虚拟现实系统简介

《虚拟现实》 教学目的和要求：

1、了解虚拟现实的概念；

2、了解虚拟现实的组成及国内

和同外虚拟现实研究的现状。

教学重点：

1、虚拟现实定义；

2、虚拟现实的组成；

3、虚拟现实的应用研究现状；

4、虚拟现实的应用前景。

1.前言

人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都 不可能实现。然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就 是虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。

虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环 境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术 将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将 人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。

虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术， 它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，

是当今前景最好的计算机技术之一。

虚拟现实

虚拟环境

虚拟房间 虚拟汽车

虚拟人

虚拟现实技术的发展

1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）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。

1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所

取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。

80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实 技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技 术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开 发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计 算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。

虚拟现实技术的发展

90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机 软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时 动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实 用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统 的发展打下了良好的基础。

例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成 了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚 拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目 的又一件工作。

虚拟现实技术的发展

虚拟现实外国有时还称为：“信息空间”，“人工现实”，“合成环 境“等，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提

供诸如视、听、嗅、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限

度地方便用户的操作，从而提高整个系统的工作效率。我们可以简单地理

解为：

利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。

两个方面：

第一是计算机生成的虚拟环境必

须是能给人提供多种感觉的感官刺激

的环境，能让人有“沉浸”的感觉，现

在的技术水平，虚拟现实通常由视觉、

听觉和触觉构成。

其二是虚拟现实系统是一种高级

的人机交互系统，因此人机交互是虚

拟现实的核心。

2. VE (Virtual Environment) 技术

– 科学技术的发展使得人们对信息的需求越来越多， 人门对信息的接受和理解变得也愈重要，人门不 再满足通过数字、图像的方式观察信息的处理结 果，而迫切需要通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、 以及形体、手势或口令，并直接参与到信息的处 理环境中，获得身临其境的感觉。

VE (Virtual Environment) 技术

? 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是 一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具 体地说，就是采用以计算机技术为核心的现 代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的 特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备 以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互 作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环 境的感受和体验。

VE (Virtual Environment) 技术

? VR起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在 IFIP会议上的《终极的显示》报告，而 Virtual Reality一词是80年代初美国VPL公 司的创建人之一Jaron Lanier提出来的。VR 系统在若干领域的成功应用，导致了它在90 年代的兴起。虚拟现实是高度发展的计算机 技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映， 不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网 络技术、并行处理技术、人工智能等高性能 计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚 至与气象、地理、美学、心理学和社会学等 相关。

VE (Virtual Environment) 技术 定义

:

虚拟环境是相对于实环境的，并有人的 操作和参与而形成的一种虚构的、视觉 上的、听觉上的、感觉上、嗅觉上的存 在，是一种物理意义上的人机交互和抽 象组合，而这种存在是由计算机系统产 生的。在实环境中，人们可以直接的感 受到实际的物体和存在，并与其进行交 互和远程操作。而虚拟环境是一种利用 显示技术虚构的环境，只是在感觉上能

够体验到的一种境界

虚拟环境

虚拟现实的概念模型

虚

拟

环

境

实

物虚化

人

虚

物

实化

3 虚拟现实的基本特征

? 虚拟环境实质上不在是建立在一维的数字化 信息空间，而是建立在一个多维信息空间的 集成化环境，而虚拟现实 (Virtual Reality VR) 技术是支撑这种集成环境的关键技术，是一 种新的人—机界面形式，它为用户（参与者） 提供了一种临境(immersive)和多感觉通道 （multi-sensory ）的体验，试图寻求一种最佳 的人-机通讯方式。虚拟现实也被称为人工环 境(artifical environments)、电脑空间 (cyberspace)、人工合成环境(synthetic environments)、虚拟环境(Virtual Environment)。

虚拟现实的基本特征

? 虚拟现实技术近年来在技术研究领域十分活跃，它 包容了计算机图形学、多媒体技术、人工智能技术、 人机接口技术、传感器技术、并行实时计算技术和 人的行为学等关键技术，是多媒体技术的一种发展 境界。与传统计算机相比，VR 系统有着三个重要 的特点：

– 临境(immersion)； – 交互性(interactivity)； – 想象(imagination)。

? 这三者都与人密切相关。我们可以简单地说，VR 是计算机图形学和人-机交互技术的发展产物。但 从更广泛的意义上讲，VR 是人与技术系统完美的 结合，人在整个系统占有重要的地位。

虚拟现实的基本特征

虚拟技术三角形

虚拟现实的基本特征

? 沉浸感(Iimmersion)是指用户作为主角存在于虚拟环境

中的真实程度。理想的虚拟环境应该达到使用户难以分 辨真假的程度(例如可视场景应随着视点的变化而变化)， 甚至超越真实，如实现比现实更逼真的照明和音响效果 等。

? 交互性(Iinteraction)是指用户对虚拟环境内的物体的

可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。 例如，用户可以用手直接抓取虚拟环境中的物体，这时 手有触摸感，并可以感觉物体的重量，场景中被抓的物 体也立刻随着手的移动而移动。

? 想象(Imagination )是指用户沉浸在多维信息空间中，

依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主

观能动性，寻求解答，形成新的概念。

Immersion Imagination

Interaction

I

3

4 虚拟系统组成

? 虚拟现实系统可分为四大类：

– 桌面虚拟现实系统（Desktop VR ） – 临境虚拟现实系统(Immersive VR)

– 增强性的虚拟现实系统(Augmented Reality ) – 分布式虚拟现实系统(Distributed VR)

4.1 桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）

桌面虚拟现实利用个人计算机和低级 工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用 户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输 入设备实现与虚拟现实世界的充分交互， 这些外部设备包括立体眼镜、3D控制器使 监视器或者鼠标，追踪球，力矩球等。它 要求参与者使用输入设备，通过计算机屏 幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵 其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉 浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干 扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的 现实体验，但这种系统的特点是结构简单、 价格低廉，组成灵活，易于普及推广，是 一套经济实用的系统。

桌面VR也称为窗口中的VR,这类系统由于采用 标准的CRT显示器和立体(Stereoscopic)显示技术， 其分辨率较高，价格较便宜。在使用时,桌面VR系统 设定一个虚拟观察者的位置。桌面VR系统通常用于 工程CAD、建筑设计以及某些医疗应用。

