17)第一章：虚拟现实（VR）技术概述1.1 VR技术的发展历程虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术作为一种新兴的信息技术，旨在通过计算机的模拟环境，为用户提供一种沉浸式的交互体验。
1)虚拟现实VR概念
虚拟现实【特征】
交互性 Interactio
n
用户与虚拟环境中各种对象之间相互作用的能 力，在虚拟环境中，各种对象之间可以通过输 入、输出设备，影响用户或者被用户所影响。
沉浸感 Immersio
n
用户在计算机生成的虚拟环境中，通过视觉、听 觉、触觉等感官的模拟体验，让人置身于无线接 近真实的客观世界中，给人以身临其境的感觉。
想象性 Imaginati
on
用户在虚拟环境中，根据环境中传递的信 息，以及自身沉浸在系统的行为，通过自 己的逻辑推断、联想等思维过程，去想象 虚拟现实系统中并未呈现的画面和信息。
Virtual reality[Key Technology]
虚拟现实【关键技术】
实时三维计算机图形
显示
VR
ie
用户（头、眼）的跟踪 r a
HMD：头戴式可视设备（HeadMountDisplay）头戴虚拟显示器的一种， 又称眼镜式显示器、随身影院。是一种通俗的叫法，因为眼镜式显示器外形像眼镜， 同时专为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜（videoglasses）。
人机自然交互技术：在虚拟现实系统中，我们致力于使得用户可以通过眼睛、 手势、耳朵、语言、鼻子和皮肤等等感觉器官来和计算机系统中产生的虚拟环境进行交互， 这种虚拟环境下的交换技术就称之为人机自然交互技术。
指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。 在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。
AR = 真实世界 + 数字化信息
MR = VR + AR = 真实世界 + 虚拟世界+ 数字化信息
The development history of virtual reality technology
交互性 Interactio
n
用户与虚拟环境中各种对象之间相互作用的能 力，在虚拟环境中，各种对象之间可以通过输 入、输出设备，影响用户或者被用户所影响。
沉浸感 Immersio
n
用户在计算机生成的虚拟环境中，通过视觉、听 觉、触觉等感官的模拟体验，让人置身于无线接 近真实的客观世界中，给人以身临其境的感觉。
想象性 Imaginati
on
用户在虚拟环境中，根据环境中传递的信 息，以及自身沉浸在系统的行为，通过自 己的逻辑推断、联想等思维过程，去想象 虚拟现实系统中并未呈现的画面和信息。
Virtual reality[Key Technology]
虚拟现实【关键技术】
实时三维计算机图形
显示
VR
ie
用户（头、眼）的跟踪 r a
HMD：头戴式可视设备（HeadMountDisplay）头戴虚拟显示器的一种， 又称眼镜式显示器、随身影院。是一种通俗的叫法，因为眼镜式显示器外形像眼镜， 同时专为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜（videoglasses）。
人机自然交互技术：在虚拟现实系统中，我们致力于使得用户可以通过眼睛、 手势、耳朵、语言、鼻子和皮肤等等感觉器官来和计算机系统中产生的虚拟环境进行交互， 这种虚拟环境下的交换技术就称之为人机自然交互技术。
指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。 在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。
AR = 真实世界 + 数字化信息
MR = VR + AR = 真实世界 + 虚拟世界+ 数字化信息
The development history of virtual reality technology
第一章 虚拟现实技术概论
最直观的交流方式 最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最方便的设计工具 最先进的营销手段 最先进的营销手段
25
虚拟现实在规划效果中的应用
26
用户处于不完全沉浸的环境 对硬件设备要求极低 实现成本相对较低
16
1.3 虚拟现实系统分类
（3）增强式虚拟现实系统（Aggrandize VR） ： 既可以允许用户看到真实世界，同时也可以看 到叠加在真实世界上的虚拟对象。是把真实环 境和虚拟环境组合在一起的一种系统，既可减 少构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体 进行操作，真正达到了亦真亦幻的境界。其特 点为：
14
1.3 虚拟现实系统分类
（1）沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR） ： 提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿 佛置身于真实世界之中的感觉，具有以下五 个特点：
具有高度实时性能 具有高度的沉浸感 具有良好的系统集成度与整合性能 具有良好的开放性 能支持多种输入与输出设备并行工作
常见的沉浸式虚拟现实系统有：基于头盔式显示 器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统
