第3章虚拟现实系统的相关技术39
第3章 虚拟现实系统的相关技术
(b)简化模型1
(c)简化模型2
(d)简化模型3
细节层次模型示意图
3.3.3 基于图像的实时绘制技术
当前真实感图形实时绘制的其中一个热点问题 就是基于图像的绘制(IBR,Image Based Renderin g)。与传统的基于模型的绘制方法相比,IBR方法 有以下优点： （1）计算量适中 （2）独立于场景复杂度 （3）满意的绘制质量
3.5 人机自然交互技术
在计算机系统提供的虚拟空间中，人可以
使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语音等各种感觉
方式直接与之发生交互，这就是虚拟环境下的人
机自然交互技术。在虚拟现实领域中较为常用的
交互技术主要有手势识别、面部表情的识别以及
眼动跟踪等。
3.5.1 手势识别
手势识别系统的输入设备与主要分为基于 数据手套的识别和基于视觉（图像）的手语识 别系统两种。手势识别技术主要有：模板匹配 、人工神经网络和统计分析技术。
3.分时技术
分时技术是将两套画面在不同的时间播放，显
示器在第一次刷新时播放左眼画面，同时用专用的
眼镜遮住观看者的右眼，下一次刷新时播放右眼画
面，并遮住观看者的左眼。按照上述方法将两套画
面以极快的速度切换，在人眼视觉暂留特性的作用
下就合成了连续的画面。
4.光栅技术
若在显示器前端加上光栅，光栅的功能是要挡光
应的碰撞反应，并及时更新场景输出，否则就会
发生穿透现象。正是有了碰撞检测，才可以避免
诸如人穿墙而过等不真实情况的发生，影响虚拟
世界的真实感。
（1）碰撞检测的要求
为了保证虚拟世界的真实性，碰撞检测要有
较高的实时性和精确性。所谓实时性，基于视
觉显示的要求，碰撞检测的速度一般至少要达
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。
1.虚拟现实技术有哪些1、桌面式虚拟现实桌面式虚拟现实系统是应用最为方便灵活的一种虚拟现实系统。
有实现成本低，应用方便灵活，对硬件设备要求极低，为了增强效果，可以在桌面虚拟现实系统中借助立体投影设备，增大显示屏幕，达到增加沉浸感及多人观看的目的。
2、沉浸式虚拟现实沉浸式虚拟现实系统提供了一个完全沉浸的体验，使用户有一种放佛置身于真实世界之中的感觉，通过采用洞穴式立体显示装置（CAVE系统）或头盔式显示器（HMD）等设备，使用户产生一种身临其境、完全投入和沉浸其中的感觉。
3、增强式虚拟现实增强式虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且是要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强在现实中无法或不方便获得的感受。
因此，增强现实的应用潜力是相当巨大的。
4、分布式虚拟现实在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟现实世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。
分布式虚拟现实系统在远程教育、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐、远程医疗、大规模军事训练等领域都有着极其广泛的应用前景。
2.虚拟现实技术应用1、在影视娱乐中的应用近年来，由于虚拟现实技术在影视业的广泛应用，以虚拟现实技术为主而建立的第一现场9DVR体验馆得以实现。
第一现场9DVR体验馆自建成以来，在影视娱乐市场中的影响力非常大，此体验馆可以让观影者体会到置身于真实场景之中的感觉，让体验者沉浸在影片所创造的虚拟环境之中。
同时，随着虚拟现实技术的不断创新，此技术在游戏领域也得到了快速发展。
虚拟现实技术是利用电脑产生的三维虚拟空间，而三维游戏刚好是建立在此技术之上的，三维游戏几乎包含了虚拟现实的全部技术，使得游戏在保持实时性和交互性的同时，也大幅提升了游戏的真实感。
虚拟现实技术
虚拟现实技术随着互联网的飞速发展，虚拟现实（VR）技术正在逐渐成为一种新的科技趋势。
