1-1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)原理虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界01虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界ABC【本章目標(biāo)】虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么虛擬現(xiàn)實(shí)的前生今世FED實(shí)戰(zhàn)：國內(nèi)外著名VR案例欣賞常見感知設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征【本章目標(biāo)】虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界了解虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念了解虛擬現(xiàn)實(shí)基本特征欣賞虛擬現(xiàn)實(shí)著名案例【本章目標(biāo)】了解虛擬現(xiàn)實(shí)基本概念了解虛擬現(xiàn)實(shí)基本特征欣賞虛擬現(xiàn)實(shí)著名案例虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界伴隨著《阿凡達(dá)》、《黑客帝國》夢境般的場景，虛擬現(xiàn)實(shí)帶來的震撼體驗(yàn)令人欲罷不能。所謂的虛擬現(xiàn)實(shí)便是時(shí)下熱門的VR。借助VR，我們可以遨游海底世界，看魚群從身旁穿梭；借助VR，我們可以翱翔在太空，欣賞浩瀚銀河的壯美?！翱上挛逖笞谨M，可上九天攬?jiān)隆?，偉人的詩句以另一種方式成為現(xiàn)實(shí)。VR電影、VR游戲、VR旅游乃至VR電商、VR教育等等層出不窮，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)確確實(shí)實(shí)地走進(jìn)了人們的生活。1虛擬現(xiàn)實(shí)2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)3混合現(xiàn)實(shí)4虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么伴隨著《阿凡達(dá)》、《黑客帝國》夢境般的場景，虛擬現(xiàn)實(shí)帶來的震撼體驗(yàn)令人欲罷不能。所謂的虛擬現(xiàn)實(shí)便是時(shí)下熱門的VR。借助VR，我們可以遨游海底世界，看魚群從身旁穿梭；借助VR，我們可以翱翔在太空，欣賞浩瀚銀河的壯美。“可下五洋捉鱉，可上九天攬?jiān)隆?，偉人的詩句以另一種方式成為現(xiàn)實(shí)。VR電影、VR游戲、VR旅游乃至VR電商、VR教育等等層出不窮，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)確確實(shí)實(shí)地走進(jìn)了人們的生活。1虛擬現(xiàn)實(shí)2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)3混合現(xiàn)實(shí)4虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality,簡稱VR）技術(shù)，又譯作靈境技術(shù)，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。它利用計(jì)算機(jī)輔助模擬生成一種融合多元信息的三維可交互環(huán)境，讓用戶能產(chǎn)生逼真的視覺、聽覺、觸覺等多種感覺體驗(yàn)，沉浸其中并能實(shí)時(shí)交互。這項(xiàng)技術(shù)使人能突破時(shí)間、空間等限制，令人能夠“身臨其境”地體會(huì)到真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所建立的信息空間，已不再是單純的數(shù)字信息空間，而是一個(gè)包容多種信息的多維化的信息空間(Cyberspace)，人類的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)能力都能在這個(gè)多維化的信息空間中得到充分的發(fā)揮，如圖1-1所示。圖1-1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)原理虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，簡稱AR）技術(shù)，是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，它通過電腦等科學(xué)技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。它的出現(xiàn)意味著能將計(jì)算機(jī)技術(shù)帶到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中來，能使科技更“貼近”人們在現(xiàn)實(shí)世界的生活。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是對現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)，是虛擬影像和現(xiàn)實(shí)影像的融合，如圖1-2所示。圖1-2AR技術(shù)的三大特征增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的區(qū)別，歸根到底是對現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)還是完全的虛擬化。若是讓人們完全投入虛擬世界的沉浸感，則是虛擬現(xiàn)實(shí)。若是讓虛擬的事物和現(xiàn)實(shí)接軌，則是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么混合現(xiàn)實(shí)混合現(xiàn)實(shí)（MixedReality，簡稱MR）技術(shù)，指的是合并真實(shí)世界和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境的技術(shù)?；旌犀F(xiàn)實(shí)通過在現(xiàn)實(shí)場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，人眼看到的將是經(jīng)過計(jì)算機(jī)渲染后新的“混合畫面”，在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和用戶之間搭起一座交互橋梁，使用戶幾乎感受不到現(xiàn)實(shí)和虛擬世界的差異，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感，如圖1-3所示。圖1-3混合現(xiàn)實(shí)場景虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么虛擬現(xiàn)實(shí)的前生今世虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史可以概括為五個(gè)時(shí)期。概念萌芽期（1932-1950）。1935年，科幻小說家StanleyG.Weinbaum在其小說中描寫了一個(gè)可以讓人看到、聽到、聞到各種各樣?xùn)|西的神奇眼鏡，類似于我們當(dāng)前所熟知的VR眼鏡。該小說被認(rèn)為是探討虛擬現(xiàn)實(shí)的第一部作品。產(chǎn)品研發(fā)初期（1950-1980）。MortonHeilig研發(fā)出一臺(tái)名為Sensorama的感官模擬設(shè)備，該設(shè)備后來被用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬訓(xùn)練，如圖1-4所示。概念普及期（1980-1990）。Lanier于1985年創(chuàng)辦了VPL研究所，主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。VR逐漸受到媒體的關(guān)注，人們開始意識(shí)到VR存在著巨大潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界產(chǎn)品迭代期（1990-2015）。資本市場發(fā)現(xiàn)VR商業(yè)潛力，并紛紛投入研發(fā)。SEGAVR、MegaDrive、Virtuality、QuickTimeVR、VirtualBoy、Oculus等快速發(fā)展期（2016-）。隨著硬件設(shè)備和信息科技的發(fā)展，帶動(dòng)著VR行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。各大VR行業(yè)領(lǐng)頭羊紛紛發(fā)力，在2016年迎來了一次大爆發(fā)。產(chǎn)品的廣泛使用，使得設(shè)備價(jià)格更親民，內(nèi)容更豐富，交互體驗(yàn)更吸引用戶。

虛擬現(xiàn)實(shí)的前生今世虛擬現(xiàn)實(shí)的“3I”特征，即沉浸感（Immersion）、構(gòu)想性（Imagination）和交互性（Interaction），是由BurdeaG和Coiffet在1994年首次提出。

虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征沉浸感虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感（Immersion）是利用VR設(shè)備介入用戶的視覺和聽覺，令人產(chǎn)生虛擬視覺，也可使用可穿戴設(shè)備介入用戶的觸覺，令人產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感，所形成的這些虛擬環(huán)境，使用戶高程度覺得自身真實(shí)存在于虛擬世界中。通俗來講，沉浸感即用戶作為一個(gè)人存在于虛擬世界中的真實(shí)感，使用戶覺得自己便是虛擬世界的一部分。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像和音頻。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對象相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界一樣：當(dāng)使用者移動(dòng)頭部時(shí)，虛擬環(huán)境中人物視角所看到的景象畫面也發(fā)生變化；拿起物體可使物體隨著手的移動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，通過多聲道耳機(jī)還可以聽到三維仿真聲音。虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征構(gòu)想性虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)想性（Imagination）是指虛擬場景由設(shè)計(jì)者所想象出來的，既可以是真實(shí)現(xiàn)象的重現(xiàn)，也可以有想象的成分。比如建筑設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)甚至能夠比圖紙描繪更形象生動(dòng)，有真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)想性可以讓人們跨越時(shí)空，體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)生活難以甚至是無法體驗(yàn)的事件和場景。虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征交互性虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性（Interaction）是使虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互成為一種更近乎自然的交互特性,使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互,而且能夠通過VR頭顯、VR數(shù)據(jù)手套等用于信息輸入輸出的傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能,就能對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行操作，以此來使用戶能通過自然的方式，產(chǎn)生同在真實(shí)世界中一樣的感受。交互性的另一個(gè)方面是實(shí)時(shí)性，例如用戶抓取虛擬環(huán)境中的物體，該物體會(huì)隨抓取動(dòng)作實(shí)時(shí)做出相應(yīng)反應(yīng)，使用戶有握著東西的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界常見感知設(shè)備動(dòng)作捕捉系統(tǒng)04力反饋設(shè)備05CAVE虛擬系統(tǒng)06構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境離不開VR硬件設(shè)備的支持，常見的硬件設(shè)備和系統(tǒng)有VR頭顯、數(shù)據(jù)手套、動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)、力反饋設(shè)備、CAVE虛擬系統(tǒng)等。01VR頭顯02數(shù)據(jù)手套03構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境離不開VR硬件設(shè)備的支持，常見的硬件設(shè)備和系統(tǒng)有VR頭顯、數(shù)據(jù)手套、動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)、力反饋設(shè)備、CAVE虛擬系統(tǒng)等。常見感知設(shè)備常見感知設(shè)備VR頭顯VR頭顯是一種頭戴式顯示設(shè)備。早期沒有頭顯這個(gè)概念，產(chǎn)生了VR眼鏡、VR眼罩、VR頭盔等各種各樣的叫法。VR頭顯是利用設(shè)備將人的視聽感官封閉，模擬出虛擬環(huán)境，讓用戶產(chǎn)生一種身在其中的感覺。圖1-7VRBOX頭顯圖1-8VR頭顯效果圖數(shù)據(jù)手套圖1-9數(shù)據(jù)手套與虛擬環(huán)境的交互常見感知設(shè)備數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件，它通過軟件編程，可進(jìn)行虛擬場景中物體的抓取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實(shí)手套”，可以為用戶提供一種非常真實(shí)自然的三維交互手段。動(dòng)作捕捉技術(shù)的本質(zhì)其實(shí)就是把現(xiàn)實(shí)人物的動(dòng)作復(fù)制到虛擬人物身上。目前，VR動(dòng)作捕捉存在著兩種主流動(dòng)作捕捉方案：光學(xué)方案與慣性方案。

通過攝像機(jī)進(jìn)行的動(dòng)作捕捉技術(shù)方案，因?yàn)閿z像機(jī)運(yùn)用的是光學(xué)技術(shù)，所以這種方案被稱為光學(xué)動(dòng)捕方案。

IMU（Inertialmeasurementunit）即慣性傳感器單元，識(shí)別人的運(yùn)動(dòng)慣性來進(jìn)行動(dòng)作捕捉，通常被稱為慣性動(dòng)捕方案。動(dòng)作捕捉系統(tǒng)常見感知設(shè)備力反饋設(shè)備力反饋就是利用機(jī)械表現(xiàn)出的反作用力，將游戲數(shù)據(jù)通過力反饋設(shè)備表現(xiàn)出來，可以讓用戶身臨其境地體驗(yàn)游戲中的各種效果。力反饋技術(shù)能將游戲中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用戶可以感覺到的效果，例如道路上的顛簸或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤感受到的反作用力，這些效果都是力反饋控制芯片“播放”出來的。CAVE虛擬系統(tǒng)圖1-12CAVE系統(tǒng)構(gòu)建的虛擬3D環(huán)境常見感知設(shè)備世界上第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)便是CAVE。它把高分辨率的立體投影技術(shù)、三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和音響技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生一個(gè)立體投影畫面包圍的高級(jí)虛擬仿真環(huán)境，并借助相應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、力反饋裝置、位置跟蹤器等），從而獲得一種身臨其境的高分辨率三維立體視聽影像和自由度交互感受。虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR夢幻世界實(shí)戰(zhàn)：國內(nèi)外著名VR案例欣賞VR電影01VR電商03VR展館02VR游戲04實(shí)戰(zhàn)：國內(nèi)外著名VR案例欣賞VR電影圖1-13愛奇藝VR的影院場景壹圖1-14愛奇藝VR中360環(huán)境的侏羅紀(jì)世界影片貳圖1-15“砥礪奮進(jìn)的五年大型成就展”VR場景

