VRML及其在虚拟现实中的应用

文章编号:1000-2243(2001)S0-0029-06

VRM L 及其在虚拟现实中的应用

吴英杰,王晓东

(福州大学信息科学与技术学院,福建福州 350002)

摘要:虚拟现实是计算机模拟的三维环境,用户在W WW 中可以走进这个环境并操纵系统中的对象,使其实时性和交互性变为现实.V RM L 是HT M L 的3D 模拟,它不仅可以用来建立三维场景的模型,也可以用来实现虚拟场景中的人机交互.

关键词:虚拟现实;建模语言;交互性中图分类号:T P 391文献标识码:A

仅用文字、图象很难说明事物动态的过程.用三维、动画的方式,制作一个沿着某一条路径浏览的动画,而且,这个动画可以沿着这条路径反复播放.虚拟现实是计算机模拟的三维环境,用户可以走进这个环境并操纵场景中的对象,它的图形渲染是 实时 的,这种 实时性 导致了在虚拟场景中的人机 可交互性 .目前,利用VRML 技术已部分实现网上虚拟科技馆场景模型的设计和部分科普作品的开发,能较好地体现虚拟现实的模拟三维性和人机 可交互性 .

1 虚拟现实的特征

VR 具有3个最突出的特征,即3 I 特征[1]:交互性(Interactivity )、想象性(Imagination)和沉浸感(Immersion).

交互性主要是指参与者通过使用专门设备,用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度.例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体,且有抓取东西的感觉以及对物体重量的感觉,视场中被抓起的物体也随着手的移动而移动.由于VR 并不只是一种媒介或一个高级终端用户界面,它的应用能解决在工程、医学、军事等方面的问题,这些应用是VR 与设计者并行操作,为发挥它们的创造性而设计的.这极大地依赖于人类的想象力,这就是VR 的第二个特征 想象性.

VR 的最主要的技术特征是沉浸感,即身临其境的感觉.导致 沉浸感 的原因是用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉.为此,必须具备3种基本技术要素.图1表示出了3种技术要素间的关系

.

图1 虚拟现实的技术要素

1)图像(Imagery).虚拟物体要有三维结构的显示,其中包括主要由以双目视差、运动视差提供的深度信息;图像显示要有足够大的视场,造成 在图像世界内观察 而不是 窗口观察 的感觉;显示画面符合观察者当前的视点,能跟随视线变化;物体图像能得到不同层次的细节审视.

2)交互(Interaction).虚拟物体与用户间的交互是三维的,用户是交互的主体;用户能觉得自己是在虚拟环境中参与对物体的控制;交互是多感知的,用户可以使用与现实生活不同的方式(例如手语)与虚拟物体交互.

3)行为(Behavior).虚拟物体在独自活动时、或相互作用时、或在与用户的交互作用中,其动态都要有一定的表现,这些表现或者服从

于自然规律,或者遵循设计者想象的规律,这也称之为VR 系统的自主性(autonomy ).自主性是指虚拟环

收稿日期:2001-05-20

作者简介:吴英杰(1979-),男,硕士研究生.

第29卷增刊福州大学学报(自然科学版)

V ol.29Supp.2001年8月

Jour nal of Fuzhou U niversity (N atural Science)

Aug.2001

境中物体依据物理定律动作的程度.如当受到力的推动时,物体会向力的方向移动、翻倒或从桌面落到地面等等.

上述技术要素之间是相互关联的,它们对于用户的 存在 意识的影响,进而导致 沉浸感 的过程实际上是基于人的认知机理,可以说心理学是虚拟现实的物理学.

VR 的 沉浸感 特征使它与一般的交互式三维计算机图形有较大的不同:用户可以沉浸于数据空间,可以从数据空间向外观察,从而可以使用户能以更自然、更直接的方式与数据交互.利用沉浸功能,使用户暂时与现实环境隔离,投入到虚拟环境中,从而能更真实地注视数据.VR 界面也可以给技术人员及创作人员提供真实数据,以便正确地创建虚拟环境,这样有助于用户更快、更全面地分析理解数据.因此,VR 技术从根本上改变了人与计算机系统的交互操作方式.

2 VRML 技术简介

2.1 现状

VRM L 是H TML 的3D 模拟,它使用VRM L 浏览器来描述现实世界和链接.VRM L 既可以用来建立真实世界场景的模型,也可以建立虚构的三维世界,就像许多游戏中的那样.在3D 中浏览,并不等于把2D 抛掉,你仍可以保留图像、视频和音频.VRML 提供了6+1度的自由,用户可以沿着三个方向移动,也可以沿着三个方位旋转,同时还可以建立其它3D 空间的超链接.2.2 优点

无论平台是PC 还是SGI,都可以浏览VRM L 世界;基于Web,能够建立三维可视化服务器;能够快速建模,支持PROTO 等灵活的编程方式.2.3 语法

VRM L 三维空间是以浏览器的中点为缺省原点,从原点向右、向上和向前分别为X 、Y 和Z 轴的正向.要想创建不在缺省位置的对象,必须使用调整原点位置的节点.

