可视化、多媒体与虚拟现实仿真.pptx
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虚拟现实技术65课件.pptx
虚拟现实硬件基础
立体显示器不需借助外部设备和编程开发技术，只要有三维模型，就可以实现三维模型的立体显示。
虚拟现实硬件基础
虚拟环境的听觉通道听觉环境系统的组成语音与音响合成设备 识别设备 声源定位设备 人类进行声音的定位依据两个要素：两耳时间差(Interaural Time Differences，简称ITD)两耳强度差(Interaural Intensity Differences，简称IID)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类叠加式：叠加式虚拟现实系统允许用户对现实世界进行观察的同时，虚拟图像叠加在被观察点(即现实世界)之上。叠加式虚拟现实系统又称为“补充现实系统”或者“扩大的现实系统”(Augmented Reality，A11)。
虚拟现实系统的分类
虚拟现实系统的分类分布式虚拟现实系统(DVR)是一种基于网络的虚拟现实系统，它可使一组虚拟环境连成网络，使其能在虚拟域内交互，同时在交互过程中意识到彼此的存在，每个用户是虚拟环境中的一个化身(Avatar)。它的基础是网络技术、实时图像压缩技术等，它的关键是分布交互仿真协议，必须保证各个用户在任意时刻的虚拟环境视图是一致的，而且协议还必须支持用户规模的可伸缩性，常用的分布式协议是DIS和HLA。分布式VR技术主要运用于远程虚拟会议，虚拟医院，虚实(Artificial Reality，简称AR) ：与VR相类似的一个概念，它是可以更方便地与用可视化技术建立的三维空间中的物体进行交互的技术。这个空间是人造的，但是物体的控制方法就像物体在现实空间中一样，所以就称为人工现实。例如，可用AR技术来漫游用可视化技术建立的大脑结构。遥现技术(Telepresence)，它是一种基于VR的遥控制、遥操作或遥显示技术。
虚拟现实的研究现状
虚拟现实技术介绍PPT课件
虚拟现实产品特点
Virtual Reality product features
与环境的交互性
There are many variations of passages of Lorem available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humor, or randomized words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem, you need to be sure there isn't anything embarrassing. There are many variations of passages
3
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实展示
Virtual Reality Showcase
虚拟现实展示
虚拟现实技术
虚拟现实介绍
Virtual Reality introduction
27 Jan,1920
14 Feb,1948
09 Mar,1954
虚拟现实大事记
Virtual Reality memorabilia
19 July,1990
25 Jan,2008
16 Feb,2018
4
Virtual Reality product features
与环境的交互性
There are many variations of passages of Lorem available, but the majority have suffered alteration in some form, by injected humor, or randomized words which don't look even slightly believable. If you are going to use a passage of Lorem, you need to be sure there isn't anything embarrassing. There are many variations of passages
3
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向。
虚拟现实展示
Virtual Reality Showcase
虚拟现实展示
虚拟现实技术
虚拟现实介绍
Virtual Reality introduction
27 Jan,1920
14 Feb,1948
09 Mar,1954
虚拟现实大事记
Virtual Reality memorabilia
19 July,1990
25 Jan,2008
16 Feb,2018
4
虚拟现实与系统仿真概述(PPT 44页)
虚拟现实（LNTU) 第一章 虚拟现实与系统仿真概述
19
虚拟现实分类
按照系统功能和实现方式的不同，可以分为三种类型：
（1）沉浸型虚拟现实系统（“可穿戴的”VR系统）
沉浸型虚拟现实系统提供完全沉浸的体验。 它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的 视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个 新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、 数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参 与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中 的感觉。例如，在消防仿真演习系统中，消防 员会沉浸于极度真实的火灾场景并做出不同反 应。这种系统的优点是用户可完全沉浸到虚拟 世界中去，缺点是系统设备尤其是硬件价格相 对较高，难以大规则普及推广。
② 模型论：以各应用领域内的科学理论为基础，建立符合仿真 应用要求、通用的、各领域专用的各种模型的理论和方法 （模型的体系结构、建模的工具环境等）；
③ 仿真系统理论：研究和论述构建符合应用需求的仿真系统理 论和要求（仿真系统的体系和构成、设计及其公共关键技术、 研制和运用、规范和标准等）；
