人機交互變革時代：虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)

及其應(yīng)用研究

岳廣鵬著

◎

新華出版社

圖書在版編目()數(shù)據(jù)

CIP

人機交互變革時代虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

:/

岳廣鵬著北京新華出版社

.--:,2021.5

ISBN978-7-5166-5855-0

人岳虛擬現(xiàn)實

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①Ⅳ.

①TP391.98

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2021)095792

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

作者:岳廣鵬

責任編輯:徐光封面設(shè)計:王斌

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、

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202110202110

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ISBN978-7-5166-5855-0

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前言

隨著信息處理技術(shù)和光電子技術(shù)的高速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實技術(shù)

已經(jīng)從小規(guī)模、小范圍的技術(shù)探索和應(yīng)用進入了更加寬廣的領(lǐng)

域。在未來幾年,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展以及各國政府的政策支

持、資本投入的聚焦,虛擬現(xiàn)實行業(yè)將以前所未有的速度快速發(fā)

展。虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)生態(tài)業(yè)務(wù)形態(tài)豐富多樣,蘊含著巨大的發(fā)展?jié)?/p>

力,能夠帶來顯著的社會效益,虛擬經(jīng)濟與實體經(jīng)濟的結(jié)合將會

給人們的生產(chǎn)和生活方式帶來革命性的變革。虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在

加速向各個領(lǐng)域滲透和融合,并且給這些領(lǐng)域帶來前所未有的變

革。當前,對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究及其在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)

用,已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界所關(guān)注的重點問題。

本書主要分為六章內(nèi)容,第一章是虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論,依次

介紹了虛擬現(xiàn)實的定義、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源與發(fā)展、虛擬現(xiàn)實

技術(shù)的深刻變革。第二章重點討論虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)

實的現(xiàn)狀分析。第三章主要圍繞虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用展開論述,

詳盡介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在游戲、娛樂、藝術(shù)、教育、醫(yī)療保健

等行業(yè)中的應(yīng)用情況。第四章是本書的重點章節(jié),本章對虛擬現(xiàn)

實與產(chǎn)品設(shè)計的理論關(guān)系展開詳盡論述,依次介紹了數(shù)字化產(chǎn)品

發(fā)展對設(shè)計的影響、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用、產(chǎn)

品設(shè)計與、產(chǎn)品可視化與、虛擬交互與、視覺傳達與

VRVRVR

、以電動汽車開發(fā)設(shè)計為例七個方面的內(nèi)容。第五章主要介

VR

1

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

紹了虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品設(shè)計實踐,依次介紹了智能水龍頭設(shè)