一个典型的VRML 文件包括:文件头、注释、节点及其域、事件和路由等[2]:

1)文件头.文件均以 #VRML V2.0utf8 开头.文件头告诉浏览器该文件是: 一个VRM L 文件; 符合VRML 规范的2.0版本; 是一个使用国际UTF-8字符集的文件.

2)注释.注释以#号开始,结束于该行的最后.

3)节点.VRML 文件包含描述空间造型及其属性的节点,这些是VRM L 的构件.单个节点描述造型、颜色、光照、视点,以及动画定时器、传感器、内插器等的定位和朝向等等.节点一般包括 节点类型; 一对括号; 括在括号中的一定数目描述节点属性的域(可选)和域值.由节点及其相关域定义的造型或属性在空间中被视为一个整体.

4)域及域值.域定义节点的属性.在一个节点中,可能有一个域,也可能有数个域,域的顺序是不重要的.域是可选的,因为每个域都有一个缺省域值,如果你不指定域值,VRML 浏览器将使用缺省域值.域值定义如颜色、尺寸和位置等属性,每个值属于特定的域值类型,如浮点型、布尔型等.

5)定义及使用节点名称.VRM L 文件中每个节点都可认为是一个对象,我们在定义后可以任意引用.

6)事件和路由.为了使虚拟空间具有动感,便于用户交互,VRML 提供事件和路由的定义和使用.在两个节点间创建一条通路(路由),通过发送事件使一个节点控制另一个节点的状态.其语法为 ROU TE 输出节点及事件T O 输入节点及事件 .2.4 一个简单实例

#VRML V2.0utf8#文件头

Group{#基本组节点,将以下各节点编组children [#子节点列表

Shape{#Group 的子节点之一:桌面

appearance DEF Blue Appearance{#定义蓝色外观节点即桌面的颜色

30 福州大学学报(自然科学版)第29卷

material Material{diffuseColor 001}#蓝色(RGB 为001)}

geometry Box{size 6.00.14.0}#桌面的几何形状:长方体(Box )}

Transform{#Group 的子节点之二:桌腿一,同时也是只拥有一个子节点的组节点translation -2.5-1.51.75#本组节点的基本坐标位置

children DEF Deskleg Shape{#定义桌腿的形状,也是Transform 组节点的唯一子节点appearance U SE Blue #桌腿颜色用已定义的蓝色geometry Cylinder{#桌腿的几何形状为圆柱(Cylinder)radius 0.2#圆柱的半径域和域值heig ht 3.0#圆柱的高度域和域值

}}}

Transform{#Group 的子节点之三:桌腿二translation 2.5-1.51.75#桌腿二的坐标位置

children U SE Deskleg #桌腿二的形状使用已定义的桌腿一的形状}

Transform{#Group 的子节点之四:桌腿三translation -2.5-1.5-1.75children U SE Deskleg }

Transform{#Group 的子节点之五:桌腿四translation 2.5-1.5-1.75children U SE Deskleg

}

Group{#Group 的子节点之六:桌面上的球,同时也是一个编组节点children [

DEF M ysphere Transform{#定义桌面上的球translation 00.550#球的坐标位置children Shape{#球的形状appearance Appearance{#球的外观

material Material{}#球的颜色用缺省的白色}

geometry Sphere{radius 0.5}#球的半径}}

DEF M ysphereSensor PlaneSensor{#定义球的平面传感器max Position 2.80.55#和下一句一起限制球的移动范围minPosition -2.80.55}]}]}

ROUTE MysphereSensor.translation_changed TO M ysphere.set_translation #路由:将球的平面传感器的输出(鼠标移动位置)连接到球的输入(球的坐标位置)

将这段文字以文本形式存为desk.w rl,然后从带有VRM L 插件的浏览器中打开,即可欣赏这一实例了.在这个简单的实例中,绘制了一个拥有四个桌腿的蓝色桌子,在桌面上有一个白球.当将鼠标放在白球上方时,可以按住鼠标来水平移动白球,且白球的移动范围被限制在桌面内.

31 增刊吴英杰:VRM L 及其在虚拟现实中的应用

3 VRML 在三维场景建模中的应用[3,

4]

3.1 建模原理

简单定义一个对象的静态三维几何特性对于VR 系统中的物体来说还远远不够,在虚拟空间中的物体还具有动态特征如位置、碰撞、抓取、放缩、表面扭曲的改变等.物体对象位置的变化主要由平移、旋转、比例缩放等几何变换所引起.

3.1.1 平移变换

设点P(x ,y ,z ,1),若用T 代表平移变换矩阵,

T =

100d x 010d y 001d z 0

00

从而平移可表示为:

P =TP

3.1.2 缩放变换

设点P(x ,y ,z ,1)在X ,Y,Z 3个方向分别乘以比例因子sx ,sy ,sz 后得到P (x ,y ,z ,1),则缩放矩阵为:

S =

sx 0000sy 0000sz 00

1

则缩放变换可以表示为:

P =SP

3.1.3 旋转变换

设点P (x ,y ,z ,1)的坐标在三维空间的旋转角度为 x 、 y 、 z ,其中: x 、 y 和 z 分别为坐标在YZ 、X Z 和X Y 平面的旋转角,令:

R x =

1

00

00

cos x

sin x 00-sin x

cos x

00001

,R y =

cos y 0-sin y 00100sin y 0cos y 00

1,R z =

cos z sin z 00-sin z

cos z 0000100

1

若R =Rz RyRx ,则旋转变换可表示为:P =RP

3.2 建模方法

1)多边形建模.多边形模型的构造实质是一系列点的连接.如果模型中所有的面都与至少其它一个面共享一条边,那么该模型就是 闭合 的.如果模型中包含不与其它面共享边的面,则该模型被认为是 开放 的.日常处理的大多数多边形都是 闭合 的,只有当你打算用另一对象去填充开放区域时,才需要一个 开放 的模型.