④ 仿真方法论：结合各应用领域的不同需求，研究仿真基本思 想和方法（定量仿真、定性仿真、集中式仿真、分布交互式 仿真、面向对象仿真、智能仿真等）；
实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟
设计
世界进行观察和操作，以达到协同工作的目
的。例如，异地的医科学生，可以通过网络，
对虚拟手术室中的病人进行外科手术。又如
风靡因特网的网络游戏，其实就是共享型虚
拟现实系统的有力表现。众多玩家可以在同
一个虚拟环境中交互式的进行交流、打斗、
组织甚至生存，让虚拟的情节持续发展。
虚拟现实
电信学院 刘文进
1
授课计划
虚拟现实(共52张PPT)(共51张PPT)
第二十二页，共五十一页。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
1、基本(jīběn)造型 Shape
geometry 几何造型节点Box, Sphere, Cone, Cylinder
appearance 定义颜色和表面纹理等外观属性
Material, Texture, TextureTransform
第二十三页，共五十一页。
表面特性 : (tèxìng) Appearance节点
material域: 值为Material节点(jié diǎn), 可有如下域
diffuseColor, 颜色的反射与入光角度有关 shineness, 光洁度, 取值 0.0 -- 1.0 transparency, 透明度, 取值 0.0 -- 1.0
浏览器的控制比较困难。
Vrml与外界的通信能力比较差
Vrml与用户的交互比较弱
第十六页，共五十一页。
6.2.1 VRML与网络(wǎngluò)教学
3 . VRML在网络教学(jiāo xué)中的应用
能营造更为逼真的环境和场景，人机交互更为自然，更能增强想 象力，增强学生的感官刺激，激发学生兴趣
世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自 然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客
体进行浏览和交互考察。它可使用户获得
与真实世界一样的感觉,可达到代替实际系 统的目的.
第三页，共五十一页。
6.1.1 什么(shén me)是虚拟现实？
专业级虚拟现实系统具有高度的实时性,能同时使用多种输入 输出设备，用户可以(kěyǐ)用人体的自然技能，借助数字头盔、立 体显示技术、数据手套和数据衣服等工具，与虚拟的感觉世界进 行交互作用。
6.2.2 VRML语法(yǔfǎ)基础
第三节可视化与虚拟现实26
因此，世界上VR的运用均首先从飞行模拟末尾。 飞行员载上头盔，坐在VR装备的飞行座仓内，由 VR制造的飞行"气氛"和电子地图及飞行仪表的显 示，以及驾驶员停止操作，机械和仪表的相应运 作及反应，使飞行员在虚拟的飞行形状中停止各 种训练。大大提高了飞行员训练密度、强度和质 量以及降低了训练的费用。
战役模拟：
五、静态地图
1、概念： 静态地图是能集中、笼统地表示空间信息
的 时空变化形状和进程的电子地图。它的发生和开展是 时空GIS的开展的必要基础和前提。 2、特征和作用：
可以直观而又逼真地显示天文实体运 动变化的规律和特点。 3、表示方法 1〕应用传统的地图符号和颜色等表示方法，如运动线表示气 流、行军等路途。 2〕采用定义了静态视觉变量的静态符号来表示
遥现和虚拟理想的结合发生了混合理想和无缝仿真，例如脑外科手 术时，脑外科医生看到的是由真实场景，预先失掉的扫描图像和实时超 声图像组合而成的场景；领航员那么在它的头盔或显示屏上既看到电子
6、VR的意义
世界是不能实验的，大的环境工程也 不能实验。甚至小到一个雕塑、一个零件， 进而一栋房屋，一项工程，大而言之一场战 争，其实践运作需求很多时间和经费，而且 大型的进程无法重新停止，如今能够以在虚 拟理想中停止模拟和实验，找出最正确方案。 VR技术运用前景是无可估量的，其意义是极 端庞大的，它是影响整个未来的信息技术。
实践上，今后的VR技术在应用电子地图技 术制造大型电子沙盘实景，给出战役、战役的 地形地貌环境，使每场战役之前可以停止模拟 实习，将大大提高战争艺术，增加伤亡，争取 成功是十分有利的。
8、完成技术
可以经过GIS软件支持的DEM功用、3DMAX，AutoCAD中的三维实 体建模，以及VRML，OPENGL或Direct X，Java3D或Flash,ViewPoint等 完成或辅佐完成虚拟理想。
战役模拟：
五、静态地图
1、概念： 静态地图是能集中、笼统地表示空间信息
的 时空变化形状和进程的电子地图。它的发生和开展是 时空GIS的开展的必要基础和前提。 2、特征和作用：
可以直观而又逼真地显示天文实体运 动变化的规律和特点。 3、表示方法 1〕应用传统的地图符号和颜色等表示方法，如运动线表示气 流、行军等路途。 2〕采用定义了静态视觉变量的静态符号来表示
遥现和虚拟理想的结合发生了混合理想和无缝仿真，例如脑外科手 术时，脑外科医生看到的是由真实场景，预先失掉的扫描图像和实时超 声图像组合而成的场景；领航员那么在它的头盔或显示屏上既看到电子
6、VR的意义
世界是不能实验的，大的环境工程也 不能实验。甚至小到一个雕塑、一个零件， 进而一栋房屋，一项工程，大而言之一场战 争，其实践运作需求很多时间和经费，而且 大型的进程无法重新停止，如今能够以在虚 拟理想中停止模拟和实验，找出最正确方案。 VR技术运用前景是无可估量的，其意义是极 端庞大的，它是影响整个未来的信息技术。
实践上，今后的VR技术在应用电子地图技 术制造大型电子沙盘实景，给出战役、战役的 地形地貌环境，使每场战役之前可以停止模拟 实习，将大大提高战争艺术，增加伤亡，争取 成功是十分有利的。
8、完成技术
可以经过GIS软件支持的DEM功用、3DMAX，AutoCAD中的三维实 体建模，以及VRML，OPENGL或Direct X，Java3D或Flash,ViewPoint等 完成或辅佐完成虚拟理想。
《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ppt课件
3
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
17
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
18