各用户具有共享的虚拟工作空间 伪实体的行为真实感 支持实时交互，共享时钟 多个用户可以各自不同的方式相互通信 资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界中的对象
18
1.4 虚拟现实的应用领域
（1）用于遥控机器人的遥现技术： 遥现技术是指当实际上在某一个地方时，可以产生在另一个地方的感 觉。例如，在宇宙空间站的开发计划中，受各种因素的制约，机器人的 遥控遥现技术起了至关重要的作用。 （2）仿真技术 计算机生成的具有沉浸感的环境，它对参与者生成诸如视觉、听觉、 触觉、味觉等各种感官信息，给参与者一种身临其境的感觉。例如：飞 行仿真系统 、 与虚拟生物对话 、 作战仿真系统 等。 （3）对象可视化技术： 在科学研究中对研究数据生成可视化效果以便观察和研究。例如：虚 拟风洞。 （4）虚拟实验室： 在研究工作和学习过程中，总会有许多实验需反复进行，以期得到不 同条件下的不同结果，虚拟实验室能提供这样一个平台。例如：虚拟物 理实验室。
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虚拟现实在规划效果中的应用
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用户处于不完全沉浸的环境 对硬件设备要求极低 实现成本相对较低
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1.3 虚拟现实系统分类
（3）增强式虚拟现实系统（Aggrandize VR） ： 既可以允许用户看到真实世界，同时也可以看 到叠加在真实世界上的虚拟对象。是把真实环 境和虚拟环境组合在一起的一种系统，既可减 少构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体 进行操作，真正达到了亦真亦幻的境界。其特 点为：
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1.3 虚拟现实系统分类
（1）沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR） ： 提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿 佛置身于真实世界之中的感觉，具有以下五 个特点：
具有高度实时性能 具有高度的沉浸感 具有良好的系统集成度与整合性能 具有良好的开放性 能支持多种输入与输出设备并行工作
常见的沉浸式虚拟现实系统有：基于头盔式显示 器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统
各用户具有共享的虚拟工作空间 伪实体的行为真实感 支持实时交互，共享时钟 多个用户可以各自不同的方式相互通信 资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界中的对象
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1.4 虚拟现实的应用领域
（1）用于遥控机器人的遥现技术： 遥现技术是指当实际上在某一个地方时，可以产生在另一个地方的感 觉。例如，在宇宙空间站的开发计划中，受各种因素的制约，机器人的 遥控遥现技术起了至关重要的作用。 （2）仿真技术 计算机生成的具有沉浸感的环境，它对参与者生成诸如视觉、听觉、 触觉、味觉等各种感官信息，给参与者一种身临其境的感觉。例如：飞 行仿真系统 、 与虚拟生物对话 、 作战仿真系统 等。 （3）对象可视化技术： 在科学研究中对研究数据生成可视化效果以便观察和研究。例如：虚 拟风洞。 （4）虚拟实验室： 在研究工作和学习过程中，总会有许多实验需反复进行，以期得到不 同条件下的不同结果，虚拟实验室能提供这样一个平台。例如：虚拟物 理实验室。
虚拟现实在影视制作中的应用研究
虚拟现实在影视制作中的应用研究第一章虚拟现实技术概述 (2)1.1 虚拟现实技术的发展历程 (2)1.2 虚拟现实技术的原理与分类 (3)1.3 虚拟现实技术在影视制作中的应用前景 (3)第二章虚拟现实影视制作的硬件设备 (4)2.1 虚拟现实拍摄设备 (4)2.1.1 虚拟现实相机 (4)2.1.2 航拍无人机 (4)2.1.3 摄像机稳定器 (4)2.2 虚拟现实显示设备 (4)2.2.1 虚拟现实头盔 (5)2.2.2 虚拟现实眼镜 (5)2.2.3 虚拟现实投影设备 (5)2.3 虚拟现实交互设备 (5)2.3.1 手柄控制器 (5)2.3.2 手势识别设备 (5)2.3.3 眼动追踪设备 (5)2.3.4 声音交互设备 (5)第三章虚拟现实影视制作的软件技术 (5)3.1 虚拟现实场景构建 (5)3.1.1 场景建模 (6)3.1.2 场景布局 (6)3.1.3 场景优化 (6)3.2 虚拟现实动画制作 (6)3.2.1 动画设计 (6)3.2.2 动画制作 (7)3.2.3 动画渲染 (7)3.3 虚拟现实渲染技术 (7)3.3.1 实时渲染 (7)3.3.2 光线追踪渲染 (8)3.3.3 阴影和反射渲染 (8)第四章虚拟现实影视制作的创作流程 (8)4.1 虚拟现实影视项目策划 (8)4.2 虚拟现实影视剧本创作 (8)4.3 虚拟现实影视拍摄与制作 (9)第五章虚拟现实在影视特效中的应用 (9)5.1 虚拟现实特效制作技术 (9)5.2 虚拟现实特效与实景结合 (9)5.3 虚拟现实特效的创意与实现 (10)第六章虚拟现实在影视场景制作中的应用 (10)6.1 虚拟现实场景建模 (10)6.1.1 建模技术概述 (11)6.1.2 