多边形建模的不足在于,多边形对象中的细节表现需要很多的面,随着面数的增加,其性能将会随之下降.而且,由于在很细小的区域内存在着大量的面,一个很小的变化常需要做很多修改.

2)面片建模.面片,即Bezier(贝塞尔)面片的简称.面片不是通过面构造,而是利用边界定义的.这意味着边界的位置及它们的方向决定着面片的内部形式.面片模型多用于光滑表面建模,其最大的好处是能很容易地模拟光滑表面.与多面形模型不同,面片模型用较少的细节便可以表示出很光滑、更与轮廓相符的形状.

32 福州大学学报(自然科学版)

第29卷

3)NURBS 建模.NURBS 方法是目前最流行的建模技术,它不仅擅长于光滑表面,也适合于尖锐的边.此建模方法的优点及弱点为:几乎适用于任何模型;更适合创建精细的光滑模型;构件意识从简单的形状开始,再构造复杂的表面;不太适合于看起来坚硬的表面.3.3 建模优化

虚拟现实系统要求虚拟场景的实时显示,即图形显示速度必须跟上视点的改变速度,消除迟滞现象.为保证三维图形的快速生成,计算机每秒必须要生成10~30帧图像.当场景较简单时,实现实时显示并不困难,但是,为了达到逼真的显示效果,场景中往往多达数百万个多边形.同时,系统还要对场景进行照明、反混淆、阴影处理和纹理映射等,从而加大了计算负载,对实时显示提出了较高的要求.由于受到Internet 的带宽及传输速率的限制,使得当前在网络上还无法流畅地浏览比较复杂的场景,因此不可能像在作3DSMAX 场景时那样给模型制作非常精细的建模,贴上复杂的贴图,布置庞大的场景.因此,必须对系统进行优化以保证其实时性.本系统的优化着重于降低场景的复杂度,在编程时采取了以下措施:

1)对象的重复引用.对于需重复出现的物体,采用了重复引用的方法,即只对一个原始造型进行属性定义,并用DEF 语句定义该对象所属节点的名称,在以后的相同对象定义中,只需用USE 语句引用已定义的节点名便可获得对象的完整复制,再通过几何变换得到其他位置的物体.

2)可见消隐.因此,只绘制观察者当前所能看见的场景.当观察者仅能看到场景的很少一部分时,由于系统只显示相应场景,从而大大减少了所需显示的多边形数目.

编程中,通过限定观察者的视野来降低场景的复杂度.通过V iew point 节点的fieldOfView 域可定义一个视方锥体,它把应该从视点的位置和朝向所看到的物体指给了浏览器,浏览器只画出落在该视方锥体内的造型.当视方锥体的视域角值减小时,观察者的视野相应减小,但过小会造成所观察图像的变形.调整fieldOfView 域的视域角域值可获得一个最佳值,使得在观察图像不发生变形和观察者的主观感受自然的前提下,视野达到最小.

3)细节选择.可见消隐方法仅当观察者所看到的场景较简单时效果较为显著,如果场景较为复杂,该方法的作用不大.为此,对于复杂的物体模型我们采用了细节选择方法.这种方法是为复杂物体建立多个相似的模型,不同模型对物体的细节描述不同,表现为不同细节层次的模型其构成的多边形数目不相同.根据观察者视点的变化为各物体选择不同的细节模型,从而减少了所需显示的多边形数目,优化了绘制速度.

4)纹理贴图.通过在几何图形上使用不同的纹理贴图以及改变尺寸和方向,就能使场景看起来与实际的形状不同.尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间,但这比给物体建造细节的代价要小得多

.

图2 场景图事件体系中的事件流程

5)创建摄像机.在场景中建立的不同摄像机由VRML 浏览器列出,用户可以在场景中选择一个又一个的摄像机进行导航.即使是在浏览器中非常缓慢导航的很大环境,也可以通过一系列的摄像机视图观看到.

4 VRML 的交互技术

虚拟现实的关键在于交互,VRML 所带来的并不仅仅是用户和场景之间的交互,而是在交互的场景中,用户和用户的交流.VRML 中场景图事件体系中的事件流程(事件交互流程)如图2所示.

33 增刊吴英杰:VRM L 及其在虚拟现实中的应用

参考文献:

[1] 张施,杜可亮,刘见灼,等.WW W 上的虚拟现实技术[M ].北京:电子工业出版社,1998.[2] 黄铁军,柳建.V RM L 国际标准与应用指南[M ].北京:电子工业出版社,1999.[3] 孙家广,许隆文.计算机图形学[M ].北京:清华大学出版社,1996.

