計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)課論文考核要求

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)課論文計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的應(yīng)用姓 名： 王浩班 級： 10軟件三班學(xué) 號： 10770308系 部：計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的應(yīng)用前言摘要：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一個主要的目的就是要利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的真實(shí)感圖形。為此，必須建立圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型，計(jì)算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與另一門學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。事實(shí)上，圖形學(xué)也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術(shù)和實(shí)體造型技術(shù)作為其主要的研究內(nèi)容。同時(shí)，真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果是以數(shù)字圖像的方式提供的，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也就和圖像處理有著密切

2、的關(guān)系。正文：近年來虛擬頭盔的發(fā)展越來越快。目前，這個虛擬頭盔僅在瑞士圣約翰公園能夠讓體驗(yàn)者進(jìn)入虛擬3D世界，體驗(yàn)者能夠在“真實(shí)公園”的混合環(huán)境下進(jìn)行探索，通過照相機(jī)進(jìn)行觀看，以及通過計(jì)算機(jī)形成3D虛幻假像，其中包括：發(fā)光的草、夢幻般的昆蟲，以及天空中出現(xiàn)的奇特景象。這種新型虛擬頭盔被稱為“生命放大器(Lifeclipper)”，是一種全新的娛樂高科技裝置，通過背包中的高性能計(jì)算機(jī)使體驗(yàn)者進(jìn)入一個與現(xiàn)實(shí)并行的虛擬世界。其主要技術(shù)是近年來越來越火的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦

3、模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。VR是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當(dāng)裝置，自然地對虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置移動時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。 概括地說，虛擬現(xiàn)實(shí)

4、是人們通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。 虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。早在60年代初，隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，人們就開始研究立體聲與三維立體顯示相結(jié)合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。80年代，Jaron Lanier

5、提出了"虛擬現(xiàn)實(shí)"VR（Virtual Reality）的觀點(diǎn)，目的在于建立一種新的用戶界面，使用戶可以置身于計(jì)算機(jī)所表示的三維空間資料庫環(huán)境中，并可以通過眼、手、耳或特殊的空間三維裝置在這個環(huán)境中"環(huán)游"，創(chuàng)造出一種"親臨其境"的感覺。 虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、操作以及實(shí)時(shí)交互的環(huán)境。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)人機(jī)界面（如鍵盤、鼠標(biāo)器、圖形 用戶界面以及流行的Windows等）相比，虛擬現(xiàn)實(shí)無論在技術(shù)上還是思想上都有質(zhì)的飛躍。傳統(tǒng)的人機(jī)界面將用戶和計(jì)算機(jī)視為兩個獨(dú)立的實(shí)體，而將界面視為信息交換的媒介，由用戶把要求或指令輸入

6、計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對信息或受控對象作出動作反饋。虛擬現(xiàn)實(shí)則將用戶和計(jì)算機(jī)視為一個整體，通過各種直觀的工具將信息進(jìn)行可視化，形成一個逼真的環(huán)境，用戶直接置身于這種三維信息空間中自由地使用各種信息，并由此控制計(jì)算機(jī)。 虛擬現(xiàn)實(shí)用以下3種基本技術(shù)進(jìn)行了概括： 1、三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)； 2、采用多種功能傳感器的交互式接口技術(shù)； 3、高清晰度顯示技術(shù)。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)： 1、虛擬現(xiàn)實(shí)首先是一種可視化界面技術(shù)，可以有效地建立虛擬環(huán)境，這主要集中在兩個方面，一是虛擬環(huán)境能夠精確表示物體的狀態(tài)模型，二是環(huán)境的可視化及渲染。 2、虛擬現(xiàn)實(shí)僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)置的一個近似客觀存在的環(huán)境，為用戶提供逼真的三維視感、聽

7、感、觸感和嗅感的感受。它是硬件、軟件和外圍設(shè)備的有機(jī)組合。 3、用戶可通過自身的技能以6個自由度在這個仿真環(huán)境里進(jìn)行交互操作。 4、 虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵是傳感技術(shù)。 5、虛擬現(xiàn)實(shí)離不開視覺和聽覺的新型可感知動態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)?？筛兄獎討B(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)與文字識別、圖像理解、語音識別和匹配技術(shù)關(guān)系密切，并需結(jié)合高速的動態(tài)數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)。 6、虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或計(jì)算機(jī)成像生成的一幅畫面，更重要的是人們可以通過計(jì)算機(jī)和各種人機(jī)界面與機(jī)交互，并在精神感覺上進(jìn)入環(huán)境。它需要結(jié)合人工智能，模糊邏輯和神經(jīng)元技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手

8、的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。下面對這些技術(shù)分別加以說明。下面就來介紹下三位計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)。三維計(jì)算機(jī)圖形（3D Computer Graphics）是計(jì)算機(jī)和特殊三維軟件幫助下創(chuàng)造的作品。一般來講，該術(shù)語可指代創(chuàng)造這些圖形的過程，或者三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的研究領(lǐng)域，及其相關(guān)技術(shù)。三維計(jì)算機(jī)圖形和二維計(jì)算機(jī)圖形的不同之處在于計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲了幾何數(shù)據(jù)的三維表示，用于計(jì)算和繪制最終的二維圖像。一般來講，為三維計(jì)算機(jī)圖形準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù)的三維建模的藝術(shù)和雕塑及照相類似，而二維計(jì)算機(jī)圖形的藝術(shù)和繪畫相似。但是，三維計(jì)算機(jī)圖形依賴于很多二維計(jì)算機(jī)圖形的相同算法。計(jì)算機(jī)圖形軟件中