虚拟现实技术可以让人们在虚拟的世界中实现真实的互动体验，这种技术带来的机遇和挑战都非常大，正在走向越来越广泛的应用领域，并引起了越来越多的关注。
虚拟现实技术是一种将计算机技术、图像技术、传感器技术、运动控制技术、人机交互技术、网络技术等融合在一起的技术，它能够创建出一个虚拟环境，让用户身临其境地感受到与现实环境一样的视觉、听觉、触觉等多重感官体验。
虚拟现实技术的应用场景包括游戏、教育、医疗、建筑、军事、广告等领域，这种技术能够让人们在虚拟环境中学习、娱乐、训练、沟通，甚至可以实现远程手术、远程控制机器人等。
虚拟现实技术的硬件主要包括头戴式显示器、手柄、传感器、运动控制器、定位器等。
通过这些硬件与计算机或游戏主机的连接，用户可以进入一个虚拟环境，并通过手柄或运动控制器等测量设备进行交互。
用户在虚拟环境中移动、观察、操作等动作会被传感器捕捉，从而可以与计算机交互，让用户感觉自己真正在一个现实环境中。
虚拟现实技术已经在多个领域得到了广泛应用。
游戏领域是虚拟现实技术最早的应用场景，VR技术让游戏更加具有沉浸感和互动性，游戏行业已经成为了VR技术的首要市场。
教育领域也是虚拟现实技术的热门应用场景，虚拟现实技术可以帮助学生更好地理解和记忆知识点，提高学习效果。
同时，虚拟现实技术还可以用于建筑和设计领域，建筑师和设计师可以使用虚拟现实技术模拟出房屋和景观的实际效果，以便更好地展示给客户。
此外，虚拟现实技术还可以被应用于医疗领域，通过手术模拟和肺部放射治疗等，医生可以在虚拟环境中练习手术和治疗技巧。
虚拟现实技术还可以应用于军事领域，训练士兵的作战技巧和反恐技术。
在未来，虚拟现实技术将会有更广泛的应用，因为它有许多优点。
虚拟现实技术可以帮助开发者更好地展示产品和服务，让用户更直观地了解产品的功能和外观。
虚拟现实技术也可以帮助企业降低成本，减少物理空间和设备的需求。
(VR虚拟现实)虚拟现实技术与应用实践
（VR虚拟现实）虚拟现实技术与应用实践内容提要本书是新世纪高职高专教改项目成果教材。
在书中主要介绍了虚拟现实技术的基本概念、虚拟现实系统的组成、虚拟现实系统的硬件设备、虚拟现实的相关技术、虚拟现实技术在现实世界中的应用。
全书共有6 个章节，内容包括：概论、虚拟现实系统的硬件设备、虚拟现实系统的相关技术与软件、全景技术、网络三维互动Cult3D、虚拟现实建模语言VRML。
附录中附有VRML 的关键字和域参考等。
本书内容较为全面且涉及面广，在编写时本着侧重于普及、推广及应用的原则，内容方面没有过多涉及有关虚拟现实技术的算法理论及程序等。
本书既介绍了虚拟现实技术的必要理论，又介绍了具有代表性的虚拟现实软件的使用，并采用实例进行讲解，使读者能在较短的时间内达到入门及应用的效果。
本书适合于高等职业学校、高等专科学校、成人高校、本科院校举办的二级职业技术学院，也可供示范性软件职业技术学院、继续教育学院、民办高校、技能型紧缺人才培养使用，还可供本科院校、计算机专业人员和爱好者参考使用。
图书在版编目（CIP）数据虚拟现实技术与应用／胡小强主编. —北京：高等教育出版社，2004.4ISBN 7-04-014758-0Ⅰ. 虚… Ⅱ. 胡… Ⅲ. 虚拟技术-高等学校-教材Ⅳ. TP391中国版本图书馆CIP 数据核字（2004）第024745 号策划编辑冯英责任编辑焦建虹封面设计王凌波责任绘图宗小梅版式设计王艳红责任校对存怡责任印制出版发行高等教育出版社购书热线010 - 64054588社址北京市西城区德外大街4 号免费咨询800-810-0598邮政编码100011 网址http://.cn经销新华书店北京发行所印刷开本787×1092 1/16 版次年月第1 版印张14.5 印次年月第次印刷字数350 000 定价18.50 元本书如有缺页、倒页、脱页等质量问题，请到所购图书销售部门联系调换。
版权所有侵权必究前言近几年来，虚拟现实（Virtual Reality）技术成为一项十分热门的技术，越来越多的人员投身到这个研究领域，致力于虚拟现实技术的研究、开发及应用推广。
虚拟现实学科知识内容
虚拟现实学科知识内容虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的仿真环境，将用户置身于一个虚拟的世界中。