[4] Hubbell.3D ST U D IO M AX2技术精粹[M ].李瑞芳等译.北京:清华大学出版社,1999.

Virtual reality modeling language and its application to virtual reality

WU Ying-jie,WANG Xiao-dong

(Colleg e of I nformation Science and T echnology ,Fuzhou U niversity ,Fuzhou,Fujian 350002,China)

Abstract:Virtual reality is the three-dimension w orld simulated by https://www.wendangku.net/doc/3b10845772.html,ers can w alk into this w orld and operate objects in the system throug h the World Wide Web,so as to turn the real time character and the interaction character into reality.Virtual reality modeling language is the dimension simulation of HTM L,w hich can not only build the three-dimension scene model,but also realize the human-com puter interaction in the virtual scene.

Keywords:v irtual reality;modeling language;interaction

(接第28页)

Discussion of GIS data integration

WANG Jing-bin

(College of Infor mation Science and T echnolo gy,Fuzhou U niv ersity,Fuzhou,Fujian 350002,China)

Abstract:Som e w ays of manag ing GIS data by using database are discussed.T he mode of lengthw ay integra tion about spatial and temporal data in data w arehouse is put forw ard and several w ays about issuing GIS data in Web are com pared.

Keywords:GIS;data integration;Oracle;data w arehouse;OLAP;Web

34 福州大学学报(自然科学版)第29卷

3DMAX 与虚拟现实

3DMAX 与虚拟现实Vrml 2007年05月07日星期一20:38 3D Studio MAX 是Autodesk 公司在Windows 95/NT 环境下全面重新开发的一个动画制作产品，它具有一流的三维建模和动画制作功 能，使用它可以在PC 机上得到真正的工作站动画软件的性能和图像质量，因而深受广大用户的喜爱。 2. 2 VRML 2.0 Helpers 有VRML 编程经验的读者知道，用VRML 建立复杂三维模型是相当繁难的，而且毫无直观性可言，而3D Studio MAX 因其强大的三维建模和动画制作功能恰好可以弥补VRML 这方面的不足。为了更好地、更全面地支持VRML 2.0，3D Studio MAX 还提供了VRML 2.0Helpers 以帮助建立VRML 世界，它包含了几乎全部的VRML 特有造型，极大地方便了VRML 世界的建立。 启动3D Studio MAX 后，单击命令面板中的Create，再单击次级面板中的Helpers，在下拉式组合框中选取VRML 2.0，这时命令面板 上出现了12 种VRML 特有造型。 1) Anchor。Anchor 用来创建虚拟空间中的一个锚点造型，它用于VRML 世界之间的链接。点击锚点造型将引导VRML 浏览器顺 着链接检索出该链接所连的VRML 文件。这样当你漫步于Internet时，你可以很方便地从一个虚拟空间跨入另一个虚拟空间。 2) TouchSensor。TouchSensor 用来创建虚拟空间中的一个接触传感器造型，它用于检测参与者的动作并将其转化为适当的输出以触 发一段动画。这样当你将鼠标移到该造型或从该造型上移开时，就会开始或停止一段动画。 3) ProxSensor。ProxSensor用来创建虚拟空间中的一块不可见的长方形区域，该区域可以感知参与者的进入、离开以及参与者在该 长方形区域中移动的时间等，以此来触发一段动画或声音。 4) TimeSensor。TimeSensor 用来创建一个控制虚拟空间中动画进行的时钟。由于VRML 2.0动画采用了关键帧技术，因而你必须 为TimeSensor 所控制的造型指定关键时刻和关键值，VRML 2.0会利用线性内插算法计算出这些关键值之间的值以达到动画平滑的效果。 5) NavInfo。NavInfo 用来描述虚拟空间中替身的导航信息特性。在虚拟现实技术中，替身是真实世界中的人在虚拟空间中的代表。 使用替身，你可以控制它如何在虚拟空间中进行交互，它所看见的也就是你所看见的。NavInfo 可以指定替身外部轮廓的大小、他在虚拟 空间中的行动方式以及他在虚拟空间中的移动速度等特性。 6) Background。Background 用来描述虚拟空间中的背景特征，为你的VRML 世界提供一个外部环境。该背景由一个天空球体、一 个在天空球体内的地面球体和一个在天空与地面之间的背景立方体组成。这三者在概念上均为无穷大，你可以从不同的角度观察它们， 但你永远无法接近它们。 7) Fog。Fog 用来描述虚拟空间中雾的特性。利用Fog，你可以在你的虚拟空间中生成浓雾或薄雾，并可以改变雾的颜色。由于雾 的存在会影响虚拟空间中造型的颜色，因而可以增加VRML 世界的真实感。但请注意，Fog 不会对Background 所描述的背景产生任何

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，

VRML虚拟现实开发文档(含源代码).