场景建模流程 (11)6.1.3 建模技巧与应用 (11)6.2 虚拟现实场景渲染 (11)6.2.1 渲染技术概述 (11)6.2.2 渲染流程 (11)6.2.3 渲染技巧与应用 (12)6.3 虚拟现实场景交互 (12)6.3.1 交互技术概述 (12)6.3.2 交互设计原则 (12)6.3.3 交互应用实例 (12)第七章虚拟现实在影视动画制作中的应用 (12)7.1 虚拟现实动画技术 (13)7.2 虚拟现实动画创作流程 (13)7.3 虚拟现实动画与影视的结合 (13)第八章虚拟现实在影视后期制作中的应用 (14)8.1 虚拟现实后期合成技术 (14)8.2 虚拟现实后期特效处理 (14)8.3 虚拟现实后期音频制作 (15)第九章虚拟现实在影视制作中的交互设计 (15)9.1 虚拟现实交互设计原则 (15)9.2 虚拟现实交互设计方法 (16)9.3 虚拟现实交互设计在影视制作中的应用 (16)第十章虚拟现实影视作品的传播与推广 (17)10.1 虚拟现实影视作品的传播渠道 (17)10.2 虚拟现实影视作品的推广策略 (17)10.3 虚拟现实影视作品的受众分析 (17)第十一章虚拟现实影视制作的教育与培训 (18)11.1 虚拟现实影视制作的教育体系 (18)11.2 虚拟现实影视制作培训课程 (18)11.3 虚拟现实影视制作的教学方法 (19)第十二章虚拟现实影视制作的发展趋势与展望 (19)12.1 虚拟现实影视制作的技术发展 (19)12.2 虚拟现实影视制作的市场前景 (20)12.3 虚拟现实影视制作的社会影响与价值 (20)第一章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术创建和模拟虚拟环境，让用户能够身临其境地体验和交互的技术。
第1章--虚拟现实技术概述
26
练习与思考
一、名词解释
VR 二、填空题
1. 虚拟现实技术的特性有（ ）、（ ）和（ ）。
2. 典型的虚拟现实系统主要由（ ）、（ ）和（ ）等组成。
3. 根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸程度的不同，可以把各种类型的虚拟现实系统划
分为四类：（）、（Fra bibliotek）、（
）和（
）。
三、简答题
1. 简述虚拟现实技术的发展历程。 2. 简述虚拟现实技术的原理及本质。 3. 叙述虚拟现实技术与其他技术的联系。 4. 简述不同虚拟现实系统的特点及应用情况。 5. 说明虚拟现实技术在公共安全领域的应用情况。
23
医疗应用
虚拟人体模型
虚拟手术 24
（6）电子商务 在商业方面，近年来，虚拟现实技术被广泛应用于产品展示及推销。利用虚拟现实技术全 方位地对商品进行展览，展示商品的多种功能；另外还能模拟工作时的情景，包括声音、 图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更加具有吸引力。这种展示可用于Internet中，可 实现网络上的三维互动，为电子商务服务，同时顾客在选购商品时可根据自己的意愿自由 组合，并实时看到它的效果。
可以简单地理解为：
虚拟现实系统是利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
感知系统
感官刺激
反应动作
虚拟环境
两个方面的理解：
u计算机生成的虚拟环境必须能提供多种感 官刺激，让人有沉浸的感觉。 u一种高级的人机交互系统，人机交互是核 心。
反应系统
5
1.1.1 理解定义
虚拟现实系统中的“虚拟环境” ： 模拟真实世界中的环境。例如地理环境、建筑场馆、文物古迹等。
1.1 概述 虚拟现实
虚拟现实是从英文Virtual Reality 一词翻译过来的，简称“VR”，是由美国VPL Research公司创始 人 Jaron Lanier在1989年提出的，目前在学术界被广泛使用。钱学森院士翻译为“灵境”
练习与思考
一、名词解释
VR 二、填空题
1. 虚拟现实技术的特性有（ ）、（ ）和（ ）。
2. 典型的虚拟现实系统主要由（ ）、（ ）和（ ）等组成。
3. 根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸程度的不同，可以把各种类型的虚拟现实系统划
分为四类：（）、（Fra bibliotek）、（
）和（
）。
三、简答题
1. 简述虚拟现实技术的发展历程。 2. 简述虚拟现实技术的原理及本质。 3. 叙述虚拟现实技术与其他技术的联系。 4. 简述不同虚拟现实系统的特点及应用情况。 5. 说明虚拟现实技术在公共安全领域的应用情况。
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医疗应用
虚拟人体模型
虚拟手术 24
（6）电子商务 在商业方面，近年来，虚拟现实技术被广泛应用于产品展示及推销。利用虚拟现实技术全 方位地对商品进行展览，展示商品的多种功能；另外还能模拟工作时的情景，包括声音、 图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更加具有吸引力。这种展示可用于Internet中，可 实现网络上的三维互动，为电子商务服务，同时顾客在选购商品时可根据自己的意愿自由 组合，并实时看到它的效果。
可以简单地理解为：
虚拟现实系统是利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
感知系统
感官刺激
反应动作
虚拟环境
两个方面的理解：
u计算机生成的虚拟环境必须能提供多种感 官刺激，让人有沉浸的感觉。 u一种高级的人机交互系统，人机交互是核 心。
