1、虛擬現(xiàn)實(shí),原理,VR基本概念 VR軟件系統(tǒng)平臺(tái) VR引擎實(shí)例和演示 VR應(yīng)用模式,“虛”與“實(shí)”,昔者莊周夢為蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，自喻適志與！不知周也。俄然覺，則蘧蘧然周也。不知周之夢為蝴蝶與，蝴蝶之夢為周與？ 莊子齊物論,“虛”與“實(shí)”,柏拉圖：真正的世界只是存在于我們的想象中。 笛卡爾：我思故我在！ “I think therefore I am”,記憶裂痕 虛擬偶像（SIMONE，又名虛擬情人、西蒙妮） 逃出克隆島（The Island） 時(shí)空悍將（Virtuosity） 異次元駭客（The Thirteenth Floor，又名十三階梯、十三度空間） 黑客帝國 時(shí)間線 盜夢空間,描述,

2、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）就是研究一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，把人們想象中的東西轉(zhuǎn)化為一種虛擬境界和虛擬存在，而這種虛擬境界和虛擬存在對(duì)我們的感覺器官就象真的客觀存在一樣。,VR終極目標(biāo),黑客帝國 距離這個(gè)目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x,不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí),哲學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬實(shí)在與自然實(shí)在的對(duì)等性 科學(xué)意義上的虛擬現(xiàn)實(shí) 科學(xué)研究的三大手段：理論、建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與模擬仿真 人類夢想的場景在感知中的實(shí)現(xiàn) 工程意義上的虛擬現(xiàn)實(shí) 以計(jì)算技術(shù)為核心，生成感知上與真實(shí)環(huán)境高度近似，交互上直觀自然的數(shù)字化環(huán)境,虛擬現(xiàn)實(shí),Virtual Reality 1989年由美國Jaron.Lanier 發(fā)明出來的一

3、個(gè)詞 靈境、幻境、賽伯空間、虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality） 虛擬的現(xiàn)實(shí) 虛擬化現(xiàn)實(shí),怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí),虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的“現(xiàn)實(shí)”（即所虛擬的環(huán)境）大致可分為三種情況： 第一種情況是模仿真實(shí)世界中的環(huán)境。,怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí),第二種情況是人類主觀構(gòu)造的環(huán)境。例如，用于影視制作或電子游戲的三維動(dòng)畫。環(huán)境是虛構(gòu)的，幾何模型和物理模型可以完全虛構(gòu)。,怎樣理解虛擬現(xiàn)實(shí),第三種情況是模仿真實(shí)世界中的人類不可見的環(huán)境。例如，分子的結(jié)構(gòu)，空氣中速度、溫度、壓力的分布等。,一個(gè)蛋白質(zhì)分子的示例,虛擬現(xiàn)實(shí)的概念,虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境

4、交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺,1. 多感知性(Multi-Sensory) 計(jì)算機(jī)生成一個(gè)給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境：視覺感知、聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等 2. 交互性(Interaction ) 指人能以自然方式與虛擬世界進(jìn)行交互操作 專用交互設(shè)備，如數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、觸覺和力反饋裝置 3. 沉浸感（Immersion,存在感、臨場感） 它是指虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)介入者的刺激在物理上和認(rèn)知上符合人的已有經(jīng)驗(yàn)，從而使介入者感到自己作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度,虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn),虛擬現(xiàn)實(shí)概念辨析,虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游

5、虛擬現(xiàn)實(shí)與景觀動(dòng)畫 虛擬現(xiàn)實(shí)與三維游戲 虛擬現(xiàn)實(shí)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué),虛擬現(xiàn)實(shí)概念的變化,虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺 應(yīng)用需求使VR的應(yīng)用重點(diǎn)進(jìn)行了多種變化 強(qiáng)調(diào)自然交互產(chǎn)生的應(yīng)用 -如Kinect諸多應(yīng)用 不再強(qiáng)調(diào)沉浸感，而強(qiáng)調(diào)信息提供 - 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與演變,萌芽與誕生（ 60年代-80年代末） 軍事與航天的推動(dòng)（70年代-80年代） 漸入民間-游戲、娛樂、模擬應(yīng)用的刺激（90年代） VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)） VR應(yīng)用的大眾化

