虚拟现实技术实验报告三

虚拟现实技术实验报告三
虚拟现实技术实验报告三

华北水利水电学院虚拟现实技术实验报告

2009~2010学年第二学期07 级计算机专业

班级:学号:姓名:

实验三虚拟现实复杂场景建模与漫游仿真

一、实验目的:

掌握虚拟现实技术复杂三维场景建模技术。在场景中引入环境背景、动画与交互等,构建逼真的三维场景。

二、试验要求:

本次试验为综合性质试验,要求自行设计一个较为复杂的场景或者单体模型,其中包含各种造型与渲染技术,比如纹理材质、光照、环境背景、声音视频、动画与交互等。场景内容不限。

三、试验步骤:

我感觉主要是这些物品的平移比较主要。

Transform {

translation -2 0.35 0.15

children [

# import the file "int_comp2.wrl" to draw the computer on the left side of the desktop

Inline {url "zhuji.wrl"}

]

},

# move to draw the next object and reduce the size to 40%

Transform{

translation 0.0 1.1 0.25

scale 0.4 0.4 0.4

children [

# import the file "monb11.wrl" to draw the monitor on top of the desk

Inline {url "computer.wrl"}

]

},

# move to draw the next object and reduce the size to 40%

Transform{

translation 2 0.1 -0.05

scale 0.4 0.4 0.4

children [

# import the file "lx4'.wrl" to draw the desklamp on top of the desk

Inline {url "diandeng.wrl"}

]

},

# move to draw the next object and reduce the size to 40%

Transform{

translation 0 -0.5 0.35

#scale 0.4 0.4 0.4

children [

# import the file "key.wrl" to draw the keyboard in keyboard-drawer of the desk

Inline {url "chouti.wrl"}

]

}

Transform {

translation 0 -1.03 2.1

rotation 0 1 0 -1.571

scale 0.55 0.60 0.6

children [

# import the file "chair1.wrl" to draw the computer chair

Inline{url "chair.wrl"}

]

}

]

四、试验结果:

五、小结(包括收获、心得体会、存在的问题及解决问题的方法、建议等)

这次试验我做了一个电脑桌的模型。首先把电脑,主机,椅子,电灯,抽屉等一一做好,最终将他们组合起来,其中最难的是电灯的灯光设置,VRML光源与自然光源的主要差别在于不能自动产生阴影,所以必须进行人工设置。空间坐标的平移是通过对Transform节点的translation域的域值的设定,建立新的坐标原点,作为children域中所有子节点创建造型的定位点,从而实现原始坐标系和新坐标系造型之间相对位置的移动和变化的,这一点我感触颇深。

VR实验报告

《虚拟现实技术》课堂实验报告(2015-2016学年第2学期) 班级:地信1102 姓名:曹晓东 学号:31130503

实验一:Sketch Up软件认识与使用 一、实验目的与要求: 1. 目的 通过本次实验,使学生掌握Sketch Up软件的基本架构,理解利用Sketch Up进行场景制作的基本步骤,能够熟练运用Sketch Up软件的主要功能及相关工具。 2. 要求 每位学生进行Sketch Up软件的安装和配置,操作练习Sketch Up的主要功能及相关工具,理解体会各种操作的执行结果,并独立总结撰写完成实验报告。 二、Sketch Up的主要功能: 边缘和平面:这是绘图最基本的元素 每个 Sketch Up 模型皆由两种元素组成:边缘和平面。边缘是直线,而平面是由几条边缘构成一个平面循环时所形成的平面形状。例如,矩形平面是由四条边缘以直角角度互相连接在一起所构成的。自己可在短时间内学会使用 Sketch Up 的简单工具,从而绘制边缘和平面来建立模型。一切就是这么简单容易! 推/拉:从 2D 迅速转为 3D 使用 Sketch Up 专利设计的 [推/拉] 工具,可以将任何平面延伸成立体形状。单击鼠标就可开始延伸,移动鼠标,然后再单击即可停止延伸。自己可以将一个矩形推/拉成一个盒子。或绘制一个楼梯的轮廓并将其推/拉成立体的 3D 形状。想绘制一个窗户吗?只需在墙上推/拉出一个孔即可。Sketch Up 易于使用而广受欢迎,原因就在于其推/拉的功能。 精确测量:以精确度来进行作业处理 Sketch Up 特别适合在 3D 环境中进行迅速的绘图处理,但是它的功能不仅仅只是一只神奇的电子画笔而已。因为当自己在计算机上进行绘图处理时,自己在 Sketch Up 中所建立的一切对象都具有精确的尺寸。当自己准备好要建立模型时,自己可以随意根据自己想要的精确度来进行模型的建立。如果自己愿意,自己可以将模型的比例视图打印