4 常见材质的创建与编辑
11
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform 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
3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
一种使用数学算
1 虚拟现法将实二技维术或三(4维)
图形转化为计算
1.3 虚拟机形现显式示的实器科的的 学技栅。术格支持
计算机 图形学
研究、开发用于 模拟、延伸和扩 展人的智能的理 论、方法、技术 及应用系统的一 门技术科学。
人工交 互技术
虚拟 现实
人工 智能
是指通过计算机输入、 输出设备，以有效的 方式实现人与计算机 对话的技术。
3.3 VRP的安装配置 软件安装 插件配置
15
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器6
功能分类 属性面板
3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—菜单
常用菜单 •另存场景 •安装插件
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3 VRP及设计流程
3.4 VRP编辑器界面组成—工具栏
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4 常见材质的创建与编辑
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3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform 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。
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3 VRP及设计流程
3.1 VR-Platform
VRP-Bulider 虚拟现实编辑器
1 虚拟现实技术(1)
1.1 虚拟现实的概念
• 虚拟现实(Virtual Reality) • 是一种综合应用计算机图形学、人机 接口技术、传感器技术以及人工智能等 技术，制造逼真的人工模拟环境，并能 有效地模拟人在自然环境中的各种感知 的高级的人机交互技术。
1
1 虚拟现实技术(2)
1.2 虚拟现实的基本特征 • 多感知性：指除了一般计算机技术所 具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触 觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。
虚拟现实VRPPT课件
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Company Logo
技术现状
国外现状： 在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是
在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和 应用研究方面，在欧洲来说是领先的。英国Bristol 公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上， 他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国 ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR 重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计 算
13
Company Logo
技术原理
主要开发技术：
VRML
XML
VRML
XML
地理实体
X3D
Java3D
X3D
Java3D
在虚拟现实技术中，VRML/GeoVRML、XML、X3D、GML 以及Java3D技术各有所长，互为补充，利用VRML的图形建 模功能，XML的国际化、结构化、模块化的特性以及Java强 大的网络编程语言，共同组成一个强大的虚拟现实开发环境。
操纵者可以实时感受运动 带来的场景变化，步移景异， 并可亲自布置场景，具有双向 互动的功能。
只能如电影一样单向演示， 场景变化,画面需要事先制作 生成，耗时、费力、成本较高。
5
Company Logo
虚拟现实的概念
虚拟现实
支持立体显示和3D立体声，三维 空间真实。
三维动画
不支持
没有时间限制，可真实详尽地展示， 受动画制作时间限制，无法详尽展 并可以在虚拟现实基础上导出动画视频 示，性价比低。 文件，同样可以用于多模体资料制作和 宣 传，性价比高。
7
Company Logo
VR硬件及交互设备
人体数据捕捉系统 人体数据捕捉设备，可以实事的记录人体的各
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过人的视觉和现象思维，促进对所观察数 据的进一步理解，飞行客观世界隐藏的现象 和规律。
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
2
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
可视化的三个层次
后处理
将计算与可视化（事后）分开进行。仅可视化可 以交互。
跟踪
边计算，边显示，以监视计算过程，只可中止计 算，但不能。修改参数
应用系统：目标生成（三维建模、造型）；用户应用系 统（定义操作内容）和仿真管理器（管理仿真过程）
计算机系统：高速的运算、图形处理、输入输出能力
效果产生器
头盔显示器：采用双视原理生成的双屏图象
位置与方位跟踪器：人眼视线、眼球位置变化、手的位 置方位和曲伸
触觉/力反馈装置：测量人对作用对象的作用力，进而生 成反作用力。
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
14
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.2 虚拟现实发展状况
关键技术
实时图形与图象：15帧/秒，8000万多边形 位置跟踪与映射技术：