6、與多元化（21世紀(jì)） 世博會(huì)、春晚、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、3D電影 人機(jī)交互、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,萌芽 1929年，Edwin A.Link發(fā)明了飛行模擬器，使乘坐者的感覺和坐在真的飛機(jī)上是一樣的。 1956年，Morton Heileg開發(fā)了一個(gè)叫做Sensorama (傳感景院）的摩托車仿真器。 1962年，Morton Heileg申請(qǐng)了專利“全傳感仿真器”。該專利蘊(yùn)涵了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思想。,萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,1962年，美國電影攝影師Morton Heilig研制的Sensorama的立體電影系統(tǒng),萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,1965年

7、，Ivan Sutherland在名為“Ultimate Display” (終極的顯示)的論文中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想。,萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,1966年，美國MIT林肯實(shí)驗(yàn)室研制出了第一個(gè)頭盔式顯示器(Helmet Mounted Display 即HMD) 1968年，Sutherland在哈佛大學(xué)的組織下開發(fā)了頭盔式立體顯示器及一個(gè)虛擬系統(tǒng)，可稱得上是第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。,萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,1987年，科學(xué)的美國人(“Scientific American”)上發(fā)表了一篇題為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)界面（I

8、nterfaces for Advanced Computing）一文；該雜志還發(fā)表了一篇報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)手套的文章 基于從60年代以來所取得的一系列成就，美國的Jaron Lanier 在80年代正式提出了“Virtual Reality”一詞。,萌芽與誕生（ 60年代-80年代末）,軍事與航天的推動(dòng)（70年代-80年代） 70年代和80年代早期，美國軍方開展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究 1983年美國DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美國陸軍共同為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)SIMNET。,SIMNET,萌芽與誕

9、生（ 60年代-80年代末）,70年代和80年代早期，美國軍方開展“飛行頭盔”和軍事現(xiàn)代仿真器的研究 1983年美國DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美國陸軍共同為坦克編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)SIMNET。 1984年NASA（National Aeronautics and Space Administration，美國宇航局）研制成功具有現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)雛形的VIVED系統(tǒng) 1988年NASA研究完成VIEW系統(tǒng),NASA研制的VIVED和VIEW系統(tǒng),漸入民間-游戲、娛樂、模擬應(yīng)用的刺激（90年代）,3D游戲

10、 主題公園、游樂場 飛行、航海、醫(yī)學(xué)等的模擬訓(xùn)練,1990年最早出現(xiàn)的兩款3D游戲,1995年的3D游戲,毀滅戰(zhàn)士1&2（Doom 1&2）,2004年Doom3的效果,2011年，Crysis2,主題公園、游樂場,4D影院,4D影院演示2,4D影院演示1,虛擬高爾夫球場,飛行、航海駕駛模擬,駕駛射擊模擬,醫(yī)學(xué)模擬、仿真,演示: medicien.mpg,漸入民間-軟硬件技術(shù)的發(fā)展,顯卡的出現(xiàn)與飛速發(fā)展 計(jì)算機(jī)圖形基礎(chǔ)算法的發(fā)展 游戲引擎、虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件的研發(fā),VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）,1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會(huì)，就提出了VRML這個(gè)名字。 S

11、econdLife，There 國內(nèi)：HiPiHi,網(wǎng)絡(luò)上的虛擬世界,VR在Internet上的興衰（90年代中-21世紀(jì)）,2006-2007年隨second life的被報(bào)道而繁榮 國內(nèi)出現(xiàn)很多類似產(chǎn)品 局面遲遲無法打開，大都面臨破產(chǎn) 原因分析 技術(shù)問題 無法找到盈利模式,VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）,多媒體創(chuàng)意展示 奧運(yùn)、世博、春晚 3D電影 阿凡達(dá),清明上河圖 - 水晶石公司制作,多媒體創(chuàng)意展示,虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字媒體、文化創(chuàng)意緊密結(jié)合起來,VR應(yīng)用的大眾化與多元化（21世紀(jì)）,適當(dāng)放寬對(duì)沉浸感的追求，而重視用戶體驗(yàn) 創(chuàng)意展示、體驗(yàn) 人機(jī)交互 - Kinect, iP