Waterfall

計、模塊化虛擬現(xiàn)實頭盔設(shè)計、貨物運輸機器人設(shè)計、

Carrier

醫(yī)療助手設(shè)計、手語翻譯器設(shè)計。本書第六章為虛擬現(xiàn)實技

OPS

術(shù)展望,重點圍繞三個方面的內(nèi)容展開論述,分別是虛擬現(xiàn)實的

發(fā)展前景、虛擬和現(xiàn)實的界限趨于模糊、未來數(shù)字化人類的誕

生,以期探明虛擬現(xiàn)實技術(shù)在未來的發(fā)展方向。

在撰寫本書的過程中,作者得到了許多專家學(xué)者的幫助和指

導(dǎo),參考了大量的學(xué)術(shù)文獻,在此表示真誠的感謝。本書內(nèi)容系

統(tǒng)全面,論述條理清晰、深入淺出,但由于作者水平有限,書中

難免會有疏漏之處,希望廣大同行及時指正。

作者

年月

202011

2

目錄

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

………1

第一節(jié)虛擬現(xiàn)實的定義

……1

第二節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源與發(fā)展

………4

第三節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的深刻變革

………12

第二章虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實現(xiàn)狀分析

…………15

第一節(jié)虛擬現(xiàn)實的現(xiàn)狀分析

……………15

第二節(jié)增強現(xiàn)實的現(xiàn)狀分析

……………77

第三節(jié)混合現(xiàn)實的現(xiàn)狀分析

……………92

第三章虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

…………………97

第一節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在游戲行業(yè)中的應(yīng)用

……………97

第二節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂行業(yè)中的應(yīng)用

……………100

第三節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)行業(yè)中的應(yīng)用

……………105

第四節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育行業(yè)中的應(yīng)用

……………110

第五節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)療保健行業(yè)中的應(yīng)用

………114

第四章虛擬現(xiàn)實與產(chǎn)品設(shè)計

…………………120

第一節(jié)數(shù)字化產(chǎn)品發(fā)展對設(shè)計的影響

…120

第二節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在傳統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用

………122

第三節(jié)產(chǎn)品設(shè)計與

VR…………………123

1

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

第四節(jié)產(chǎn)品可視化與

VR………………124

第五節(jié)虛擬交互與

VR…………………131

第六節(jié)視覺傳達與

VR…………………135

第七節(jié)以電動汽車開發(fā)設(shè)計為例

………140

第五章虛擬現(xiàn)實在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用實踐

…159

第一節(jié)智能水龍頭設(shè)計

Waterfall………159

第二節(jié)模塊化虛擬現(xiàn)實頭盔設(shè)計

………172

第三節(jié)貨物運輸機器人設(shè)計

Carrier……183

第四節(jié)醫(yī)療助手設(shè)計

OPS………………189

第五節(jié)手語翻譯器設(shè)計

…………………197

第六章虛擬現(xiàn)實技術(shù)展望

……200

第一節(jié)虛擬現(xiàn)實的發(fā)展前景

……………200

第二節(jié)虛擬和現(xiàn)實的界限趨于模糊

……207

第三節(jié)未來數(shù)字化人類的誕生

…………211

參考文獻

…………215

2

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

在本章內(nèi)容中我們將對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行概述分別介紹了三個方

,,

面的問題依次是虛擬現(xiàn)實的定義虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源與發(fā)展虛擬現(xiàn)

,、、

實技術(shù)的深刻變革

。

第一節(jié)虛擬現(xiàn)實的定義

在了解虛擬現(xiàn)實的定義前我們首先應(yīng)當明確的目標的目標

,VR。VR

是讓用戶在執(zhí)行虛擬任務(wù)的同時相信自己是在現(xiàn)實世界中執(zhí)行任務(wù)為

,。

了產(chǎn)生這種感覺該技術(shù)必須欺騙大腦提供與大腦在真實環(huán)境中感

,“”,

知到的一致信息

。

假如你一直夢想著駕駛一架私人飛機但從來沒有實現(xiàn)過這個愿望

,,

那么系統(tǒng)可以通過模擬飛行體驗幫助你虛擬地實現(xiàn)這個夢想首先

,VR。,

系統(tǒng)會對駕駛艙的合成圖像進行再現(xiàn)之后再現(xiàn)飛行跑道最后再現(xiàn)

VR,,

你將飛越的地區(qū)的鳥瞰圖為了給你在飛機上的真實感受這些圖像

?！啊?

必須是龐大的高質(zhì)量的這樣你對真實環(huán)境的感知就會被推到背景中

、。,

甚至完全被虛擬環(huán)境所取代這種改變感知的現(xiàn)象稱為沉浸感它是

,,,

的首要基本原理

VR。

倘若系統(tǒng)也能產(chǎn)生飛機引擎的聲音那么你的沉浸感就會變得更強

,,

因為你的大腦能夠感知到這些信息這就會產(chǎn)生如臨其境般的感受頭戴

,。

式顯示器使用的是音頻耳機因為它可以隔絕環(huán)境噪聲真正的飛行員在

,。

真實的環(huán)境中是使用操縱桿和旋鈕來操縱飛機的如果我們想要模擬現(xiàn)