手腕:3 m/s;眼睛:600°/s;头部:1000 °/s
触觉/力反馈技术：0－1Khz振动，0.15mm 位移
人的心理因素：人的感知、认知和大脑神经 系统集成技术：各种技术和设备接口不统一，
没有统一的技术标准。
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
15
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.3 位置跟踪通道
参与者与虚拟环境的互动
直接互动：参与者的操作引起环境的变化 间接互动：参与者位置的变化（头、眼、手、
8
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.2 多媒体仿真
多媒体仿真的主要研究内容
多媒体仿真模型和仿真算法 表现方法与表现脚本生成技术 多媒体仿真数据库 地理景物表现技术 人机交互技术
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
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研究生位课程－－系统建模与仿真
8.3 虚拟现实仿真技术
虚拟现实技术的特征及系统的基本构成 虚拟现实技术的发展概况 位置跟踪通道 视觉通道 听觉通道 触觉/力反馈通道 虚拟场景
身），导致环境必须随之变化
位置跟踪技术：
三维位置跟踪器：头的平移和转动、手或关 节的运动，眼球的运动
数据管理：存储、分类 数据操作：过滤、变换
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
4
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
主要技术问题
人机界面技术：图形交互、数据交互 系统实现技术：可视语言和程序可视
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
5
研究生学位课程－－系统建模与仿真
接口设备
硬件设备：信号转换与数据输入输出接口
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软件设备：
飞行器工程系 单家元博士
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.2 虚拟现实发展状况
发展
立体电影 飞行模拟器 三维立体显示：1965年VR先锋， Sutherland 力反馈装置：1981年，Fredrick Brooks 头盔显示器：1985年，Myron Krueger 数据手套：1985年，Scott Fisher,NASA 虚拟现实概念：1989年，Jaron Lanier提出
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8 可视化、多媒体与虚拟现实仿真
科学计算及仿真可视化 多媒体仿真 虚拟现实仿真
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
1
研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
含义
把计算中所涉及和所产生的数字信息转变为 直观的、以图像或图形信息表示的、随时间 和空间变化的物理现象和物理量呈现在研究 者面前，使他们能够观察到模拟和计算，同 时提供与模拟和计算的视觉交互手段。
虚拟现实技术与一般交互式仿真技术的区别
信息的多维性 人机交互的自然性 人对虚拟环境感觉的真实性 知识性与智能性
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
基本特征
沉浸(Immerion)：真实感受 交互(Interaction)：多方位参与 创意(Imagination)：感性与理性的结合
基本技术
计算机图形学、图象处理与模式识别 人工智能、多传感器、多媒体信息处理 网络、并行处理、智能控制 系统建模与仿真、系统集成
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
虚拟现实系统基本构成
虚拟环境产生器
2020/8/21
飞行器工程系 单家元博士
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
基本概念
虚拟现实（Virtual Reality）：是一种可以创建和体 验虚拟世界的计算机系统。
虚拟环境（Virtual Environment） ：是一种由计算 机和电子技术生成的，通过视、听、触觉等作用于 用户，使之产生身临其境的感觉。
驾驭
实时观察计算结果，实时干预、调整参数
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
主要技术问题
可视化映射技术
数据类型：标量、矢量和张量；二维、三维或高 维；静态，动态；结构化数据，非结构化数据
映射：图形元素、颜色、透明度等
数据管理与操纵技术
路的一种手段。 基本技术
数字化信息处理技术；音频和视频技术；人工智 能和模式识别技术；图形图像技术；通讯技术
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.2 多媒体仿真
多媒体仿真的研究方法
面向仿真对象 面向多个媒体 面向交互决策
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飞行器工程系 单家元博士
8.1 科学计算可视化
科学计算可视化框架模型
模拟仿真
数据
数据操作 可视化映射
图形绘制
用户 用户界面
可视化过程
图像
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飞行器工程系 单家元博士
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.2 多媒体仿真
多媒体仿真概念
多媒体：文本、图形、动画、图像和声音 多媒体仿真：使人的感官和思维进入仿真回
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8.1 科学计算可视化
可视化的三个层次
后处理