圖1-16廈門大學(xué)陳嘉庚紀(jì)念館

圖1-17廈門大學(xué)生物博物館

青海省博物館數(shù)字展館。鏈接地址：VR展館VR電商VR全景--天貓buy+介紹。圖1-19天貓VR購物網(wǎng)站圖1-20VR購物還原真實(shí)場景圖1-21模擬實(shí)體店購物場景深海沙盒生存游戲Subnautica。宇宙場景沙盒游戲XRebirthVREdition。VR游戲感謝聆聽圖2-1感覺器官演講人2020-09-10技術(shù)體系：初探VR背后真相01技術(shù)體系：初探VR背后真相【本章目的】01呈現(xiàn)技術(shù)04感知技術(shù)02交互技術(shù)05建模技術(shù)03實(shí)戰(zhàn)06技術(shù)體系：初探VR背后真相【本章目的】初步了解感知技術(shù)的基本概念壹貳初步掌握建模技術(shù)的概念及分類叁初步了解視覺和聽覺呈現(xiàn)技術(shù)及原理肆初步了解交互技術(shù)概念伍初步學(xué)會(huì)使用VR編輯平臺(tái)感知技術(shù)現(xiàn)實(shí)世界中,人們一般通過感覺器官（如圖2-1）來感知周圍的物質(zhì)世界,進(jìn)而對客觀事物的信息進(jìn)行認(rèn)知和理解，并對人類自身的決策和行為產(chǎn)生指導(dǎo)作用。自然界中很多信息不能直接獲得，有些對象和事物是基于感官無法直接感知或者無法進(jìn)行全面感知的，這就需要借助工具和儀器來進(jìn)行感知。這種技術(shù)稱為感知技術(shù)。圖2-1感覺器官在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中，感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。VR感知除了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還具有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，這是VR的多感知特征。VR與人的視覺VR與人的聽覺VR與人的其他感覺技術(shù)體系：初探VR背后真相VR與人的視覺在VR中，視覺體驗(yàn)是最為重要的一環(huán)。當(dāng)用戶帶上VR頭顯（VR頭盔或眼鏡等），優(yōu)秀的VR作品中逼真的虛擬環(huán)境讓人有身臨其境之感，如圖2-2所示。VR頭顯中分明放的是虛擬的圖像，人眼看來感覺卻是“真實(shí)”的，這其中的奧妙究竟在哪里？首先因?yàn)槿搜厶烊痪哂须p目視差、移動(dòng)視差和變焦功能等特性，正因?yàn)檫@些特性，外界場景在大腦的加工后才變得立體和縱深。其次，對比普通相機(jī)的2D成像技術(shù)，與人眼的復(fù)雜成像技術(shù)相比簡直天壤之別。VR視覺體驗(yàn)其實(shí)就是模仿人的視覺體驗(yàn)。普通相機(jī)拍照，某一時(shí)刻只能有一個(gè)焦距，照片類似于一個(gè)“切片”，而虛擬現(xiàn)實(shí)則包含了場景的很多甚至所有切片。在某一時(shí)刻你或者移動(dòng)了位置，或者眼睛切換了焦點(diǎn)，計(jì)算機(jī)通過算法實(shí)時(shí)地篩選出你做出這個(gè)動(dòng)作的瞬間應(yīng)該看到的那一個(gè)切片，并經(jīng)過快速加工，把那個(gè)切片呈現(xiàn)在你眼前的顯示屏上。這才是見證奇跡的時(shí)刻！利用這個(gè)原理，虛擬現(xiàn)實(shí)模擬了人眼的視覺體驗(yàn)，從而給人們帶來了遠(yuǎn)超2D圖片的極大視覺震撼。圖2-2VR頭顯VR與人的視覺VR與人的聽覺在VR中，音效也極為重要。人能夠很好地判定聲源的方向，人們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來確定聲源的方向和距離，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同，所以人轉(zhuǎn)頭時(shí)還能準(zhǔn)確地判斷聲音的方向。研究者發(fā)現(xiàn)，將3D聲音信息作為主要線索來幫助使用者判定物體的距離遠(yuǎn)近，發(fā)現(xiàn)隨距離變化而調(diào)節(jié)聲音大小的3D信息能夠有效幫助使用者判定物體距離，這種線索也能有效幫助使用者找到目標(biāo)。著名音頻商森海塞爾提出名為“Ambeo”的解決方案，其帶來的音效極為震撼，給人以身臨其境的感覺。VR與人的其他感覺VR還需要模擬出人的其他感覺，如觸覺、力覺乃至嗅覺等。在電影《頭號(hào)玩家》中，男主穿戴的就是一套覆蓋全身的觸覺系統(tǒng)，融合全身的觸覺反饋、溫度變化反饋和動(dòng)作捕捉為一體，真實(shí)感和沉浸感都非常不錯(cuò)，如圖2-3所示。VR觸覺對于人機(jī)交互十分重要，廣泛應(yīng)用于游戲、醫(yī)療等領(lǐng)域。VR觸覺設(shè)備主要有手套、全身穿戴設(shè)備以及力反饋接口等。圖2-3電影《頭號(hào)玩家》劇照圖2-3VR觸覺設(shè)備圖2-4力反饋接口圖2-5力反饋手套技術(shù)體系：初探VR背后真相建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)為了讓用戶在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)“真實(shí)”，需要模擬現(xiàn)實(shí)場景的構(gòu)建，其中建模技術(shù)最為關(guān)鍵。01在此有必要將虛擬現(xiàn)實(shí)與三維動(dòng)畫進(jìn)行比較，二者有著本質(zhì)上的區(qū)別。虛擬現(xiàn)實(shí)需要計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶的需求實(shí)時(shí)計(jì)算場景，故實(shí)時(shí)性要求高，并有較高的互動(dòng)性；而三維動(dòng)畫則是根據(jù)設(shè)定好的路徑，計(jì)算機(jī)預(yù)先處理并播放靜止的圖片，沒有互動(dòng)性；但由于追求實(shí)時(shí)性，虛擬現(xiàn)實(shí)相比三維動(dòng)畫，在畫面的真實(shí)感上較弱。02所以，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建模主要考慮三個(gè)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性、較高的真實(shí)感以及互動(dòng)性。相應(yīng)地，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建模的指導(dǎo)原則就是場景漫游的實(shí)時(shí)性、場景模型的真實(shí)感和人機(jī)交互可行性。這三個(gè)特點(diǎn)決定了模型質(zhì)量的好與壞，而模型質(zhì)量的好壞直接決定了虛擬系統(tǒng)優(yōu)劣程度。模型質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要有：精確度、操縱效率、顯示速度、廣泛性、易用性、實(shí)時(shí)顯示等指標(biāo)。03技術(shù)體系：初探VR背后真相建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)建模作為VR整體系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，從分類上，它包含了三維建模、物理建模和行為建模。以下著重介紹三維建模和物理建模。01三維建模技術(shù)02物理建模技術(shù)03三維建模技術(shù)虛擬環(huán)境三維建模的目的在于獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型，只有設(shè)計(jì)出反應(yīng)研究對象的真實(shí)有效的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才有可信度。三維建模技術(shù)主要有基于幾何的建模（Geometrical-BasedModeling）和基于圖像的建模（Image-BasedModeling）兩種?；趲缀文Ｐ突趲缀蔚慕＜夹g(shù)是研究在計(jì)算機(jī)中如何表達(dá)物體模型形狀的技術(shù)。幾何建模通過對點(diǎn)、線、面、體等幾何元素的數(shù)學(xué)描述，經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)、變比等幾何變換和并、差、交等集合運(yùn)算，產(chǎn)生實(shí)際的或者想象的物體模型。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求物體的幾何建模必須快捷和易于顯示，這樣才能保證交互的實(shí)時(shí)性。對象的幾何建模是生成高質(zhì)量視景圖像的先決條件。它是用來表達(dá)對象內(nèi)部固有的幾種幾何性質(zhì)的抽象模型，所表達(dá)的內(nèi)容包括一下幾個(gè)方面。對象中基元的輪廓和形狀以及反應(yīng)基元表面特點(diǎn)的屬性，如顏色；

基元間的連續(xù)性，即基元結(jié)構(gòu)或?qū)ο蟮耐負(fù)涮匦?，連續(xù)性的描述可以用矩陣、樹、網(wǎng)絡(luò)等；

三維建模技術(shù)主要有基于幾何的建模（Geometrical-BasedModeling）和基于圖像的建模（Image-BasedModeling）兩種。應(yīng)用中要求的數(shù)值和說明信息。這些信息不一定是和幾何形狀有關(guān)的，例如基元的名稱、基元的物理特性等。通常情況下，幾何建模有兩種方式：一種是人工的方式，比如使用虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件（OpenGL、Java3D、VRML等）進(jìn)行建模，這類方法主要是針對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)而編寫，直接從某些物體的圖形庫中選區(qū)幾何圖形；另一種是通過建模軟件（AutoCAD、3dsMax、Maya等）進(jìn)行建模，通過相關(guān)程序或手工導(dǎo)入自制的工具軟件中，如圖2-6所示。圖2-6利用maya建模三維建模技術(shù)主要有基于幾何的建模（Geometrical-BasedModeling）和基于圖像的建模（Image-BasedModeling）兩種?；趫D像建?；趫D像技術(shù)的最早嘗試可以追溯到電影映像系統(tǒng)（movie-mapsystem），基于圖象的建模(Image-BasedModeling)目的是研究如何從圖象中恢復(fù)出物體或場景的三維幾何信息，并構(gòu)建其幾何模型，是近些年來研究的方向。根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺原理，圖象是真實(shí)物體或場景在一定的光照環(huán)境作用下，通過相機(jī)鏡頭的光學(xué)投射變換得到的結(jié)果。圖像中包含了大量的視覺線索信息，如輪廓、亮度、明暗度、紋理、特征點(diǎn)、清晰度等，而基于圖像的幾何建模研究如何通過運(yùn)用上述視覺線索信息，并結(jié)合估計(jì)得到的相機(jī)鏡頭與光照環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行光學(xué)投射變換的逆變換運(yùn)算，恢復(fù)出物體或場景的三維幾何信息，并得到其三維幾何模型表示的過程。物理建模指的是虛擬對象的質(zhì)量、重量、慣性、表面紋理（光滑或粗糙）、硬度、變形模式（彈性或可塑性）等特征的建模。物理建模是虛擬現(xiàn)實(shí)中較高層次的建模，它需要物理學(xué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)配合，涉及力的反饋問題，主要是質(zhì)量建模、表面變形和軟硬等物理屬性的體現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中模型的運(yùn)動(dòng)方式和交互的響應(yīng)方式依然遵循自然界中的物理規(guī)律，例如，物體之間的碰撞反彈、物體的自由落體、物體受到用戶外力時(shí)朝預(yù)期方向移動(dòng)等。物理建模的方法主要有分形技術(shù)和粒子系統(tǒng)兩種，分別如圖2-7，圖2-8所示。圖2-7所示分形技術(shù)建模2-8粒子系統(tǒng)建模物理建模技術(shù)技術(shù)體系：初探VR背后真相呈現(xiàn)技術(shù)視覺呈現(xiàn)技術(shù)聽覺呈現(xiàn)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)中，為了讓用戶在視覺上有身臨其境的感覺，就必須有真實(shí)感和實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)性是對運(yùn)動(dòng)對象的位置和姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與動(dòng)態(tài)繪制，不出現(xiàn)視覺遲滯現(xiàn)象。而真實(shí)感的含義則包括幾何、行為和光照的真實(shí)感。幾何真實(shí)感就是要再現(xiàn)實(shí)體在客觀世界中本身的形態(tài)；