虚拟现实开发文档 罗维03091350 1.功能概述 运用vrml语言构造了一个虚拟现实世界。运动物体包括气球，火车，汽车，交通灯等，静止物体包括山脉，树林，房屋，人物，花草，电话亭，国旗，座椅，广告牌，雨伞等，另外还包含背景和声音。 2.使用说明 2.1广告牌 截图： 程序： #VRML V2.0 utf8 Transform {

translation 0.0 0.0 0.0 #背景颜色 children [ Transform { translation 0.0 0.0 0 children [ #创建广告牌造型 Shape { appearance Appearance{ material Material { diffuseColor 0.2 0.3 0.3 } } geometry Box { #广告牌 size 12 6.5 0.2 } } ] } Transform { translation 0.0 0.0 -0.02 children [ Shape { appearance Appearance{ texture I mageTexture { url "advertisement.png" } material Material { diffuseColor 0.0 0.0 0.0 } } geometry Box { size 11 5.6 0.4 #广告屏幕 } } ] } ] } DEF leg Transform{ #广告柱子translation 5 -4 0.1 scale 0.04 0.04 0.04 children[ Shape { # Shape 模型节点 appearance Appearance{ material Material { #空间物体造型外观 diffuseColor 0.2 0.3 0.3 #一种材料的漫反射颜色 } } geometry Cylinder { #柱体节点 radius 2.0 #圆柱体半径 height 100.0 #圆柱体高 top TRUE #圆柱体有顶 #bottom TRUE #圆柱体有底 bottom FALSE side TRUE #圆柱体有曲面 } } ] } Transform{ #椅子腿 translation -10 0 0 children USE leg } 2.2热气球 截图：

虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术旅游中的应用 2013年10月27日

虚拟现实技术在旅游业中的应用 （一）.虚拟现实技术简介: 虚拟现实技术（Virtual Reality），又称灵境技术, 为人机交互界面, 特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视 觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 （二）.虚拟现实技术的发展概述 1966年，美国MIT的林肯实验室正式开始了头盔式显示器, 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。1993年的11月,用虚拟现实技术设计波音777获得成功. 正是因为虚拟现实系统极其广泛的应用领域，如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、与培训、信息可视 化以及远程通讯等，人们对迅速发展中的虚拟现实系统的广阔应用前景充满了憧憬与 兴趣。 （三）.虚拟现实的定义： 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成 一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真， 可借助传感头盔、数据手套等专业设备，让用户进入虚拟空间，实时感知和操作虚拟 世界中的各种对象，从而通过视觉、触觉和听觉等获得身临其境的真实感受 （四）.虚拟现实技术的四个技术特征 I.多感知性 II．存在感 III交互性 IV．自主性 （五）.虚拟现实系统主要由以下六个模块构成 1).检测模块2). 反馈模块3). 传感器模块4.) 控制模块5). 建模模块

（六）.虚拟现实技术的应用 1.虚拟旅游的概述：所谓虚拟旅游，指的是建立在现实旅游景观基础上，通过模拟或超现实景，构建一个虚拟旅游环境，网友能够身临其境般地逛逛看看。虚拟仿 真visual simulation技术的应用范围之一。应用计算机技术实现场景的三维模拟， 借助一定的技术手段使操作者感受目的地场景。 2.它的方式大致是: 虚拟现实技术系统营造虚拟旅游环境,旅游者首先通过网 络平台上, 运用某些设备完全进入虚拟环境中, 并可根据需要利用多种交互设备(如头盔、数据手套和数据服等) 来驾驭该环境, 同时用于操作该环境中的物体(如山水、园 林建筑、植物等) ; 在虚拟环境中, 旅游者还可参与发生的事件,或与其他参与者(旅 游者等) 相互交流; 当虚拟旅游结束时, 旅游者可以自主地退出虚拟旅游环境返回到 现实环境中来。 3.虚拟旅游的发展现状: 依托于虚拟现实技术和信息技术发展起来的虚拟旅游，是旅游业的一次科技革命，目前主要应用于旅游景区、饭店及会展的营销。 和虚拟现实技术在旅游业发展中的应用 万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台，客户端应用软件。采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。WebGIS可以最大限度的满足旅游政府部门，旅游企业，旅游者不同的需求 首先利用WebGIS的电子地图支持功能实现地图的生成，管理，显示，和网路共享，然后利用旅游专题数据库储存的景区地形数据和建筑，道路等矢量数据，以及相应的 纹理图片，实景图像，音频视频等多媒体数据资料，通过应用虚拟现实建模语言 （X3D,VRML）建模生成逼真的虚拟旅游景区三维场景或全景图像。 利用虚拟现实技术，旅游相关部门和企业能够把本地区具有代表性的景点（园林 古迹，山水人家，寺庙等）数字化，虚拟化到网络上去，供旅游咨询者通过浏览器下 载和浏览，实现在线的虚拟现实旅游，在虚拟化旅游场景中，旅游者可以任意地在其 中漫游，如以鸟的方式俯视景区全景，或者以走动，飞行等不同的方式从上下左右任 意角度进行游览，或者走进建筑物，甚至能够潜入海底世界。旅游者还可以在进行虚 拟旅游的同时，免费听到幕后“导游者”悉心的介绍，这将给旅游者以全新的旅游体验，无疑会比文字，图片之类的广告更吸引，更有效果。

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，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[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

