虚拟现实技术概论教案

第1章 虚拟现实技术概论

1.1 虚拟现实技术概述

教学目标

1. 了解虚拟现实技术的定义。

2. 了解虚拟现实技术的特性。

3. 了解虚拟现实技术的分类。

学习引导

虚拟现实是一个在当今国际上备受关注的课题。如果真正实现了虚拟现实，那么整个人类的生活与发展将会发生很大的变革。我们可以设想这样一个情景：当你戴上特制的头盔与手套后，你就发现自己已置身于一家博物馆中，当你看见一件精美的展品时，你甚至可以从上而下、由里至外仔细地观摩……这就是虚拟现实技术给你带来的一切--近乎完美的真实感觉。

长期以来，人们对真实地再现现实场景有各种想法，然而许多人对虚拟现实这一概念十分模糊，认为只要能够提供三维立体感觉的系统就叫做虚拟现实系统。其实这是不确切的，按照当今国际上流行的定义，一个真正实现虚拟现实的系统应当具有以下三个基本要素。

(1)能够给用户以三维立体的虚拟环境。

(2)应当给使用者第一人称的感觉，并有实时任意活动的自由。

(3)用户能够通过一些控制装置实时地操纵和改变用户所进入的虚拟环境。

在现实生活中，我们观察到的都是有景深、有立体感的三维世界，因此要做到完全模拟现实，仅仅靠简单的二维平面图形是不够的，只有用三维系统才能真正模拟三维世界，给用户一种身临其境的感觉。

在实现三维场景后，用户在虚拟场景中要有第一人称的感觉，即能体会到一种与现实世界一样的感觉，能够把视点移到所构造成的三维场景中的任何一点，就像在真实世界中可以随意前进、后退、转弯、蹲下、跳起以得到不同的视角，能够实现在现实中做到的一切动作，并能实时操纵虚拟场景的物体和改变虚拟境界。

比如，打印一封信的操作流程为：首先，打开计算机的电源，进入所需要的编辑环境；然后从键盘输入信的内容；最后用打印机将它打印出来。在这个过程中，我们一直在对不同物体--开关、键盘、显示器、打印机等进行操作，并使它们不断地改变动作。这是我们在实际生活中的典型事例。同样的，在一个真正的虚拟现实系统中，我们也必须具备相同的能力。

可以说，任何系统只要满足以上三个要素，就可以称其为虚拟现实系统。目前，能够实现前两个要素的系统已经为数不少，但是允许用户直接对虚拟境界中的物体进行操作的系统就不多了。

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