行為真實(shí)感就是讓我們建立的對象從觀察者的角度上看是真實(shí)的；

光照真實(shí)感就是建立的對象模型上面反映出的光照效果和真實(shí)世界的物體亮度與明暗相對一致。視覺呈現(xiàn)技術(shù)中最關(guān)鍵的是真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)，它包含有真實(shí)感圖形繪制技術(shù)、圖像實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制技術(shù)和三維立體顯示技術(shù)等。下面我們簡要介紹。聽覺呈現(xiàn)技術(shù)為了達(dá)到身臨其境的效果，光有視覺效果是不夠的，聽覺體驗(yàn)也十分重要。在體驗(yàn)三維模擬聲音的時(shí)候，如同在一個(gè)球形空間中，處于這個(gè)空間中的人可以感受到整個(gè)球形空間中任何地方的聲音。人們可以根據(jù)自己所聽見的聲音的類型以及大小、方向等作出應(yīng)激反應(yīng)。像這種在虛擬的空間中能感受到聲音發(fā)出的具體位置、符合在真實(shí)境界中聽覺方式的聲音處理技術(shù)，我們都稱之為三維虛擬聲音技術(shù)。三維虛擬聲音被加入到虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中與行為并行，用戶同時(shí)獲得視覺和聽覺兩個(gè)方面的沉浸感，用戶在虛擬世界中的沉浸感和交互性極大地增強(qiáng)。在三維虛擬聲音系統(tǒng)最核心的技術(shù)是三維虛擬聲音定位技術(shù)，其主要特征有全向三維定位特性、三維實(shí)時(shí)跟蹤特性、沉浸感與交互性，不再敷述。技術(shù)體系：初探VR背后真相交互技術(shù)所謂交互就是交流與互動(dòng)。我們的生活中充滿各種各樣的交互，例如，人類使用汽車作為出行的工具，人們通過儀表盤獲得汽車的狀態(tài)，再通過汽車油門，方向盤，手柄等部件讓汽車運(yùn)動(dòng)。人操作汽車即是一種交互，駕駛技術(shù)就可以理解為人與汽車交互的方法。01圖2-12交互技術(shù)的發(fā)展0302計(jì)算機(jī)同樣也是一種工具，計(jì)算機(jī)技術(shù)中的交互十分重要并且發(fā)展日新月異。從最早的紙帶交互，到近代的鍵鼠交互，再到現(xiàn)代的觸屏交互，以及未來可能出現(xiàn)的各種虛擬現(xiàn)實(shí)的交互形式，交互的方式越來越豐富。用戶所得到的反饋也從單純的文字和數(shù)字發(fā)展到現(xiàn)在的圖，文，聲音，甚至是觸覺，嗅覺。實(shí)戰(zhàn)【目標(biāo)】通過虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）平臺(tái)制作出第一個(gè)作品。初步學(xué)會(huì)使用VR編輯平臺(tái)。【人員】個(gè)人獨(dú)立完成。【時(shí)間】本實(shí)戰(zhàn)不設(shè)定完成時(shí)間，由學(xué)生進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)操作。我們所看到神奇的VR世界是如何制作出來的呢？在接下來的課程中，我們將獨(dú)立或者團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)，親手制作各種各樣的VR作品。首先讓我們從認(rèn)識(shí)WebVR引擎開始。本書中的作品都是基于WebVR引擎制作并發(fā)布的。那么，一套好的VR引擎應(yīng)具備哪些優(yōu)點(diǎn)呢？它必須是：編輯簡單，渲染快速，所見即所得，能美化優(yōu)化圖片，能編輯各種對象，當(dāng)然還要能支持多終端展示等等。這些優(yōu)點(diǎn)WebVR都悉數(shù)具備，而且還有其他很多亮點(diǎn)，它是不是令人期待??？打開谷歌瀏覽器，在地址欄輸入網(wǎng)址，進(jìn)入VR平臺(tái)首頁，如圖2-13所示。技術(shù)體系：初探VR背后真相實(shí)戰(zhàn)圖2-13WebVR平臺(tái)登錄平臺(tái)，將鼠標(biāo)移至首頁右上角個(gè)人頭像處，在下拉菜單中選擇“我的作品”，進(jìn)入“個(gè)人中心”界面，如圖2-14所示。圖2-14個(gè)人中心個(gè)人中心頁面有個(gè)人信息展示，包括個(gè)人資料、作品的創(chuàng)建、作品的修改、作品的展示等，也有編輯操作入口，包括創(chuàng)建物體、創(chuàng)建全景等功能。引擎簡介作品的創(chuàng)建技術(shù)體系：初探VR背后真相技術(shù)體系：初探VR背后真相實(shí)戰(zhàn)010203作品的查看與管理01作品的分享02來，讓我們從HelloVR啟航03引擎簡介0201圖2-15VR引擎界面VR引擎界面分為選項(xiàng)卡、導(dǎo)航欄、菜單欄、工作區(qū)，如圖2-15所示。作品的創(chuàng)建LOGO作品的創(chuàng)建在“個(gè)人中心”點(diǎn)擊“創(chuàng)建物體”按鈕，進(jìn)入WebVR編輯器界面，如圖2-16所示。在編輯器中選擇“物體”選項(xiàng)卡，并在“控制欄”中點(diǎn)擊“上傳物體”按鈕，如圖2-17所示。在彈出的窗口中打開模型文件，請選擇本書附件/資源文件/Ch2目錄下的模型文件teapot.obj，導(dǎo)入后如圖2-18所示。點(diǎn)擊右上角“保存”按鈕，在彈出的窗口中輸入“名稱、類型、電話、購買鏈接、簡介描述”等信息，完成后點(diǎn)擊“確認(rèn)并提交作品”，當(dāng)彈出保存成功的提示時(shí)，表示完成作品的創(chuàng)建。