[虚拟现实,技术]虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术及其应用 摘要 迄今为止虚拟现实技术已经成为计算机技术领域中炙手可热的技术之一。在本文中会基于虚拟现实技术的概况，发展趋势等方面做一些详细的描述并且对其具有的特点进行详细描述，在另一方面会介绍虚拟现实技术在现实生活中的各类丰富多彩的应用，还针对其当前的真实状况，对未来虚拟现实的发展总结了一些展望。 【关键词】虚拟现实技术应用交互 1 虚拟现实概念 虚拟现实来源于英文“Virtual Reality”一词的翻译，还被译为“灵境”的意思。虚拟现实技术最早可以追溯到上世纪50年代，那时候的立体电影配合着大视野的电影图像与声响，就能够让人们能够置身到图像环境中，这也算得上是早起虚拟现实的雏形。 随着科学技术的发展，虚拟技术得到了机遇获得了快速的发展，1990年时专业人员首次对其进行了具体的定义：三维计算机图形学技术，运用多功能传感器的交互式接口技术和高度清晰度的显示技术。虚拟现实技术基于这三种技术创建了一个虚拟的感受环境，使得人们可以感受到现实生活中的一切感官的感受，包括：视觉，听觉，触觉等感官的感受，甚至于感受到一些超越现实技术的环境。 2 虚拟现实的特征 2.1 沉浸感 “沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。 2.2 交互性 在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。 2.3 构想性 所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。

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

虚拟现实技术应用及其未来展望

虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练

VRML及其在虚拟现实中的应用

文章编号:1000-2243(2001)S0-0029-06 VRM L 及其在虚拟现实中的应用 吴英杰,王晓东 (福州大学信息科学与技术学院,福建福州 350002) 摘要:虚拟现实是计算机模拟的三维环境,用户在W WW 中可以走进这个环境并操纵系统中的对象,使其实时性和交互性变为现实.V RM L 是HT M L 的3D 模拟,它不仅可以用来建立三维场景的模型,也可以用来实现虚拟场景中的人机交互. 关键词:虚拟现实;建模语言;交互性中图分类号:T P 391文献标识码:A 仅用文字、图象很难说明事物动态的过程.用三维、动画的方式,制作一个沿着某一条路径浏览的动画,而且,这个动画可以沿着这条路径反复播放.虚拟现实是计算机模拟的三维环境,用户可以走进这个环境并操纵场景中的对象,它的图形渲染是 实时 的,这种 实时性 导致了在虚拟场景中的人机 可交互性 .目前,利用VRML 技术已部分实现网上虚拟科技馆场景模型的设计和部分科普作品的开发,能较好地体现虚拟现实的模拟三维性和人机 可交互性 . 1 虚拟现实的特征 VR 具有3个最突出的特征,即3 I 特征[1]:交互性(Interactivity )、想象性(Imagination)和沉浸感(Immersion). 交互性主要是指参与者通过使用专门设备,用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度.例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体,且有抓取东西的感觉以及对物体重量的感觉,视场中被抓起的物体也随着手的移动而移动.由于VR 并不只是一种媒介或一个高级终端用户界面,它的应用能解决在工程、医学、军事等方面的问题,这些应用是VR 与设计者并行操作,为发挥它们的创造性而设计的.这极大地依赖于人类的想象力,这就是VR 的第二个特征 想象性. VR 的最主要的技术特征是沉浸感,即身临其境的感觉.导致 沉浸感 的原因是用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉.为此,必须具备3种基本技术要素.图1表示出了3种技术要素间的关系 . 图1 虚拟现实的技术要素 1)图像(Imagery).虚拟物体要有三维结构的显示,其中包括主要由以双目视差、运动视差提供的深度信息;图像显示要有足够大的视场,造成 在图像世界内观察 而不是 窗口观察 的感觉;显示画面符合观察者当前的视点,能跟随视线变化;物体图像能得到不同层次的细节审视. 2)交互(Interaction).虚拟物体与用户间的交互是三维的,用户是交互的主体;用户能觉得自己是在虚拟环境中参与对物体的控制;交互是多感知的,用户可以使用与现实生活不同的方式(例如手语)与虚拟物体交互. 3)行为(Behavior).虚拟物体在独自活动时、或相互作用时、或在与用户的交互作用中,其动态都要有一定的表现,这些表现或者服从 于自然规律,或者遵循设计者想象的规律,这也称之为VR 系统的自主性(autonomy ).自主性是指虚拟环 收稿日期:2001-05-20 作者简介:吴英杰(1979-),男,硕士研究生. 第29卷增刊福州大学学报(自然科学版) V ol.29Supp.2001年8月 Jour nal of Fuzhou U niversity (N atural Science) Aug.2001

虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍

5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业

虚拟现实技术行业应用范围

虚拟现实技术行业应用范围 1.城市规划 在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，能运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，为城市建设提供可靠的参考数据。而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，能了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。 2.医学 虚拟现实技术在医学领域上的应用主要体现在医学动画上。传统的医学动画仅仅只能在平面、三维的角度展示医学原理、人体结构等。而虚拟现实技术的应用突破了视角的限制，让人能进到“体内”，在人体内漫游，以任意角度观察人体结构。 3.文物保护 虚拟现实技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。 4.交通 无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。 5.房地产 近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，把虚拟现实和传统的建筑动画、地产动画结合起来，不仅十分完美的表现室内的环境和整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，https://www.wendangku.net/doc/3b10845772.html,喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在三维的室内空间中自由行走、任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。 6.游戏 对于游戏的开发，目前虚拟现实技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。 7.军事 虚拟现实技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。 8.家电 家电产品的展示、展览、发布上。运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。

