2012年2月第1章虛擬現實技術概述虛擬現實季婷2012年2月第1章虛擬現實技術概述虛擬現實季三維視覺展示2三維視覺展示23344百度地圖/5百度地圖/566一、什么是虛擬現實

隨著社會的發展和科學技術水平的提高，二維空間平面效果的單一性，已無法滿足某些行業的實際應用需求。二維空間的表達方式存在著自身難以克服的局限性，不能給觀察者以立體的本原感受。科學技術的發展，帶動了三維空間的廣泛應用。

7一、什么是虛擬現實隨著社會的發展和科學技術水平的提高，二維一、什么是虛擬現實

虛擬現實（VirtualReality，縮寫為“VR”

），就是一種可以創建和體驗三維虛擬世界的計算機系統。它是人工智能、計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、網絡技術、并行計算技術等多種技術的集成，用以生成一個人為虛擬的環境。這種虛擬的環境是通過計算機圖形構成的三度空間，或是把其他現實環境編制到計算機中去產生逼真的“虛擬環境”，用戶通過使用多種交互設備，如：鼠標、鍵盤、數據手套等，同虛擬環境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流。

8一、什么是虛擬現實虛擬現實（VirtualReality3D鼠標3D鼠標，是區別于普通鼠標的只能X/Y軸移動而言，3D鼠標還能實現Z軸方向的移動，它具有前、后、左、右、上、下六個移動方向，而且可以組合出前右，左下等等的移動方向全方位立體控制能力，能完成諸如旋轉，傾斜等操作。另外3D鼠標長的也不太像老鼠，一般由一個扇形的底座和一個能夠活動的控制器構成，像極了我們玩游戲時使用的手柄。其特點是具有適應能力的傳感器技術，可以在您需要的那一刻，智能地提供給您需要的精確功能。再加上一排未定義功能的可擴展鍵，可由您來輕松定義其功能性。

93D鼠標3D鼠標，是區別于普通鼠標的只能X/Y軸移動而言，3D輸入裝置三維空間交互球是一種用于3D的移動控制器，這種控制器能明顯改善系統上3D的交互性，更具人性化，能使用戶更自如、直觀地操縱3D模型和3D攝像機。它通過用推、拉和轉動球等操作來控制方向和移動速度（旋轉率），比以前的3D鼠標速度要快2~3倍，感覺更加真實。

103D輸入裝置三維空間交互球是一種用于3D的移動控制器，這種控三維數字掃描器

非接觸式三維數據掃描器,主要用于三維物件，特別是人的頭部，雕像制作工業中外貌的量度。3D掃描器結合了Fastrakr動態追蹤的技術，用來偵測物體的所在位置及方位，經過偵測描掃下來的對象影像，可以透過計算機系統建置3D物體。徠卡的三維數字掃描儀，可以掃瞄以往無法掃描的地方，也可以掃瞄移動中的物體，且對于非金屬物體掃瞄的效果是非常的理想。

11三維數字掃描器非接觸式三維數據掃描器,主要用于三維物件，特數字手套

數字手套可以測量每一手指關節彎曲的程度，在每根手指都有一個傳感器。可以模擬人手指的傾斜以及左右搖動的狀況。它可以摸擬像鼠標一樣的使用，也可以當作搖桿來使用。此系統透過一條支持RS232連接線與計算機相鏈接。12數字手套數字手套可以測量每一手指關節彎曲的程度，在每根手指數字手套也稱數據手套

觀察者還可借助數據手套等設備來操縱虛擬場景中的對象，數據手套中裝有許多光纖傳感器，能夠感知手指關節的彎曲狀態，觀察者通過手指的活動來實現與虛擬場景的交互作用，數據手套是一種多模式的虛擬現實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取,移動,旋轉等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。數據手套的出現，為虛擬現實系統提供了一種全新的交互手段，目前的產品已經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。這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的數據手套被稱為"真實手套"，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。在虛擬裝配和醫療手術模擬中，數據手套是不可缺少的虛擬現實硬件的一個組成部分。

13數字手套也稱數據手套

觀察者還可借助數據手套等設備來操立體顯示配備3D立體屏幕的主要特色是，觀看3D三維效果不需要搭配任何的外圍輔助設備，例：3D立體眼鏡、3D頭盔、追蹤器等等，就可以直接在計算機屏幕上呈現3D立體的影像。讓您可以直接感受到3D影像從屏幕中浮在空中的感覺，就像真實的一樣。

14立體顯示配備3D立體屏幕的主要特色是，觀看3D三維效果不需要立體眼鏡戴上立體眼鏡后，立刻就能進入非常逼真的3D場景，看見場景中的人物在眼前跳進跳出。同時讓工作者們在虛擬環境中，可以毫無負擔，輕松又自在地融入場景之中，體驗一趟超炫的現實之旅。