? 特点：

–桌面虚拟现实技术就是使用个人计算机或工作站 去产生虚拟境界。将计算机的屏幕作为用户观察 虚拟境界的一个窗口。

4.1桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）

–参与者使用位置跟踪和另一个手控输入设备， 如六自由度鼠标器、游戏操纵杆、力矩球等，使 其虽然坐在监视器前面，但可通过计算机屏幕观 察360度范围内的虚拟景物。

–桌面虚拟现实系统虽然使参与者沉浸的程度要 差,但技术上便于实现，成本低，这对于许多用 户来说是很有吸引力的。

–桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验 ，但应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有： 基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现 实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。

4.1桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）

4.2 临境VR虚拟系统 (Immersive VR)

沉浸型虚拟现实系统提供完全沉浸的体验。它利用头盔 式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感 觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利 用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等 使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的 感觉。

4.2 临境VR虚拟系统 (Immersive VR)

? 沉浸式虚拟现实要使用特殊 的硬件设备，如头盔和数据 手套。

? 头盔实际上有三个不同的部 分：头盔显示器（HMD:Head- Mounted Display）、头盔定 位装置和立体声耳机。头盔 显示器又叫虚拟现实眼镜， 它可以将两幅具有一定视差 的图像，通过左右显示屏直 接提供给参与者的眼睛，使 他观看到具有深度感的立体 图象，而将所有无关的视觉 信息滤除掉。

4.2临境VR虚拟系统

? 头盔定位的功能是实时地测定参与者头部的三维坐标 值及旋转角度值，这是形成三维图形的重要参数。声 音的存在可以提高真实感。双声道或多声道耳机所提 供声音不但能使参与者判断它的大致距离和方向，而 且可将它解释的声音变换成一张与眼睛同时接收到的 视觉图象相对应的思维图。

4.2临境VR虚拟系统

? 数据手套是一种典型的手部输入设备。它可以实是 测定手与手指的三维位置值及手指触摸物体的信息 。这样，当参与者戴上头盔和数据手套之后，就可 以通过头盔定位装置输入观察方向；通过头盔显示 器观看计算机生成的三维立体景物以及自身运行和 动作在画面上的反应；通过立体声耳机扣到虚拟空 间中一些对象发出的声音；通过数据手套一方面输 入出手臂的动作姿态，另一方面得到手指接触虚拟 物体的触感；所有这些都促使他产生一种置向于虚 拟世界之中的感觉。

2008-12-12

? 真实世界与操作人员相隔两地 ? 遥存在(Tele-Presence)

? 主要应用：远程手术，远程探测等

计算机 实

物

虚化

人

虚物实化 计算机或机

器

人

虚物实化 实物虚化

计算机网络

虚拟环境

真

实世

界

4.2临境VR虚拟系统

? 临境VR系统利用头盔显示器把用户的视觉、听

觉和其他感觉封闭起来，产生一种身在虚拟环 境中的错觉。

–高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验，使用户 有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔 式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和 其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感 觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手 控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其 境、全心投入和沉浸其中的感觉。常见的沉浸式 系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟 现实系统、远程存在系统。

4.2临境VR虚拟系统

? 桌面VR和临境VR之间的主要差别在于:

–参与者身临其境的程度，这也是它们的系统 结构、应用领域和成本都大不相同原因。桌 面虚拟现实系统以常规的CRT彩色显示器和三 维立体眼镜来增加身临其境的感觉，主要交 互装置为六自由度鼠标或三维操纵杆。临境 虚拟现实系统则采用头盔显示（HMD），主要 交互装置为数据手套和头部跟踪器。

4.2临境VR虚拟系统

4.3增强虚拟现实系统(Augmented Reality)

? 增强现实性的虚拟现实，增强现实性的虚拟现实 不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真 现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环 境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便 的感受。典型的实例是战机飞行员的平视显示器 ，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装 在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员 不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力 盯着敌人的飞机或导航偏差。

4.3增强虚拟现实系统(Augmented Reality) 2008-12-12

? 应用领域：维修，医学检查，培训等 ? 主要问题：虚实一致性

反馈

虚拟环境 真

实

环

境

操作

实

物

虚

化

人

虚物实化

实物虚化 虚物实化

4.3增强虚拟现实系统(Augmented Reality) ? 分布式VR则是在临境VR系统的基础上将不同的用户 （参与者）联结在一起，共享同一个虚拟空间，共 同体验虚拟经历，使用户达到一个更高的境界。分 布式VR的基础是分布交互模拟(Distributed Interaction Simulation )。

4.3分布式虚拟现实系统

1 在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一 虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。目前最 典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器 通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位 于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个 虚拟世界，参与同一场作战演习。

4.3分布式虚拟现实系统

1

在分布式虚拟现实系统中，多 个用户可通过网络对同一虚拟 世界进行观察和操作，以达到 协同工作的目的。例如，异地 的医科学生，可以通过网络， 对虚拟手术室中的病人进行外 科手术。如因特网的网络游戏， 其实就是共享型虚拟现实系统 的有力表现。众多玩家可以在 同一个虚拟环境中交互式的进 行交流、打斗、组织甚至生存， 让虚拟的情节持续发展。

洽谈

讨论

设计

4.3分布式虚拟现实系统

2008-12-12

? 一次允许多个用户参与。

? 典型的系统有：mWorld, CAVE，DIVE等

? 主要应用：虚拟研讨环境(聊天室), 虚拟社区

? 主要问题：保证多个用户对虚拟环境有一致的感受

虚

拟

环

境

实

物

虚

化

人

虚

实实物

虚化 虚物实化

人

4.3分布式虚拟现实系统

2008-12-12

? 分布于不同地理位置的多台计算机通过网络互联 ? 主要应用：军事仿真，多用户虚拟环境

? 典型系统：SIMNET ，NPSNET，STOW， DVENET

? 主要问题：系统的一致性(由数据分布与网络延迟引起)

