上海的vr開發(fā)培訓
虛擬現(xiàn)實技術的特征及其構成
虛擬現(xiàn)實技術的特征
G.Burdea在《虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和它的應用》一文中，用三個“I”、“Immersion”、“Interaction”、“Imagination”來說明虛擬現(xiàn)實的特征，即沉浸、交互、想象，三者缺一不可。
（1）、沉浸性(Immersion)是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設備，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)境中的各種對象的相互作用，就如同在現(xiàn)實世界中的一樣。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。
（2）、交互性(Interaction)是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互，而且能夠**特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設備進行交互。計算機能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者**自身的語言、身體運動或動作等自然技能，就能對虛擬環(huán)境中的對象進行考察或操作。
（3）、多感知性(Imagination)。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中**人機交互，可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。研究和開發(fā)VR是為了擴展人類的認知與感知能力，建立和諧的人機環(huán)境。VR技術是人與技術完善的結合，它是計算機圖形學和人-機交互技術發(fā)展之產(chǎn)物，人在整個系統(tǒng)中占有十分重要的地位。利用VR技術的手段，使我們對所研究的對象和環(huán)境獲得“身臨其境”的感受，從而提高人類認知的廣度與深度，拓寬人類認識客觀世界的“認識空間”和“方法空間”，**終達到更本質(zhì)地反映客觀世界的實質(zhì)。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的種類
分類的依據(jù)不同，虛擬現(xiàn)實的種類也就不同。根據(jù)目前的發(fā)展來看，**常見的虛擬現(xiàn)實分類標準是按照其功能高低來進行劃分。虛擬現(xiàn)實按其功能高低大體可分為四類：桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(DesktopVR)，沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（ImmersionVR），分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（DistributedVR），增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。 （1）、桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用個人計算機和低級工作站實現(xiàn)仿真，計算機的屏幕作為參與者或用戶觀察虛擬環(huán)境的一個窗口，各種外部設備一般用來駕馭該虛擬環(huán)境，并且用于操縱在虛擬場景中的各種物體。由于桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以**桌上型機實現(xiàn)，所以成本較低，功能也比較單一，主要用于計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、建筑設計、桌面游戲等領域。 （2）、沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用頭盔顯示，以數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器為交互裝置，把參與者或用戶的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，使參與者暫時與真實環(huán)境相隔離，而真正成為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)內(nèi)部的一個參與者，并可以利用各種交互設備操作和駕馭虛擬環(huán)境，給參與者一種充分投入的感覺。沉浸式虛擬現(xiàn)實能讓人有身臨其境的真實感覺，因此常常用于各種培訓演示及高級游戲等領域。但是由于沉浸式虛擬現(xiàn)實需要用到頭盔、數(shù)據(jù)手套、跟蹤器等高技術設備，因此它的價格比較昂貴，所需要的軟件、硬件體系結構也比桌面級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)更加靈活。 （3）、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，是指在網(wǎng)絡環(huán)境下，充分利用分布于各地的資源，協(xié)同開發(fā)各種虛擬現(xiàn)實。分布式虛擬現(xiàn)實是沉浸式虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，它把分布于不同地方的沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)**網(wǎng)絡連接起來，共同實現(xiàn)某種用途，它使不同的參與者聯(lián)結在一起，同時參與一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，使用戶協(xié)同工作達到一個更高的境界。在目前，分布式虛擬現(xiàn)實主要基于兩種網(wǎng)絡平臺，一類是基于Internet的虛擬現(xiàn)實，另一類是基于告訴專用網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實。 （4）、增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又稱為混合虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，它是把真實環(huán)境和虛擬環(huán)境結合起來的一種系統(tǒng)，即可減少構成復雜真實環(huán)境的開銷，因為部分真實環(huán)境由虛擬環(huán)境代替，又可對實際物體進行操作，因為部分系統(tǒng)就是真實環(huán)境，從而真正達到了亦真亦幻的境界。
另外，還有一些其他的分類方法，如根據(jù)虛擬現(xiàn)實生成的方式，可將其分為基于幾何模型的圖形構造虛擬現(xiàn)實和基于實景圖像的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；根據(jù)虛擬現(xiàn)實生成器的性能和組成可將其分為四類：基于PC機的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、基于工作站的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、高度平行的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；根據(jù)交互界面的不同可將其分為五類：世界之窗、視頻映射、沉浸式系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、混合系統(tǒng)。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構成
( 1）檢測模塊：檢測用戶的操作命令，并**傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境。
（2）反饋模塊：接受來自傳感器模塊信息，為用戶提供實時反饋。
（3）傳感器模塊：一方面接受來自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境；另一方面將操作后產(chǎn)生的結果以各種反饋的形式提供給用戶。 （4）控制模塊：對傳感器進行控制，使其對用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實世界產(chǎn)生作用。
(5)建模模塊：獲取現(xiàn)實世界組成部分的三維表示，并由此構成對應的虛擬環(huán)境。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的關鍵技術
虛擬現(xiàn)實的關鍵技術包括以下幾方面:
（1）、動態(tài)環(huán)境建模技術。
虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實技術的核心內(nèi)容。動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(有規(guī)則的環(huán)境)，而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術，兩者的有機結合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。建模包括幾何建模、物理建模、運動建模。
（2）、實時三維圖形生成技術。
三維圖形的生成技術已經(jīng)較為成熟，其關鍵是如何實現(xiàn)實時生成。為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15幀/s，**是高于30幀/s。在不降低圖形的質(zhì)量和復雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術的研究內(nèi)容。
（3）、立體顯示和傳感器技術。
虛擬現(xiàn)實的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展。現(xiàn)有的設備還遠不能滿足系統(tǒng)的需要，例如，頭盔過重，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點；另外，力覺和觸覺傳感裝置的研究也有待進一步深入，虛擬現(xiàn)實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術。
（4）、應用系統(tǒng)開發(fā)技術。
虛擬現(xiàn)實應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當?shù)膽脤ο罂梢源蠓鹊靥岣呱a(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺、分布式虛擬現(xiàn)實技術等。 （5）、系統(tǒng)集成技術。
由于虛擬現(xiàn)實中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術起著至關重要的作用。集成技術包括信息的同步技術、模型的標定技術、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術、數(shù)據(jù)管理模型、識別和合成技術等。
虛擬現(xiàn)實技術的應用領域
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