虚拟现实及其应用总复习1
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1.1 虚拟现实技术的发展史
• 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器，，使乘 坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
• 1956年，Morton Heilig开发出摩托车仿真器 Sensorama ， Sensorama具有三维显示及立体声效果，并能产生振动和风吹的 感觉。
• 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示 器（Head Mounted Displaห้องสมุดไป่ตู้，HMD）
• 想象力（Imagination）指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统 中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而 对其未来进展进行想象的能力，随意构想客观不存在或不可能发生的环境。
• 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。
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1 桌面式VR系统
• 使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交互场景。 • 用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相对较低，桌面式VR系统
拟物体时，存储在计算机里的该物体的力模式被调用，压缩机迅速对气 袋充气或放气，使手部有一种非常精确的触觉。 • 数据衣 • 5换拟0，现多身实为个体 交了不的 互让同运 数V的R动 据关系信 衣节统息进识被行别计测全算量身机，运识包动别括而。膝设通盖计过、的B手输O臂入O、M装显躯置示干。器和数和脚据数。衣据通对手过人套光体与电大虚转约
• 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（发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。
• 1966年，美国的MIT林肯实验室在海军科研办公室的资助下，研制出了第一 个头盔式显示器(HMD)，随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中.
• 1967年，美国北卡罗来纳大学开始了Grup计划，研究探讨力反馈(Force Feedback)装置。该装置可以将物理压力通过用户接口引向用户，可以使人 感到一种计算机仿真力。
• 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示）1965 年，Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》（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.
• 20世纪90年代，迅速发展的计算机软件、硬件系统使得基于大型数据集合的 声音和图像的实时动画制作成为可能，越来越多的新颖、实用的输入输出设 备相继进入市场，而人机交互系统的设计也在不断创新，这些都为虚拟现实 系统的发展打下了良好的基础。其中，利用虚拟现实技术设计波音777获得 成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。
3、BOOM可移动式显示器：它是一种半投入式视觉显示设备。使用时，用 户可以把显示器方便地置于眼前，不用时可以很快移开。BOOM使用小 型的阴极射线管，产生的像素数远远小于液晶显示屏，图像比较柔和， 分辨率为1280×1024像素，彩色图像。
• TELETACT手套 • 力觉的它刺是激一。种这用些于小触气觉袋和能力被觉迅反速馈地的加装压置和，减利压用。小当气虚袋拟向手手接提触供一触件觉虚和
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的三角形 • 交互性（Interactivity） • 指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包
括实时性）。 • 主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自
然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对 象。 • 沉浸感（Immersion）又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的 真实程度。 • VR技术最主要的特征。 • VR 的“沉浸感”特性使它与一般的交互式三维图形有较大的不同：用户可以沉浸 于数据空间，可以从数据空间向外观察，从而可以使用户能以更自然、更直接的 方式与 数据交互。利用沉浸功能，使用户暂时与现实隔离，投入到虚拟环境中去， 从而能更真实地注视数据。VR界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据， 以便正 确创建虚拟环境，这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据。因此， VR技术将从根本上改变人与计算机系统的交互操作方式。
1.2 虚拟现实技术的概念
1、 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备 使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技 术。VR让用户使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行操作，并能提 供视觉 听觉 触觉 等直观自然的实时感知。
2、 一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟 环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成 与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主 体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等 功能单元构成。
• 1972年，Nolan Bushnell（ Ivan Sutherland 学生）开发出第一
个交互式电子游戏Pong ，在一台机器上模拟乒乓球，
• 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 ：1984年，NASA Ames研究中心的M. McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉 显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器 （BOOM）的最早原型。
• 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器，，使乘 坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
• 1956年，Morton Heilig开发出摩托车仿真器 Sensorama ， Sensorama具有三维显示及立体声效果，并能产生振动和风吹的 感觉。
• 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示 器（Head Mounted Displaห้องสมุดไป่ตู้，HMD）
• 想象力（Imagination）指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统 中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而 对其未来进展进行想象的能力，随意构想客观不存在或不可能发生的环境。
• 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。
1.4 虚拟现实系统的分类
1.4.1 桌面式VR系统
• 使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交互场景。 • 用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相对较低，桌面式VR系统
拟物体时，存储在计算机里的该物体的力模式被调用，压缩机迅速对气 袋充气或放气，使手部有一种非常精确的触觉。 • 数据衣 • 5换拟0，现多身实为个体 交了不的 互让同运 数V的R动 据关系信 衣节统息进识被行别计测全算量身机，运识包动别括而。膝设通盖计过、的B手输O臂入O、M装显躯置示干。器和数和脚据数。衣据通对手过人套光体与电大虚转约
• 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（发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。
• 1966年，美国的MIT林肯实验室在海军科研办公室的资助下，研制出了第一 个头盔式显示器(HMD)，随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中.
• 1967年，美国北卡罗来纳大学开始了Grup计划，研究探讨力反馈(Force Feedback)装置。该装置可以将物理压力通过用户接口引向用户，可以使人 感到一种计算机仿真力。
• 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示）1965 年，Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》（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.
• 20世纪90年代，迅速发展的计算机软件、硬件系统使得基于大型数据集合的 声音和图像的实时动画制作成为可能，越来越多的新颖、实用的输入输出设 备相继进入市场，而人机交互系统的设计也在不断创新，这些都为虚拟现实 系统的发展打下了良好的基础。其中，利用虚拟现实技术设计波音777获得 成功，是近几年来又一件引起科技界瞩目的伟大成果。
3、BOOM可移动式显示器：它是一种半投入式视觉显示设备。使用时，用 户可以把显示器方便地置于眼前，不用时可以很快移开。BOOM使用小 型的阴极射线管，产生的像素数远远小于液晶显示屏，图像比较柔和， 分辨率为1280×1024像素，彩色图像。
• TELETACT手套 • 力觉的它刺是激一。种这用些于小触气觉袋和能力被觉迅反速馈地的加装压置和，减利压用。小当气虚袋拟向手手接提触供一触件觉虚和
1.3 虚拟现实技术的特征
VR技术的三角形 • 交互性（Interactivity） • 指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包
括实时性）。 • 主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自
然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对 象。 • 沉浸感（Immersion）又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的 真实程度。 • VR技术最主要的特征。 • VR 的“沉浸感”特性使它与一般的交互式三维图形有较大的不同：用户可以沉浸 于数据空间，可以从数据空间向外观察，从而可以使用户能以更自然、更直接的 方式与 数据交互。利用沉浸功能，使用户暂时与现实隔离，投入到虚拟环境中去， 从而能更真实地注视数据。VR界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据， 以便正 确创建虚拟环境，这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据。因此， VR技术将从根本上改变人与计算机系统的交互操作方式。
1.2 虚拟现实技术的概念
1、 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备 使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技 术。VR让用户使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行操作，并能提 供视觉 听觉 触觉 等直观自然的实时感知。
2、 一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟 环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成 与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主 体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等 功能单元构成。
• 1972年，Nolan Bushnell（ Ivan Sutherland 学生）开发出第一
个交互式电子游戏Pong ，在一台机器上模拟乒乓球，
• 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 ：1984年，NASA Ames研究中心的M. McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉 显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器 （BOOM）的最早原型。