计

算

机 实

物

虚

化

人

虚物实化 计算机 虚物实化

实物虚化

计算机网络

人

分布式虚拟环境

4.3分布式虚拟现实系统

? 不同的VR 系统之间差异是很大的，用户应根据

自己的需要选择适合的系统配置。

? 要使虚拟现实成为真正的现实，需要依赖于下面 的重要技术：

? （1）实时3D 计算机图形系统 ? （2）宽视场的立体显示器 ? （3）头/眼/跟踪 ? （4）手/姿势跟踪 ? （5）双耳声音 ? （6）本体反馈

5 虚拟现实的关键技术

? 1、三维真实感图象的实时生成

? 对于三维真实感造型，大家一定不会陌生。只要有足 够的时间，计算机图形学方法就可以产生具有高度真 实感的物体图象。但是，VR的实是特性所限定的正是 时间。VR系统要对参与者的行为反应灵敏，并保持内 部的一致性和连贯性，因此，计算机系统必须具备强 大的运算功能，才能在进行三维图形消隐、浓淡、阴 影、纩理处理的同时，保证显示图象的“更新率”能 满足目标的要求，否则就会出现严重的“滞后”

（latency）问题。所谓“滞后”即动作开始与反映这 一动作的画面在显示器上出现之间的时间间隔。

虚拟现实的关键技术

? 2、大视野立体显示技术

? 仅仅有一系列三维画面是不够的。VR试图给人身临其境的 感觉，要求这些画面围绕着参与者，这样的效果是通过配 戴头盔实现的。通常桌面显示器给人的画面视角仅为30度， 而一个好的VR系统的画面将包容参与者的整个视野，这可 能需要水平线40度角，垂直120度角。当前大多数头盔显示 器的图象显示装置使用的液晶显示器（LCD），这种显示器 的有效分辩率一般仅为140线。要将如此低分辩率的显示屏 通过光学透镜子装置横向扩展到一个较大的视野内，其显 示效果是可想而知的。

虚拟现实的关键技术

虚拟现实的关键技术

? 3、位置跟踪器

? 位置跟踪器可以检测到参与者的 物理位置和取向，以便输入到计 算机中去产生虚拟境界中相应的 图象和声音。

? 这一般是使用简单的电磁装置来 实现的。几个很小的发射器固定 在用户的身上，例如，头盔中放 一个，每只手上放一个，通过固 定在VR系统上的接收装置，可以 跟踪参与者的位置和方向。还可 以使用若干台数字化摄像机，通 过图象处理的方法专门用来监测 参与者头部、手部的位置和方向。

虚拟现实的关键技术

? 4、立体声的产生

? 声音效果是一个富有感染力的现场感因素。在 虚拟环境中草药对象上附加由人或计算机生成 的音响，至少可用于给VR的参与者提供一些起 辅助作用的反馈信息。与图象信息一样，声音 也必须是真实而且准确的。这要考虑声音的立 体化、杂音、回音及由于声源运动或参与者运 动所产生的“多普勒”效应等，特别要注意的 是声音方向感。声源的位置是不随参与者头部 的运动而变化的。虚拟现实的关键技术

? 5、虚拟环境建模

? 这部分的主要任务是设计出参与者在一种虚拟境界中会 遇到的景物。计算机辅助设计（CAD）程序包可用来对 虚拟境界出现的物体建立几何模型，但还要充实一些虚 拟世界所必须的附加信息。这些附加信息包括声音模型、 物理模型和约束模型等。

? 以上这些任务可以在一个分布式计算机平台上有效地 进行，以便每个任务在分离的处理器上并行进进行。这 个平台还可能有几种不同类型的主机，甚至可以通过通 信网络共享数据，多用户进行交互。当然，目前VR技术 的研究尚处于初始阶段，在上述技术要点的实现方面还 存在着一定的困难，有待于进一步研究解决。

虚拟现实系统的主要技术构成 实时三维图形生成技术、多传感交互技术、高分辨率显示技术.

(1)动态环境建模

动态环境建模技术的目的就是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要 建立相应的虚拟环境模型。

(2)实时三维图形生成技术

三维图形的生成技术已经较为成熟，为了达到实时的目的，至少要保证图形 的刷新频率不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。提高刷新频率是该技术的主要 内容。

(3)立体显示和传感器技术

虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展，设备过重、分辨 率低、延迟大、有线、跟踪精度低、视场不够宽、眼睛容易疲劳等，因此有必 要开发新的三维显示技术。

(4)应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是寻找合适的场合和对象，即如何发挥想像力和创造性。

选择适当的应用对象可以大幅度提高生产效率，减轻劳动强度，提高产品质量。

(5)系统集成技术

由于VR系统中包括大量的感知信息和模型，因此系统集成技术起着至关重要 的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数 据管理模型、识别与合成技术等等。

硬件构成

（1）虚拟现实生成设备：

是一台或多台高性能计算机，是带有图形加速器和

多条图形输出流水线的高性能图形计算机。

（2）感知设备：

感知设备是指将虚拟世界各类感知模型转变为人能

接受的多通道刺激信号的设备。然而，相对成熟的感知

信息和生产和检测技术仅有视觉、听觉和力觉三种通道。 （3）跟踪设备：

跟踪设备用于跟踪并检测位置和方位，实现虚拟现

实系统中人机交互操作。

（4）基于自然方式的人机交互设备：

应用手势、体势、眼神以及自然语言的人机交互设备， 常见的有数据手套、数据衣服、眼球跟踪器及语音综合识 别装置。

虚拟现实系统硬件配置示意图： 几种常用的虚拟现实设备：

高性能图形计算机

环形屏幕

头盔 眼镜

三维显示器 三维鼠标

手套

虚拟现实的应用领域：

（1）用于遥控机器人的遥现技术：

遥现技术是指当实际上在某一个地方时，可以产生在另一个地方的感觉。

例如，在宇宙空间站的开发计划中，受各种因素的制约，机器人的遥控遥现

技术起了至关重要的作用。

（2）仿真技术

计算机生成的具有沉浸感的环境，它对参与者生成诸如视觉、听觉、触觉、 味觉等各种感官信息，给参与者一种身临其境的感觉。例如：飞行仿真系统 、 与虚拟生物对话 、 作战仿真系统 等。