作品的查看與管理在個(gè)人中心界面作品列表中點(diǎn)擊默認(rèn)文件夾或者任意文件夾，可查看到個(gè)人作品列表，如圖2-19所示，點(diǎn)擊作品即可查看。01圖2-1902圖2-2003作品頁面上可用鼠標(biāo)下拉管理菜單進(jìn)行管理，同時(shí)在右下角有對作品進(jìn)行再編輯及加鎖按鈕。當(dāng)作品被加鎖后，只有自己才能看到這個(gè)作品，其它人則無法看到。04本書制作的VR作品可以通過電腦、平板、手機(jī)等多種終端進(jìn)行展示觀看，還可以通過微信、微博、QQ等方式便捷地分享自己的勞動(dòng)成果。點(diǎn)擊頁面中的“分享”按鈕，彈出二維碼，一鍵分享方便快捷，如圖2-21所示。圖2-21作品分享作品的分享揭開VR引擎面紗后，我們就要開始親手制作自己的作品了。我們第一個(gè)HelloVR實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目就以茶壺為例，大家演練一下茶壺從模型文件的上傳到制作完成的全過程。上傳物體：首先請將本書提供的素材包“茶壺”保存到電腦中備用。點(diǎn)擊“上傳物體”，在本書附件/資源文件/Ch2目錄下找到素材文件teapot.obj進(jìn)行上傳。在編輯界面中選擇茶壺后依次點(diǎn)擊紋理——顏色，將茶壺設(shè)置為紅色。此時(shí)如圖2-22所示。選中茶壺前面色塊，依次點(diǎn)擊紋理——貼圖，上傳文件“PNG貼圖”。改變透明度為99%，消除文字四周的白邊。光澤數(shù)值調(diào)到5，反射值調(diào)到100，打開折射，將折射數(shù)值調(diào)到100。旋轉(zhuǎn)茶壺到另外一面，選中控制欄中對象002，依次點(diǎn)擊透明——貼圖，上傳文件“黑白通道貼圖”。在控制欄中選中對象002將光澤數(shù)值調(diào)到5，反射值調(diào)到100，打開折射，將折射數(shù)值調(diào)到100。揭開VR引擎面紗后，我們就要開始親手制作自己的作品了。我們第一個(gè)HelloVR實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目就以茶壺為例，大家演練一下茶壺從模型文件的上傳到制作完成的全過程。選中控制欄中teapot001,將光澤調(diào)到15，再選擇“其它”菜單下面的雙面。揭開VR引擎面紗后，我們就要開始親手制作自己的作品了。我們第一個(gè)HelloVR實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目就以茶壺為例，大家演練一下茶壺從模型文件的上傳到制作完成的全過程。在編輯界面中選擇茶壺后依次點(diǎn)擊紋理——顏色，將茶壺設(shè)置為紅色。此時(shí)如圖2-22所示。圖2-22揭開VR引擎面紗后，我們就要開始親手制作自己的作品了。我們第一個(gè)HelloVR實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目就以茶壺為例，大家演練一下茶壺從模型文件的上傳到制作完成的全過程。選中控制欄中teapot001,將光澤調(diào)到15，再選擇“其它”菜單下面的雙面。圖2-23此時(shí)，一個(gè)帶有圖案、文字的茶壺就做好了，如圖2-23所示，記得保存哦。大家試著旋轉(zhuǎn)、縮放，還可以分享到微信看看效果，是不是棒棒噠？！感謝聆聽第三章采集與建模：初探VR造物造景奧秘采集與建模：初探VR造物造景奧秘01采集與建模：初探VR造物造景奧秘【本章目標(biāo)】了解照片建模原理掌握照片建模拍攝環(huán)境的搭建掌握全景圖拍攝器材的選擇和使用掌握全景圖的拍攝方法及技巧掌握全景圖的合成掌握全景圖的補(bǔ)天及補(bǔ)地方法采集與建模：初探VR造物造景奧秘LOGO采集與建模：初探VR造物造景奧秘掌握全景圖的補(bǔ)天及補(bǔ)地方法010203040506照片建模01拍照環(huán)境及技巧02照片建模軟件使用03全景圖概述04全景圖制作設(shè)備及軟件05全景圖拍攝技巧06LOGO采集與建模：初探VR造物造景奧秘掌握全景圖的補(bǔ)天及補(bǔ)地方法全景合成及后期制作實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR實(shí)戰(zhàn)二：拍攝全景圖并制作成VR照片建模WPS定義及建模原理照片建模是近年來計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興技術(shù)。照片建模是指利用二維圖像生成物體三維表面模型的三維重構(gòu)方法。通常做法是使用相機(jī)、手機(jī)、無人機(jī)等拍攝設(shè)備圍繞物體一周拍攝一組或多組照片，然后通過基于圖像序列的三維模型構(gòu)建軟件對照片進(jìn)行處理運(yùn)算并生成物體的三維模型。著名的三維建模軟件有AutodeskReCap360photo、RealityCapture、smart3D、AgisoftPhotoScan等。照片建模照片建模定義及建模原理照片建模的優(yōu)點(diǎn)在于模型表面紋理真實(shí)，建模過程快，自動(dòng)化程度高，獲取場景的三維模型更為簡便快捷。所以這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、3D展示、環(huán)境仿真、考古、文物保護(hù)、房地產(chǎn)行業(yè)、電子商務(wù)、影視特技、電子游戲等領(lǐng)域。定義及建模原理圖3-1藝術(shù)品圖3-2消費(fèi)品圖3-3文物照片建模定義及建模原理圖3-4服飾圖3-5食品圖3-6水果照片建模定義及建模原理在基于二維圖像的三維模型重構(gòu)技術(shù)中，軟件首先分析圖片像素的特征，進(jìn)行第一次匹配，稱作稀疏特征匹配；接著定位圖片的位置，并對這些定位好的圖片進(jìn)行第二次匹配，稱作稠密特征匹配；最后還原物體的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)物體還原紋理。這個(gè)過程即照片建模原理，如圖3-7所示。照片建模定義及建模原理圖3-7照片建模的原理照片建模照片建模哪些物體不適合照片建模在實(shí)際拍攝中我們發(fā)現(xiàn)，有些物體利用照片建模很難取得滿意效果。比如，玻璃制品、鏡面物體、簡單結(jié)構(gòu)物體、純色物體、液體等都不適合照片建模，如圖3-8所示。哪些物體不適合照片建模圖3-8不適合照片建模的物品照片建模拍照環(huán)境及技巧拍照環(huán)境搭建照片建模對于硬件要求可高可低，最低要求僅需一部相機(jī)即可。根據(jù)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，為大家列出搭建拍照環(huán)境的三種標(biāo)準(zhǔn)，如表3-14所示（此處應(yīng)用表格）。其中中等環(huán)境為：相機(jī)一臺(tái)（推薦2000萬像素以上數(shù)碼單反相機(jī)）、三角架一個(gè)、400W及以上閃光燈二盞、引閃器一個(gè)、全自動(dòng)轉(zhuǎn)盤一個(gè)。表3-1搭建拍照環(huán)境的三種標(biāo)準(zhǔn)在照片建模中，拍攝照片需要注意以下幾點(diǎn)：拍照注意事項(xiàng)需要有一個(gè)相對不變的環(huán)境。根據(jù)照片建模原理，建模需要多張照片的每個(gè)像素特征盡可能不變，這就要求在拍攝過程中應(yīng)保持一個(gè)相對不變的環(huán)境。環(huán)境包括物體的結(jié)構(gòu)，閃光燈強(qiáng)弱，閃光燈位置，相機(jī)參數(shù)、鏡頭的焦段等等。拍攝照片時(shí)物體所占畫面盡可能大，以便獲取到更多的像素特征，如圖3-9所示。ISO值要盡可能小。在相機(jī)的參數(shù)中有一個(gè)很重要的參數(shù)叫ISO，拍攝行家都知道ISO越高，照片顆粒感就越強(qiáng)，低ISO可使畫面細(xì)膩。在照片建模中，低ISO才是物體本身像素的最佳還原。所以在拍攝時(shí)IOS應(yīng)控制在100或100以下，如圖3-10所示。光圈盡可能小，以增加景深，使被拍攝物體在每一張照片中清晰的部份達(dá)到最多。在拍攝過程中相機(jī)的參數(shù)、閃光燈的參數(shù)、相機(jī)的鏡頭或焦段都不要發(fā)生變化，以免照片的計(jì)算的過程中找不到特征點(diǎn)導(dǎo)致模型生成失敗。圖3-9物體所占畫面盡可能大些圖3-10ISO值的調(diào)節(jié)照片建模軟件使用照片建模的軟件較多，各有特點(diǎn)。其中AgiSoftPhotoScan（簡稱PhotoScan）是一款優(yōu)秀的基于二維圖像的三維模型重構(gòu)軟件。PhotoScan基于二維圖像的三維模型重構(gòu)技術(shù)，可對任意照片進(jìn)行處理，可以生成真實(shí)坐標(biāo)的三維模型。它可處理任意拍攝位置的照片，無論是航攝照片還是高分辨率數(shù)碼相機(jī)拍攝的影像都可以進(jìn)行處理。重建過程可按軟件設(shè)定的步驟全自動(dòng)完成，也可以根據(jù)照片的實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)單步操作完成。同時(shí)這個(gè)軟件還有較好的人機(jī)交互界面，操作方法簡單，模型生成效果優(yōu)異。在本書中，我們以PhotoScanVer1.3.2這個(gè)軟件進(jìn)行操作講解。照片建模的具體操作分為照片導(dǎo)入、照片計(jì)算、生成模型等步驟，其中照片導(dǎo)入分為照片篩選、照片導(dǎo)入等子步驟，照片計(jì)算分為蒙版制作、對齊照片、建立密集點(diǎn)云等子步驟，生成模型又分為生成網(wǎng)絡(luò)、生成紋理等子步驟等。全景圖是指通過廣角的表現(xiàn)手法，將所在位置以大于人眼正常視角或余光視角，甚至360度完整場景范圍的影像。全景圖把二維的平面圖模擬成真實(shí)的三維空間，給用戶帶來身臨其境的感覺。全景圖概述全景圖的特點(diǎn)有：

