（中職）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用【03】第1章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述 電子課件

1、正版課件 內(nèi)容可修改（中職）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用【03】第1章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述 電子課件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論INTRODUCTION TO VIRTUAL REALITY TECHNOLOG第一章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況01 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類02虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備03虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展歷史04學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況我想在座大家都有過(guò)做夢(mèng)的經(jīng)歷。大家流連于美夢(mèng)之中而不能自拔。或被噩夢(mèng)所驚醒，但又沉浸于其中。是因?yàn)閴?mèng)既有現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感，而又非真實(shí)的存在，在虛幻與真實(shí)之間營(yíng)造了一種現(xiàn)實(shí)不可能達(dá)到的神奇意境。1.1.1. 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)圖1-1 夢(mèng)境一般真實(shí)而虛幻的三維幻境技術(shù)那么今天我

2、將給大家講的是，營(yíng)造出夢(mèng)境一般真實(shí)而虛幻的三維幻境技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況虛擬現(xiàn)實(shí)是基于計(jì)算機(jī)的高新技術(shù)，因?yàn)樗袎?mèng)境一般的真實(shí)和虛幻，所以稱之為靈境技術(shù)。它是用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生的三維虛擬空間，通過(guò)多種交互設(shè)備，使參與者能沉浸其中，得到與現(xiàn)實(shí)一般，真實(shí)感受的技術(shù)。1.1.1. 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)圖1-2 使用設(shè)備感知虛擬現(xiàn)實(shí)1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況1.1.1. 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)圖1-3 虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)它是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)，傳感技術(shù)，人工智能等技術(shù)領(lǐng)域。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況1.1.1. 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)圖1-4 虛擬現(xiàn)實(shí)是交互互動(dòng)技術(shù)一

3、方面，讓人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等感官產(chǎn)生真實(shí)的感覺(jué)，另一方面，人們又可以通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互互動(dòng)，產(chǎn)生思維體驗(yàn)的真實(shí)感。沉浸性：是指受眾體驗(yàn)的真實(shí)性。它包括了受眾在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，視、聽(tīng)、嗅、味、觸等方面的感官的真實(shí)體驗(yàn)，能讓受眾忘記真實(shí)的環(huán)境，沉浸在虛擬世界之中，有如夢(mèng)境一般的感覺(jué)。1.1.2. 沉浸性、交互性、構(gòu)想性三個(gè)主要特征圖1-5 沉浸在虛擬世界之中1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況交互性：是指受眾通過(guò)設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)信息交流，如通過(guò)定位設(shè)備和力反饋設(shè)備可以讓受眾能感受到象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中取物一樣真實(shí)。它與沉浸性具有相互依存的關(guān)系，也是構(gòu)成真實(shí)感的重要組

4、成部分。圖1-6 與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)信息交流1.1.2. 沉浸性、交互性、構(gòu)想性三個(gè)主要特征1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況構(gòu)想性：一是指虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)作者可以通過(guò)超越現(xiàn)實(shí)的束縛，構(gòu)想出非現(xiàn)實(shí)、非客觀存在的環(huán)境，讓人產(chǎn)生穿越、夢(mèng)境般的真實(shí)感受。二是指受眾在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中通過(guò)交互性與沉浸性而產(chǎn)生的豐富的想象空間。圖1-7 通過(guò)交互性與沉浸性而產(chǎn)生的豐富的想象空間1.1.2. 沉浸性、交互性、構(gòu)想性三個(gè)主要特征1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特征是什么，如何理解？1.1.2.作業(yè)1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類通過(guò)上一講，我們已經(jīng)了解到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)作

5、用于人體感官的技術(shù)，它是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上構(gòu)建的視、聽(tīng)、嗅、味、觸等方面的體感系統(tǒng)，即虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的功能效果和技術(shù)的不同，可以將其劃分為：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。1.2 虛擬技術(shù)分類圖1-7 虛擬現(xiàn)實(shí)的類型1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Desktop VR System）是一套基于普通計(jì)算機(jī)平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。利用立體顯示器，產(chǎn)生虛擬場(chǎng)景，參與者使用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、力反饋器、三維鼠標(biāo)、或其它手控輸入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要技術(shù)特征：沉浸感、交互性、構(gòu)想性的特征。 1.2