虚拟现实技术可以模拟真实的物理环境或创造出完全虚构的场景，使用户能够与虚拟环境进行交互，并产生身临其境的感觉。
虚拟现实技术主要由硬件设备和软件系统两部分组成。
硬件设备包括头戴式显示器、追踪器、手柄等，用于提供用户与虚拟环境的交互接口和感知体验。
软件系统则负责生成和呈现虚拟环境，包括模型建立、动画渲染、物理模拟等。
虚拟现实技术可以应用于多个领域，如游戏娱乐、教育培训、医疗保健、建筑设计等。
在游戏娱乐领域，虚拟现实技术可以提供更加真实的游戏体验，使玩家能够身临其境地参与游戏。
在教育培训领域，虚拟现实技术可以创造出各种场景，使学生能够亲身体验并参与其中，提高教学效果。
在医疗保健领域，虚拟现实技术可以用于手术模拟、康复训练等，提高医疗技术水平和治疗效果。
在建筑设计领域，虚拟现实技术可以帮助设计师更好地展示设计方案，提高沟通效率和设计质量。
虚拟现实技术的实现依赖于多个关键技术。
其中，头戴式显示器是最重要的设备之一，它可以将虚拟环境的图像实时传输到用户眼前，使用户感受到身临其境的感觉。
追踪器则可以追踪用户头部、手部等身体部位的动作，实现用户与虚拟环境的交互。
此外，虚拟现实技术还需要实时渲染技术来生成逼真的图像，物理模拟技术来模拟虚拟环境中的物理特性，以及网络技术来实现多人协同和远程交互。
虚拟现实技术的发展还面临一些挑战和难题。
首先是硬件设备的成本和性能问题，目前的头戴式显示器和追踪器价格较高，且对计算机配置要求较高，限制了虚拟现实技术的普及和应用。
其次是用户体验问题，由于虚拟现实技术还存在一定的延迟和画质问题，用户使用时间过长可能会引发眩晕和不适感。
此外，虚拟现实技术还面临隐私和安全等问题，如用户的个人信息泄露和虚拟环境中的安全风险。
虚拟现实学科的研究内容主要包括虚拟环境建模与渲染、交互技术、感知与运动跟踪、虚拟现实系统设计与评估等方面。
虚拟现实系统的相关技术
虚拟现实技术的发展趋势
总结词
随着技术的不断进步，虚拟现实技术将朝着更高的真 实感、更低的延迟、更好的交互性等方向发展。
详细描述
未来虚拟现实技术的发展将更加注重用户体验，通过 提高图像渲染质量、优化算法等方式，使虚拟环境更 加逼真。同时，随着5G、云计算等技术的发展，虚拟 现实技术将能够实现更低的延迟和更好的交互性，使 用户能够更加自然地与虚拟环境进行交互。此外，虚 拟现实技术还将与其他技术如人工智能、物联网等技 术进行融合，拓展其应用领域和发展潜力。
游戏引擎的种类
游戏引擎有多种类型，如Unreal Engine、Unity3D等，它们提供了不同的特性和功能， 适用于不同的虚拟现实应用场景。选择适合的游戏引擎能够提高虚拟现实应用的性能和效 果。
游戏引擎的优化
为了提高虚拟现实应用的性能和逼真度，需要对游戏引擎进行优化。优化措施包括减少渲 染开销、提高物理模拟精度、降低延迟等，从而提升用户体验。
位置追踪系统
精确性
位置追踪系统能够实时跟踪用户 的头部和身体运动，并将其映射 到虚拟环境中。其精确性决定了 用户在虚拟世界中的交互体验。
范围和自由度
位置追踪系统的跟踪范围和自由度 决定了用户在虚拟世界中的移动能 力。更大的范围和更多的自由度能 够提供更真实的沉浸感。
稳定性和响应速度
位置追踪系统需要具备快速响应和 稳定性，以确保用户在虚拟世界中 的运动流畅、自然。
视频制作与编辑
视频制作与编辑
视频是虚拟现实内容的重要形式之一，通过视频可以展示真实场景或故事情节。视频制作与编辑技术包括拍摄、剪辑 、特效等，能够提高虚拟现实内容的真实感和观感。
视频格式与分辨率
为了提供逼真的虚拟现实体验，需要选择合适的视频格式和分辨率。高分辨率的视频能够提供更清晰的画面，但同时 也会增加文件大小和传输成本。因此，需要根据应用场景和设备性能进行权衡。
虚拟现实技术的应用知识点
虚拟现实技术的应用知识点虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种模拟真实环境的计算机生成的三维沉浸式体验技术。
通过使用专门的设备，如头盔、手柄等，用户可以感受到身临其境的虚拟世界。
虚拟现实技术的应用已经涵盖了多个领域，下面将介绍一些虚拟现实技术的应用知识点。
一、虚拟现实在游戏领域的应用虚拟现实技术在游戏领域的应用是最为广泛的。