虚拟现实技术简介

虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality,简称VR,又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实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、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容: VR是一项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域,它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术

模拟系统。 概括地说,虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是实际上可实现的,也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此,虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。 二、虚拟现实分类 行业概况: 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为:供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看,市场需求是很大的,而供应方面却略显不足,尤其是拥有核心知识产权,专利产品及服务质量过硬的企业并不多,行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段,行业需求巨大,

毕业论文:浅谈虚拟现实技术

论文虚拟现实技术

浅谈虚拟现实技术 摘要虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是近年来新兴的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,其核心是建模与仿真。概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域,涉及的关键技术,最新研究进展,应用与前景展望。 关键词虚拟现实技术,研究现状,相关应用,信息安全 一.虚拟现实的概念、特征及应用领域 虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知,并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术是指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,其核心是建模与仿真。 虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置,如摄像机、地板压力传感器等。 (虚拟现实技术穿戴的装备)

GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出,虚拟现实具有三个最突出的特征,即人们称道的“3I”特性:交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备,用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征,它是指参与者在纯自然的状态下,借助交互设备和自身的感知觉系统,对虚拟环境的投入程度。构想性是指借助虚拟现实技术,使抽象概念具像化的程度。另外还有多感知性(Multi-Sensory)。所谓多感知是指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,目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。 所以,“3I+M”就是虚拟现实系统的基本特征。 自1968年Ivan Sutherland发表一篇名为“The Ultimate Display”的论文至今,虚拟现实技术已经伴随着计算机技术的进步得到长足的发展。如今,众多的设备可被用于虚拟现实,包括头戴式显示器、数据手套、动作捕捉系统等[1]。虚拟现实技术已经在诸如建筑设计、军事仿真、虚拟制造、游戏娱乐、医学等领域得到广泛的应用。在教育、心理学、环保、文化艺术领域,虚拟现实技术也得到越来越多的关注[2]。 二.虚拟现实涉及的关键技术[3] 虚拟现实的关键技术主要包括:动态环境建模技术,实时三维图形生成技术,立体显示和传感器技术,应用系统开发工具,系统集成技术,实时三维计算机图形技术,广角立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,触觉、力觉反馈技术,立体声、语音输入输出技术。 动态环境建模技术:虚拟环境的建立是VR系统的核心内容,目的就是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 实时三维图形生成技术:三维图形的生成技术已经较为成熟,那么关键就是“实时”生成。为了达到实时的目的,至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。

虚拟现实与仿真实验报告

合肥工业大学 计算机与信息学院 实验报告 课程:虚拟现实与仿真技术 专业班级:计算机科学与技术11-2班 学号: 姓名:谢云飞 实验一 一.实验名称

从3Dmax8中导出mesh并添加mesh到场景。 二.实验过程或实验程序(增加的代码及代码注解) 启动3Dmax 1.在安装有3Dmax8的计算机上,可以使用两种不同的方法来启动3Dmax8: (1)在桌面上双击“3Dmax8”图标 (2)点击“开始”菜单,在“程序”中的选择“3Dmax8” 2.观察3Dmax8主窗口的布局。3Dmax8主要由若干元素组成:菜单栏、工具栏、以及停靠在右边的命令面板和底部的各种工具窗口 使用3Dmax8建模并导出mesh 导出mesh的步骤如下: 1.启动3Dmax8 2.在停靠在右边的命令面板中,点击几何体按钮 3.选择标准几何体 4.在对象类型中选择对象(如:长方体),在“前”视口中,通过单击鼠标左键,创建出模型 5.在工具栏中单击“材质编辑器”按钮,通过上步操作,可开启“材质编辑器”对话框 6.在“材质编辑器”对话框中,点击漫反射旁方形按钮,进入到“材质/贴图浏览器” 7.在“材质/贴图浏览器”中选择位图,鼠标左键双击位图 8.弹出选择位图图像文件对话框,从本地电脑中选择一张图片 9.选择好图片,在材质编辑器对话框中,点击将材质指令给选定对象 10.点击菜单栏上的oFusion按钮,在弹出的菜单栏中选择Export Scene 11.选择文件夹并输入文件名qiu,点击保存,在弹出的对话框中勾选Copy Textures,点击Export按钮,此时mesh文件已成功导出 导出的mesh文件放入到指定位置 1.找到mesh文件,把mesh文件放到当前电脑的OgreSDK的models中,以我的电脑为例,OgerSDK放在C盘中 2.打开C盘,找到OgreSDK,打开OgreSDK,找到media,打开media文件夹,找到models,打开models文件夹,将mesh文件复制到此文件夹中 3.将导出mesh文件附带的材质文件放到OgreSDK的scripts (C:\OgreSDK\media\materials\scripts)中 4.将导出mesn文件时同时导出的图片放到OgreSDK的textures (C:\OgreSDK\media\materials\textures)中