6、.1 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-8 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的屏幕是參觀者觀察虛擬境界的一個(gè)窗口，應(yīng)用專業(yè)軟件設(shè)計(jì)各種環(huán)境。通過(guò)立體顯示器觀看虛擬三維場(chǎng)景的立體效果，它所帶來(lái)的立體視覺(jué)能使參與著產(chǎn)生一定程度的投入感。1.2.1 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-9 立體顯示器觀看虛擬三維場(chǎng)景的立體效果1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類桌面虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）系統(tǒng)中主要的功能塊包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、利用攝像頭的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、音響系統(tǒng)甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）系統(tǒng)中，人們將面對(duì)一種顯示屏幕，通過(guò)這個(gè)窗口可以看到一個(gè)虛擬世界。窗口中的景象看起來(lái)真實(shí)，聽(tīng)起來(lái)生動(dòng)，操作起來(lái)

7、物體的行為感人，如：汽車(chē)模擬器、飛機(jī)模擬器、電子會(huì)議等都屬于桌面VR系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是用戶比較自由，不需要佩帶頭盔和耳機(jī)，也不需要帶數(shù)據(jù)手套和跟蹤器，并且可以允許多個(gè)用戶同時(shí)加入系統(tǒng)，對(duì)用戶數(shù)的限制較小。但桌面VR系統(tǒng)難以解決雙目視覺(jué)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，難以構(gòu)造用戶沉浸于其中的虛擬環(huán)境。而沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)從根本上解決了這一問(wèn)題。1.2.1 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-10 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求用戶戴上立體顯示頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等，使用戶在與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維圖形交互中，形成一個(gè)虛擬的三維環(huán)境。用戶在這個(gè)三維虛擬環(huán)境中，可以行走、飛行運(yùn)動(dòng)，可以多感知地如：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)

8、、力覺(jué)、觸覺(jué)等與三維虛擬物體交互，其真實(shí)性感覺(jué)或效果，與人在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中相類似。由于虛擬現(xiàn)實(shí)把人在三維虛擬世界中的感覺(jué)和行為現(xiàn)實(shí)化，因此把這樣的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)稱為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Immersive VR System）。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-11 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求用戶戴上立體顯示頭盔1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用封閉的三維立體視景和音響系統(tǒng)，使得用戶“進(jìn)入”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬世界中，從而產(chǎn)生身臨其境的效果。這是一類較高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它把用戶的個(gè)人視點(diǎn)完全沉浸到虛擬世界中。按照沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的不同，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又可分為基于頭盔顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)

9、系統(tǒng)，和基于多屏顯示或投影的空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：環(huán)幕式、工作墻、全息工作臺(tái)、球形等。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-11 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括頭盔顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類基于頭盔顯示器沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用各種頭盔顯示器把人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉在一起，通過(guò)數(shù)據(jù)手套、頭部跟蹤器（砣螺儀）、重力感應(yīng)等交互裝置，使用戶完全置于計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中，從而產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的錯(cuò)覺(jué)。計(jì)算機(jī)通過(guò)用戶所戴的數(shù)據(jù)手套和跟蹤器可以測(cè)試出用戶的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋到生成的視景中，產(chǎn)生身臨其境的效果。 1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-12

10、 基于頭盔沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類CAVE（Cave Automatic Virtual Environment）空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，在外形上是使用投影系統(tǒng)，圍繞著觀察者具有多個(gè)圖像畫(huà)面的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，多個(gè)投影面組成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)。理論上CAVE是基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)把高分辨率的立體投影技術(shù)和三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、音響技術(shù)、傳感器技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生一個(gè)供多人使用的完全沉浸的虛擬環(huán)境。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-12 空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類CAVE是由三個(gè)后投影屏作墻，一個(gè)下投影屏作地板形成的一個(gè)封閉的空間。高分辨率投影儀以120Hz的場(chǎng)刷