通过虚拟现实设备，玩家可以进入游戏的虚拟世界中，与游戏内的角色进行互动，体验身临其境的游戏体验。
虚拟现实技术的应用使得游戏的交互更加真实且具有沉浸感，大大提升了游戏的趣味性和挑战性。
二、虚拟现实在教育培训领域的应用虚拟现实技术在教育培训领域的应用也越来越广泛。
通过虚拟现实设备，学生可以身临其境地进行实践操作和体验，如虚拟实验室、虚拟手术等。
这种实践性教学方法有效地提升了学习者的学习兴趣和学习效果。
虚拟现实技术还可以用于模拟危险环境，如火灾逃生、飞行模拟等，让学生在安全的环境下体验真实场景，提高应对危险情况的能力。
三、虚拟现实在医疗领域的应用虚拟现实技术在医疗领域的应用可以提供更好的医疗服务和治疗手段。
通过虚拟现实设备，医生可以进行更加精准的手术模拟和培训，避免患者的风险。
同时，虚拟现实还可以用于患者的康复治疗，如通过虚拟现实设备进行物理治疗、认知训练等。
虚拟现实技术的应用可以提高医疗效果，减少医疗事故的发生。
四、虚拟现实在旅游领域的应用虚拟现实技术在旅游领域的应用可以为人们在未出行前提供真实的旅游体验。
通过虚拟现实设备，人们可以参观世界各地的著名景点、名胜古迹，甚至可以进行虚拟导览。
虚拟现实技术的应用可以使人们更加直观地了解目的地的风土人情，规划旅游路线，提前感受旅行的乐趣。
五、虚拟现实在建筑设计领域的应用虚拟现实技术在建筑设计领域的应用可以提供更加直观的设计效果和客户体验。
通过虚拟现实设备，建筑师可以将设计模型以三维虚拟的形式展现给客户，客户可以通过设备进行漫游，感受到建筑的比例、空间感和外观效果。
虚拟现实技术的基本原理与工作原理
虚拟现实技术的基本原理与工作原理虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种通过计算机生成的人机交互系统，通过感官仿真技术，使用户可以身临其境地感受到虚拟的三维环境。
虚拟现实技术的基本原理与工作原理涉及计算机图形学、仿真技术、感知技术等多个领域的知识。
虚拟现实技术的基本原理有以下几个方面：1. 仿真环境的构建：虚拟现实技术首先需要构建一个虚拟的三维环境，其中包括场景、物体、光照等元素。
这些元素可以通过计算机图形学中的建模、渲染和动画等技术来实现。
通过运用数学模型、纹理映射和光照计算等方法，可使虚拟环境更加真实。
2. 用户交互：虚拟现实技术要实现身临其境的感觉，需要与用户进行真实的交互。
用户可以通过头戴式设备、手柄等输入设备进行操作，与虚拟环境中的物体进行互动。
该交互过程中，传感器会追踪用户的动作和位置信息，并将其反馈给计算机，实现实时的交互操作。
3. 多感官技术：虚拟现实技术致力于模拟人类的多感官体验，如视觉、听觉和触觉等。
通过特殊的显示器、耳机和触觉反馈设备，用户可以在虚拟环境中感受到真实的视觉和听觉效果。
触觉反馈设备如手套或震动反馈设备，可提供触觉上的交互体验，增加虚拟环境的真实感。
虚拟现实技术的工作原理可以分为以下几个关键步骤：1. 追踪用户动作：虚拟现实设备通常配备了传感器和摄像头等装置，能够追踪用户的头部和手部动作。
通过这些设备可以获取用户的各种姿态参数，如位置、方向和加速度等信息。
2. 渲染虚拟环境：计算机图形学技术用于渲染虚拟环境中的场景和物体，并实时生成画面。
基于虚拟环境的空间信息和用户的头部位置、方向等参数，计算机会为用户生成相应的视觉效果，并将其显示在头戴式显示器上。
3. 实时互动：用户通过手柄、触摸屏或手势识别等输入设备与虚拟环境中的物体进行互动。
系统通过识别用户的输入信号，并作出相应的反应，如移动虚拟物体、改变视角等。
4. 多感官体验：虚拟现实技术通过高质量的音频和触觉反馈设备，使用户能够感受到真实的听觉和触觉效果。
虚拟现实期中测试题(有答案)
第1章：虚拟现实技术概论1、什么是虚拟现实技术？虚拟现实技术是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、和味觉等多种感觉通道的（实时模拟和实时交互）。