虚拟现实技术-综述

浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用 作者:Why 摘要:随着信息时代的到来,越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来,而作为信息技术发展的首要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实技术在城市规划中的应用范围、应用的意义及其为我们带来的便利。 关键词:虚拟现实、范围、发展、迫切性、城市规划 虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又称灵境技术,是90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起,为人机交互界面的发展开创了新的研究领域;为智能工程的应用提供了新的界面工具;为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。它是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,具体的说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互使用、相互影响,从而产正亲临其境的真实环境的感受和体验。这种技术的应用,改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式,尤其在需要对大量抽象数据进行处理时;同时,它在许多不同领域的应用,可以带来巨大的经济效益。 1、虚拟现实技术的发展概述 1965年,Sutherland在篇名为《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。 随后的1966年,美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器的研制工作。在这第一个HMD的样机完成不久,研制者又把能模拟力量和触觉的力反馈装置加入到这个系统中。1970年,出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就,美国的JaronLanier在80年代初正式提出了“VirtualReality”一词。 80年代,美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究,并取得了令人瞩目的研究成果,从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年,NASAAmes研究中心虚拟行星探测实验室的M.McGreevy和J.Humphries博士组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器,将火星探测器发回的数据输入计算机,为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。在随后的虚拟交互环境工作站(VIEW)项目中,他们又开发了通用多传感个人仿真器和遥现设备。 进入90年代,迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配,使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能;人机交互系统的设计不断创新,新颖、实用的输入输出设备不断地进入市常而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基矗例如1993年的11月,宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作,而用虚拟现实技术设计波音777获得成功,是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。可以看出,正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域,如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等,人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与兴趣。 2、虚拟现实在规划领域的应用范围 虚拟现实在规划信息存储和查询系统中的应用 例如土质数据库系统,地域信息系统,地理信息系统,城市政策信息系统等。这一类系

虚拟现实技术在教育中应用的优势与挑战

虚拟现实技术在教育中应用的优势与挑战作者:范安琪袁玖根 来源:《发明与创新(职业教育)》 2019年第4期 范安琪袁玖根 (江西科技师范大学,江西南昌330038) 摘要:如今科技发展的越来越迅速,教育随着科技的发展也不断有新的教学媒体的出现。在多媒体技术后,虚拟现实技术(Virtual Reality)的出现无疑将对教学产生一定的影响。文 章主要探讨虚拟现实技术在教育教学中应用的优势与挑战。 关键词:虚拟现实技术;教育应用;优势与挑战 虚拟现实是以计算机技术为核心,结合相关科学技术,生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境,用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响,可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。 一、虚拟现实技术在教育中应用的现状 虚拟现实技术在20世纪80年代就开始应用于教育了,当时人们还对这方面的研究给予较 少的关注度。而现在世界上许多发达国家都设立了相关项目,如澳大利亚和新西兰于2009年合作成立的虚拟世界工作组和美国林登实验室的Second Life项目等。我国也有很多研究学者在 探索该技术运用于教学中的应用成果。 二、虚拟现实技术在教育应用中的优势 (一)更好地帮助学生学习知识与技能 运用虚拟现实技术可以在仿真的模拟环境中对知识和技能进行不断地巩固和重复学习训练,学习者将处于一个安全的环境中练习观察到的行为和机会,以促进学习者在高效率的环境下达 到预期的教学目标。采用情景记忆(Episodic Memory),这种包含有关生活经历的信息,如特别引人注目的教学活动。通常很难记住课堂上讨论过的学习内容,但是很容易记住教室的样子、老师的桌子的位置。在虚拟技术课堂上通过现代教育技术,创设生动、逼真的教学情境,使用 虚拟现实头戴式显示设备、手柄或传感手套等交互设备从视觉、听觉和触觉这三方面使学生如 临其境。情境记忆为学习者提供一种模式,使他们能够在此基础上掌握知识,发展能力,形成 感情并生成意义。 (二)个性化的学习环境提升学生学习兴趣 个性化学习环境的设计通过虚拟现实技术可以促进学生心流(Flow)的产生,心流是一种 精神状态的运作,在这种状态下,一个人完全沉浸在他所做的事情中,全神贯注。它包含了在 活动过程中的精神投入和持续的参与,是介于无聊和焦虑之间的理想状态。在传统课堂中很难 实现心流,但是通过虚拟现实技术却可以很好地进行相关教学设计。 游戏化学习就是采用游戏化的方式来学习,它是目前比较新颖的教学理论和教育实践。一 个人对一个事物感兴趣,他就会愿意去尝试,努力去做从而做得更好。那么把这个事物换成学习,当学习也变得有趣时,相信学习者也会学有所成。同样对比传统课堂,虚拟现实技术在这

