虚拟现实概念-虚拟现实有关知识

虚拟现实目前只是GIS产品中的一个“奢侈品”，对硬来件的要源求比较高。
你才大二，很多GIS专业课都没有开。 而研究百虚拟现实需要很好的数学基础和一些其他学科的知识以及一定的编程能力度。

你可以先了解下3Dmax 和 maya这类软件，问包括模型是怎么做的，视点，光源等基本知识，然后再看虚拟现答实，就会有个感性的认识了。

此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,并通过头盔显示器（HMD）、数据手套等辅助传感设备，提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。它同时具有沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和构想性（imagination），使人们能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多维化的信息环境。沉浸性是指用户对虚拟世界中的真实感，此种真实感将使用户难以觉察、分辨出其自身正处于一个由计算机生成的虚拟环境中；交互性是指用户对虚拟世界中的物体的可操作性；构想性是指用户在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求对问题的完美解决。研究和开发VR技术的根本目的旨在扩展人类的认知与感知能力，建立和谐的人机环境。VR技术是系统仿真中新兴技术之一，它实际上是一种采用计算机技术制作仿真的假想世界的技术，采用计算机产生一个被仿真世界的动态、三维视觉环境，使操作者产生一种身临其境的感觉。采用此项新技术，参与者使用硬件，如键盘、数据手套、三维鼠标器、跟踪球、操纵杆、空间球、眼球跟踪装置、超声波头部跟踪器、头盔显示器、摄录像设备、大屏幕彩色投影机、立体护目镜、音响、耳机、语音识别与合成装置、工作站及数据服等以获得所需的感知，来体验计算机世界境况。一、VR系统的构成VR环境系统包括建模、控制和媒体数据源三大部分。建模系指利用物理的或数学的方法，对需要仿真的实际系统进行描述获得近似的数学模型。这是进行数字仿真或半实物仿真必不可少的步骤。地物的几何建模技术是虚拟地景仿真中最为重要的研究领域之一。虚拟地形环境（Virtual Terrain Environment）是应用VR技术在数字地图的基础上建立起来的，逼真地描述地球表面及其现象的实时、交互的地形场景。虚拟地形环境的研究，提供了一种新的空间环境认知手段，必将促进地图学、地理学等相关信息科学理论的发展与深入；它是未来数字化战场测绘的保障方式；它的研究将会促进VR技术进一步的研究与发展，提高VR技术的应用水平，为诸如数字化城市、数字化社会及数字化地球的实用化提供有效的技术积累。基于图像的建模（Image-Based Modeling,IBM）技术近来发展迅速，它采用一组采样图像来建立VR环境的模型，而不是使用传统基于几何建模所采用的几何图元，从而使VR技术能在个人计算机（PC）上得到应用与推广。其技术包括：场景的采样；VR环境的表示；由场景的采样转化为VR环境表示的建模技术。VR系统是一种由计算机局部或全部生成的多维虚拟感觉环境，给参与者产生各种感官信息，如视觉、听觉、手感、触感、味觉及嗅觉等，能体验、接受并认识客观世界中的客观事物。三维立体显示是其一项必不可少的关键设备，它是系统向用户输出反馈信息的主要手段。双眼视觉对产生VR系统环境至关重要。VR系统可由如下各部分构成：①高性能计算机系统、计算机图像的特征采样与图形交互作用技术。②虚拟环境生成器，军事训练模拟中的视景生成技术是当前研究的一个重要内容。智能虚e799bee5baa6e997aee7ad94e58685e5aeb9362拟环境（IVE）是VR、人工智能及人工生命技术的有机结合，目前，有关IVE的研究工作在国外亦刚刚起步，有众多关键技术仍需作进一步的研究。现从事IVE研究的人员大多来自人工智能和知识工程领域，随着对IVE技术研究的深入，该领域必将会得到重大的突破，具有高度行为真实感的、支持多个参与者的、具有生命特征的智能虚拟世界将会日趋涌现。当前VR研究中的一个热门课题是分布式虚拟环境（DVE）。③计算机网络。④三维视景图像生成及立体显示系统，基于图像的视景生成技术需解决的问题是显示的模型及如何在模型上产生出图像。这主要有柱面模型和球面模型两种，战场环境仿真是作战仿真的重要内容，逼真的战场环境实时仿真是作战仿真之基础，因此充分利用VR及计算机图形学最新研究成果的战场可视化系统便应运而生。⑤立体音响生成与扬声系统，它是虚拟环境多维信息中的一个重要组成部分。听觉是仅次于视觉的感知途径，它向用户提供的辅助信息，可增强视觉的感知，弥补视觉效果之不足，增强环境的逼真性。利用不同声源到达某一特定位置的时间差、相位差及声压差等进行虚拟环境的声音跟踪是实
当今的社会已经过了一定百学什么就是铁饭碗的就是有前途的说法了。讲度究的是你是否能学到核心的东西，能利用你学到的核心东西给用你的单位带来足够的价值。任何行业职业都是有规律的，就版是成功的、做权的好的永远都是少部分的，绝大部分都是做的不好的！！！