2、虚拟现实现实之父（Ivan Sutherland），也是计算机图形学之父3、虚拟现实技术的发源地是（美国）？？4、世界上第一套虚拟演播室由（日本）生产 NHK Nano space5、虚拟现实技术的三大特性：沉浸性，交互性、想象性6、虚拟现实系统的组成：计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等、7、虚拟现实系统的分类：沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统第2章：虚拟现实系统的硬件设备1、虚拟现实系统中硬件设备由三个部分组成：(输入设备、输出设备、生成设备)2、有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两类：(基于自然的交互设备、三维定位跟踪设备)3、基于自然的交互设备又分为：（数据手套、数据衣、三维控制器、三维鼠标）4、数据手套主要的生产公司有：（VPL公司的数据手套、Vertex公司的赛伯手套、Exos公司的灵巧手手套、Mattel公司的Power Glove）（最便宜）5、三维定位跟踪系统包括：（电磁跟踪系统、声学跟踪系统、光学跟踪系统、机械跟踪系统、惯性位置跟踪系统）6、虚拟系统的输出设备主要有：（视觉感知设备、听觉感知设备、触觉（力觉）感知设备）7、视觉感知设备的典型应用：（台式立体显示系统、头盔显示器、吊杆式显示器、洞穴式立体显示装置、响应工作台显示装置、墙式立体显示装置）8、头盔显示器（HMD）主要组成是：（显示器）和（光学透镜）9、洞穴式立体显示装置（CAVE）主要包括：（专业虚拟现实工作站、多通道立体投影系统、虚拟现实多通道立体投影软件系统、房间式立体成像系统）10、响应工作台显示装置（RWB）主要组成有：（投影显示器、一个大的反射镜、一个即做桌面又做显示屏的特殊玻璃）11、虚拟世界的生成设备有：基于PC的VR系统、基于图形工作站的VR系统、超级计算机第三章：虚拟现实系统的相关技术1、立体显示技术是虚拟现实技术的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现在有多种方法和手段实现，主要有：（彩色眼镜法、偏振光眼镜法、串行式立体显示法、裸眼立体显示实现技术）2、在真实感事实绘制技术中为了提高显示的逼真度加强真实性常采用的方法有：（纹理映射、环境映照、反走样）3、三维虚拟声音的主要特征：（全向三维定位特性、三维实时跟踪特性、沉浸感与交互性）4、（层次包围盒法）是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法、它是解决碰撞检测问题固有时间复杂性的一种有效方法。
第三章 虚拟现实系统的相关技术.ppt
3.3.2 基于几何图形的实时绘制技术
（3）3D剪切：将一个复杂的场景划分成若干个子场 景，系统针对可视空间剪切。虚拟环境在可视空间 以外的部分被剪掉，这样就能有效地减少在某一时 刻所需要显示的多边形数目，以减少计算工作量， 从而有效降低场景的复杂度。 （4）可见消隐：系统仅显示用户当前能“看见”的场 景，当用户仅能看到整个场景很小部分时，由于系 统仅显示相应场景，可大大减少所需显示的多边形 的数目。
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3.3.3 基于图像的实时绘制技术
与基于几何的传统绘制技术相比，基于图像的实时 绘制技术的优势在于： （1）计算量适中，对计算机的资源要求不高。 （2）作为已知的源图像既可以是计算机生成的，也可 以是用相机从真实环境中捕获，甚至是两者混合生 成，因此可以反映更加丰富的明暗、颜色、纹理等 信息。 （3）图像绘制技术与所绘制的场景复杂性无关，交互 显示的开销仅与所要生成画面的分辨率有关，因此 能用于表现非常复杂的场景。
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3.3.2 基于几何图形的实时绘制技术