11、新率顯示計(jì)算機(jī)生成的立體圖像，同時(shí)，計(jì)算機(jī)控制的放大器通過(guò)揚(yáng)聲器網(wǎng)轉(zhuǎn)播所選定的聲音。在CAVE環(huán)境中，用戶（一人或多人）感到被高分辨率的三維圖像、聲音所徹底包圍，體驗(yàn)到沉浸入虛擬環(huán)境的強(qiáng)烈感覺(jué)。較早的一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)是“壁櫥式大教堂”（the Closet Cathedral），它能夠使實(shí)際處于較小空間的觀眾，產(chǎn)生處于極其廣闊的環(huán)境中的印象。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-13 空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類在CAVE虛擬環(huán)境中，用戶就可實(shí)現(xiàn)交互的探索，體驗(yàn)到實(shí)時(shí)的體感回應(yīng)。CAVE的典型應(yīng)用包括交互式分子造型、未來(lái)科學(xué)探索的可視化、聲音模擬、機(jī)械制造、建筑設(shè)計(jì)、天氣模擬及

12、醫(yī)學(xué)造型等。CAVE沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，如圖1-14所示。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-14 在空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，體驗(yàn)到實(shí)時(shí)的體感回應(yīng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類在CAVE中，觀察者視點(diǎn)位置通過(guò)位置傳感器實(shí)時(shí)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成各屏幕的圖像，然后在各屏幕上計(jì)算出立體圖像，觀察者戴上立體眼鏡就可以看到三維空間立體效果，體驗(yàn)身臨其境的感覺(jué)。如果系統(tǒng)中配備三維交互跟蹤設(shè)備，觀察者不需移動(dòng)，只要操作手上的按鈕，就可以大范圍地調(diào)節(jié)觀察范圍，真正體驗(yàn)在空間中諸如“漫游”、“飛行”等特殊效果，這些特殊效果和感覺(jué)在非CAVE系統(tǒng)中是無(wú)法體驗(yàn)的。1.2.2 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-14 在

13、空穴形沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，體驗(yàn)到實(shí)時(shí)的體感回應(yīng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是更為高級(jí)的系統(tǒng)，他在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)用戶連在一起，共享同一虛擬空間，進(jìn)行交互，協(xié)作完成一項(xiàng)任務(wù)，從而為用戶提供一個(gè)更為真實(shí)的人工合成環(huán)境。1.2.3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-15 多個(gè)用戶連在一起 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Distributed VR System）是虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)包括【因特網(wǎng)（Internet）、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet）和外聯(lián)網(wǎng)（Extranet）、信息高速公路（Information Super-hig

14、hway）】1.2.3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-15 內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的協(xié)作 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了另一個(gè)新的研究方向，即在線虛擬現(xiàn)實(shí)方向。在線虛擬現(xiàn)實(shí)是指分布在不同地域的人，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的網(wǎng)上三維環(huán)境，用戶在該三維環(huán)境中，可以行走、飛行，也可以與虛擬物體或其他用戶相互交互。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實(shí)時(shí)圖像壓縮技術(shù)等，它的關(guān)鍵是分布式交互仿真協(xié)議。隨著高速網(wǎng)、寬帶網(wǎng)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)計(jì)算和三維圖形處理能力的提高，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)逐漸地與因特網(wǎng)/萬(wàn)維網(wǎng)融合在一起，分布式虛擬環(huán)境也同時(shí)成為沉浸式虛擬環(huán)境。1.2.3 分布

15、式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類在分布式虛擬環(huán)境中，每個(gè)獨(dú)立的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)稱為一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”或“主機(jī)”。每個(gè)用戶在虛擬環(huán)境中用“實(shí)體”（Entity）表示，也稱為“化身”（Avatar）或“對(duì)象”（Object）。在線虛擬現(xiàn)實(shí)一般把人與人之間的社會(huì)交互作為系統(tǒng)的重點(diǎn)。在線虛擬現(xiàn)實(shí)通常被稱為分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。1.2.3 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-16 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）是它通過(guò)電腦技術(shù)，將真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫(huà)面或空間。它不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息,而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來(lái)，兩種信息相互

16、補(bǔ)充、疊加。1.2.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-17 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對(duì)象準(zhǔn)確“放置”在真實(shí)環(huán)境中，借助顯示設(shè)備將虛擬對(duì)象與真實(shí)環(huán)境融為一體，并呈現(xiàn)給使用者一個(gè)感官效果真實(shí)的新環(huán)境。因此增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互的新特點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展也提出了混合現(xiàn)實(shí)（MR、XR）的概念。1.2.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-17 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對(duì)象準(zhǔn)確“放置”在真實(shí)環(huán)境中，借助顯示設(shè)備將虛擬對(duì)象與真實(shí)環(huán)境融為一體，并呈現(xiàn)給使用者一個(gè)感官效果真實(shí)的新環(huán)境。因此增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互的新特點(diǎn)。增強(qiáng)