vrml虚拟现实技术1

虚拟现实是计算机与用户之间的一种更为理想化的人-机界面形式。通常用户戴一个头盔（用来显示立体图象的头式显示器），手持传感手套，仿佛置身于一个幻觉世界中，在虚拟环境中漫游，并允许操作其中的“物体”。与传统计算机相比，虚拟现实系统具有三个重要特征：临境性，交互性，想象性。虚拟现实技术潜在的应用范围很广，诸如国防、建筑设计、工业设计、培训、医学领域。例如建筑设计师可以运用虚拟现实技术向客户提供三维虚拟模型，而外科医生还可以在三维虚拟的病人身上试行一种新的外科手术。

虚拟现实技术通过20多年的研究探索，于80年代末走出实验室，开始进入实用化阶段。目前，世界上少数发达国家在经济、艺术乃至军事等领域，已开始广泛应用这种高新技术，并取得了显著的综合效益。据外刊报道，美国陆军1994年的“路易斯安娜94”作战演习，就是利用虚拟现实技术进行的。这次演习不但试验论证了美国陆军制定的条令、战术和部队编成，使之更加符合21世纪的作战要求，还节约演习经费近20亿美元。

那么，什么是虚拟现实技术呢？简单地说，就是人们利用计算机生成一个逼真的三维虚拟环境，通过自然技能使用传感设备与之相互作用的新技术。它与传统的模拟技术完全不同，是将模拟环境、视景系统和仿真系统合三为一，并利用头盔显示器、图形眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感装置。把操作者与计算机生成的三维虚拟环境连结在一起。操作者通过传感器装置与虚拟环境交互作用，可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并按照自己的意愿去改变“不随心”的虚拟环境。比如，计算机虚拟的环境是一座楼房，内有各种设备、物品，操作者会如同身临其境一样，可以通过各种传感装置在屋内行走查看、开门关门、搬动物品；对房屋设计上的不满意之处，还可随意改动。显然，利用这种虚拟现实技术进行建筑、机械、兵器等设计修改，实施技术操作训练和军事演习活动要容易得多，也便宜得多。

虚拟现实技术一经应用，就向人们展示了诱人的前景，因而受到各国军界的青睐。从90年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：一是虚拟战场环境。即通过相应的三维战场环境图形图像库，包括作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等，为使用者创造一种险象环生、几近真实的立体战场环境。以增强其临场感觉，提高训练质量。二是进行单兵模拟训练。让士兵穿上数据服，戴上头盔显示器和数据手套，通过操作传感装置选择不同的战场背景，输入不同的处置方案，体味不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高技术水平、快速反应能力和心理承受力。如美空军用虚拟现实技术研制的飞行训练模拟器，能产生视觉控制，能处理三维实时交互图形，且有图形以外的声音和触感，不但能以正常方式操纵和控制飞行器，还能处理虚拟现实中飞机以外的各种情况，如气球的威胁、导弹的发射轨迹等。三是实施诸军兵种联合演习，建立一个“虚拟战场”，使参战双方同处其中，根据虚拟环境中的各种情况及其变化，“调兵遣将”、“斗智斗勇”，实施“真实的”对抗演习。四是进行指挥员训练。利用虚拟现实技术，根据侦察情报资料合成出战场全景图，让受训指挥员通过传感装置观察敌我兵力部署和战场情况，以便判断敌情，定下正确决心。美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能逼真地摸拟与真的舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训军官沉浸于“真实的”战场之上。

当然，虚拟现实还是一门年轻的科学技术，尚存在不少有待解决的问题。例如，在计算机生成的虚拟环境中，操作者每次转动头部，计算机必须更新三维图像，由于更新的数据太大，以致计算机还无法完成实时运算。这就造成了系统滞后。再如，美空军的虚拟现实模拟器产生的视觉运动信号与人的感觉之间也存在差异，容易引起头痛、眩晕等。

但不管怎样，虚拟现实技术毕竟开辟了富有发展潜力的新领域，它会随着时间的推移日臻完善，在军事领域的应用将会越来越广泛，发挥的作用也将会越来越大。

Vitual Reality World

World Wide Web(WWW) 的出现产生了 HyperText

Markup Language (HTML). 这样,文字和图形就可以同时在

同一Page中显示, 同时CGI (Common Gateway Interface)

能使Web有更强的交互功能. 随着WWW 的普及和人们对Web日

异增长的需求, 就需要不断地有新的Web 语言产生.