。

實在體驗中再現(xiàn)這些動作是不可缺少的因此系統(tǒng)必須提供幾個

,VR。,

1

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

按鈕和一個操縱桿來操縱飛機的行為用戶與系統(tǒng)之間的交互機制是

。VR

的第二條基本原理它將與提供良好沉浸感但沒有真正交互的應(yīng)用程

,VR

序區(qū)分開來例如電影院可以提供質(zhì)量非常高的視覺感受和聽覺感受

。,,

但對用戶來說只有展開在屏幕上的故事卻沒有互動的機會最近很受歡

,。

迎的視頻也是類似的其唯一的交互是提供了可改變的視角

“VR”,(360

度雖然這類應(yīng)用程序是有用的但它們不符合體驗的標準因為用

)。,VR,

戶只是體驗中的旁觀者而不是參與者

,。

讓我們回到前面的案例中為了盡可能再現(xiàn)現(xiàn)實我們必須使用具有

:,

反饋功能的操縱桿來駕駛在空氣阻力中飛行的飛機通過制造阻力來模擬

,

使用真正的操縱桿的體驗這種觸覺信息顯著增強了用戶對虛擬環(huán)境的沉

,

浸感進一步推動現(xiàn)實的真實再現(xiàn)我們可以提供一個真正的配備座椅和

,。

控制裝置的飛機駕駛艙這樣我們能更好地適應(yīng)外部屏幕以確保出現(xiàn)在

,,

窗戶和飛機的擋風(fēng)玻璃上的合成圖像是自然而又生動的當我們給大腦額

。

外的視覺信息駕駛艙的部件聽覺信息按鈕被點擊或按下的聲音

()、()

和觸覺反饋坐在飛機座位上的感覺時這種沉浸感會更強毫無疑

(),。

問這種設(shè)備會讓任何一個大腦相信你真的是坐在駕駛艙里駕駛著一架

,,

飛機當然這些設(shè)備在現(xiàn)實中是確實存在的這些飛機模擬器已經(jīng)有多

。,。

年的使用歷史首先用于訓(xùn)練軍事飛行員其次是商業(yè)飛行員現(xiàn)在作為

,,,

娛樂設(shè)備提供給那些想要體驗自己是在駕駛飛機的非飛行人員

“”。

根據(jù)這個例子我們定義虛擬現(xiàn)實是一種能力能讓一個或多個

,,()

用戶在虛擬環(huán)境中執(zhí)行一系列真實任務(wù)用戶通過在虛擬環(huán)境中與系統(tǒng)互

。

動和交互反饋進行沉浸感的模擬

,。

關(guān)于這一定義的一些說明

:

真實任務(wù)實際上即使任務(wù)是在虛擬環(huán)境中執(zhí)行的它也是真

(1):,,

實的例如你可以開始在模擬器中學(xué)習(xí)駕駛飛機就像真正的飛行員所

。,(

做的那樣因為你正在培養(yǎng)將在真正飛機上使用的技能

),。

反饋是指計算機利用數(shù)字信號合成的感官信息如視覺聽

(2):(、

覺觸覺即對物體的組成和外觀聲音或力的強度的描述

、),、。

交互反饋這些合成操作是由相對復(fù)雜的軟件處理產(chǎn)生的因此

(3):,

需要一定的時間如果持續(xù)時間太長我們的大腦就會感知為一個圖片的

。,

固定顯示接著是下一個圖片這樣會破壞視覺的連續(xù)性進而破壞運動

,。,

2

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

的感覺因此反饋必須是交互的和難以覺察的以獲得良好的沉浸式

。,,

體驗

。

互動這個術(shù)語指的是用戶通過移動操作和或轉(zhuǎn)移虛擬環(huán)境中

(4):、

的對象對系統(tǒng)行為起作用的功能同樣用戶也需注意到虛擬空間傳遞

,。,

的視覺聽覺和觸覺信息如果沒有互動我們就不能稱之為體驗

、,,VR。

為什么需要使用這項技術(shù)的發(fā)展是為了實現(xiàn)幾個目標

VR?:

設(shè)計工程師使用技術(shù)已經(jīng)有很長一段時間了目的是幫助

(1):VR,

建筑或車輛的構(gòu)建或者是在這些物體內(nèi)部或周圍虛擬地移動來檢測任何

,

可能存在的設(shè)計缺陷這些測試曾經(jīng)使用復(fù)雜程度不斷增加的模型最高

。(

可達級進行現(xiàn)在逐漸被體驗所取代后者價格更低生產(chǎn)速度

Ⅰ),VR,,

更快必須指出的是這些虛擬設(shè)計操作已經(jīng)擴展到有形物體以外的環(huán)境

。,

中例如運動外科工業(yè)體育或復(fù)雜的科學(xué)實驗計劃

,,(、、)。

學(xué)習(xí)正如我們在上面的例子中看到的在今天學(xué)習(xí)駕駛?cè)魏?/p>

(2):,,

一種交通工具都是可能的如飛機汽車包括賽車船舶航天飛

,、(F1)、、

機或宇宙飛船等提供了許多優(yōu)勢首先能保證學(xué)習(xí)時的安全性其

。VR:;

次可以復(fù)制并可以輕易切入一些教學(xué)場景模擬車輛故障或天氣變化

,()。

這些學(xué)習(xí)場景可以延伸到操作交通工具以外的更復(fù)雜的過程如管理一個

,

工廠或一個核中心的控制室甚至通過使用基于的行為療法學(xué)習(xí)克服

,VR

恐懼癥動物空白空間人群等

(、、)。

理解可以通過它提供的交互反饋尤其是視覺反饋提供

(3):VR()

學(xué)習(xí)支持從而更好地理解某些復(fù)雜的現(xiàn)象這種復(fù)雜性可能是由于難以

,。

觸及有關(guān)的主體和信息如在地下或水下進行石油勘探想要研究的行星

,,

的表面可能是我們的大腦無法理解的龐大數(shù)據(jù)也可能是人類難以察覺

,,

的溫度放射性等在許多情況下我們尋求更深層次的理解以便做出

、。,,

更好的決策我們在哪里開采石油我們必須采取什么金融行動

———??

等等

。

綜上所述存在著非常精確和正式的定義我們發(fā)現(xiàn)這個定義

,VR。:

虛擬現(xiàn)實是一個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域它利用計算機科學(xué)和行為界面在虛擬世

,,

界中模擬實體之間實時交互的行為讓一個或多個用戶通過感知運動

3D,

通道以一種偽自然的方式沉浸于此

。

3

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

第二節(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源與發(fā)展

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源

虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著悠久的發(fā)展歷史論及與虛擬現(xiàn)實相關(guān)的

(VR),

史實我們可以從柏拉圖關(guān)于洞穴的寓言開始敘述

,。

在柏拉圖的理想國第卷中有一篇詳細描述了幾個被困在洞穴

《》7,

里的人的經(jīng)歷他們只能通過投射在洞穴墻壁上的影子來觀察外界發(fā)生的

,

事情現(xiàn)實和感知概念成為廣受分析的主題特別是關(guān)于從一個世界到另

。,

一個世界的探討

。

年意大利工程師的著作戰(zhàn)爭器械之書

1420,GiovaniFontana《》

Bellicoruminstrumentorumliber中描述了一種可以將圖像投射到房間墻壁

()

上的魔燈圖圖他提出這可以用來投射神奇生物的圖

(1-2-1、1-2-2),

像這讓人想起了幾個世紀后由伊利諾伊大學(xué)的等人

。CarolinaCruz-Neira

開發(fā)的大型沉浸式系統(tǒng)

。

圖的魔燈示意圖

1-2-1GiovaniFontana

4

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

圖使用魔燈

1-2-2

在講述歷史的書籍中對虛擬現(xiàn)實一詞在何處首次出現(xiàn)產(chǎn)生

VR,“”