17、現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展也提出了混合現(xiàn)實(shí)（MR、XR）的概念。1.2.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)圖1-17 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，也稱大眾化模式。純軟件是針對(duì)開(kāi)發(fā)者而言的，是一個(gè)相對(duì)的概念，是在無(wú)需增加虛擬現(xiàn)實(shí)專用硬件設(shè)備設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的前提下，利用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、通用虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備（比如說(shuō)頭顯、游戲操作桿等）、網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件環(huán)境實(shí)現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。特點(diǎn)是投資最少，效果最顯著，屬于民用范圍。適合于個(gè)人、小集體開(kāi)發(fā)使用。是既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的一種虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)模式。虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的典型代表，X3D、VRML、JAVA3D、OpenGL以及Vega等軟件產(chǎn)品。本書(shū)將著重介紹以軟件虛擬現(xiàn)實(shí)技

18、術(shù)為平臺(tái)的純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。適合于個(gè)人、工程技術(shù)人員以及小型開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)使用。屬于經(jīng)濟(jì)實(shí)用型虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)模式。1.2.5 純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 圖1-18 純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類虛擬現(xiàn)實(shí)可穿戴系統(tǒng)，即應(yīng)用可穿戴式交互設(shè)備構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)讓我們正在進(jìn)入科幻時(shí)代，從前只能在科幻片里才能看到的東西，正在一件件出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活中。如眼鏡、手套、手表、服飾、鞋、首飾等虛擬現(xiàn)實(shí)可穿戴式交互傳感設(shè)備。即在這些穿戴中物件加入傳感器或顯示器。1.2.6 虛擬現(xiàn)實(shí)可穿戴系統(tǒng) 圖1-19 虛擬現(xiàn)實(shí)可穿戴系統(tǒng)1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有哪些類型，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明它們各自有什么特點(diǎn)？作業(yè)

19、 1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備在上一講的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了虛擬現(xiàn)實(shí)的不同類型。不同類型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都需要不同的設(shè)備做支撐，即便是最簡(jiǎn)易的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，如果要達(dá)到沉浸感與交互性和構(gòu)想性，至少需要把平面的計(jì)算機(jī)屏幕或投影屏幕改為三維顯示屏幕，或三維顯示頭盔，來(lái)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上的沉浸感；需要增加具有定位功能的交互操縱桿來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的交互互動(dòng)功能。如果對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)有更多的功能要求的話，那就需要更為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備。如：三維立體眼鏡、3D頭盔顯示器（HMD）、數(shù)據(jù)手套（Data Glove）、數(shù)據(jù)衣（Data Suit）、跟蹤設(shè)備（Tracking Equipment）、控制球（Sphere Con

20、troller）、三維立體聲耳機(jī)（Three Dimensional Earphone）、三維立體掃描儀和三維立體投影設(shè)備等。1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備三維立體眼鏡，是用于3D模擬場(chǎng)景VR效果的觀察裝置，它利用液晶光閥 高速切換左右眼圖像原理，來(lái)增加沉浸感，支持逐行和隔行立體顯示觀察，它可分為有線和無(wú)線兩大類，是目前最為流行和經(jīng)濟(jì)適用的VR觀察設(shè)備。1.3.1 三維立體眼鏡圖1-20 三維立體眼鏡1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備有線立體眼鏡的鏡框上裝有電池和液晶調(diào)制器控制的鏡片，立體監(jiān)視器裝有紅外線發(fā)射器，根據(jù)監(jiān)視器顯示左右眼視圖的頻率發(fā)射紅外控制信號(hào)。有