将计算与可视化（事后）分开进行。仅可视化可 以交互。
跟踪
边计算，边显示，以监视计算过程，只可中止计 算，但不能。修改参数
应用系统：目标生成（三维建模、造型）；用户应用系 统（定义操作内容）和仿真管理器（管理仿真过程）
计算机系统：高速的运算、图形处理、输入输出能力
效果产生器
头盔显示器：采用双视原理生成的双屏图象
位置与方位跟踪器：人眼视线、眼球位置变化、手的位 置方位和曲伸
触觉/力反馈装置：测量人对作用对象的作用力，进而生 成反作用力。
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8.3.2 虚拟现实发展状况
关键技术
实时图形与图象：15帧/秒，8000万多边形 位置跟踪与映射技术：
手腕:3 m/s;眼睛:600°/s;头部:1000 °/s
触觉/力反馈技术：0－1Khz振动，0.15mm 位移
人的心理因素：人的感知、认知和大脑神经 系统集成技术：各种技术和设备接口不统一，
没有统一的技术标准。
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8.3.3 位置跟踪通道
参与者与虚拟环境的互动
直接互动：参与者的操作引起环境的变化 间接互动：参与者位置的变化（头、眼、手、
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8.2 多媒体仿真
多媒体仿真的主要研究内容
多媒体仿真模型和仿真算法 表现方法与表现脚本生成技术 多媒体仿真数据库 地理景物表现技术 人机交互技术
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研究生位课程－－系统建模与仿真
8.3 虚拟现实仿真技术
虚拟现实技术的特征及系统的基本构成 虚拟现实技术的发展概况 位置跟踪通道 视觉通道 听觉通道 触觉/力反馈通道 虚拟场景
身），导致环境必须随之变化
位置跟踪技术：
三维位置跟踪器：头的平移和转动、手或关 节的运动，眼球的运动
数据管理：存储、分类 数据操作：过滤、变换
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
主要技术问题
人机界面技术：图形交互、数据交互 系统实现技术：可视语言和程序可视
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
接口设备
硬件设备：信号转换与数据输入输出接口
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软件设备：
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.2 虚拟现实发展状况
发展
立体电影 飞行模拟器 三维立体显示：1965年VR先锋， Sutherland 力反馈装置：1981年，Fredrick Brooks 头盔显示器：1985年，Myron Krueger 数据手套：1985年，Scott Fisher,NASA 虚拟现实概念：1989年，Jaron Lanier提出
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8 可视化、多媒体与虚拟现实仿真
科学计算及仿真可视化 多媒体仿真 虚拟现实仿真
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
含义
把计算中所涉及和所产生的数字信息转变为 直观的、以图像或图形信息表示的、随时间 和空间变化的物理现象和物理量呈现在研究 者面前，使他们能够观察到模拟和计算，同 时提供与模拟和计算的视觉交互手段。
虚拟现实技术与一般交互式仿真技术的区别
信息的多维性 人机交互的自然性 人对虚拟环境感觉的真实性 知识性与智能性
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
基本特征
沉浸(Immerion)：真实感受 交互(Interaction)：多方位参与 创意(Imagination)：感性与理性的结合
基本技术
计算机图形学、图象处理与模式识别 人工智能、多传感器、多媒体信息处理 网络、并行处理、智能控制 系统建模与仿真、系统集成
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8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
虚拟现实系统基本构成
虚拟环境产生器
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8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构 成
基本概念
虚拟现实（Virtual Reality）：是一种可以创建和体 验虚拟世界的计算机系统。
虚拟环境（Virtual Environment） ：是一种由计算 机和电子技术生成的，通过视、听、触觉等作用于 用户，使之产生身临其境的感觉。
驾驭
实时观察计算结果，实时干预、调整参数
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.1 科学计算可视化
主要技术问题
可视化映射技术
数据类型：标量、矢量和张量；二维、三维或高 维；静态，动态；结构化数据，非结构化数据
映射：图形元素、颜色、透明度等
数据管理与操纵技术
路的一种手段。 基本技术
数字化信息处理技术；音频和视频技术；人工智 能和模式识别技术；图形图像技术；通讯技术
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研究生学位课程－－系统建模与仿真
8.2 多媒体仿真
多媒体仿真的研究方法
面向仿真对象 面向多个媒体 面向交互决策
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8.1 科学计算可视化
科学计算可视化框架模型
模拟仿真
数据
数据操作 可视化映射
图形绘制
用户 用户界面
可视化过程
图像
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8.2 多媒体仿真
多媒体仿真概念
多媒体：文本、图形、动画、图像和声音 多媒体仿真：使人的感官和思维进入仿真回