（3）对象可视化技术：

在科学研究中对研究数据生成可视化效果以便观察和研究。例如：虚拟风洞。 （4）虚拟实验室：

在研究工作和学习过程中，总会有许多实验需反复进行，以期得到不同条件 下的不同结果，虚拟实验室能提供这样一个平台。例如：虚拟物理实验室。 （5）虚拟电力控制室：

使用虚拟现实技术研制辅助设计控制室的系统。使用该系统可以自由地改 变控制室内的配置等室内外环境，以便从不同方向观察研究控制室情况。

虚拟现实的应用领域： （6）分布式虚拟现实系统：

分布式虚拟现实系统（DVR）即是一个较为典型的实例。所谓DVR是指一个支

持多人实时通过网络进行交互的软件系统，每个用户在一个虚拟现实环境中，

通过计算机与其它用户进行交互，并共享信息。

（7）扩增实境：

扩增实境是虚拟现实最具实用价值的应用之一。它在真实环境的基础上把虚拟环

境叠加进去，使二者有机结合，产生虚实难辩、亦幻亦真的感觉。例如：当人进

入到一商店购某物时，即可在显示设备上显示此物的价格、性能及各种参数等。

虚拟现实在教育领域的具体应用

虚拟学习环境

虚拟

实验室

虚拟

实训基地

虚拟仿真校园

虚拟远程教育

虚拟现实在军事领域的具体应用

虚拟战场环境

单兵模拟训练与评判

诸军种联合虚拟演习

进行

指挥员训练

虚拟现实在矿业领域的具体应用

模拟矿井开采

矿业人员技术培训

矿井设备的虚拟

设计和制造

事故模拟与调查分析

虚拟现实在商业领域的具体应用

物品外观展示

物品特性展示

物品的功能参数

物品的价格

虚拟现实在房地产领域的具体应用

最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最先进的营销手段

几个已实现的例子：

1、日本松下公司用来招揽买主的“厨房世界”

2、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统

3、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统

4、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手

5、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克

国外虚拟现实技术的研究现状

（1）美国宇航局（NASA ）的Ames 实验室完善了HMD ，并将VPL 的数据手套工 程化，使其成为可用性较高的产品。NASA 研究的重点放在对空间站操纵的实时 仿真上，NASA 完成的一项著名的工作是对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力 于一个叫“虚拟行星探索（VPE ）”的试验计划。

（2）北卡罗来纳大学（UNC ）的计算机系是进行VR 研究最早最著名的大学。 他们主要研究：分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。

（3）Linda 大学医学中心是一所经常从事高难度或者有争议课题的医学研究单位。 他们以数据手套为工具，将手的运动实时地在计算机上用图形表示出来；他们还 首创了VR 儿科治疗法。

（4）麻省理工大学（MIT ）是一个一直走在最新技术前沿的科学研究机构。 MIT 建立了一个名叫BOLIO 的测试环境，用于进行不同图形仿真技术的实验。利 用这一环境，MIT 建立了一个虚拟环境下的对象运动跟踪系统。

（5）SRI 研究中心建立了“视觉感知计划”，研究现有VR 技术的进一步发展。 1991年后，SRI 进行了利用VR 技术对军用飞机或车辆驾驶的训练研究。另外， SRI 还利用遥控技术进行外科手术仿真的研究。

（6）华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室（HIT Lab ）在新概念 的研究中起着领先作用，同时也在进行感觉、知觉、认知和运动控制能力的研 究。HIT 现已将VR 研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。

（7）Dave Sims 等人研制出虚拟现实撤退模型来观看系统如何运作。当前， 这一模型已在维加斯的虚拟购物商场中得以运用。

（8）SOFTIMAGE 公司的专家们提出了渗透将有助于扩大虚拟现实的美学感， 这是VR 未来的一个发展方向。

（9）伊利诺斯州立大学研制出在车辆设计中，支持远程协作的分布式VR 系统。 不同国家、不同地区的工程师们可以通过计算机网络实时协作进行设计。在系 统中采用了虚拟原型，从而减少了设计图象和新产品进入市场的时间，而且可 以在新产品生产之前就能对其进行估算和测试，这样就大大地提高了产品质量。 （10）乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统，在一 个分布交互式仿真系统中仿真真实世界复杂流体的物理特性。

国内虚拟现实技术的研究现状

（1）北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR 研究、最有权威的单位之一， 他们在虚拟现实中的视觉接口方面开发出了部分硬件，并提出了有关算法及实现 方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛。 （2）浙江大学CAD&CG 国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时 漫游系统。另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递 进网格的快速生成算法。

（3）哈尔滨工业大学计算机系已经成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图 象的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话的头势和手 势动作，语音和语调的同步等。

（4）清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究。 他们还针对室内环境水平特征丰富 的特点，提出借助图象变换，使立 体视觉图象中对应水平特征呈现形 状一致性，以利于实现特征匹配， 并获取物体三维结构的新颖算法。

（5）西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术——立体显示技术 进行了研究。他们在借鉴人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG 标准压缩 编码新方案，并获得了教高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且已经通过实验 结果证明了这种方案的优越性。

（6）中国科技开发院威海分院主要研究虚拟现实中视觉接口技术，完成了虚拟 现实中的体视图象对算法回显及软件接口。他们在硬件开发上已经完成了LCD 红 外立体眼镜，并且已经实现商品化。

（7）北方工业大学CAD 研究中心是我国最早开展计算机动画研究的单位之一， 中国第一部完全用计算机动画技术制作的科教片《相似》就出自该中心。关于 虚拟现实的研究已经完成了2个“863”项目，完成了体视动画的自动生成部分算 法与合成软件处理，完成了VR 图象处理与演示系统的多媒体平台及相关的音频 资料库，制作了一些相关的体视动画光盘。

（8）国防科技大学开发了一个基于Internet 的三维虚拟漫游环境Universe3D 。 （9）另外，西北工业大学CAD/CAM 研究中心，上海交通大学图象处理及模式 识别研究所，华东船舶工业学院计算机系、安徽大学电子工程与信息科学系等单 位也进行了一些研究工作和尝试。