全方位：全面地展示720度球型范圍內(nèi)的所有景觀；

實(shí)景：全景圖是由照片合成，有照片的真實(shí)性特點(diǎn)；

三維體驗(yàn)：720度的環(huán)視能令瀏覽者仿佛置身三維立體空間，給人以身臨其境之感；全景圖因其諸多的優(yōu)勢，迅速成為各行業(yè)拓展業(yè)務(wù)范圍和提高競爭力的有效手段，廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、旅游、博物館、地產(chǎn)、汽車、酒店餐飲等領(lǐng)域?；谌皥D的旅游景區(qū)漫游、商場導(dǎo)覽、樣板間展示、汽車展示、活動(dòng)現(xiàn)場全景紀(jì)實(shí)等方法已日漸成熟。VR特性：全景圖還可以通過VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）的方式觀看瀏覽。這是最真實(shí)、還原度最高的虛擬現(xiàn)實(shí)。01020403LOGO全景圖制作設(shè)備及軟件全景圖可通過全景設(shè)備拍攝出來，也可通過相機(jī)、手機(jī)、無人機(jī)等設(shè)備拍攝后再合成，還可以通過3Dmax等軟件制作出來的。目前市面上全景圖拍攝設(shè)備很多，有入門級(jí)的一體機(jī)，有DIY組合式的單反加魚眼鏡頭，也有高端如諾基亞虛擬現(xiàn)實(shí)攝像頭OZO,還有無人機(jī)在空中也能拍全景。圖3-11理光一體機(jī)圖3-12單反加魚眼鏡頭全景云臺(tái)組合圖3-13諾基亞OZO圖3-14無人機(jī)這些設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)，理光一體機(jī)屬入門級(jí)的一體機(jī)，拍攝方便，快速簡單，但分辨率較低；OZO分辨率高，效果好，但設(shè)備成本過高；無人機(jī)需要購置和學(xué)習(xí)成本；單反相機(jī)加魚眼鏡頭比較適中，包括單反相機(jī)、魚眼鏡頭、全景云臺(tái)、三角架等。本書主要針對單反魚眼組合和全景云臺(tái)設(shè)備進(jìn)行講解。全景圖實(shí)質(zhì)上是照片的組合，拍全景圖就是拍多張照片用于合成。本文采用單反+魚眼+全景云臺(tái)+三腳架的組合。對于單反相機(jī)沒有特別要求。在鏡頭方面，使用魚眼鏡頭是因?yàn)轸~眼鏡頭角度廣，可以一次性拍更廣的角度的照片，減少照片拍攝的張數(shù)，提高拍攝的效率。全景云臺(tái)有較多選擇，功能都是一樣的，好的全景云臺(tái)使用時(shí)調(diào)節(jié)方便，攜帶時(shí)方便收納。對于三角架大家司空見慣，建議選擇稍專業(yè)一點(diǎn)的三角架，因?yàn)槿霸婆_(tái)加上單反、鏡頭后重量有3KG左右，專業(yè)的三角架才能穩(wěn)穩(wěn)的架住設(shè)備。全景圖拍攝技巧基本知識(shí)

拍攝全景圖，需要將相機(jī)以鏡頭中心點(diǎn)固定，沿四周方向每個(gè)角度進(jìn)行拍攝，照片之間需要有重疊，將拍出來的照片導(dǎo)入到全景合成軟件中去合成，然后將合成好的圖片放入到全景圖編輯引擎中去進(jìn)行編輯、發(fā)布，就可以通過手機(jī)、電腦等設(shè)備進(jìn)行查看瀏覽了。因?yàn)檎掌g需要重疊，所以對于角度和張數(shù)的選擇應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：1.重疊原則無論橫向還是縱向，要確保相鄰照片至少有30%到45%的重疊度；鏡頭焦距對應(yīng)的張數(shù)與轉(zhuǎn)角關(guān)系以全畫幅相機(jī)（成像系數(shù)為1）為例，如表3-2所示。2.特殊原則如果景物的辨識(shí)度低（如一面白墻），可適當(dāng)加大重疊度，但至多不超過50%；3.補(bǔ)地原則不同張數(shù)的照片導(dǎo)致對于地面在圖中的范圍不同，所以根據(jù)地面的情況選擇張數(shù)。角度和張數(shù)選擇原則其他技巧全景圖的拍攝與普通拍攝有很大的區(qū)別。普通拍攝的拍攝角度相對較小，好的作品必須講究構(gòu)圖；而全景圖拍攝講的就是全景，要拍攝場景所有的角度，因而也不存在構(gòu)圖一說。在全景拍攝的時(shí)候，有各種無法避免的情況，如：純色、規(guī)則花紋、不規(guī)則花紋等，又如反光，逆光，如圖3-15、圖3-16、圖3-17、圖3-18所示。這幾種場景在拍攝時(shí)需要分別注意：純色：為了讓后期合成更容易，建議隨意在地上撒少許紙屑，以便增加標(biāo)記點(diǎn)，后期的時(shí)侯再把紙屑處理掉。有規(guī)則色塊：建議三角架不要放在兩個(gè)色塊交界，以避免增加后期工作量。規(guī)則花紋：三角架放在可以其中一個(gè)規(guī)則花紋處，后期補(bǔ)地的時(shí)候可以將其它的色塊復(fù)制過來使用。純色反光：盡量減少反光帶來的不利因素，如避開強(qiáng)反光區(qū)域，三角架放置處避開反光復(fù)雜區(qū)域等。對于一些特殊環(huán)境，就需要多拍攝，找出其中的規(guī)律，如大光差環(huán)境需要采用HDR方式進(jìn)行拍攝，演唱會(huì)等變化較大的場景一定要使用魚眼鏡頭，否則會(huì)拼合出來的全景圖出現(xiàn)很多小瑕疵。以下給出大光差、夜晚、演唱會(huì)、噴泉等特殊環(huán)境的樣例圖，如圖3-19、圖3-20、圖3-21、圖3-22、圖3-23所示。圖3-15純色