21、線立體眼鏡的液晶調(diào)制器接收到紅外控制信號(hào)后，調(diào)制左右鏡片上液晶光閥的通斷狀態(tài)，控制左右鏡片的透明和不透明狀態(tài)。輪流高速切換鏡片的通斷，使左右眼睛分別只能看到監(jiān)視器上顯示的左右圖像。有線立體眼鏡的圖像質(zhì)量好，價(jià)格高，活動(dòng)范圍有限。無(wú)線立體眼鏡是在立體眼鏡的左右鏡片上，利用兩片正交的偏振濾光片，分別只容許一個(gè)方向的偏振光通過(guò)。監(jiān)視顯示器前還安裝有一塊與顯示屏同樣尺寸的液晶立體調(diào)制器，監(jiān)視器顯示的左右眼圖像經(jīng)液晶立體調(diào)制后形成左偏振光和右偏振光，然后，分別透過(guò)無(wú)線立體眼鏡的左右鏡片，實(shí)現(xiàn)左右眼分別只能看到監(jiān)視器上顯示的左右圖像的目的。無(wú)線立體眼鏡價(jià)格低廉，適合于大眾消費(fèi)。1.3.1 三維立體眼鏡1.

22、3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備數(shù)據(jù)手套是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的基本交互設(shè)備，它作為一只虛擬的手或控件用于三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的模擬交互，可操控虛擬物體。數(shù)據(jù)手套具有有線和無(wú)線、左手和右手之分。在數(shù)據(jù)手套上有一個(gè)附加在手背上的傳感器，和手指上的彎曲的柔件傳感器，各個(gè)柔件傳感器可用于測(cè)定手指的關(guān)節(jié)角度。它在任何時(shí)刻計(jì)算出手的位置和方向和手指彎曲度。1.3.2 數(shù)據(jù)手套圖1-20 數(shù)據(jù)手套1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備數(shù)據(jù)頭盔又稱頭盔顯示器（Head Mounted Display，HMD）是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最主要硬件設(shè)備，用于觀測(cè)和顯示虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三維立體場(chǎng)景和造型。它是將小型顯示器的影像透過(guò)自由曲面棱鏡

23、變成具有身臨其境三維立體的視覺(jué)效果，具有頭戴式顯示器功能，使用方便、快捷，可以直接與計(jì)算機(jī)相連。輔以空間跟蹤定位器，可對(duì)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三維場(chǎng)景進(jìn)行自由觀察和移動(dòng)。1.3.3 數(shù)據(jù)頭盔圖1-21 數(shù)據(jù)頭盔1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備頭盔顯示器通常固定于用戶的頭部，用兩個(gè)LCD或LED顯示，分別向左右眼睛顯示由虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中生成的圖像，左右兩個(gè)顯示屏中的圖像是由計(jì)算機(jī)圖形控制部分分別驅(qū)動(dòng)的，屏幕上的兩幅圖像存在著視差，類似人類的雙眼視差，大腦最終將融合這兩幅圖像獲得三維立體效果。頭盔顯示器上裝有頭部位置跟蹤設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)用戶頭部的動(dòng)作和視覺(jué)能夠得到實(shí)時(shí)跟蹤，計(jì)算機(jī)隨時(shí)可以得知用戶頭部的位置

24、及運(yùn)動(dòng)方向。并隨著用戶頭部的運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)地改變呈現(xiàn)在用戶視野中的圖像，提高了用戶的沉浸感，獲得了更好的三維立體視覺(jué)效果。1.3.3 數(shù)據(jù)頭盔圖1-22 數(shù)據(jù)頭盔工作原理1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備三維空間跟蹤球是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的另一基本的交互設(shè)備，該設(shè)備用于六個(gè)自由度虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的模擬交互，可從不同的角度和方位對(duì)虛擬空間三維物體進(jìn)行觀察、瀏覽、操縱。作為三維空間跟蹤定位器，既可作為3D鼠標(biāo)來(lái)使用，也可以與數(shù)據(jù)手套以及立體眼鏡聯(lián)合使用。1.3.4虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間跟蹤球圖1-23 三維空間跟蹤球1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備三維空間跟蹤球和3D鼠標(biāo)，在三維空間有6個(gè)自由度，三個(gè)平移運(yùn)動(dòng)方向，即