自然物体建模 Model of Spiral Phyllotaxis

金花菊 雏菊花环

艺术图形生成（素描/笔墨图）

Seed head of goatsbeard

艺术图形生成（素描/笔墨图）

艺术图形生成

艺术图形生成

艺术图形生

成

艺术图形生成

艺术图形生成

结束语

虚拟现实的发展前景诱人，在某

种意义上说它将改变人们的思维方式， 会改变人们对世界、自己、空间和时

间的看法。它是一项发展中的、具有 深远的潜在应用方向的新技术。

正如其它新兴科学技术一样，虚 拟现实技术也是许多相关学科领域交 叉、集成的产物。它的研究内容涉及 到人工智能、计算机科学、电子学、 传感器、计算机图形学、智能控制、 心理学等。虽然这个领域的技术潜力 是巨大的，应用前景也是很广阔的。

但是，仍存在着许多未解决的理论问题和未克服的技术障碍。 我们期待这有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的 强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进 行深化和获取新概念的有力工具。

行深化和获取新概念的有力工具。 推 荐

观看影片：

1、星战前传3；

2、后天；

3、游戏终结；

4、哈利.波特。

上网查看：

1、https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,/show_vrml.htm

2、https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,/beijing/gugong.htm

虚拟现实技术简介

虚拟现实简介及行业发展前景 一、虚拟现实简介 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术

模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。 二、虚拟现实分类 行业概况： 北京傲唯刃道科技有限公司甘健先生认为：供求关系是一个行业能否快速发展的前提。目前来看，市场需求是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，

VR系统的组成与交互技术汇总

VR系统的组成与交互技术汇总 今天给大家介绍一下VR系统的组成与当前一些VR交互技术，希望大家对VR 有更深的理解。 一个典型的虚拟现实系统主要由计算机、输入输出设备、虚拟现实设计/浏览软件等组成。用户以计算机为核心，通过输入输出设备与应用软件的虚拟世界进行交互。 计算机 在虚拟现实系统中，计算机是系统的心脏，主要用于接收、处理、控制显示各种信息及相互间的作用和状态，负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的实现。 输入输出设备 在虚拟现实系统中，用户与虚拟世界之间要实现自然的交互，必须采用特殊的输入输出设备，用以识别用户的各种信息输入，并实时生成逼真的反馈信息。 VR输入设备如动作捕捉、手势识别、声音感知等体感类设备，通过感知用户输入信息，与虚拟世界进行交互，输入设备是实现消费者交互、沉浸感的重要技术。 下面是一些在VR虚拟现实场景中运用到的交互技术：

动作捕捉 用户想要获得完全的沉浸感，真正“进入”虚拟世界，动作捕捉系统是必须的。目前专门针对VR的动捕系统，目前市面上可参考的有Perception Neuron。但是这样的动作捕捉设备只会在特定的超重度的场景中使用，因为其有固有的易用性门槛，需要用户花费比较长的时间穿戴和校准才能够使用。相比之下，Kinect 这样的光学设备在某些对于精度要求不高的场景可能也会被应用。 全身动捕在很多场合并不是必须的，它的另一个问题，在于没有反馈，用户很难感觉到自己的操作是有效的，这也是交互设计的一大痛点。 触觉反馈 这里主要是按钮和震动反馈，这就是下面要提到的一大类，虚拟现实手柄。目前三大VR头显厂商Oculus、索尼、HTC Vive都不约而同的采用了虚拟现实手柄作为标准的交互模式：两手分立的、6个自由度空间跟踪的（3个转动自由度3个平移自由度），带按钮和震动反馈的手柄。这样的设备显然是用来进行一些高

虚拟现实 答案

1.什么叫虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。 2.虚拟现实系统的构成 典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。 3.虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。 (1)沉浸性 沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2) 交互性 交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。 (3) 想像性 想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。 4.虚拟现实系统的分类 在实际应用中，根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同，将虚拟现实系统划分为以下4种类型: (1) 桌面式VR系统 它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。 桌面式VR系统具有以下主要特点： ①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。 ②对硬件要求极低 ③应用比较普遍，因为它的成本相对较低 (2) 沉浸式VR系统

虚拟现实技术简介

虚拟现实简介及行业发展前景 、虚拟现实简介 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真）是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模 拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物 百科内容： VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D 世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。 概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。 虚拟现实中的现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

AR VR Ipad

三、空间信息可视化的形式 地图是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。在计算机上，将空间信息用图形和文本表示，是在计算机图形学出现的同时也就出现了。这是空间信息可视化的较为简单而常用的形式，可以说是一维形式，多媒体技术的产生和发展，使空间信息可视化进入一个崭新的时期。可视化的形式也五彩缤纷，呈现多维化的局面，并正在发展，现把空间信息可视化主要形式介绍于下： 1、地图：它有两种形式：纸质或其它介质地图及屏幕上的电子地图。由于计算机技术的发展，这两种形式仅是计算机上数字地图的硬、 软拷贝的差别。硬拷贝的是纸质地图，软拷贝--屏幕上的电子地图比前者具有更多的优点：其制作灵活，形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度来观察空间客体信息； 2、多媒体地学信息：综合、形象地表现空间信息的使用文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面地表示空间信息的不可缺少的手段。 3、三维仿真地图三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图，经具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。 4、虚拟现实虚拟现实是空间信息可视化进一步研究和发展的新

虚拟现实技术的应用研究

虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训

虚拟现实系统简介

《虚拟现实》 教学目的和要求： 1、了解虚拟现实的概念； 2、了解虚拟现实的组成及国内 和同外虚拟现实研究的现状。 教学重点： 1、虚拟现实定义； 2、虚拟现实的组成； 3、虚拟现实的应用研究现状； 4、虚拟现实的应用前景。 1.前言 人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都 不可能实现。然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就 是虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。 虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环 境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术 将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将 人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。 虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术， 它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体， 是当今前景最好的计算机技术之一。 虚拟现实 虚拟环境 虚拟房间 虚拟汽车 虚拟人 虚拟现实技术的发展 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）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。 1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所 取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实 技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技 术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开 发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计 算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。 虚拟现实技术的发展 90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机 软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时 动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实 用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统 的发展打下了良好的基础。 例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成 了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚 拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目 的又一件工作。