Java 的出现使人们可以直接在WebPage 上欣赏动画.

Java 语言是面向对象的语言, 人们可以在 Page 上设置动

画, 并且用 Perl 和 C 编程, 产生可执行代码.

目前流行的文本语言有 HTML和SGML (Standard

Generalized Markup Language). 它们都是使用tags 来描

述资料结构中的不同元素成分.

近来又产生了新的Web语言VRML ( Virtual Reality

Modeling Language ).它是一种模型语言, 用来描述一个目

标对象是如何呈现在 Web 上的. 和HTML一样, VRML也是可

由浏览器解释的描述语言, 只不过VRML 不是描述成一个

Page 的格式, 而是描述成3D环境和目标的布局.

HTML和 VRML的差别与建筑物的蓝本和它的模型的差别

是同一个道理.

一. 什么是虚拟现实(VR)?

虚拟现实是计算机模拟的三维环7a686964616fe78988e69d83336境. 用户可以走进这个

环境并操纵系统中的对象. 虚拟现实最重要也是最诱人之处

是其实时性和交互性. 通过计算机网络, 多个用户可以参与

同一虚拟世界,在视觉与听觉的感受上与现实世界一样,甚至

更绚丽多彩.

上面所描述的是未来的虚拟现实世界,而现在的虚拟现

实系统远不能满足人们的要求. 首先是网络的传输速度不能

满足视频的实时传输和大信息量的数据交换;其次是虚拟现

实所使用的设备正处于发展阶段, 远未到普及的程度.

二. 虚拟现实所需的硬件设备

虚拟现实和多媒体是有本质区别的. 多媒体是在屏幕上

顺序地展现一系列二维图象, 而虚拟现实是用长,宽和高,并

从各个方位来显示它的三维图象. 两者另一个重要区别就是

硬件设备.

普通的计算机交互设备包括键盘, 鼠标, 操作标等, 再

由显示器和音箱构成多媒体系统（Keyboard 、 Mouse 、

Computer 和 Mounted Display). 追踪器有机械的, 超生的

, 磁感应的, 光学的和无源的几种, 其灵巧程度远比一般交

互设备优越得多. "头盔"则由显示器, 光学系统,立体声音

箱和追踪系统构成.

三. 现有的网络虚拟现实系统实例

1. SIMNET 它是一个用于军队演习的系统, 是美国军方

为了降低训练坦克部队费用而建立的. SIMNET 是第一个大

规模网络VR 的实例, 它可以调整近1000个全动态图象的模

型器.

2. VR游戏 许多游戏公司都在其产品上部分实现了虚拟

现实环境, 特别是在局域网上, 使实时性和交互性变为现实

.

四. VR 语 言

VRML (Virtual Reality Modeling Language) 为虚拟

环境的建立提供了规范, 综合了现有三维软件的景象描述语

言的优点. 它有基本元素, 顶点, 线和面的定义, 坐标变换

有缩放(Scaling), 旋转(Rotation)和平移 (Translation),

并有优化的数据结构.

五. VRML 浏 览 器

如果说 VRML 是一种语言的话, 显然VRML 浏览器就是

它的解释器. 的确, VRML浏览器的主要功能是读入VRML代码

文件, 并把它解释成一图形映象.

目前VRML 浏览器软件种类很多, 如 Netscape 公司的

Live3D

(http:///comprod/products/navigator/

live3d/index.html), Paper Software公司的WebFX

(http:///), SGI和Template Graphics

Software公司的WebSpace

(http://webspace.sgi.com/WebSpace/WhatsNew/),

InterVista软件公司的World View

(http:///vrml/)以及Microsoft 公司的

Virtual Explorer

(http:///windows/ie/vrml.html)等等.

它们基本上实现了物体的变换效果, 如灯光, 视角变换, 模

糊, 裁剪, 阴影, 投影, 碰撞?觳獾?

六. 创建 VRML 文件

VRML 语言具有的基本物体有: 球体,锥体,柱体,立方体

,文本等为创建景象提供了方便, 如下面为建立一球体的实

例.

# VRML V1.0 ASCII

Separator {

Material { diffuse Color 1 0 0 }

# the color red

Sphere { }

}

目前有许多创建VRML文件的模型软件减少了人们对VRML

语言的恐惧感, 并且有许多软件可以把其他三维格式的文件

转换成VRML文件, 如3DS, RAW等.

http://it.sohu.com/webcourse/webmonkey/1multimedia/vrml/