反应系统
5
1.1.1 理解定义
虚拟现实系统中的“虚拟环境” ： 模拟真实世界中的环境。例如地理环境、建筑场馆、文物古迹等。
1.1 概述 虚拟现实
虚拟现实是从英文Virtual Reality 一词翻译过来的，简称“VR”，是由美国VPL Research公司创始 人 Jaron Lanier在1989年提出的，目前在学术界被广泛使用。钱学森院士翻译为“灵境”
什么是虚拟现实
什么是虚拟现实虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种利用计算机技术创造出的近乎真实的虚构场景或环境，通过特殊设备使用户可以身临其境地感受并与环境进行交互的技术。
它不同于传统的电视、电影等媒体形式，能够提供更加沉浸式、身临其境的体验。
虚拟现实技术通过模拟三维空间，将用户感官的输入与计算机系统生成的虚拟世界进行交互。
用户可以使用特定的设备，如头戴显示器、手柄、手套等，来与虚拟环境进行沟通和互动。
在虚拟现实中，用户可以探索和操作所处的虚拟环境，与虚拟对象进行实时的交互行为，获得身临其境的感觉。
虚拟现实技术已经广泛应用于娱乐、教育、医疗、设计等领域。
在娱乐方面，虚拟现实带来了全新的游戏体验。
通过佩戴VR头显，玩家可以身临其境地感受到游戏中的场景，增强了沉浸感和真实感。
此外，虚拟现实还被用于电影和音乐的制作，使得观众可以通过虚拟现实设备亲身体验电影或音乐中的场景，达到一种全新的娱乐体验。
在教育领域，虚拟现实技术为学生提供了更加直观、富有参与感的学习方式。
例如，学生可以通过虚拟现实设备参观博物馆、参加实验等，不受时间和空间限制，提高了学习效果和兴趣。
在医疗领域，虚拟现实技术为医生提供了更加真实的模拟环境，使他们能够进行手术模拟、病例研究等。
通过虚拟现实技术，医生可以提前熟悉手术步骤和情况，提高手术的精确性和安全性。
在设计领域，虚拟现实技术为设计师提供了更加直观、灵活的设计平台。
通过虚拟现实设备，设计师可以在虚拟环境中进行建筑、室内、产品等的设计和模拟，直观地感受设计效果，提高设计效率和质量。
虚拟现实技术的发展还面临一些挑战和问题。
首先是硬件设备的限制。
目前虚拟现实设备体积笨重、价格昂贵，对于普通用户来说还不够普及。
其次是虚拟现实技术在长时间使用过程中容易引起晕动症等副作用，需要进一步改进。
另外，虚拟现实技术在社交和交互方面还有待提高，目前多为个人单独体验，缺乏与他人的互动。
总的来说，虚拟现实技术作为一种新兴的多媒体技术，为人们带来了全新的体验和应用方式。
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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
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。
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。
1.1 虚拟现实的基本概念
1. 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
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
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
进入 90 年代，随着计算机硬件技术、电子技术飞速发 展，计算机软件系统日趋完善，计算机已经有能力承 担基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作， 同时，基于虚拟现实技术、人工智能技术的人机交互 系统的设计也不断涌现，输入输出设备不断创新，都 使得以往难于实现的设想成为现实。 利用虚拟现实系
研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。该研究中 心在随后的虚拟交互环境工作站的项目中又开发了通 用多传感个人仿真器和遥控设备。可以说，在那个时 候，虚拟现实技术已经进入到了科学研究领域，并且 取得了鼓舞人心的进展。
同许多其他学科一样，相关技术的发展对虚拟现实起了 极大的促进作用。特别是计算机技术、网络技术、图 形学技术等的飞速发展，使得虚拟现实技术也获得了 长足的进步。
进展，1980年正式提出了“Virtual Reality”这个使用至 今的名词。
20世纪80年代，许多部门和组织都在从事虚拟现实的研 究，其中，美国宇航员（NASA）及美国国防部组织的 一系列有关虚拟现实技术的研究取得了令人振奋的研 究成果，从而激发了人们对虚拟现实研究的更大热情 以及对虚拟现实技术的广泛关注。 尤其在 1984 年， 美国宇航局Ames 研究中心虚拟行星探测实验室组织 开发的用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，取得了 成功， 将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面
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。
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。
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 uilder软件的基本使用， 内容涵盖了VRML创建场景的各个方面。