虚拟现实实验报告

虚拟现实实验报告 篇一:虚拟现实技术实验报告 虚拟现实技术实验报告 实验一:Sketch Up软件认识与使用 一、实验目的与要求: 1. 目的 通过本次实验,使学生掌握Sketch Up软件的基本架构,理解利用Sketch Up进行场景制作的基本步骤,能够熟练运用Sketch Up软件的主要功能及相关工具。 2. 要求 每位学生进行Sketch Up软件的安装和配置,操作练习Sketch Up的主要功能及相关工具,理解体会各种操作的执行结果,并独立总结撰写完成实验报告。 二、Sketch Up的主要功能: 边缘和平面:这是绘图最基本的元素 每个 Sketch Up 模型皆由两种元素组成:边缘和平面。边缘是直线,而平面是由几条边缘构成一个平面循环时所形成的平面形状。例如,矩形平面是由四条边缘以直角角度互相连接在一起所构成的。自己可在短时间内学会使用Sketch Up 的简单工具,从而绘制边缘和平面来建立模型。一切就是这么简单容易! 推/拉:从 2D 迅速转为 3D

使用 Sketch Up 专利设计的 [推/拉] 工具,可以将任何平面延伸成立体形状。单击鼠标就可开始延伸,移动鼠标,然后再单击即可停止延伸。自己可以将一个矩形推/拉成一个盒子。或绘制一个楼梯的轮廓并将其推/拉成立体的 3D 形状。想绘制一个窗户吗?只需在墙上推/拉出一个孔即可。Sketch Up 易于使用而广受欢迎,原因就在于其推/拉的功能。 精确测量:以精确度来进行作业处理 Sketch Up 特别适合在 3D 环境中进行迅速的绘图处理,但是它的功能不仅仅只是一只神奇的电子画笔而已。因为当自己在计算机上进行绘图处理时,自己在 Sketch Up 中所建立的一切对象都具有精确的尺寸。当自己准备好要建立模型时,自己可以随意根据自己想要的精确度来进行模型的建立。如果自己愿意,自己可以将模型的比例视图打印出来。如果自己有 Sketch Up Pro,自己甚至还可将自己的几何图形导出到 AutoCAD 和 3ds MAX 等其他程序内。 路径跟随:建立复杂的延伸和板条形状 使用 Sketch Up 创新万能的 [路径跟随] 工具,可以将平面沿预先定义的路径进行延伸以建立 3D 形状。沿 L 形线路延伸一个圆形即可建立一个弯管的模型。绘制瓶子的一半轮廓,然后使用 [路径跟随] 工具沿一个圆形来扫动,就能建立一个瓶子。自己甚至还可以使用 [路径跟随] 工具

虚拟现实技术基础与应用代码-8 综合实例

8.3.2 场景模型的构建 建立了消防车的3ds模型后,我们就可以来定义一个消防车类了。消防车类中包含车身、云梯、吊篮成员对象,这些对象通过前节介绍的3ds载入类C3DSLoader来定义。此外我们在吊篮上安置一个消防水枪来模拟喷水效果,为此用前章定义好的粒子系统类CparticleSys来定义一个水枪效果对象。为实现云梯的交互运动,增加了云梯水平旋转的变量theta,和俯仰运动的变量phi。车身的运动由变量Position来控制。其消防车类的定义如下: //注:以下代码写在文件Motor.h中 #include "gl/glut.h" #include "3DSLoader.h" #include "Particle.h" class CMotor //消防车类 { public: float Position[3]; //车位置 float theta; //云梯支架旋转角 float phi; //云梯俯仰角 //定义3ds载入对象 C3DSLoader m_3DSMotor; //车身 C3DSLoader m_3DSSupport; //云梯支架 C3DSLoader m_3DSLadder; //云梯 C3DSLoader m_3DSBasket; //篮子 CParticleSys m_WaterGun; //水枪效果 CMotor(); //构造函数 virtual ~CMotor(); //析构函数 void DrawMotor(); //绘制车 void Init(); //初始化 }; 车身模型,云梯模型和吊篮模型的载入以及水枪的初始化通过成员函数Init来完成,其实现形式如下: //注:以下代码写在文件Motor.cpp中 void CMotor::Init() { m_3DSMotor.Load3DSModel("3DSModel\\武警学院车身1.3DS"); m_3DSSupport.Load3DSModel("3DSModel\\云梯支架.3ds"); m_3DSLadder.Load3DSModel("3DSModel\\云梯.3ds"); m_3DSBasket.Load3DSModel("3DSModel\\吊篮.3ds"); m_WaterGun.SetPosition(0,0,0); //水枪位置 m_WaterGun.SetMode(0.5,100, 10,-0.8,1); //粒子系统模式设置 m_WaterGun.Init(PI/2,PI/3);//水枪方向 } 消防车的绘制过程在成员函数DrawMotor中来完成,其实现形式如下: //注:以下代码写在文件Motor.cpp中 void CMotor::DrawMotor()