（5）细节层次模型(Level of Detail,LOD)：首先对同一个场景或 场景中的物体，使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。 在实时绘制时，对场景中不同的物体或物体的不同部分，采用 不同的细节描述方法，对于虚拟环境中的一个物体，同时建立 几个具有不同细节水平的几何模型。 LOD模型是一种全新的模型表示方法，改变了传统图形绘制 中的“图像质量越精细越好”的观点，而是依据用户视点的主 方向、视线在景物表面的停留时间、景物离视点的远近和景物 在画面上投影区域的大小等因素来决定景物应选择的细节层次， 以达到实时显示图形的目的。 通过对场景中每个图形对象的重要性进行分析，使得最重要 的图形对象进行较高质量的绘制，而不重要的图形对象采用较 低质量的绘制，在保证实时图形显示的前提下，最大程度地提 高视觉效果。
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光栅3D显示技术原理
第3章虚拟现实系统的相关技术
3.2 三维建模技术
虚拟环境建模的目的在于获取实际三维环境的三 维数据，并根据其应用的需要，利用获取的三维数据 建立相应的虚拟环境模型。只有设计出反映研究对象 的真实有效的模型，虚拟现实系统才有可信度。
基于目前的技术水平，常见的是三维视觉建模和 三维听觉建模。而在当前应用中，三维建模一般主要 是三维视觉建模。三维视觉建模可分为几何建模、物 理建模、行为建模。
3.3.1 真实感绘制技术
真实感绘制是在计算机中重现真实世界场景的过 程。其主要任务是要模拟真实物体的物理属性。实 时绘制是当用户视点发生变化时，他所看到的场景 需要及时更新。为了提高显示的逼真度，加强真实 性，常采用下列方法：
（1）纹理映射
（2）环境映射
（3）反走样
第3章虚拟现实系统的相关技术39
立体显示技术主要有分色技术、分光技术 、分时技术，以及光栅技术。其中前三种，分 色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要 经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次 是在眼睛端。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
1.分色技术 分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进
入左眼，另一部分只进入右眼。
分色技术原理
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.2.3行为建模技术
虚拟现实的本质就是客观世界的仿真或折射 ，虚拟现实的模型则是客观世界中物体或对象的 代表。而客观世界中的物体或对象除了具有表观 特征如外形、质感以外，还具有一定的行为能力 ，并且服从一定的客观规律。
在虚拟环境行为建模中，建模方法主要有基 于数值插值的运动学方法与基于物理的动力学仿 真方法。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
1.分形技术 分形技术是指可以描述具有自相似特征的数据集。
该技术首先被用于河流和山体的地理特征建模。 在虚拟现实系统中一般仅用于静态远景的建模。 2.粒子系统 粒子系统是一种典型的物理建模系统，粒子系统是 用简单的体素完成复杂的运动建模。在虚拟现实 系统中，粒子系统常用于描述火焰、水流、雨雪 、旋风、喷泉等现象及动态运动的物体建模。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.2.1几何建模技术
几何建模是开发虚拟现实系统过程中最基 本、最重要的工作之一。虚拟环境中的几何模 型是物体几何信息的表示，设计表示几何信息 的数据结构、相关的构造与操纵该数据结构的 算法。虚拟环境中的每个物体包含形状和外观 两个方面。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
示器在第一次刷新时播放左眼画面，同时用专用的 眼镜遮住观看者的右眼，下一次刷新时播放右眼画 面，并遮住观看者的左眼。按照上述方法将两套画 面以极快的速度切换，在人眼视觉暂留特性的作用 下就合成了连续的画面。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
4.光栅技术 若在显示器前端加上光栅，光栅的功能是要挡光