25、物體沿著X軸、Y軸、Z軸三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)；圍繞三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，即物體圍繞X軸、Y軸、Z軸旋轉(zhuǎn)形成6個(gè)自由度在三維立體空間任意馳騁。三維空間跟蹤球利用6個(gè)自由度進(jìn)行操作，它裝在一個(gè)凹形支架上可以扭轉(zhuǎn)、擠壓、按下、拉出和搖晃等。其中，變形測(cè)定器可以測(cè)量用戶施加在該球上的力度，該裝置還配有傳感器測(cè)量物體6個(gè)自由度操作情況，實(shí)現(xiàn)完善三維交互過(guò)程。1.3.4虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間跟蹤球圖1-24 三維空間跟蹤球 1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備三維空間跟蹤定位器是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位的裝置，一般與其他虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備結(jié)合使用，如：數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，不局限于

26、固定的空間位置，操作更加靈活、自如、隨意。三維空間跟蹤定位器有六個(gè)自由度和三個(gè)自由之分，根據(jù)用戶使用情況選擇相應(yīng)產(chǎn)品。1.3.5虛擬現(xiàn)實(shí)三維空間跟蹤定位器圖1-25 三維空間跟蹤定位器1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備力反饋器是虛擬現(xiàn)實(shí)研究中的一種重要的設(shè)備，該設(shè)備能使參與者實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境中除視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)之外的第三感覺(jué)觸覺(jué)和力反饋感，進(jìn)一步增強(qiáng)虛擬環(huán)境的交互性，從而真正體會(huì)到虛擬世界中的交互真實(shí)感，該設(shè)備廣泛應(yīng)用于虛擬醫(yī)療、虛擬裝配等諸多領(lǐng)域。1觸覺(jué)反饋裝置：視覺(jué)的觸覺(jué)反饋、電刺激式和神經(jīng)肌肉刺激式觸覺(jué)反饋、充氣式觸覺(jué)反饋、振動(dòng)式觸覺(jué)反饋。 2力反饋裝置：機(jī)械臂式、操縱桿式。1.3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)力反

27、饋器圖1-26力反饋器1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)三維模型數(shù)字化儀（三維掃描儀）是一種先進(jìn)的三維建模設(shè)備，該設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。三維模型數(shù)字化儀利用CCD成像、激光掃描等技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維模型的采樣，利用配套的矢量化軟件對(duì)三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化。該設(shè)備特別適合于建立一些不規(guī)則三維物體造型，如人體器官、骨骼、雕像的三維建模等1.3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)三維模型數(shù)字化儀圖1-27 虛擬現(xiàn)實(shí)三維模型數(shù)字化儀1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備三維立體顯示器擺脫了以往的技術(shù)約束，不需要任何編程開(kāi)發(fā)，就可以實(shí)現(xiàn)三維模型的立體顯示，在看電影、玩游戲、體驗(yàn)VR時(shí)，只要用肉眼即可觀察到突出的立體顯示效果，不需要帶

28、任何立體眼鏡設(shè)備。1.3.7 虛擬現(xiàn)實(shí)立體顯示器圖1-27 三維立體顯示器1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備現(xiàn)在常的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備有哪些，請(qǐng)舉例說(shuō)明它們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的作用與特點(diǎn)？作業(yè)1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展人類從一開(kāi)始就有對(duì)未來(lái)世界充滿著幻想，也希望能把現(xiàn)實(shí)的世界以另一種形態(tài)還原傳遞給別人，于是就有了繪畫(huà)、攝影、戲劇、電影、動(dòng)畫(huà)等藝術(shù)形式的產(chǎn)生，經(jīng)歷了幾百上千年的努力，才實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的表達(dá)，但也只能以平面的方面向受眾展示，直到上個(gè)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，也伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的概念產(chǎn)生，才改變了以平面信息傳播的歷史。1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展圖1-29 虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展20 世紀(jì)初期20 世紀(jì) 50 年代思想

29、萌芽20 世紀(jì) 50 年代20 世紀(jì) 70 年代技術(shù)探索20 世紀(jì) 70 年代初20 世紀(jì)90 年代技術(shù)成型2004年-2016技術(shù)普及2016年-今天深度發(fā)展期20 世紀(jì)90 年代初2004年產(chǎn)業(yè)成熟1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不是近幾年才出現(xiàn)的新鮮事物，它從夢(mèng)想到真正落實(shí)成產(chǎn)品的歷史，幾乎可以與電子計(jì)算機(jī)的歷史相比肩。虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，因此它的發(fā)展必然受到不同學(xué)科發(fā)展進(jìn)程的影響。伴隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信等技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)，期間經(jīng)歷了多次發(fā)展熱潮。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-30 虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展1.