虚拟现实技术简介

虚拟现实技术 虚拟现实（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 VR技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于Intel奔腾Ⅲ（Ⅳ代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时，提供高分辨率、大视场角的虚拟场景，并带有立体声耳机，可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。 虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说，按最早提出虚拟现实概念的学者https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,niar的说法，虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题： ①以假乱真的存在技术。即，怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息，也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉，触觉，嗅觉等。 ②相互作用。观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实，以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像，听得更真等等。 ③自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里，观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。 虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术和研究内容包括以下几个方面： 1、环境建模技术 即虚拟环境的建立，目的是获取实际三维环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。 2、立体声合成和立体显示技术

虚拟现实技术软件VRP简介

虚拟现实技术软件(VRP)简介 什么事虚拟现实技术 虚拟现实技术（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，具有广阔的应用前景。 虚拟现实技术的实现靠什么？当然是虚拟现实软件。虚拟现实软件品类有很多，但一直以来，VRP虚拟现实软件凭借其强大的功能，在市场上占据主导地位。也是在虚拟现实行业应用最为广泛的一款软件。 VRP是什么 VRP（VR-Platform，简称VRP）VRP三维互动仿真平台是由中视典数字科技（https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,）独立开发的具有完全自主知识产权的一款三维虚拟现实平台软件。可广泛的应用于工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、视景仿真、城市规划、室内设计、军事模拟等行业。该软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得，它的出现将给正在发展的VR产业注入新的活力。 VRP的目标 低成本、高性能，让VR从高端走向低端，从神坛走向平民。让每一个CG人都能够从VR中发掘出计算机三维艺术的新乐趣。 VRP产品体系 （1）VRPIE-3D互联网平台 软件用途：将VRP-BUILDER的编辑成果发布到互联网，并且可让客户通过互联网进行对三维场景的浏览与互动 客户群：直接面向所有互联网用户 （2）VRP-BUILDER 虚拟现实编辑器 软件用途：三维场景的模型导入、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具 客户群：主要面向三维内容制作公司 （3）VRP-PHYSICS 物理系统 软件用途：可逼真的模拟各种物理学运动，实现如碰撞、重力、摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然现象，在算法过程中严格符合牛顿定律、动量守恒、动能守恒等物理原理

虚拟仿真(虚拟现实)实验室解决方案设计

数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决 方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！ 下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成：

虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，

虚拟现实简介

虚拟现实技术简介 虚拟现实（VR-Virtual Reality）,也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户即可以简单的通过网页浏览、应用程序查看时键盘和鼠标的操作甚至通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 与传统的模拟技术相比，虚拟现实技术的主要特征是：操作者能够看到三维实体、逼近真实的场景，结合环幕等硬件设备可以使操作者真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境中对象的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。这是符合人类认知过程一种计算机技术。 沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中，并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来，它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。预言家们预言虚拟现实技术在不远的将来虚拟现实技术就会象当年地计算机一样应用于社会生产实践的各个领域，它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。 目前已经众多国内外的公司退出了自己的虚拟现实技术解决方案，包括软件的解决方案和硬件的解决方案，更多的是软硬件结合的解决方案。好的软件也需要好的硬件来配合实现身临其境的效果，因此这是一个系统工程，技术门槛不高，但实际应用难度大。

虚拟现实系统的组成

虚拟现实系统的组成 1 构建虚拟现实系统的目的 使参与者沉浸于多维信息空间中，进行仿真、建模，获取知识和形成新概念。 目标:利用并集成高性能的计算机软硬件及各类先进的传感器，去构建一个使参与者处于身临其境的沉浸感、具有完善的交互作用、能帮助和启发构思的信息环境。 技术支持:各种传感器技术、三维显示和音响器、虚拟环境产生器、程序设计工具集、计算机高速网络和高性能计算机平台。 2 虚拟现实系统的组成 用户通过头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号，虚拟现实软件收到输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库进行必要更新，调整当前虚拟环境视图，并将这一新视图及其它信息如声音立即传送给输出设备，以便用户及时看到效果。 系统由输入部分、输出部分、虚拟环境数据库、虚拟现实软件组成。 2.1输入部分 虚拟现实系统通过输入部分接收来自用户的信息。用户基本输入信号包括用户的头、手位置及方向、声音等。其输入设备主要有: (1)数据手套 用来监测手的姿态，将人手的自然动作数字化。用户手的位置与

方向用来与虚拟环境进行交互。如在使用交互手套时，手势可用来启动或终止系统。类似地，手套可用来拾起虚拟物体，并将物体移到别的位置。 (2)三维球 用于物体操作和飞行控制。 (3)自由度鼠标 用于导航、选择及与物体交互。 (4)生物传感器 用来跟踪眼球运动。 (5)头部跟踪器 通常装在HMD头盔上跟踪头部位置，以便使HMD显示的图像随头部运动而变化。用户头的位置及方向是系统重要的输入信号，因为它决定了从哪个视角对虚拟世界进行渲染。 (6)语音输入设备 通过话筒等声音输入设备将语音信息输入，并利用语音识别系统将语音信号变成数字化信号。 2.2 输出系统 虚拟现实系统根据人的感觉器官的工作原理，通过虚拟现实系统的输出设备，https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,使人对虚拟现实系统的虚拟环境得到虽假犹真、身临其境的感觉。主要是由三维图像视觉效果、三维声音效果和触觉 (力觉)效果来实现的。 (1)三维图像生成与显示

虚拟现实技术介绍

虚拟现实技术介绍 虚拟现实（VR-----Virtual Reality），也称灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流。 虚拟现实的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。虚拟现实系统具有融合海量信息、逼真再现实景、表现形式新颖直观、传播范围遍及全球、异地浏览方便快捷、内容更新快速简单、互动参与趣味多多等独特优势和特征。 本公司采用空间信息技术和虚拟现实技术开发的系统具有如下功能特点： （1）、支持虚拟漫游，临场体验 实现场景虚拟漫游，用户可以自由的漫步其间，可以快速到达想去的地方，这一切都由用户亲手控制。本系统可以通过键盘、鼠标或操纵杆实现前、后、左、右、上、下方向的位移，同时可以实现左转、右转、仰视、俯视等功能。用户观看不受限制时间、空间的限制，能根据他们的意志探索整个环境，选择他们自己想体验的东西。