15立體眼鏡戴上立體眼鏡后，立刻就能進入非常逼真的3D場景，看立體頭盔立體頭盔通常固定在用戶的頭部，用兩個LCD或CRT顯示器分別向兩只眼睛顯示兩幅圖像。這兩個現實屏中的圖像由計算機分別驅動，有細小差別，類似于人的雙眼視差。立體頭盔所能提供的沉浸感要比立體眼鏡好得多。

16立體頭盔立體頭盔通常固定在用戶的頭部，用兩個LCD或CRT顯力反饋方向盤

240度大范圍轉向、力反饋、帶檔位和腳踏板。17力反饋方向盤240度大范圍轉向、力反饋、帶檔位和腳踏板。找尋世界先進的虛擬現實設備圖樣百度圖片

/18找尋世界先進的虛擬現實設備圖樣百度圖片18一、什么是虛擬現實

虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR），是1989年美國的J．Lanier（后來曾是專做VR產品的VPL公司董事長）提出的，國內也有人譯為“靈境”、“幻真”等。J．Lanier19一、什么是虛擬現實虛擬現實（VirtualReality一、什么是虛擬現實

虛擬現實技術的出現，始于軍事和航空航天領域的需求，但近年來，虛擬現實技術憑借自身的巨大優勢，已日益深入建模與仿真、科學計算可視化、設計與規劃、教育與訓練、遙作與遙現、醫學、藝術與娛樂等多個領域。

20一、什么是虛擬現實20二、常見開發虛擬現實三維場景的工具1、設計類（1）3DMax（2）Maya（3）Virtools（4）EONStudio（5）VRP中視典（6）Cult3D21二、常見開發虛擬現實三維場景的工具1、設計類21二、常見開發虛擬現實三維場景的工具2、代碼類

Direct3D、OpenGL、Java3D和VRML

通過百度百科/

搜索相關詞條，了解這四種代碼22二、常見開發虛擬現實三維場景的工具2、代碼類22二、常見開發虛擬現實三維場景的工具2、代碼類（1）Direct3D

是Microsoft公司推出的三維圖形編程API，它主要應用于三維游戲的編程，眾多優秀的三維游戲都是由這個接口實現的。Direct3D的實現主要使用C++語言，需要編程人員具有較高的C++等高級語言的編程功底，因而難以普及。

23二、常見開發虛擬現實三維場景的工具2、代碼類23二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（2）OpenGL

是SGI公司推出的三維圖形編程的API，是業界支持最廣泛的一個底層3D技術，幾乎所有的顯卡廠商都在底層實現了對OpenGL的支持和優化。OpenGL的另一特點是它的網絡功能，在網絡環境下，只要遵循同樣的通信協議，OpenGL在不運行圖形程序的計算機上也可以正常工作。OpenGL定義了一系列接口用于編程實現三維應用程序，可以使用C語言或C++來實現。24二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（2）OpenGL24二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（3）Java3D

是SUN公司開發的適用于Internet環境的跨平臺三維圖形開發工具包，它對底層的圖形庫OpenGL和Direct3D進行了封裝。它的低層圖形構造函數不僅綜合了低層API（OpenGL、Direct3D）最好的繪圖思想，而且它的高層圖形繪制還綜合了基于場景圖的思想。Java3D的本質是一個交互式三維圖形應用編程接口。它用于實現三維圖形顯示和基于Web的3D小應用程序（Applet）的Java編程接口，具備了從網絡設備編程到三維幾何圖形編程等各個方面的功能。25二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（3）Java3D2二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（4）VRML

是一種虛擬現實建模語言，在虛擬現實領域中取得了很大的成功。VRML2.0（VRML97）自1997年12月正式成為國際標準之后，在網絡上得到了廣泛的應用，這是一種比BASIC、JAVASCRIPT等還要簡單的語言。腳本化的語句可以編寫三維動畫片、三維游戲等，它最大的優勢在于可以嵌在網頁中顯示。

26二、常見開發虛擬現實三維場景的工具（4）VRML26三、VRML介紹1、起源

VRML最初出現在1994年的瑞士日內瓦的第一屆WWW（互聯網國際）會議上，TimBerners-Lee，也就是Web的奠基人，對MarkPesce的編程工作產生了濃厚的興趣并邀請他給出名為”Cyberspace”的論文。這篇論文解釋了一個名為Labyrinth的VRML瀏覽器原型，這是Mark和TonyParisi在1994年1月完成的一個程序。TimBerners-LeeMarkPesceTonyParisi27三、VRML介紹1、起源TimBerners-LeeM三、VRML介紹程序設計的靈感來源于WilliamGibson（威廉?吉布森）的一部名為《Neuromancer》（神經漫游者）的小說。