30、4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展1.思想萌芽階段（20 世紀(jì)初期20 世紀(jì) 50 年代）人類對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的探索是從各種仿真模擬器開(kāi)始的。1929 年 林格.伊.爾 (Link E. A) 發(fā)明了一種飛行模擬器，讓乘坐者可以體驗(yàn)飛行的感覺(jué)?？梢哉f(shuō)，這是人類模擬仿真物理現(xiàn)實(shí)世界的初次嘗試。1935 年，小說(shuō)家 斯坦利基溫鮑姆（Stanley G. Weinbaum ）在小說(shuō)中描述了一款虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，以眼鏡為基礎(chǔ)，包括視覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等全方位沉浸式體驗(yàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)概念，該小說(shuō)被認(rèn)為是世界上率先提出虛擬現(xiàn)實(shí)概念的作品。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-31 林格.伊.爾 (Link E. A) 發(fā)明的飛行模

31、擬器1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展2.技術(shù)探索階段（20 世紀(jì) 50 年代20 世紀(jì) 70 年代）電影攝影師 摩登海里戈（Morton Heilig）1960年提交了虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)明申請(qǐng)專利，1962 年 構(gòu)造了一個(gè)多感知、仿真環(huán)境的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這套被稱為 傳感器模擬器（Sensorama Simulator ）的系統(tǒng)也是歷史上第一套虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它能夠提供真實(shí)的 3D 體驗(yàn)，例如，用戶在觀看摩托車(chē)行駛的畫(huà)面時(shí)，不僅能看到立體、彩色、變化的街道畫(huà)面，還能聽(tīng)到立體聲，感受到行車(chē)的顛簸、撲面而來(lái)的風(fēng)， 還能聞到相應(yīng)的芳香。傳感器模擬器還曾經(jīng)被美國(guó)空軍引進(jìn)，用來(lái)進(jìn)行飛行訓(xùn)練。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷

32、史沿革圖1-32 摩登海里戈 發(fā)明的傳感器模擬器圖1-31 摩登海里戈 海力申請(qǐng)專利時(shí)的格頭戴設(shè)備的設(shè)計(jì)圖1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展2.技術(shù)探索階段（20 世紀(jì) 50 年代20 世紀(jì) 70 年代）1965 年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（Adoanced Research Projects Agency，ARPA）信息處理技術(shù)辦公室主任伊凡沙日爾蘭德（ Ivan Sutherland ）發(fā)表了一篇論文。文章指出，應(yīng)該將計(jì)算機(jī)顯示屏幕作為“一個(gè)觀察虛擬世界的窗口”，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠使該窗口中的景象、聲音、事件和行為非常逼真。這篇文章給計(jì)算機(jī)界提出了一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，人們把這篇論文稱為是研究虛擬現(xiàn)實(shí)

33、的開(kāi)端。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-33 虛擬現(xiàn)實(shí)之父 Ivan Sutherland1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展2.技術(shù)探索階段（20 世紀(jì) 50 年代20 世紀(jì) 70 年代）在 1968 年 伊凡沙日爾蘭德（Ivan Sutherland） 和學(xué)生 Bob Sproull 在麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室研制出第一個(gè)頭盔顯示器（Head-Mounted Display， HMD），也被稱為 The Sword of Damocles（達(dá)摩克利斯之劍）。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-31 The Sword of Damocles（達(dá)摩克利斯之劍）1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展

34、3、技術(shù)成熟階段（20 世紀(jì) 80 年代初20 世紀(jì) 80 年代末）20 世紀(jì) 80 年代，Eric Howlett 發(fā)明了額外視角系統(tǒng)（縮寫(xiě)為 LEEP 系統(tǒng)），這套系統(tǒng)可以將靜態(tài)圖片變成 3D 圖片。1987 年，另外一位著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Jaron Lanier，同樣制造了一款價(jià)值 10 萬(wàn)美元的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，被稱為第一款真正投放市場(chǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)商業(yè)產(chǎn)品。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-32 商業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔該階段，虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入快速發(fā)展期，虛擬現(xiàn)實(shí)的主要研究?jī)?nèi)容及基本特征初步明朗，在軍事演練、航空航天、復(fù)雜設(shè)備研制等重要應(yīng)用領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展4.全