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要:虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势,并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词:虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality,又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实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、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术,主要有三个特性,分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性,是指利用计算机产生的三维立体图像,让人置身于一种虚拟环境中,就像在真实的客观世界中一样,能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性,在计算机生成的这种虚拟环境中,人们可以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,比如:当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时,手就有握东西的感觉,而且可感觉到物体的重量。 3.构想性,虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识,提高感性和理性认识,从而使用户深化概念和萌发新的联想,因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段:1963 年以前,蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段;1963年~1972 年,虚拟现实技术的萌芽阶段;1973 年~1989 年,虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段;1990 年至今,虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段:虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术,它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝,就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景,风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用,它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机,发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器,让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年,Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明,就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明,都蕴涵了虚拟现实技术的思想,是虚拟现实技术的前身。 第二阶段:虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统,是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段,为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段:虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统,将产生一个虚拟图形环境,使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统,在装备了数据手套和头部跟踪器后,通过语言、手势等交互方式,形成虚拟现实系统。 第四阶段:虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段,广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中,如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统,对虚拟的军事演习也能达到

浅谈虚拟现实技术特点教学提纲

浅谈虚拟现实技术特 点

浅谈虚拟现实技术特点,组成和分类。常用的虚拟现实软件,硬件和优缺点。 经过3节课的老师的讲解和上网资料的查看,我对虚拟现实技术有了浅显的了解。 一:虚拟现实技术特点: 虚拟现实(VirtualReality)又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术,生成三维逼真的虚拟环境,使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备,或利用键盘、鼠标等输入设备,便可以进入虚拟空间,成为虚拟环境的一员,进行实时交互,感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会。 虚拟现实技术具有以下五个主要特征: (1)沉浸性使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境”感觉,使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的,而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用,就像真正的客观世界一样。 (2)交互性是在虚拟环境中,学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系,其中学生是交互的主体,虚拟对象是交互的客体,主体和客体之间的交互是全方位的。 (3)构想性是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动,不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示,提高感性和理性认识,而且要能使学生产生新的构思。

(4)动作性是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统,让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。 (5)自主性是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。 二:虚拟现实技术组成和分类: 1 :虚拟现实系统的组成 用户通过头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号,虚拟现实软件收到输入信号后加以解释,然后对虚拟环境数据库进行必要更新,调整当前虚拟环境视图,并将这一新视图及其它信息如声音立即传送给输出设备,以便用户及时看到效果。 系统由输入部分、输出部分、虚拟环境数据库、虚拟现实软件组成。 2:虚拟现实系统的分类 虚拟现实系统按照不同的标准有不同的分类,通常分为以下四类:(1)桌面虚拟现实系统(Desktop VR) (2)沉浸式虚拟现实系统(Immersive VR) (3)分布式虚拟现实系统(Distributed VR) (4)增强式虚拟现实系统(Augmented Reality AR) 2.1桌面虚拟现实系统(简称PCVR) 桌面虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型虚拟现实系统。利用中低端图形工作站及立体显示器,产生虚拟场景,参与者使用位置跟踪器、数据手套、力反馈器、三维鼠标、或其它手控输入设备,实现虚拟现实技术的重要技术特征:多感知性、沉浸感、交互性、真实性。

虚拟现实实习报告

虚拟现实实习报告 篇一:VR虚拟现实实验报告 《虚拟现实技术》课堂实验报告 (XX-XX学年第2学期) 班级:地信一班 姓名:冯正英 学号: 3 实验一:Sketch Up软件认识与使用 一、实验目的与要求: 1. 目的 通过本次实验,使学生掌握Sketch Up软件的基本架构,理解利用Sketch Up进行场景制作的基本步骤,能够熟练运用Sketch Up软件的主要功能及相关工具。 2. 要求 每位学生进行Sketch Up软件的安装和配置,操作练习Sketch Up的主要功能及相关工具,理解体会各种操作的执行结果,并独立总结撰写完成实验报告。 二、Sketch up的主要功能: 1、独特而便捷的推拉工具:功能强大且操作简便的推拉工具,所有的造型几乎都可从推拉方式中完成。 2、可汇入导出AutoCAD的各式图面:可读取与写出各版本的AutoCAD DWG格式,并可自模型中汇出平、立、剖面