，让左眼透过光栅时只能看到部分的画面；右眼也只 能看到另外一半的画面，于是就能让左右眼看到不同 影像并形成立体，此时无需佩戴眼镜。而光栅本身亦 可由显示器所形成，也就是将两片液晶画板重叠组合 而成，当位于前端的液晶面板显示条纹状黑白画面时 ，即可变成立体显示器；而当前端的液晶面板显示全 白的画面时，不但可以显示3D的影像，亦可同时相容 于现有2D的显示器。
第3章虚拟现实系统的相 关技术39
2020/11/26
第3章虚拟现实系统的相关技术39
本章知识点
了解虚拟现实系统的相关技术分类、特 点、应用。
熟悉虚拟现实系统相关技术的原理和实 现方法。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
本章目录
3.1
立体显示技术
3.2
三维建模技术
3.3 真实感实时绘制技术
3.4 三维虚拟声音的实现技术
几何建模通常可分为层次建模法和属主建模法： （1)层次建模法 （2)属主建模法
几何建模可通过以下两种方式实现： （1)人工的几何建模方法 （2)自动的几何建模方法
第3章虚拟现实系统的相关技术39
三维立体扫描仪
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.2.2 物理建模技术
物理建模指的是虚拟对象的质量、重量、惯性 、表面纹理（光滑或粗糙）、硬度、变形模式（ 弹性或可塑性）等特征的建模。物理建模是虚拟 现实系统中比较高层次的建模，它需要物理学与 计算机图形学配合，涉及到力的反馈问题，主要 是重量建模、表面变形和软硬度等物理属性的体 现。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.1.1立体显示原理
由于人两眼有 4 - 6cm 的距离，所以实际上看物体 时两只眼睛中的图像是有差 别的，如图所示。两幅不同 的图像输送到大脑后，看到 的是有景深的图像。这就是 计算机和投影系统的立体成 像原理。
立体显示技术原理
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.1.2 四种立体显示技术
第3章虚拟现实系统的相关技术39
2.分光技术 常见的光源都会随机发出自然光和偏
振光，分光技术是用偏光滤镜或偏光片滤除 特定角度偏振光以外的所有光，让0度的偏 振光只进入右眼，90度的偏振光只进入左眼 （也可用45度和135度的偏振光搭配）。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.分时技术 分时技术是将两套画面在不同的时间播放，显
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.3 真实感实时绘制技术
要实现虚拟现实系统中的虚拟世界，仅有 立体显示技术是远远不够的，虚拟现实中还有 真实感与实时性的要求，也就是说虚拟世界的 产生不仅需要真实的立体感，而且虚拟世界还 必须实时生成，这就必须要采用真实感实时绘 制技术。
第3章虚拟现实系统的相关技术39
纹理映射前后对比图
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.3.2 基于图形的实时绘制技术
传统的虚拟场景基本上都是基于几何的，就是用 数学意义上的曲线、曲面等数学模型预先定义好虚拟 场景的几何轮廓，再采用纹理映射、光照等数学模型 加以渲染。大多数虚拟现实系统的主要部分是构造一 个虚拟环境，并从不同的方向进行漫游。要达到这个 目标，首先是构造几何模型，其次模拟虚拟摄像机在 六个自由度运动，并得到相应的输出画面。
3.5 人机自然交互技术
3.6
碰撞检测技术
第3章虚拟现实系统的相关技术39
3.1 立体显示技术
立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它 使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感，立体显 示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。 因此，有必要研究立体成像技术并利用现有的 计算机平台，结合相应的软硬件系统在平面显 示器上显示立体视景。