12、hone 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)google智能眼鏡,Google眼鏡演示,虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步總結(jié),有很深的哲學(xué)淵源 是一種理念 新的應(yīng)用模式不斷產(chǎn)生，應(yīng)用熱點(diǎn)在不斷發(fā)生變化 是多學(xué)科的融合,虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)學(xué)科,虛擬現(xiàn)實(shí),計(jì)算機(jī)圖形學(xué),自動(dòng)化控制,計(jì)算機(jī)視覺,模式識(shí)別,科學(xué)計(jì)算可視化,數(shù)字圖像處理,人機(jī)交互,生理學(xué)、心理學(xué)等,輸入/輸出設(shè)備,人工智能,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),虛擬現(xiàn)實(shí),科學(xué)意義上的純粹的概念： 虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬環(huán)境。用戶應(yīng)該能夠以自然的方式與這個(gè)環(huán)境交互，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺 應(yīng)用意義上的概念 利用計(jì)算機(jī)及各種

13、傳感設(shè)備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對(duì)此信息環(huán)境進(jìn)行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達(dá)到某種信息傳達(dá)的目的。,對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)概念的分析,應(yīng)用意義上的概念 利用計(jì)算機(jī)及各種傳感設(shè)備構(gòu)造一種信息環(huán)境，人能夠高效、自然地對(duì)此信息環(huán)境進(jìn)行感知、交互，產(chǎn)生沉浸感或達(dá)到某種信息傳達(dá)的目的。 虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality） 虛擬的現(xiàn)實(shí) 虛擬化現(xiàn)實(shí) 虛擬與現(xiàn)實(shí),與幾個(gè)概念的辨析,虛擬現(xiàn)實(shí)與三維漫游，景觀動(dòng)畫，三維游戲，計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 虛擬現(xiàn)實(shí)與 媒體 數(shù)字媒體，新媒體 創(chuàng)意媒體,虛擬現(xiàn)實(shí)概念的進(jìn)一步分析,什么是虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)的終極目標(biāo) 不同層次上的虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念辨析 虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用目標(biāo)的變化

14、 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷史與演變 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一般組成形式,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成元素,介入者（人） 虛擬世界生成設(shè)備 - VR的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) VR的人機(jī)接口 感知設(shè)備：給介入者提供感知信號(hào) 跟蹤設(shè)備：探測（接受）介入者的反應(yīng)動(dòng)作,生成虛擬世界的設(shè)備,硬件 計(jì)算機(jī) 軟件 操作系統(tǒng)；虛擬現(xiàn)實(shí)引擎；建模軟件 網(wǎng)絡(luò) 分布式交互仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代仿真技術(shù)，特別是軍事仿真的潮流。通訊網(wǎng)絡(luò)可以把VE轉(zhuǎn)換成共享的分布式計(jì)算環(huán)境。,這些設(shè)備的主要功能,視覺通道信號(hào)生成與顯示（要求：實(shí)時(shí)的幀速率；高質(zhì)量的圖像） 聽覺通道信號(hào)生成與顯示 觸覺和力覺通道信號(hào)生成與顯示 支持實(shí)時(shí)人機(jī)交互操作的功能三維空間定位

15、、碰撞檢測、語音識(shí)別以及人機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)話功能,系統(tǒng)組成框圖,虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)接口,VR的人機(jī)接口有兩個(gè)作用： 給人提供環(huán)境感知信息 - 感知設(shè)備 機(jī)器 人 跟蹤、探測人的動(dòng)作和響應(yīng) - 跟蹤設(shè)備 機(jī)器 人,眼、耳、鼻、舌、身、意,根據(jù)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家統(tǒng)計(jì)，人類獲取的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，這兩個(gè)加起來有94%。還有3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸覺，1%來自味覺。,感知設(shè)備,視覺感知設(shè)備,CAVE,BOOM,HMD,180度環(huán)狀屏幕,球面投影顯示系統(tǒng),選VR720全景圖全景視頻就選中裕興業(yè)VR,深圳市中裕興業(yè)實(shí)業(yè)有限公司 業(yè)務(wù)聯(lián)系微信號(hào)：lepaoboss 公眾賬號(hào)：別墅8,感知設(shè)備,聽覺感知設(shè)備三維真實(shí)感聲音的播放設(shè)備 耳機(jī)式 雙揚(yáng)聲器組 多揚(yáng)聲器組 觸覺（