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。
虚拟现实系统的3I特征：
沉浸感 （Immersion）
交互性 （Interaction）
想象力 （Imagination）
其中沉浸是目的，交互和想象力是手段。虚拟技术的核心是建模与仿真。
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
沉浸感又称临场感（Immersion） 沉浸感是虚拟现实最终实现的目标，其他两者是实现这一目标的基础，三 者之间是过程和结果的关系。
3
CAD软件进行调用和互联的集成环
境。
1.2 | 虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统按其功能不同，可分成4种类型：
沉浸式虚拟现实 系统
增强现实型的虚 拟现实系统
桌面式虚拟现实 系统
分布式虚拟现实 系统
1.2 | 虚拟现实系统的分类
1.2.1沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR）是指为用户提供完全沉浸的 体验，使其有一种完全置身于虚拟世界之中的感觉。
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
用“眼球追踪”实现交互
用“真实场地”实现交互
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
想像力(Imagination) 指用户通过沉浸在“真实的”虚拟环境中，进行各种交互，得到感性和 理性的认识，从而深化概念，萌发新意，产生认识上的飞跃。如图所示， 图1是图2的复古版。
图1复古版
图2 现实版
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
环境进行交互。
虚
拟
交
互
• 所谓交互是指在感知环境和干预环
境中，让用户产生置身于相应的真
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实环境中的虚幻感，沉浸感，即身
临其境的感觉。
1.1 | 虚拟现实技术基本概念 1.1.1 虚拟现实技术的定义
虚拟现实就是一种高端人机接口。包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多 种通道的实时模拟和实时交互。虚拟现实技术利用计算机图形学构造出酷似真实 世界的场景。这个合成世界并非静态，它可根据用户输入做出响应。由此定义了 虚拟现实的关键特征，即实时交互性。
它通常采用头盔式显示器、洞穴式立体显示 等设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉 封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空 间，利用空间位置跟踪定位设备、数据手套、 其它手控输入设备、声音设备等使得参与者 产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，是 一种较理想的VR系统。
1.2 | 虚拟现实系统的分类
1．沉浸式虚拟现实系统的特点 （1）具有高度的实时性。 （2）高度沉浸感。 （3）具有强大的软硬件支持。 （4）并行处理能力。 （5）良好的系统整合性。
虚拟现实的四要素包括：
虚拟世界
01
02 沉浸
（身体和精神沉浸）
交互性
04
03 感觉反馈
虚拟现实不仅是一个用户与终端的接口，而且可以获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生 新的构思。而将这种构思结果输入到系统中，再将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。 如此反复，这是一个学习——创造——再学习——再创造的过程，虚拟现实是启发人的创造性思 维的活动。
体验式建筑虚拟仿真平台
1.3 | 虚拟现实系统的分类
2．沉浸式虚拟现实系统的类型 （1）头盔式虚拟现实系统。 （2）洞穴式虚拟现实系统。 （3）座舱式虚拟现实系统。 （4）投影式虚拟现实系统。 （5）远程存在系统。
洞穴式 投影式 座舱式
1.2 | 虚拟现实系统的分类
1.2.2增强虚拟现实系统
通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟 的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
虚拟现实实现的软件支持
在软件方面，除一般所需的软件支撑环境外，主要是提供一个 产生虚拟环境的工具集或产生虚拟环境的“外壳”，至少应具有以 下功能。
能够接受各种高性能传感器的
信息，如头盔显示器、数据手
1
套、数据衣的跟踪信息。
2
能够生成立体的显示图形。
能把各种数据库（如地形地貌数据
库、物体形象数据库等）、各种
Virtual Reality - A Dream Turned Into Reality
社会需求
“女人试衣间”
1.1 | 虚拟现实技术基本概念
1.1.2 虚拟现实技术的特征
虚拟现实是一种借助计算机集成的技 术，即综合了计算机图形技术、计算 机仿真技术、传感器技术、显示技术 等多种科学技术，它在多维信息空间 上创建一个虚拟信息环境，能使用户 具有身临其境的沉浸感，具有与环境 完善的交互作用能力，并有助于启发 构思。所以说，沉浸-交互-想象力是 VR环境系统的三个基本特性。
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。