《數(shù)字技能基礎(chǔ)》TheDigitalCompetenceForOurStudents職業(yè)教育通識(shí)課程第五章數(shù)字技能之拓展模塊改變世界的人工智能技術(shù)身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)滲入生活的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)決策分析之大數(shù)據(jù)技術(shù)01知識(shí)講解02學(xué)習(xí)目標(biāo)03操作演示和體驗(yàn)04作業(yè)和預(yù)習(xí)小節(jié)目錄身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(英文名稱：VirtualReality，縮寫為VR)，是20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)，其基本實(shí)現(xiàn)方式是計(jì)算機(jī)模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感。隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)VR技術(shù)的需求日益旺盛。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)招生宣傳片2020身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解定義：虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，其利用高性能計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真。虛擬現(xiàn)實(shí)具有浸沉感、交互性和構(gòu)想性三大特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于娛樂(lè)、教育、設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)：簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，也稱人工環(huán)境。利用電腦或其他智能計(jì)算設(shè)備模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓用戶如同身歷其境一般。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AugmentedReality）：簡(jiǎn)稱AR，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。二者的區(qū)別：VR看到的場(chǎng)景和人物全是假的，是把你的意識(shí)帶入一個(gè)虛擬世界。AR看到的場(chǎng)景和人物一半是真，一半假，是把虛擬的信息帶入到現(xiàn)實(shí)世界中。一個(gè)通俗的解釋是VR夢(mèng)里見(jiàn)鬼，AR是白天見(jiàn)鬼。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的3個(gè)特征是：

沉浸感（Immersion）交互性（Interaction）想象力（Imagination）沉浸感（Immersion）：又稱臨場(chǎng)感，沉浸感是虛擬現(xiàn)實(shí)最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，其他兩者是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)，三者之間是過(guò)程和結(jié)果的關(guān)系虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征只需像在現(xiàn)實(shí)中那樣伸出手來(lái)，就可以和游戲世界的物體互動(dòng)。除了VR眼鏡外不需要額外配件，沉浸感更強(qiáng)。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解交互性(Interaction)：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過(guò)特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。想像力(Imagination)：由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽(tīng)、觸、動(dòng)覺(jué)的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)的四要素包括：

虛擬世界、沉浸（身體和精神沉浸）、感覺(jué)反饋和交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成：系統(tǒng)基本組成主要包括觀察者、傳感器、效果產(chǎn)生器及實(shí)景仿真器。效果產(chǎn)生器（EffectsGenerator）完成人與虛擬境界硬件交互的接口裝置，包括能產(chǎn)生沉浸感的各類輸出裝置，以及能測(cè)定視線方向和手指動(dòng)作的輸入裝置。實(shí)景仿真器（VisualEmulator）是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部分，是VR的引擎，由計(jì)算機(jī)軟件、硬件系統(tǒng)、軟件配套硬件（如圖形加速卡和聲卡等）組成，接收（發(fā)出）效果產(chǎn)生器所產(chǎn)生（接受）的信號(hào)。應(yīng)用系統(tǒng)（Application）是面向具體問(wèn)題的軟件部分，用以描述仿真的具體內(nèi)容，包括仿真的動(dòng)態(tài)邏輯、結(jié)構(gòu)及仿真對(duì)象之間和仿真對(duì)象與用戶之間的交互關(guān)系。幾何構(gòu)造系統(tǒng)（GeometricalStructuralSystem）提供了描述仿真對(duì)象的物理特性（外形、顏色、位置）的信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)主要基于以下幾種技術(shù)實(shí)現(xiàn)：（1）基本模型構(gòu)建技術(shù)。（2）空間跟蹤技術(shù)。（3）聲音跟蹤技術(shù)。（4）視覺(jué)跟蹤與視點(diǎn)感應(yīng)技術(shù)。（5）計(jì)算處理技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)的核心技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）環(huán)境建模技術(shù)。（2）人機(jī)交互技術(shù)。（3）立體顯示和傳感器技術(shù)。（4）應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具。（5）系統(tǒng)集成技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能不同，可分成4種類型：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。1、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）具有高度的實(shí)時(shí)性。（2）高度沉浸感。（3）具有強(qiáng)大的軟硬件支持。