（2）、支持建筑或设备的信息查询及定位功能 我们将在系统中建立建筑或设备的信息数据库，通过输入建筑或设备名称，可快速定位到相应的区域或者对象上，同时可以迅速获得相关的数据信息，包括文字介绍、图像、视频、动画、背景音乐以及配音解说等等。 （3）、支持多媒体资源超链接 可以将与该建筑或设备相关的视频、音频、实景图片、动画、电子文档等多媒体资源整合在该系统中，采用超链接形式，只需用鼠标轻轻一点，即可调出所需资料。 （4）、支持导航地图 可建立一个平面导航地图，使用户清楚了解自身所处地理位置，并可以利用该地图迅速到达指定地点，该地图可以缩小、放大或隐藏。 （5）、支持自动漫游和自主漫游的切换 可以在没有任何人工操作的时候，进入自动漫游模式，画面将沿着实现录制好的路径进行自动漫游，同时音乐会随着到达不同的地点而切换，在自动漫游的时候，用户也可随时控制停止，进入自主漫游。 （6）、支持多方案替换对比 在系统中实现不同设计的方案切换，为设计方案的选择提供一个方便直观的讨论环境，可以对比不同的设计所反映的效果，如方案对比、建筑高度调整、光影分析等。 （7）、支持分区规划 这个功能在数字城市中用途非常广泛。可以将整个城市分成几个

(完整版)虚拟现实技术考试题及答案

虚拟现实技术试题（一） 1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。 3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置 5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。 6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。 7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。三维位置跟踪器 8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标. 9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。 10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。 11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。 12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。要实现立体的显示。现已有多种方法与手段进行实现。主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 . 12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统 14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。 13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。 14、在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有纹理映射\反走样 \环境映射。 15、在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速度的方法:预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。其中细节层次模型法应用较为普遍。16、为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种，但其中的层次包围盒法方法是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 实时绘制技术\场景简化\快速消隐\纹理化对象\限时绘制\ 17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构

虚拟现实技术简介

三、空间信息可视化的形式 地图是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。在计算机上，将空间信息用图形和文本表示，是在计算机图形学出现的同时也就出现了。这是空间信息可视化的较为简单而常用的形式，可以说是一维形式，多媒体技术的产生和发展，使空间信息可视化进入一个崭新的时期。可视化的形式也五彩缤纷，呈现多维化的局面，并正在发展，现把空间信息可视化主要形式介绍于下： 1、地图：它有两种形式：纸质或其它介质地图及屏幕上的电子地图。由于计算机技术的发展，这两种形式仅是计算机上数字地图的硬、软拷贝的差别。硬拷贝的是纸质地图，软拷贝--屏幕上的电子地图比前者具有更多的优点：其制作灵活，形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度来观察空间客体信息； 2、多媒体地学信息：综合、形象地表现空间信息的使用文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面地表示空间信息的不可缺少的手段。 3、三维仿真地图三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图，经具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。

4、虚拟现实虚拟现实是空间信息可视化进一步研究和发展的新 方式。它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人--机交互系统，以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。 四、地学可视化的类型 GIS的多维可视化是指采用2.5维、3维和4维等地图表现形式反映地理实体的多维特征。包括： ?地图可视化 ?GIS可视化 ?专业应用领域可视化 1、地图可视化类型 （1）虚拟地图，在计算机屏幕上产生的地图。 （2）动态地图，由于地学数据存储于计算机内存，可以动态显示地学数据的不同角度的观察，不同方法的表示结果，或者随时间的变化结果。 （3）交互交融地图，是指人可与地图进行相互作用和信息交流。交互即相互改变显示行为，交融即投入感和沉浸感。 （4）超地图，多媒体地图。是与超文本概念对应的。 地理可视化的范围大于地图可视化。 2

虚拟现实系统的结构

虚拟现实系统的结构 一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成。 硬件平台 由于虚拟世界本身的复杂性(如大面积城区规划的立体显示等)及计算实时性的要求，产生虚拟环境所需的计算量极为巨大，这对中心计算机的配置提出了极高的要求。目前，国外的VR系统一般配备有SGI或SUN工作站;大型的虚拟现实系统，采用的是计算机并行处理系统。这些超级计算机虽然性能超群，但是价格非常昂贵，入门级的系统往往也要数十万美金以上。伟景行科技新近推出的高性能专业图形集群系统，性能达到甚至超过国外同类产品，但价格更能适应国内各类用户的预算要求。 软件系统 虚拟现实的软件系统是实现VR技术应用的关键。VR技术在国外的应用比国内早，在军事领域战场模拟、飞行仿真以及飞机、汽车制造等工程需求的支持下,培育出一些大型的VR开发及演示软件，如MultiGen Creator和VEGA等。虽然国外的软件系统比较成熟，但他们在建筑、城市规划领域应用有较大的先天不足.主要问题包括:软件应用需要二次开发、与行业特点结合不够紧密以及价格比较昂贵等。

和国外VR软件不同的是，伟景行自主开发的CityMaker虚拟建筑和虚拟城市软件应用平台，是建立在建筑和计算机双重背景之上的,首先面向建筑与规划行业应用的专用软件.伟景行在创建之初就定位于建筑与规划行业内虚拟现实技术研发及应用推广，因此我们的技术始终围绕该行业的需求而发展,相应的解决方案比较专业实用，性能和效果也更加出色。 输入工具和演示设备 虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性(interaction).为了实现人机之间充分交换信息，必须设计特殊输入工具和演示设备，以识别人的各种输入命令,且提供相应反馈信息，实现真正的仿真效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具,主要包括: a.头盔式显示器和跟踪器 b.数据传感手套 c.大屏幕立体显示系统 d.三维虚拟立体声音生成装置 目前，尤其是国内虚拟现实技术尚未获得较大普及的因素除了技术较新之外，https://www.sodocs.net/doc/0d13254116.html,主要在于昂贵的高性能计算机系统(如SGI IRIX 系列超级计算机)价格和技术(如软件的二次开发)的易用型。另外,