虚拟现实(VRML语言)

虚拟现实（VRML语言） 摘要：虚拟现实技术是利用计算机的图形环境和电子技术外设产生逼真的视、听、触、力等伪物质三维感觉环境。VRML 是面向实时漫游的虚拟现实造型语言。本文简要介绍了虚拟现实技术的概念、技术特征、应用及VRML的概念、发展与构造，并讨论了VRML在虚拟现实技术应用中重要地位。 关键词：计算机；虚拟现实；VRML 1 虚拟现实技术 1．1虚拟现实技术的概念 虚拟现实(Viamal Reality)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，是一种新的人一机界面形式。它追求的是将传统的计算机从一种需要人用键盘、鼠标对其进行操作的设备变成了人处于计算机创造的人工环境中。用户借助物定装备(如数据手套、头盔等)以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。 1．2虚拟现实技术的发展过程 虚拟现实技术的起源可以追溯到1970年，任Ivan Suther Land领导下研制成功了第一个头盔显示器。人们戴上头盔显示器，可以看到一个边长5厘米的立方体线框图飘浮在自己眼前。当实验者转动头部时，可以看见这个发光的立方体的不同侧面，可以像真实世界中那样来确定这个物体的形状和位置。1972年Nolan·Bushnell发明了电子游戏rorh；1985年，Apple公司的Macintosh开始研制Sinmet，1989年Sinmet完成。NASA的Ames研究中心利用Radioshaek公司的袖珍式液晶显示电视的屏幕研制成为头戴式虚拟现实眼镜，并研制成第一台商用虚拟现实硬／软件，美国空军的Supemoelwit 飞行模拟器。虚拟现实这个名词已成为平常生活话题。 1．3虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术具有以下三个基本特征： (1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。 (2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，代写毕业论文使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。 (3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。 1．4虚拟现实技术的应用 随着虚拟现实技术的迅速发展，它已经被应用于广泛的领域： (1)工程和建筑可用它设计各种产品和施工设备，建造工厂等预实现。如一个新产品的先期开发、一个具体建筑物一次性仿真。 (2)医学其范围包括建立合成药物的分子结构模型到各种医学模拟，如用来设计各种合成药物，允许研究人员测试各种药物特性，进行人体解剖仿真，外科手术仿真器。 (3)军工模拟最初的军工模拟是推动VR发展的主要力量，VR的许多成功的应用也是在此方面，代写医学论文如飞机驾驶模拟器、近战战术训练器、虚拟战场等。 (4)科学可视化现在，有许多数据或物质，如红外光、微波、雷达、电磁场、在通道中流动的各种数据都不是可见的，利用VR技术，很容易将这些东西可视，这就为我们的研究带来很大的方便。 (5)金融和娱乐金融可视化是指将大量数据变换成图象式物质，从而使数据更易理解和分析。娱乐是VR的一个巨大市场，世界一些著名的娱乐城已建成VR娱东中心，在这个环境中许多话都已变成“现实”。 (6)教育VR教育是一种非常有意义的潜在市场。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演—个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的

虚拟现实技术简介与应用行业和领域

虚拟现实技术（Virtual Reality 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、仿真技术学、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。 虚拟现实是多种技术的综合，其关键技术包括以下几个方面： 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实际模拟场景环境，或者建立人们虚构的三维场景； 2、立体显示技术 在虚拟现实系统中本来就是纯三维场景，传统的是二维显示，在本软件平台已经实现了一键切换红绿立体现实功能，带上红绿眼镜，整个场景就变成了立体感十足的立体效果，就像看立体电影的效果； 3、交互技术 虚拟现实技术中的人机交互目前处在了键盘和鼠标的模式，不久将来，利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段； 4、系统集成技术 由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术为重中之重：包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等； 5、高度兼容 采用流行的通用技术，使得平台很方便的进行二次、三次开发，不断增强、完善其功能，利于扩展，预留接口可以做到无缝连接，方便内外部系统进行有机链接和兼容； （一）仿真类（展示展览） 1、房地产领域 （1）虚拟现实技术完全超越了传统的沙盘、三维动画、效果图等表现手法，充分展示建筑、人、自然的和谐统一，使开发商的项目全方位的展示和各种优势（卖点）充分凸现，同时低成本的虚拟样板间使客户提前感受“家”的温馨和协调。 （2）在售楼中心或房展会上是吸引客户，聚集人气的最高新的技术和手段。 （3）不需要另外制作价格不菲的三维动画，虚拟现实的各种场景漫游经过后期加工、制作、合成、编辑、特效等配上音乐和解说词，就是一个质量高清的虚拟现实动画宣传片，可直接用于电视台、网络上宣传和推介。

虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/3b10845772.html, 虚拟现实应用技术专业实训课程的教学研究作者：曾鹏 来源：《学习与科普》2019年第30期 摘要：本文基于笔者的教学实践和相关研究，首先介绍了虚拟现实技术的前景和实训课程出现的问题，然后问题从教学理念、教学方式、教学反馈三个方面，对虚拟现实应用技术专业实训课程的优化进行了研究。 关键词：虚拟现实应用技术专业;实训课程;优化 伴随着我国新一轮产业革命的临近，虚拟现实应用技术也开始逐渐活跃在人们的视野之中。虚拟现实应用技术可供应用的领域非常广泛，在影视、航天、建筑和医学等方面都能得到应用，各个高校顺应产业改革的步伐，也纷纷开始了虚拟现实技术与应用专业的相关课程。本文以虚拟现实应用技术专业实训课程为例，基于产教融合的思想对实训课程加以优化，为虚拟现实应用技术专业的进一步发展提供参考。 一、相关性分析 1.虚拟现实应用技术前景 虚拟现实应用技术也称灵境技术，属于仿真技术的一个前沿方向。虚拟现实应用技术依托电子信息、计算机技术和仿真技术，构造出虚拟环境来给用户以沉浸式的体验，当前最为代表性的虚拟现实技术当属VR眼镜。虚拟现实技术集交互性、沉浸性、自主性、构想性和多感知性于一体，当前各高校纷纷开设了虚拟现实技术专业，旨在为社会培育出高素质的技术型人才。 2.实训课程教学现状 因为虚拟现实应用技术专业开设的时间较为短暂，使得其实训课程在构建时便遇到了许多的问题。首先是资源的引入和整体实训课程缺乏一定的系统性，虚拟现实应用技术专业是一项集多种技术于一体的系统性开发工程，要求岗位工作人员不仅需要掌握相关建模语言的编写，更要掌握插补器和传感器的具体应用，需要完备的开发流程进行整体的规范，部分学校在进行实训课程时采用的是手工作坊式的开发模式，与企业的岗位需求有不小的差距;其次是整体积极性不足，主要表现为企业的积极性和学生的热情不足，使得整体的实训进度达不到预期的目标。企业方面主要是因为需要一线人员的长期参与，同时无法获得足够的短期效益，所以积极性不高，学生方面主要是因为实训课程的难度较大，使得部分学生无法跟上实训课程的进度。 二、专业实训课程教学优化设计 1.教学理念优化

虚拟现实技术―VRML篇

虚拟现实技术――VRML篇 一、VRML介绍 1.什么是VRML？ VRML是“Virtual Reality Modeling Language”的缩写形式，意思是“虚拟现实造型语言”。 第一代Web是以HTML为核心的二维浏览技术，受HTML语言的局限性，VRML之前的网页只能是简单的平面结构，而且实现环境与参与者的动态交互是非常烦琐的。第二代Web是以VRML为核心的三维浏览技术。第二代Web 把VRML与HTML、Java、媒体信息流等技术有机地结合起来，形成一种新的三维超媒体Web。 VRML是用来描述三维物体及其行为的，可以构建虚拟境界（Virtural World), 可以集成文本、图像、音响、MPEG影像等多种媒体类型，还可以内嵌用Java、ECMAScript等语言编写的程序代码。 以VRML为核心构建的虚拟世界中用户如身处真实世界，可以和虚拟物体交互，人们可以以习惯的自然方式访问各种场所，在虚拟社区中“直接”交谈和交往。事实上，目前采用VRML技术取得成功的案例已经很多，例如探路者到达火星后的信息就是利用VRML在因特网上即时发布的，网络用户可以以三维方式随探路者探索火星。 2.VRML的工作原理 VRML定义了一种把3D图形和多媒体集成在一起的文件格式。从语法角度看，VRML文件是显式地定义和组织起来的3D多媒体对象集合；从语义角度看，VRML文件描述的是基于时间的交互式3D多媒体信息的抽象功能行为。

VRML文件描述的基于时间的3D空间称为虚拟境界(Virtual World)，简称境界，所包含的图形对象和听觉对象可通过多种机制动态修改。 VRML文件可以包含对其他标准格式文件的引用。可以把JPEG、PNG和MPEG文件用于对象纹理映射，把WAV和MIDI文件用于在境界中播放的声音。另外，还可以引用包含Java或ECMAScript代码的文件，从而实现对象的编程行为。 VRML使用场景图（Scene Graph）数据结构来建立3D实境，VRML的场景图是一种代表所有3D世界静态特征的节点等级：几何关系、质材、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。几乎所有生产厂商，无论是CAD、建模、动画、VR，还是VRML，他们的结构核心都有场景图。 境界中的对象及其属性用节点(Node)描述，节点按照一定规则构成场景图(Scene Graph)，也就是说，场景图是境界的内部表示。场景图中的第一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象，它们按照层次体系组织起来，反映了境界的空间结构。另一类节点参与事件产生和路由机制，形成路由图(Route Graph)，确定境界随时间的推移如何动态变化。 VRML文件的解释、执行和呈现通过浏览器实现，这与利用浏览器显示HTML文件的机制完全相同。浏览器把场景图中的形态和声音呈现给用户，这种视听觉呈现即所谓的虚拟世界(境界)。用户通过浏览器获得的视听觉效果如同从某个特定方位体验到的，境界中的这种位置和朝向称为取景器(Viewer)。 3.VRML的应用 VRML在电子商务、教育、工程技术、建筑、娱乐、艺术等领域有广泛的应用。

虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技

术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。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。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维