（4）并行處理能力。（5）良好的系統(tǒng)整合性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類類型：（1）頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（2）洞穴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（3）座艙式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（4）投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。（5）遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解2、增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)類型：（1）臺(tái)式圖形顯示器系統(tǒng)。（2）基于單眼顯示器系統(tǒng)。（3）基于光學(xué)透視式頭盔顯示器系統(tǒng)。（4）基于視頻透視式頭盔顯示器系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類3、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常見(jiàn)技術(shù)：（1）基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)QuickTimeVR。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言（VirtualRealityModelingLanguage，VRML）等。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解4、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）共享的虛擬工作空間。（2）偽實(shí)體的行為真實(shí)感。（3）支持實(shí)時(shí)交互，共享時(shí)鐘。（4）多用戶相互通信。（5）資源共享并允許網(wǎng)絡(luò)上的用戶對(duì)環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行自然操作和觀察。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用基本上可以分為3個(gè)階段：第1階段：20世紀(jì)50年代到70年代，屬于準(zhǔn)備階段；第2階段：20世紀(jì)80年代初到80年代，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段；第3階段：從20世紀(jì)90年代初至今，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全面發(fā)展時(shí)期。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀VR技術(shù)領(lǐng)域幾乎是所有發(fā)達(dá)國(guó)家都在大力研究的前沿領(lǐng)域，它的發(fā)展速度非常迅猛?；赩R技術(shù)的研究主要有VR技術(shù)與VR應(yīng)用兩大類。在國(guó)外，VR技術(shù)研究方面發(fā)展較好的有美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家；在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位在VR方面的研究工作開(kāi)展得比較早，成果也較多。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)縱觀VR的發(fā)展歷程，未來(lái)VR技術(shù)的研究仍將延續(xù)“低成本、高性能”原則，從軟件、硬件兩方面展開(kāi)，發(fā)展方向主要?dú)w納如下：（1）動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)（2）實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)（3）新型交互設(shè)備的研制（4）智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模（5）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望（6）“屏幕”時(shí)代的終結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解由于能夠再現(xiàn)真實(shí)的環(huán)境，并且人們可以介入其中參與交互，使得虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以在許多方面得到廣泛應(yīng)用。隨著各種技術(shù)的深度融合，相互促進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、軍事、工業(yè)、藝術(shù)與娛樂(lè)、醫(yī)療、城市仿真、科學(xué)計(jì)算可視化等領(lǐng)域的應(yīng)用都有極大的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用1、教育領(lǐng)域讓學(xué)生學(xué)習(xí)從新回到場(chǎng)景，參與互動(dòng)，傳統(tǒng)的教育方式，通過(guò)印在書本上的圖文與課堂上多媒體的展示來(lái)獲取知識(shí)，這樣學(xué)習(xí)一會(huì)兒就漸顯疲憊，學(xué)習(xí)效果較差，然而玩過(guò)英雄聯(lián)盟的同學(xué)都知道此游戲?yàn)槭裁慈绱宋耍举|(zhì)就是回到場(chǎng)景，參與其過(guò)程。例如學(xué)生學(xué)習(xí)某種機(jī)械裝置，如水輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理時(shí)，用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以直觀地向?qū)W生展示出水輪發(fā)電機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、工作原理以及工作時(shí)各個(gè)零件的運(yùn)行狀態(tài)，而且還可以模仿出各部件在出現(xiàn)故障時(shí)的表現(xiàn)和原因，向?qū)W生提供對(duì)虛擬事物進(jìn)行全面的考察、操縱乃至維修的模擬訓(xùn)練機(jī)會(huì)，從而教學(xué)和實(shí)驗(yàn)效果事半功倍。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用2、軍事領(lǐng)域在軍事上，虛擬現(xiàn)實(shí)的最新技術(shù)成果往往被率先應(yīng)用于航天和軍事訓(xùn)練，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬新式武器如飛機(jī)的操縱和訓(xùn)練，以取代危險(xiǎn)的實(shí)際操作。利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)際環(huán)境，可以在虛擬的或者仿真的環(huán)境中進(jìn)行大規(guī)模的軍事實(shí)習(xí)的模擬。虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬場(chǎng)景如同真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)一樣，操作人員可以體驗(yàn)到可以體驗(yàn)到真實(shí)的攻擊和被攻擊的感覺(jué)。這將有利于從虛擬武器及戰(zhàn)場(chǎng)順利地過(guò)渡到真是武器和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，這對(duì)于各種軍事活動(dòng)的影響將是極為深遠(yuǎn)、廣泛的軍事應(yīng)用前景。迄今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用3、工業(yè)領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)已大量應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)汽車工業(yè)而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)既是一個(gè)最新的技術(shù)開(kāi)發(fā)方法，更是一個(gè)復(fù)雜的仿真工具，它旨在建立一種人工環(huán)境，人們可以在這種環(huán)境中以一種自然的方式從事駕駛、操作和設(shè)計(jì)等實(shí)時(shí)活動(dòng)。也可以廣泛用于汽車設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和培訓(xùn)等方面，例如，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的三維汽車模型，可顯示汽車的懸掛、地盤、內(nèi)飾直至每個(gè)焊接點(diǎn)，設(shè)計(jì)者可確定每個(gè)部件的質(zhì)量，了解各個(gè)部件的運(yùn)行性能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑業(yè)，可以作為那些制作精良的建筑效果圖的更進(jìn)一步的拓展。它能形成與交互的三位建筑場(chǎng)景，人們可以在建筑物內(nèi)自由的行走，可以操作和控制建筑物內(nèi)的設(shè)備和房間裝飾。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用4、藝術(shù)與娛樂(lè)業(yè)電影院的觀眾已經(jīng)在享受3D電影了，但是有了類似OculusCinema的app，觀眾可以更加沉浸在電影體驗(yàn)里。他們可以通過(guò)VR頭顯設(shè)備投射出的巨大虛擬屏幕看電影，就好像在自己的個(gè)人影院里。在圖像和聲音效果的包圍中，他們會(huì)覺(jué)得自己身臨其境。如果你是一個(gè)體育愛(ài)好者，虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)公司LiveLikeVR已經(jīng)建成了虛擬球場(chǎng)，你可以在你舒適的沙發(fā)上和你的朋友們體驗(yàn)比賽現(xiàn)場(chǎng)的激情。2018年，倫敦大英博物館推出了第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)周末，紐約的美國(guó)自然歷史博物館也推出了一些可以通過(guò)谷歌的紙板眼鏡來(lái)欣賞的館藏。任何有一部智能手機(jī)和一個(gè)紙板VR頭顯的人都可以馬上參觀該博物館。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用5、醫(yī)療行業(yè)醫(yī)療保健一直都是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。一些機(jī)構(gòu)利用計(jì)算機(jī)生成的圖像來(lái)診斷病情。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬軟件公司SurgicalTheaterandConquerMobile，使用CAT掃描或者超聲波產(chǎn)生的診斷圖像來(lái)生成患者解剖結(jié)構(gòu)的3D模型。虛擬模型幫助新的和有經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)生來(lái)決定最安全有效的方法定位腫瘤，決定手術(shù)切口，或者提前練習(xí)復(fù)雜的手術(shù)。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用6、城市仿真虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是集影視廣告、動(dòng)畫、多媒體、網(wǎng)絡(luò)科技于一身的最新型的城市展示方式，在國(guó)內(nèi)的廣州、上海、北京等大城市，國(guó)外的加拿大、美國(guó)等經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)達(dá)的國(guó)家都非常熱門，是當(dāng)今數(shù)字化城市綜合實(shí)力的象征和標(biāo)志。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality知識(shí)講解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用7、科學(xué)計(jì)算可視化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為工程師，科技工作者以及研究人員提供數(shù)據(jù)分析解決方案，減少市場(chǎng)化的周期以及成本，提高工作效率，可進(jìn)行數(shù)值模擬（有限元分析）、流體動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)計(jì)算、碰撞分析和仿真等。身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）理解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念；（2）了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程、應(yīng)用場(chǎng)景和未來(lái)趨勢(shì)；（3）了解虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的流程和相關(guān)工具；身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality操作演示和體驗(yàn)1、云石別墅（MarbleHouse）簡(jiǎn)介：云石別墅位（MarbleHouse）于美國(guó)紐波特市，是威廉·基薩姆·范德比爾特與他的妻子艾爾瓦·范德比爾特建造，建于1884年，歷時(shí)4年，于1892年建成。別墅共有50個(gè)房間，耗資1100萬(wàn)美元，其中700萬(wàn)美元用于50萬(wàn)立方英尺的大理石，別墅建造里外用料俱為大理石，名副其實(shí)的大理石別墅。后續(xù)展示的是虛擬現(xiàn)實(shí)的第一步數(shù)字建模技術(shù)VR展示云石別墅數(shù)字化身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualReality操作演示和體驗(yàn)1、深圳市瑞云科技有限公（https://www.3dcat.live/）簡(jiǎn)介：3DCAT是集實(shí)時(shí)渲染