的DWG图面,让您延用原有的设计而无须重新处理。 3、精确的尺寸输入与文字注释:所有的外型不再只是大约的视觉比例,透过数值输入框可赋予精密而正确的尺寸,也能直接在立体图面上进行尺寸标注和注释,大大地增强图面解说力。 4、随贴即用的材质彩绘功能:任何的图像档均能搭配彩绘工具贴附于模型表面,无须经过彩现计算,便能直接呈现出材质的原貌,既快速又有效率。所有材质均可立即编修大小比例、角度与扭转变形,并直接调整透明度。 5、随贴即用的材质彩绘功能:任何的图像档均能搭配彩绘工具贴附于模型表面,无须经过彩现计算,便能直接呈现出材质的原貌,既快速又有效率。所有材质均可立即编修大小比例、角度与扭转变形,并直接调整透明度。 6、动态剖面:提供即时互动的剖面功能,清楚的呈现出剖切后的空间状态。透过场景功能,还可以动态模拟剖面的生成效果。 7、卓越的路径跟随建构能力:只需设计出所要的断面,便能沿着路径组合出各种复杂的造型。 8、全新的Layout布图能力:以类似于AutoCAD图纸空间的方式,将多种不同的图面角度和内容,依您的需要置放在Layout图纸上,并可直接标注尺寸、注释和加注图框,完全不需要再使用传统的2D软件即可完成图说。

虚拟现实技术的国内外研究现状与发展

138 虚拟现实技术的国内外研究现状与发展 杨江涛 (铜仁职业技术学院,贵州铜仁554300) 摘要:虚拟现实技术是一项新兴技术,结合了多种技术如多媒体技术、计算及图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技 术以及立体显示技术等等,前景非常的广阔。文章结合了虚拟现实技术国内外的研究现状对虚拟现实技术的发展趋势进行了分析。关键词:虚拟现实;三维现实;分布式中图分类号:F061.3 文献标识码:A 文章编号:1673-1131(2015)01-0138-01 虚拟现实(Virtual Reality ,简称VR )是一种综合了多媒体技术、计算机图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机最新技术,综合应用了力学、光学、数学、机构运动学等学科。这种技术的特点就是用模仿的方式给用户创造一种虚拟的环境,通过感知行为如视觉、听觉和触觉等让用户有一种身临其境的感觉,并带有交互作用。现在虚拟现实的发展速度越来越快,内容也扩大了很多。 1国外虚拟现实技术研究现状 (1)虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地,对于虚拟现实技术的研究最早是在20世纪40年代。一开始用于美国军方对宇航员和飞行驾驶员的模拟训练。随着科技和社会的不断发展,虚拟现实技术也逐渐转为民用,集中在用户界面、感知、硬件和后台软件四个方面。20世纪80年代,美国国防部和美国宇航局组织了一系列对于虚拟现实技术的研究,研究成果惊人。到了现在,已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统,也建立了可供全国使用的VR 教育系统;乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统;波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境,让工件的加工过程得到有效的简化;施乐公司主要将虚拟现实技术用于未来办公室上,设计了一项基于VR 的窗口系统。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术,从目前来看,时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。 (2)虚拟现实技术在欧洲的研究现状。在欧洲,英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的,在硬件和软件的领域处于领先地位。欧洲其它一些比较发达的国家如德国以及瑞典等也积极进行了虚拟现实技术的研究和应用:德国将虚拟现实技术应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面,可以降低成本,吸引客户等等;瑞典的DIVE 分布式虚拟交互环境是一个在不同节点上的多个进程可以在同一个师姐中工作的一直分布式系统。 2国内虚拟现实技术研究现状 我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离,但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快,我国各界人士对于虚拟现实技术也越来越重视,正在积极进行虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发等等。国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用,并取得了不错的成果: 北京航空航天大学时国内最早进行虚拟现实技术研究的 单位之一,建立了一种分布式虚拟环境,可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等,并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究,并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发,并提出了相关的算法和实现方法。 清华大学国家光盘工程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫;哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。 3虚拟现实技术的发展趋势 (1)动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,而动态环境建模技术的目的就是对实际环境的三维数据进行获取,从而建立对应的虚拟环境模型,创建出虚拟环境。 (2)实时三维图形生成和显示技术。在生成三维图形方面,目前的技术已经比较成熟,关键是怎么样才能够做到实时生成,在不对图形的复杂程度和质量造成影响的前提下,如何让刷新频率得到有效的提高是今后重要的研究内容。另外,虚拟现实技术还依赖于传感器技术和立体显示技术的发展,现有的虚拟设备还不能够让系统的需要得到充分的满足,需要开发全新的三维图形生成和显示技术。 (3)适人化、智能化人机交互设备的研制。虽然手套和头盔等设备能够让沉浸感增强,但在实际使用当中效果并不尽如人意。交互方式使用最自然的视觉、听觉、触觉和自然语言的话,能够让虚拟现实的交互性效果得到有效的提高。 (4)大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合当中,对新型的人机交互设备进行一个用,介入计算机中,产生适用于用户的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了要让复杂虚拟环境计算的需求得到满足之外,还需要让协同工作以及分布式仿真等应用对共享虚拟环境的自然需要得到满足。分布式虚拟现实可以看成是一种基于网络的虚拟现实系统,可以让多个用户同时参与,让不同地方的用户进入到同一个虚拟现实环境当中。目前,分布式虚拟现实系统已经成为了全世界的研究热点,我国也由杭州大学、北京航空航天大学、中国科学院软件所、中国科学院计算所以及装甲兵工程学院等单位共同感开发了一个分布虚拟环境基础信息平台,为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的软硬件基础环境和网络平台。 2015 (Sum.No 145) 信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS 2015年第1期(总第145期)