虚拟现实题库及部分答案

一、填空题 1.虚拟现实的本质特征：Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)，其中沉浸是最弱的， 是虚拟现实最重要的技术特征。 2.电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与直流电发射器型。 3.虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、视觉外观设计建模。 4.虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于物理建模。 5.几何建模的方法包括：多边形；非统一有理B样条；构造立体几何。 6.虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交 互。 7.一个典型的虚拟现实系统的组成主要由: 头盔显示设备、多传感器组、力反馈装置构成。 8.根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型，沉浸式、桌面式、 增强式、分布式。 9.正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空 间感的立体物体视觉。 10.在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备、数据手套、三维鼠标。 二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.以下属于视觉感知设备的有（ABCDEF ） A.头盔显示器 B.立体眼镜显示系统 C. 洞穴式立体显示系统 D.响应工作台立体显示系统 E.墙式立体显示系统 F. 裸眼立体显示系统 2.E） A.充气式触觉反馈装置； B.振动式触觉反馈装置； C.视觉式触觉反馈装置； D.电刺激式触觉反馈装置； E.声波触觉反馈装置 F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置 3.HMD（Head_Mounted_Display）即头盔式显示器，主要组成是（CD） A.显示元件 B.光学系统 C.触觉元件 D.听觉系统 4.空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有（ABCDE） A.机械跟踪器 B.电磁跟踪器 C.超声波跟踪器 D.惯性跟踪器 E.光学跟踪器 5.所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到 真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于（AB） A.尖端医学 B.军事领域 C.房地产领域 D.教育仿真 6.立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现有多种方法与手段进行实现。 主要有（ABCDE ） A.互补色 B.偏振光 C.时分式 D.光栅式 E.真三维显示 F.全息影像 7.为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种但其中的( B )方法是碰撞 检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 A.直接检测法 B.包围盒检测法 C.分割检测法 D. Lin-Canny检测法， 8.洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的 房间式立体投影解决方案,CAVE主要由( ABC )组成: A.高性能图形工作站 B.投影设备 C.跟踪系统 D.声音系统 9.在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有( ABC ) A.纹理映射 B.反走样 C.环境映射 D.细节层次模型法 10.在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显 示速度的方法，其中（ C ）法应用较为普遍。 A.预测计算法 B.脱机计算法 C. 细节层次模型法 D.可见消隐法 E. 3D剪切法

虚拟现实引擎与技术结构分

一提到虚拟现实，大家肯定会想到“灵境”、“Virtual Reality”、“幻真”....什么的，这些概念现传的到处都是，很多行业内的公司企业网站上也都是用这些概念来装点页面！但是大家有没有认真考虑过到底什么真正的虚拟现实还有他存在的意义呢？ 总是去学习别人的东西是一种缓慢的进步，快速的进步是认认真真的做好总结，得到自己想要的东西。 “虚拟现实”，先从字面上理解这个概念。在这个词汇中，虚拟是定语，现实是关键字。说白了就是“虚拟了的现实”，可见重点是“现实”。也就是说我们要将现实世界中的真实环境通过某种手段模拟出来，达到以假乱真的目的。这里的现实对应的就是“真实世界”。真实世界这个范围很大，比如物理学、医学、地理信息、天体运行等，所涉及的专业知识就是我们整个世界的知识体系。在这个基础上研究虚拟现实才会有更广阔的发展方向和实际意义。 从广义角度来讲，虚拟现实本身也不仅仅局限于计算机技术。举个最简单的例子，比如魔术，我们都知道看到的东西其实是假的，但是我们却真真切切的感受到那是真的，这是不是一种虚拟现实呢？ 计算机的出现我们本身就可以理解为是以一种虚拟现实技术的发展过程。首先，计算机的出现就是为了模拟人脑的工作流程，替代人工大量而繁琐的计算工作。操作系统本身也是按人类的语言和思维方式设定的输入输出过程：字符界面的dos、unix、os/2等都是模拟人类的语言方式来操作的。到了桌面操作系统就更明显，windows中的“桌面”、“我的电脑”、“网上邻居”等等都是在通过真实世界的思维方式来管理计算机资源。计算机程序设计发展也是这样，汇编语言是机器语言，非常不适应人类的思维习惯，所以到现在也只有CPU底层研发人员或专业人士才能使用。后来有了面向过程的pascal、c等面向过程的编程语言，这时候就非常符合人类的思维方式了，所以应用软件才开始大发展。现在程序设计的基本思想是“面向对象”，把计算机里面的每个资源、设备或者是数据都归纳为以一个一个的类，我们使用的时候就是创建某个类的一个实例，这就是对象。通过设置对象的属性、调用对象的方法等来实现操作数据的管理。整个计算机软件的发展可以说就是一个越来越完善的虚拟现实应用。这也非常符合人类在对现实世界事物管理、分析的思维方式。 在计算机系统的前提下探讨虚拟现实技术，我们就离不开计算机理论。 首先，我们都知道，计算机的核心部分是操作系统。计算机操作系统是人机交互、资源管理的一个中心控制平台。大家都知道本身计算机里面都是二进制的0、1代码。这些数据通过存储这些0、1代码不同序列来实现我们所说的数据存储。那么操作系统通过什么来管理这些数据呢？那就是文件系统。只有定义了文件系统之后、操作系统才能更好的、有效的管理这些数据。计算机系统还包括各式各样的外围设备—输入输出设备，这些设备也同样是被定义成计算机系统中的资源，通过操作系统来管理。 这个计算机系统的模型我们可以延伸到虚拟现实领域。可以类推，虚拟现实系统中的核心部分应该是虚拟现实引擎，这个引擎控制管理整个系统中的数据、外围设备等资源。与计算机系统一样，根据不同的应用领域所选择的计算机操作系统、外围设备等也不同。比如专业数据库系统一般用unix和oracle、专业的图形系统诸如苹果等。同样的，虚拟现实系统中也针对不同的应用应该选择不同的引擎（或者说是虚拟现实的操作系统VROS[Virtual

虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决方案

图像提供虚拟仿真教学硬件设备搭建和容制作整体解决案 【虚拟现实教学系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决案。 图像根据虚拟现实技术的在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实教学建设经验，最新推出的虚拟现实教学系统提供以下组成： 虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统

·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。 虚拟现实交互系统 多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根