28三、VRML介紹程序設計的靈感來源三、VRML介紹內容介紹：小說主角凱斯是個網絡獨行俠，他受雇于神秘力量，奉命潛入跨國企業的信息中心竊取機密情報。他一方面參與信息大戰；一方面得查出幕后的神秘主使是誰。作為一個計算機牛仔，他能夠使自己的神經系統掛上全球計算機網絡，為了在賽博空間里競爭生存，他使用各種匪夷所思的人工智能與軟件為自己服務。事實上，凱斯并不想主宰世界，他希望能超越肉體的束縛，逃避廢墟般的現實世界，在賽博空間里浪游……幕后首腦出乎意料。“天行者”海登·克里斯滕森將在新片《神經漫游者》中擔任主角，扮演電腦黑客凱斯。

29三、VRML介紹內容介紹：“天行者”海登·克里斯滕森將在新片3030二、常見開發虛擬現實三維場景的工具

因為是第一次在Web上呈現出三維的界面，所以在WWW會議上Labyrinth受到了特別的關注。VRML是這樣一個縮寫詞，它的英文全稱是VirtualRealityModelingLanguage。1994年的11月第二界WWW會議召開，在這次會議上提出了VRML1.0標準。目前最新的標準是1997年制訂的VRML97。31二、常見開發虛擬現實三維場景的工具因為是第一次在Web上三、VRML介紹2、基本原理

用文本信息描述三維場景，在Internet網上傳輸，在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景，解釋生成的標準規范即是VRML規范。正是基于VRML的這種工作機制，才使其可能在網絡應用中有很快的發展。當初VRML的設計者們考慮的也正是文本描述的信息在網絡上的傳輸比圖形文件迅速，所以他們避開在網絡上直接傳輸圖形文件而改用傳輸圖形文件的文本描述信息，把復雜的處理任務交給本地機從而減輕了網路的負荷。32三、VRML介紹2、基本原理32三、VRML介紹統分結合模式：VRML的訪問方式基于C/S模式，其中服務器提供VRML文件，客戶通過網絡下載希望訪問的文件，并通過本地平臺的瀏覽器(Viewer)對該文件描述的VR世界進行訪問；即VRML文件包含了VR世界的邏輯結構信息，瀏覽器根據這些信息實現許多VR功能。這種由服務器提供統一的描述信息，客戶機各自建立VR世界的訪問方式被稱為統分結合模式，也是VRML的基本概念。由于瀏覽器是本地平臺提供的，從而實現了VR的平臺無關性。33三、VRML介紹統分結合模式：33三、VRML介紹2、基本特點（1）VRML具有創建三維造型和場景的功能，雖然其視覺效果不能與專業的三維軟件相比，但其文件容量小，非常具有競爭優勢。（2）具有良好的交互能力，并且支持Java等語言的接口，使得它具有更強大的編程設計能力。（3）具有很強的網絡功能。（4）具有很強的多媒體功能，可以在程序中嵌入圖形、動畫、聲音等多媒體素材。（5）語言簡單易學，容易掌握，給開發提供了方便。34三、VRML介紹2、基本特點341、先天下之憂而憂；后天下之樂而樂。——范仲淹

2、捐軀赴國難，視死忽如歸。——曹植

3、近鄉情更切，不敢問來人。——宋之問

4、氣蒸云夢澤；波撼岳陽城。——孟浩然

5、中夜四五嘆，常為大國憂。——李白

6、國恥未雪，何由成名？——李白

7、當須徇忠義，身死報國恩。——李希仲

8、科學雖沒有國界，但是學者卻有他自己的國家。——巴斯德

9、虛榮的人注視著自己的名字，光榮的人注視著祖國的事業。——馬蒂

10、愛國主義就是千百年來固定下來的對自己的祖國的一種最深厚的感情。——列寧

11、利于國者愛之，害于國者惡之。——晏嬰

12、常思奮不顧身，而殉國家之急。——司馬遷

13、愛國如饑渴。——班固

14、一身報國有萬死，雙鬢向人無再青。——陸游

15、死去原知萬事空，但悲不見九州同。王師北定中原日，家祭無忘告乃翁。——陸游

16、人生自古誰無死，留取丹心照汗青。——文天祥

17、天下興亡，匹夫有責。——顧炎武

18、南北驅馳報主情，江花邊草笑平生。一年三百六十日，都是橫戈馬上行。——戚繼光

19、瞞人之事弗為，害人之心弗存，有益國家之事雖死弗避。——呂坤

20、各出所學，各盡所知，使國家富強不受外侮，足以自立于地球之上。——詹天佑

21、做人最大的事情是什么呢？就是要知道怎樣愛國。——孫中山

22、我們愛我們的民族，這是我們自