虚拟现实的创新案例

虚拟现实的创新案例——NervGear 什么是虚拟现实技术? 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环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。利用这种技术,可以打破现实中我们对现世观念的界限,例如,可以把一组虚拟的建筑物投射到现实中,查看它的实现可行性。又或者把磁场路径这种虚拟的东西在现实环境中展现出来,让学生们更容易去理解。 到目前2015年为止,利用虚拟现实技术的产品有哪些呢?有基于VR技术的SONY公司出品的PlayStation VR、有基于AR技术的microsoft公司出品的hollens。这两大公司各自产品所代表这两大分支最前沿技术。PlayStation VR优点可视角度广,画质靓丽,让人沉浸在虚拟的环境中,但缺点就是需要依靠手柄作为操纵杆,无法做到单凭双手的灵活操作!缺乏直接交互性。而hollens刚刚相反,强大的可操纵性,可以全凭双手或眼镜进行操作(延迟也就0.5秒左右),而且可以把一组虚拟的画面几乎无瑕疵的投影在现实环境中,但最大的缺点(也是AR最大的缺点)是可视角度仅有20-40度左右,相当之小,使应用扩展范围大大缩小。 其实在我看来,当今的VR与AR技术也只是虚拟现实技术的半成品,真正的虚拟现实应该是人完全沉浸在虚拟的环境中,而不仅是只有视觉,还有听觉,味觉,触觉.可以说与现实世界的生活方式几乎无差别。而这种技术称呼为完全潜行技术。这种技术是利用人脑与机器相互发出的脑电波的交流,使人完全进入一个全新的世界,在这个世界你可以像现实世界一样行走、跑步、呼吸,而实现中你的手脚由于机械装置发出的脑电波暂时阻隔了手脚活动神经的传输,所以不会有任何反应,而利用这种完全潜行技术的机械装置产品称为NervGear。 NervGear的优点是利用完全潜行技术使人完全进入一个虚拟的现实世界,在这里,可以做任何你所能想象的事情,例如可以在这简单准确地画出CAD图、公司各方负责人可以随时随地聚集一齐进行开会、全新玩游戏模式、在医疗方面可以更加准确地,几乎1比1无差别地进行3D打印器官,在教学方面,一切虚拟模糊难理解的现象都可以在这个世界里完全具体地展现出来…………完全潜行技术是AR与VR优点的结合体,一来解决了可视角度的问题,二来解决了操作交互性的问题。

虚拟现实技术实验报告----创建VRML基本造型

虚拟现实技术实验报告----创建VRML基本 造型 华北水利水电学院虚拟现实技术实验报告 20XX~20XX学年第二学期 20XX 级计算机科学与技术专业班级: 20XX153 学号: 20XX15320 姓名:李晓娜 实验二创建VRML基本形体 一、实验目的: 掌握创建虚拟现实复杂形体的方法与步骤,掌握虚拟现实背景环境、光照、纹理贴图、视点的创建与使用。 二、试验内容: 1)虚拟现实复杂组合形体的构建 2)虚拟现实背景建模与特殊场景效果的实现 3)虚拟现实光照与纹理贴图 4)虚拟现实视点的创建与使用 三、试验步骤: 1)虚拟现实复杂组合形体的构建 1、设置背景颜色,skyColor 1 1 1,即白色。 2、构造Shape造型节点。设置外观,材质漫反射颜色为:,即红色;几何造型为Box,其size为:10 5。 3、创建坐标变换节点。位置变换translation为- 0 ,旋转rotation为:1 0 0 ,子结点为挤压造型,外观颜色