了爭議一些作者把它歸功于在年的一次新聞發(fā)布會

。JaronLanier1985,

而其他人則把它歸功于在年發(fā)表的文章

AntoninArtaud1983“Letheatreet

sondoubl”。

無疑是這個詞的發(fā)明者他在的文集中使用了這個詞

Artaud,Theatre:

在這本書中詳細地談到了現(xiàn)實和虛擬兩個詞語虛擬

,Artaud“”“”?！?/p>

現(xiàn)實一詞的準確解釋出現(xiàn)在年蓋瑪利的實驗作品合集的第頁

”198575:

所有真正的煉金術(shù)士都知道煉金符號是海市蜃樓就像戲劇一樣

“,,。

這些可感知到的幻象和劇院里常出現(xiàn)的煉金術(shù)都應(yīng)該被理解為一種同一性

的表達這種同一性存在于由字符對象圖片組成的現(xiàn)實世界煉金術(shù)

,、、,

劇院構(gòu)造的虛擬現(xiàn)實以及由煉金術(shù)符號構(gòu)建的完全虛擬和充滿幻覺的世

,

界此外在前幾頁他也談到了柏拉圖關(guān)于洞穴的寓言

。”,。

然而很明顯是第一個使用虛擬現(xiàn)實詞意與本書相同的

,,JaronLanier

人英語術(shù)語和法語單詞之間有微妙的區(qū)別在英語中這

。virtualvirtuel,,

個詞的意思是仿佛或幾乎是相同的事情或品質(zhì)然而在法語中

“”“”。,

這個詞表示潛在的可能的和沒有實現(xiàn)的東西科幻小說家

“”“”“”。,

尤其是擅長寫臆想小說一種想象我們的世界在未來會是什么樣子的

“”(

類型的作家也整合或構(gòu)想過我們將在本書中討論的技術(shù)這

),VR-AR。

5

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

類書籍的清單相當長這里根據(jù)它們的影響力按時間順序列出四本它

,,

們是

:

在他年的中篇小說真名實姓中引入了一

(1)VernorVinge1981《》,

個網(wǎng)絡(luò)空間沒有明確命名一群電腦盜版者利用虛擬現(xiàn)實沉浸技術(shù)對

(),

抗政府他也是奇點概念的提出者即把機器變得比人類更智能的那

。“”,

一時刻稱為奇點

“”。

年在其小說神經(jīng)漫游者中描述了這樣

(2)1984,WilliamGibson《》

一個網(wǎng)絡(luò)世界虛擬現(xiàn)實控制臺允許用戶在虛擬世界中體驗生活

,。Gibson

發(fā)明了網(wǎng)絡(luò)空間一詞他將其描述為數(shù)十億合法

“”“”(cyberspace),“

使用者每天經(jīng)歷的一種完美的幻覺網(wǎng)絡(luò)空間概念跨越了不同的世界

”。:

數(shù)字世界控制論世界和現(xiàn)實世界

、。

年在其小說雪崩中引入了元界

(3)1992,NealStephenson《》

的概念一個以人們的虛擬形象為代表的社區(qū)不斷進化的虛

(metaverse)(

擬世界這是一個類似于在線虛擬世界的宇宙

),SecondLife。

年在其小說頭號玩家中為我們描述了這

(4)2011,ErnestCline《》

樣一個世界人類為逃離現(xiàn)實生活中的貧民窟生活在一個巨大的虛擬社

:,

交網(wǎng)絡(luò)中這個網(wǎng)絡(luò)也包含了開啟財富之門的鑰匙引領(lǐng)著對圣杯的新

。,

探索

。

實際上文學(xué)作品并不是唯一一個早期就用虛擬現(xiàn)實建立現(xiàn)實與虛擬

,

之間聯(lián)系的領(lǐng)域我們必須提到在電影界的開創(chuàng)性工

。MortonLeonardHeilig

作自世紀年代以來他一直致力于虛擬現(xiàn)實這一項目年

。2050,。1962,

他為系統(tǒng)申請了專利用戶使用該系統(tǒng)可以騎著摩托車在城市

Sensorama。

環(huán)境中進行虛擬導(dǎo)航獲得一種包含立體視覺摩托車聲音以及發(fā)動機振

,、

動和迎風(fēng)感覺的身臨其境的體驗

。

電影很自然地利用了新技術(shù)年執(zhí)導(dǎo)了割草

。1992,BrettLeonard《

者在片中飾演一個基于虛擬現(xiàn)實

》(TheLawnmowerMan),PierceBrosnan

的科學(xué)實驗對象圖關(guān)于這部電影有趣的一點是在拍攝過程

(1-2-3)。,

中演員們使用了創(chuàng)建的公司的真實設(shè)備此

,JaronLanierVPLResearch(

時他已經(jīng)申請破產(chǎn)當然沒人能忘記年的電影黑客帝國這

)。,1999《》,

是黑客帝國三部曲中的第一部這部電影由執(zhí)導(dǎo)

《》,LesWachowski,

和主演故事情節(jié)圍繞著現(xiàn)實世界和虛擬

KeanuReevesLaurenceFishburne。

6

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

世界之間頻繁的旅行展開主人公的職責是將人類從機器的統(tǒng)治中解放出

,

來這部電影的技術(shù)發(fā)展更加成熟因為它完全是沉浸式的而且用戶只

。,,

能通過極少的線索來判斷他是處在真實世界還是虛擬世界另一部更傾向

。

于人機交互而非本身的經(jīng)典電影是由著名導(dǎo)演

(HMI)VRStevenSpiel-

于年拍攝的少數(shù)派報告這部影片由

berg2002《》(MinorityReport),Tom

主演圖這部電影描述了一種創(chuàng)新技術(shù)它可以讓人自然

Cruise(1-2-4)。,

地與數(shù)據(jù)交互這為將來的真實實驗室研究項目提供了靈感當然這

()。,

三部電影不是僅有的談?wù)摰碾娪斑€有很多其他的但這三部是虛

VR———,

擬現(xiàn)實領(lǐng)域最具代表性的

。

圖電影割草者劇照

1-2-3《》

圖電影少數(shù)派報告劇照

1-2-4《》

7

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

討論在不同藝術(shù)領(lǐng)域的表現(xiàn)后我們還可以分析這種技術(shù)如

VR-AR,

何在這些領(lǐng)域中使用電影將成為虛擬現(xiàn)實的一個重要應(yīng)用場景例如通

。,

過使用度全景影院條件是觀眾最后變成演員在藝術(shù)領(lǐng)域我們

360()。,

必須研究這些新的運作模式所帶來的電影制作規(guī)范和規(guī)則的變化特別是

。

在傳統(tǒng)電影中敘事的構(gòu)建原則是導(dǎo)演通過畫面幾乎手拉手地引導(dǎo)觀

,“

眾讓觀眾從畫面中看到某種特定的風(fēng)景元素而在觀眾可以自由創(chuàng)造

”,。

自己的視角的情況下藝術(shù)的構(gòu)建是不一樣的如果我們再加上用戶有能

,。

力與環(huán)境進行交互從而修改場景中的元素那么敘事的復(fù)雜性就會加

,,

深并開始接近視頻游戲中使用的敘事機制另一條結(jié)合真實和數(shù)字圖像

,。

混合現(xiàn)實發(fā)展和研究的道路也很快就會出現(xiàn)

()。

漫畫書漫畫小說的世界也受到巨大影響一種是沉浸感項目的發(fā)