35、面發(fā)展階段（20 世紀(jì) 90 年代初2004年）這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從研究轉(zhuǎn)向了應(yīng)用。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)與不斷改進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)相匹配，使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖像的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)制作成為可能。各種游戲與虛擬現(xiàn)實(shí)引擎出現(xiàn)，人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，新穎、實(shí)用的輸入/輸出設(shè)備不斷地進(jìn)入市場(chǎng)，這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。1991年首款消費(fèi)級(jí)的VR Virtually 1000CS問(wèn)世，開(kāi)啟了VR商業(yè)化探索之路，緊接其后，1993世嘉推出SegaVR，1995任天堂推出Virtual Boy，1998索尼頭戴顯示器，2000SEO HMD問(wèn)世，視

36、角可轉(zhuǎn)120度。計(jì)算機(jī)三維軟件也從圖形工作站進(jìn)入家用PC，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也向圖形化界面轉(zhuǎn)化，計(jì)算機(jī)技術(shù)全面普及，這為VR的發(fā)展提供了有力的技術(shù)基礎(chǔ)保障。并為后一階段的普及性發(fā)展打下了基礎(chǔ)。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-32 商業(yè)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展5.技術(shù)普及階段（2004年2016年）這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從研究轉(zhuǎn)向了應(yīng)用。這是VR全面普及發(fā)展時(shí)期，這一時(shí)期除了硬件得到了快速發(fā)展外，軟件的發(fā)展把VR從工業(yè)級(jí)的應(yīng)用推向了全面的發(fā)展，2004年象法國(guó)達(dá)索公司的Virtools Dev 2.1實(shí)時(shí)以圖形化的界面引擎出現(xiàn)，成為微軟XBox認(rèn)可系統(tǒng)。其特點(diǎn)是方便易用應(yīng)用領(lǐng)域廣

37、。它能讓沒(méi)有程序基礎(chǔ)的美術(shù)人員通過(guò)內(nèi)置的行為模組快速生成自己想要的游戲類型，使虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容開(kāi)發(fā)變得及易上手。特別是智能手機(jī)的圖形處理能力變得越來(lái)越強(qiáng)大，谷歌紙盒加智能手機(jī)使VR變得及為平民化，而推進(jìn)了VR的普及。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-33 Virtools界面圖1-34 谷歌紙盒+智能手機(jī)=VR系統(tǒng)1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展7.深度發(fā)展階段（2016年現(xiàn)在）這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR的暴化期，各種VR產(chǎn)品出現(xiàn)，也出現(xiàn)了除VR、AR之外的MR到XR的產(chǎn)品，高端和低端兩頭并行發(fā)展，并隨5G的成熟，VR平臺(tái)產(chǎn)品也開(kāi)始出現(xiàn)。迎來(lái)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到推出消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的

38、程度。1.4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史沿革圖1-35 2016年11月1日零點(diǎn)，淘寶VR購(gòu)物產(chǎn)品Buy+正式上線1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于前沿技術(shù)中信息技術(shù)部分的三大技術(shù)之一。重點(diǎn)研究電子學(xué)、心理學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)分布系統(tǒng)和多媒體技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù)，研究醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)、藝術(shù)、教育、軍事及工業(yè)制造管理等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1.4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成與發(fā)展圖1-35 VR應(yīng)用1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈中，工具和設(shè)備類可細(xì)分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、顯示設(shè)備、拍攝設(shè)備以及相關(guān)軟件等；內(nèi)容制作可細(xì)分為影視、游戲、聲音等內(nèi)容；分發(fā)平臺(tái)可細(xì)分為應(yīng)用商店、社交影院、實(shí)體體驗(yàn)店、網(wǎng)站、播放器等內(nèi)容；行業(yè)應(yīng)用可細(xì)分為工業(yè)、軍事、醫(yī)療、教育、房地產(chǎn)、旅游、會(huì)展等內(nèi)容；相關(guān)服務(wù)可細(xì)分為平臺(tái)、媒體和孵化器等內(nèi)容。1.4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成與發(fā)展圖1-36 VR產(chǎn)業(yè)全景圖1.4 虛擬現(xiàn)