设置为红色,其中crossSection [0 0 0 2 0 2 ] spine [ 0 0 0 9 0 0] solid 为:FALSE。 4、构造坐标变换节点,translation 为:2 - - rotation为: 0 1 0 其子结点children为文本造型,字符串为:“20XX15320”。 5、构造坐标变换节点,translation为:-4 -5 ,其子结点children中定义shape节点造型,命名为:leg,材质漫反射颜色为红色,几何造型节点为:Box,其size为: 6 6、连续创建3个坐标变换节点,分别设置其translation 值,子结点children引用leg。 7、创建桌子下面的横木。构造坐标变换节点,translation为:-4 -6 0 子结点children中为shape节点命名为:hengmu,外观漫反射颜色为:红色;几何造型为:Box,大小size为: 3。然后再构造一个坐标变换节点,子结点引用hengmu。 2)虚拟现实背景建模与特殊场景效果的实现 1、背景建模。构建空间全景:skyAngle [ ] skyColor [ 0 0 1 0 1 1 ] groundAngle [ ] groundColor [ ] 2、创建树坐标变换节点,命名为Tree,子节点项目children中的值为老师所给的素材shu, 第 1 页共 4 页 以备以后调用。

虚拟现实技术的概念与类型

虚拟现实技术的概念和类型 虚拟现实技术的概念和类型 1. 虚拟现实的概念 虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术,生成三维逼真的虚拟环境,使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备,或利用键盘、鼠标等输入设备,便可以进入虚拟空间,成为虚拟环境的一员,进行实时交互,感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会。 2. 虚拟现实的特征 (1) 沉浸性 虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像.使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者和虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时,虚拟环境中的图像也实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。。 (2) 交互性 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电脑键盘、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。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。 (3) 想象 由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。 3.虚拟现实技术的类型 (1) 桌面虚拟现实 (2) 沉浸的虚拟现实 (3) 增强现实性的虚拟现实 (4) 分布式虚拟现实 4.虚拟现实技术在网络教育中的作用 (1) 弥补远程教学条件的不足 在远程教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得和真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。 (2) 避免真实实验或操作所带来的各种危险

虚拟现实技术应用实例研究报告

虚拟现实技术应用实例研究报告

虚拟现实技术应用实例研究报告 1引言 虚拟现实(V irtua l Rea lity. 简称VR)是一种多通道的新型人机交互接口, 人们能够经过视觉、听觉、触觉和加速度感等多种感觉通道感知计算机模拟的虚拟世界, 也能够经过移动、语音、表情、手势及视线等最自然的方式和虚拟世界交互, 从而产生身临其境的体验。虚拟现实技术是计算机技术、传感器技术、人机交互技术、人工智能技术等多种技术的综合发展, 当前已经在军事、医学、教育、娱乐、制造业、工程训练等各个方面得到应用, 它被认为是当前及将来影响人们生活的重要技术之一。 2虚拟现实的应用 虚拟现实技术是帮助人们解决实际问题或给人们提供传递信息、思想和情感的一种有效方法。近年来, 随着计算机技术、交互技术和人工智能等相关技术的快速发展, 虚拟现实技术取得了巨大的进步, 以此为基础的实际应用也得到了很快的发展和提高。虚拟现实技术适合应用于使用计算机仿真技术或计算机模拟技术的场合, 特别是需要在三维空间中表现仿真模拟的过程或结果且需要实时的直接交互时, 虚拟现实技术具有很大的优势。最初, 虚拟技术是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的, 当前虚拟现实技术已经被运用到教育、医疗卫生、工程制造、航空航天、军事仿真、科学研究等各个领域中。 3. 1教育与培训

近年来, 虚拟环境技术的发展吸引了教育界和工业界的目光。虚拟现实能够用来表示深奥的概念、复杂的技术和实验等, 也能够模拟操作环境和工作流程等。 3. 1. 1教育 当前, VR已成为一种大人和小孩都喜欢的一种教学方式, 它的沉浸感和多种方式的交互性让人们觉得十分有趣。经过VR的交互环境、再现能力及一对一的实践, 能够提高学生们的记忆力和学习兴趣;具有真实的可视化能力, 很适于表示难以理解的抽象概念;经过模拟化学、物理等实验, 学生们不需要冒着真实实验中可能存在的安全问题的风险, 就能够很好的学习到相应的知识。比如, 针对在学习微分代数和微分几何时经常遇到的困难, 瑞典皇家理工学院的研究人员开发了共享的虚拟环境CyberM a th, 能够以一种很愉快的方式来表现复杂的数学概念。在实际条件不允许的情况下, 虚拟现实给我们真实地体验某种现实的能力。对于地球科学和环境科学来说, 实验室练习、野外观察和野外旅行是基本课程, 可是由于距离、时间、花费、安全的限制或者真实环境的高度复杂性等原因, 野外练习和旅行可能不能够进行。针对这种情况, 佛罗里达大学的V. Ram asunda ram 等开发了一个环境的虚拟野外实验室, 用来研究野外环境的属性, 并刺激了学生的高层次认知技巧。 3. 1. 2培训 与传统的培训方法相比, 基于VR的培训系统, 在没有真正地安装设备的情况下, 学员能够接受生产过程和方法的培训, 充分的感

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