、,

展例如工作室年制作的另一種是在漫畫世

。Oniride2016Magnetique,VR

界的應(yīng)用例如這個由與工作室于

,S.E.N.SArteFranceRedCorner2016

年聯(lián)合制作的項目就在漫畫世界中使用其靈感來自

,VR,Marc-Antoine

的作品圖事實上由于虛擬現(xiàn)實體驗中的宇宙不一定

Mathieu(1-2-5)。,

是真實世界的再現(xiàn)它也可能是純粹幻想的產(chǎn)物所以在漫畫世界很容易

,,

進行這樣的實驗

。

圖項目

1-2-5S.E.N.S

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展階段

對虛擬現(xiàn)實狀態(tài)的另一種分析使得我們可以為這個領(lǐng)域的發(fā)展階段繪

8

第一章虛擬現(xiàn)實技術(shù)概論

制一個時間表圖

(1-2-6)。

圖虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的發(fā)展

1-2-6

虛擬現(xiàn)實的發(fā)展可分為以下階段

:

(一)年以前

1960

年以前的基礎(chǔ)階段許多方法甚至在今天的虛擬現(xiàn)實中使用的

1960:(

方法在虛擬現(xiàn)實出現(xiàn)之前已經(jīng)得到了完善我們首次通過繪畫史

)“”。(

前透視文藝復(fù)興全景展示世紀立體視覺和電影世

)、()、(18)、(19

紀以及二戰(zhàn)時英國飛行員的訓(xùn)練飛行模擬器來展現(xiàn)現(xiàn)實最后

)。,Morton

從年開始在中使用的多模態(tài)反饋以及年他的

Heilig1956Sensorama,1969

是所有大屏幕動態(tài)影院的前身讓我們有了沉浸感的

ExperienceTheater(),

概念這是虛擬現(xiàn)實的核心

,。

(二)至年

19601980

至年的起步階段計算機科學(xué)的出現(xiàn)使所有基礎(chǔ)元件得以

19601980:

發(fā)展從而導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實的出現(xiàn)即使在今天合成圖像中用于表示虛擬

,。,

環(huán)境的組件仍然是對象的建模和操作算法使用最重要的是

3D、(Z-buffer

算法以及光和照明模型的處理用于交互系統(tǒng)的組件包括

)。,Sketch-

第一個頭戴式顯示器系統(tǒng)第一個利用力反

pad———(HMD),GROPE———

饋的項目由于年在北卡羅來納大學(xué)啟動構(gòu)成了

(FrederickBrooks1971),

9

人機交互變革時代:虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用研究

觸覺反饋的基礎(chǔ)在應(yīng)用方面飛行模擬器相關(guān)的開發(fā)進展迅速例如

。,,,

由美國空軍執(zhí)行的和項目

VITALVASS。

(三)至年

19801990

至年的技術(shù)發(fā)展階段這一階段的特點是專門針對交互

19801990:3D

技術(shù)發(fā)展年和美國宇航局艾姆斯研

。1985,MichaelMcGreevyScottFish(

究中心重新發(fā)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實顯示系統(tǒng)并給它起

,NASAAmesResearch),

了一個名字頭戴式顯示器從此它就永遠為人所知

———HMD(),。1986

年提出了空間化聲音復(fù)原美國人和法國人

,ScottFisher。JaronLanierJean

創(chuàng)建了公司該公司利用數(shù)據(jù)手套和自己

-JacquesGrimaudVPLResearch,

設(shè)計的視聽設(shè)備銷售了首批虛擬現(xiàn)實應(yīng)用程序由于計算機設(shè)備的進

,。

步的系統(tǒng)開始運行其中包括操縱接近個

,FrederickBrooksGROPE,l500

原子的分子模型

。

(四)至年

19902000

至年的應(yīng)用實驗階段在這年中材料和軟件解決方案

19902000:10,

的集成使實現(xiàn)可信和可操作的實驗性應(yīng)用成為可能讓我們從電子游戲行

。

業(yè)開始它是最先預(yù)見虛擬現(xiàn)實的潛在好處并使用專門為此開發(fā)的設(shè)備

,