圖3-16有規(guī)則色塊圖3-17規(guī)則花紋

圖3-18純色反光

圖3-19規(guī)則花紋反光圖

圖3-20拼花圖3-21大光差圖3-22夜晚圖3-23演唱會(huì)全景圖合成軟件較多，其中PTGui是目前功能強(qiáng)大、使用人數(shù)較多的一款的全景制作工具,它可以將不同的圖片拼接制作成一張全景圖片。通過簡單拖放，少量命令操作即可將照片進(jìn)行拼接，拼接效果完美無縫。PTGui擁有豐富的功能，支持多種視圖和映射方式，可以自行修改和添加控制點(diǎn)來提高拼接的精度，也可以通過板功能避開拍攝上的瑕疵，支持多種格式的圖像文件輸入。本書以PTGui軟件來講解全景圖的合成。全景合成及后期制作【目標(biāo)】拍攝一個(gè)物品（以蘋果為例），進(jìn)行照片建模。實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR【人員】以團(tuán)隊(duì)為單位來完成，2-3人為一組組成團(tuán)隊(duì)，設(shè)隊(duì)長一名。角色有：攝影師，攝影助理，設(shè)計(jì)師等，團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)共同協(xié)作完成項(xiàng)目。實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR【時(shí)間】應(yīng)在4小時(shí)內(nèi)完成。（2小時(shí)內(nèi)完成為優(yōu)秀，4小時(shí)內(nèi)完成為合格）實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR本實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目以蘋果為拍攝對像，攝影采用中等拍攝環(huán)境，所需要的設(shè)備清單如表3-3所示。圖3-24給出設(shè)備實(shí)景。表3-3設(shè)備清單圖3-24實(shí)際使用的設(shè)備準(zhǔn)備工作：拍攝照片準(zhǔn)備工作：相機(jī)安裝好鏡頭，放置到三角架上；引閃器安裝到相機(jī)熱靴上；閃光燈放置在相機(jī)左右兩側(cè)；將蘋果放到轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤通電，信號(hào)線連接到相機(jī)快門上。將相機(jī)模式調(diào)至M檔，IOS值調(diào)到100，光圈調(diào)至25左右，快門調(diào)至1/10秒；將相機(jī)高度調(diào)整與蘋果在同一平面，準(zhǔn)備進(jìn)行中間一圈的拍攝；試拍一張，根據(jù)拍攝效果微調(diào)快門或光圈直至合理曝光；拍攝照片準(zhǔn)備工作：設(shè)置轉(zhuǎn)盤為每30度拍攝一張，拍攝數(shù)量為12張；按轉(zhuǎn)盤上的開始，相機(jī)開始拍攝第一張，拍完第一張后轉(zhuǎn)盤自動(dòng)轉(zhuǎn)30度后開始拍攝第二張，直至12張全部拍完；升高相機(jī)高度，拍攝蘋果的頂端，此時(shí)相機(jī)與蘋果約45度角度；按照步驟4和5的同樣方法，拍攝蘋果的頂端這一圈；拍攝完成后，相機(jī)不動(dòng)，將蘋果翻轉(zhuǎn)至底朝上。按照步驟4和5的同樣方法，拍攝蘋果的底端這一圈。注意：翻轉(zhuǎn)時(shí)請?zhí)O果保持中心點(diǎn)不要移動(dòng)；至此，拍攝工作初戰(zhàn)告捷！小小地祝賀一下。拍攝照片實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR導(dǎo)入照片圖3-28添加多張照片后的界面0302圖3-27導(dǎo)入照片打開PhotoScan軟件。步驟：點(diǎn)擊菜單欄“工作流程”→“添加照片”選項(xiàng)，如圖3-27所示。我們可以一次性將所有照片添加進(jìn)來，如圖3-28所示。01照片計(jì)算對齊照片建立密集點(diǎn)云照片導(dǎo)入之后就可以進(jìn)行計(jì)算了，首先是對齊照片。操作步驟為：點(diǎn)擊菜單欄“工作流程”→“對齊照片”選項(xiàng)，如圖3-29所示。照片計(jì)算對齊照片對齊照片此時(shí)軟件會(huì)打開“對齊照片”對話框，如圖3-30所示。點(diǎn)擊“精度”右側(cè)向下三角形會(huì)出現(xiàn)下拉框，有最高、高、中、低、最低五個(gè)選項(xiàng)供選擇。其中，選項(xiàng)\\\\\\\"最高\(yùn)\\\\\\"是將軟件計(jì)算出來的每個(gè)像素點(diǎn)都采納用以對齊照片。選項(xiàng)\\\\\\\"高\(yùn)\\\\\\"是在2個(gè)像素點(diǎn)中只采納1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對齊照片,選項(xiàng)\\\\\\\"中\(zhòng)\\\\\\"是在4個(gè)點(diǎn)中選擇一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對齊，選項(xiàng)\\\\\\\"低\\\\\\\"是在8個(gè)像素點(diǎn)中選擇1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對齊，\\\\\\\"最低\\\\\\\"選項(xiàng)是在16個(gè)像素點(diǎn)中選擇1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對齊，精度越高，獲得的像素點(diǎn)越多，對齊的效果越好，但所需的時(shí)間也就越長。照片計(jì)算對齊照片圖3-30精度、關(guān)鍵點(diǎn)、連接點(diǎn)設(shè)置照片計(jì)算接下來是“關(guān)鍵點(diǎn)限制”和“連接點(diǎn)限制”的參數(shù)設(shè)置。根據(jù)所拍攝對象不同，所設(shè)定的值不一樣，大部份情況下默認(rèn)即可，同時(shí)“連接點(diǎn)限制”的參數(shù)一般是“關(guān)鍵點(diǎn)限制”的十分之一左右。照片計(jì)算對齊照片設(shè)置完“對齊照片”的各選項(xiàng)之后點(diǎn)擊“確定”會(huì)自動(dòng)跳出一個(gè)進(jìn)度條，如圖3-31所示。在進(jìn)度條計(jì)算完之前是不能進(jìn)行下一步操作的。照片計(jì)算對齊照片對齊照片圖3-31“對其照片”的處理進(jìn)度照片計(jì)算“對齊照片”之后是“建立密集點(diǎn)云”的計(jì)算。步驟：點(diǎn)擊菜單欄“工作流程”→“建立密集點(diǎn)云”選項(xiàng)，如圖3-32所示。照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云建立密集點(diǎn)云圖3-32建立密集點(diǎn)云照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云打開對話框“生成密集點(diǎn)云”，如圖3-33所示。點(diǎn)擊“質(zhì)量”右側(cè)框會(huì)出現(xiàn)下拉框，有五個(gè)選項(xiàng)，分別是最低、低、中、高、最高五個(gè)選項(xiàng)。其中\(zhòng)\\\\\\"最低\\\\\\\"選項(xiàng)是在16個(gè)像素點(diǎn)選擇1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行生成，選項(xiàng)\\\\\\\"低\\\\\\\"是在8個(gè)像素點(diǎn)中選擇1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行生成，選項(xiàng)\\\\\\\"中\(zhòng)\\\\\\"是在4個(gè)點(diǎn)中選擇一個(gè)生成，選項(xiàng)\\\\\\\"高\(yùn)\\\\\\"是在2個(gè)像素點(diǎn)中選擇1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行生成,選項(xiàng)\\\\\\\"高\(yùn)\\\\\\"是將每個(gè)像素點(diǎn)都進(jìn)行生成。精度越高，獲得的像素點(diǎn)越多，生成的密集點(diǎn)云的效果就越好，所需的時(shí)間也就越長。一般選擇“中”即可。照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云圖3-33“質(zhì)量”的設(shè)置照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云“深度過濾”默認(rèn)選擇“進(jìn)取”，如圖3-34所示。照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云圖3-34“深度過濾”的設(shè)置照片計(jì)算設(shè)置完“生成密集點(diǎn)云”的各選項(xiàng)之后點(diǎn)擊“確定”會(huì)自動(dòng)跳出一個(gè)進(jìn)度條，如圖3-35所示。在進(jìn)度條計(jì)算完之前是不能進(jìn)行下一步操作的。照片計(jì)算建立密集點(diǎn)云建立密集點(diǎn)云圖3-35“生成密集點(diǎn)云”的處理進(jìn)度照片計(jì)算生成模型生成網(wǎng)格生成紋理生成網(wǎng)格密集點(diǎn)云生成完成后，生成模型所需的點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢，此時(shí)可以生成模型了。模型生成從“生成網(wǎng)格”開始。步驟為：點(diǎn)擊菜單欄“工作流程”→“生成網(wǎng)格”選項(xiàng)，如圖3-36所示。彈出“生成網(wǎng)格”對話框，如圖3-37所示。點(diǎn)擊“一般”，其中“表面類型”有兩個(gè)選項(xiàng)，一般默認(rèn)選擇“任意”。“源數(shù)據(jù)”有兩個(gè)選項(xiàng)，如圖3-38所示?！笆椟c(diǎn)云”選項(xiàng)最終呈現(xiàn)的模型比較粗糙，“密集點(diǎn)云”選項(xiàng)最終呈現(xiàn)的模型比較精細(xì)?！懊鏀?shù)”有四個(gè)選項(xiàng)，如圖3-39所示。選擇下拉框出現(xiàn)的“高中低”或者“自定義”對應(yīng)的就是模型網(wǎng)格的密度。生成模型圖3-36生成網(wǎng)格圖3-37“表面類型”參數(shù)設(shè)置圖3-38“源數(shù)據(jù)”的設(shè)置圖3-39“面數(shù)”的設(shè)置生成網(wǎng)格點(diǎn)擊“高級(jí)”，其中“插值”有三個(gè)選項(xiàng)，如圖3-40所示。一般選擇默認(rèn)的“啟用的（默認(rèn)）”。點(diǎn)擊“點(diǎn)類：所有”會(huì)跳出一個(gè)勾選各種場景的對話框，如圖3-41所示，默認(rèn)即可。設(shè)置完“生成網(wǎng)格”的各選項(xiàng)之后點(diǎn)擊“確定”會(huì)自動(dòng)跳出一個(gè)進(jìn)度條，如圖3-42所示。在進(jìn)度條計(jì)算完之前是不能進(jìn)行下一步操作的。生成模型圖3-40“插值”的設(shè)置圖3-41“點(diǎn)類”的選擇圖3-42“生成網(wǎng)格”的處理進(jìn)度生成紋理生成模型“生成網(wǎng)格”設(shè)置完之后進(jìn)行“生成紋理”的設(shè)置。步驟：點(diǎn)擊菜單欄“工作流程”→“生成紋理”選項(xiàng)，如圖3-43所示。打開對話框“生成紋理”→“映射模式”。點(diǎn)擊“映射模式”會(huì)出現(xiàn)六個(gè)選項(xiàng)，如圖3-44所示?！巴ㄓ谩备采w以下五個(gè)選項(xiàng)，默認(rèn)選擇“通用”。點(diǎn)擊“一般”→“混合模式”會(huì)出現(xiàn)五個(gè)選項(xiàng)，如圖3-45所示。默認(rèn)選擇“馬賽克（默認(rèn)）”。點(diǎn)擊“一般”→“紋理大小/數(shù)”設(shè)置數(shù)值和倍數(shù)，如圖3-46所示。數(shù)值設(shè)置是2048的倍數(shù)，如2048、4096、8192等。倍數(shù)默認(rèn)選擇1。圖3-43生成紋理圖3-44“映射模式”的設(shè)置圖3-45“混合模式”的設(shè)置圖3-46“紋理大小/數(shù)”的設(shè)置生成紋理生成模型設(shè)置完“生成紋理”各選項(xiàng)之后點(diǎn)擊“確定”會(huì)自動(dòng)跳出一個(gè)進(jìn)度條，如圖3-47所示。在進(jìn)度條計(jì)算完之前是不能進(jìn)行下一步操作的。至此，全部計(jì)算完成，此時(shí)可以將此工程文件進(jìn)行保存，點(diǎn)擊菜單欄“文件”→“另存為”。文件保存格式為PSZ，可長期保存且可以拷貝到其他電腦再次編輯操作，如圖3-48所示；如果保存PSX格式，只有自己的電腦能再次編輯。也可以根據(jù)需要直接導(dǎo)出模型，操作步驟：點(diǎn)擊菜單欄“文件”→“導(dǎo)出模型”。如果選擇保存類型為obj格式，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將計(jì)算出來的obj模型和紋理圖片同時(shí)導(dǎo)出。圖3-47“生成紋理”的處理進(jìn)度圖3-48導(dǎo)出格式為“psz”導(dǎo)入平臺(tái)導(dǎo)入平臺(tái)使用谷歌瀏覽器打開，進(jìn)入VR平臺(tái)。注冊帳號(hào)登錄后，點(diǎn)擊頁面中“創(chuàng)建物體”，進(jìn)入WebVR編輯器界面；

在編輯器中選擇“物體”選項(xiàng)卡，并在“控制欄”中點(diǎn)擊“上傳物體”按鈕，如圖3-49所示。在彈出的窗口中找到并打開從Photoscan中導(dǎo)出的obj文件打開模型文件，如圖3-50所示。點(diǎn)擊紋理后面的小方格，再點(diǎn)擊彈出來的貼圖位置，可以上傳貼圖文件，如圖3-51所示?？蛇m當(dāng)調(diào)節(jié)燈光亮度，設(shè)置個(gè)人喜歡的背景，點(diǎn)擊右上角“保存”按鈕，在彈出的窗口中選擇上傳后保存的文件夾、輸入“名稱”，選擇行業(yè)及分類，輸入“制作時(shí)長、制作方式、文件格式、文件大小、服務(wù)描述后”點(diǎn)擊“立即

導(dǎo)入平臺(tái)讓我們來欣賞一下自己的作品，如圖3-52所示，可點(diǎn)擊分享使用手機(jī)掃描二維碼，在手機(jī)端、pad端進(jìn)行查看瀏覽或轉(zhuǎn)發(fā)給朋友、發(fā)布到朋友圈了。是不是喜悅之情油然而生？！【目標(biāo)】拍攝一個(gè)物品（以蘋果為例），進(jìn)行照片建模。實(shí)戰(zhàn)二：拍攝全景圖并制作成VR