2024年5月7日发(作者：)

2008­12­12

《虚拟现实》

教学目的和要求：

1、了解虚拟现实的概念；

2、了解虚拟现实的组成及国内

和同外虚拟现实研究的现状。

教学重点：

1、虚拟现实定义；

2、虚拟现实的组成；

3、虚拟现实的应用研究现状；

4、虚拟现实的应用前景。

虚拟现实

虚拟环境

虚拟房间 虚拟汽车 虚拟人

虚拟现实技术的发展

1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）的

论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟

现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现

实系统的研究探索历程。

1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所

取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual

Reality”一词。

80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实

技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技

术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开

发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计

算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。

1.前言

人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都

不可能实现。然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就

是虚拟现实技术 虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。

虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒

体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环

境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术

将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将

人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。

虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，

它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，

是当今前景最好的计算机技术之一。

虚拟现实技术的发展

90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机

软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时

动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实

用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统

的发展打下了良好的基础。

例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成

了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚

拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目

的又一件工作。

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虚拟现实技术的发展

虚拟现实外国有时还称为：“信息空间”，“人工现实”，“合成环

境“等，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提

供诸如视、听、嗅、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限

度地方便用户的操作，从而提高整个系统的工作效率。我们可以简单地理

解为：

利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。

两个方面：

第一是计算机生成的虚拟环境必

须是能给人提供多种感觉的感官刺激

的环境，能让人有“沉浸”的感觉，现

在的技术水平，虚拟现实通常由视觉、

听觉和触觉构成。

其二是虚拟现实系统是一种高级

的人机交互系统，因此人机交互是虚

拟现实的核心。

VE (Virtual Environment) 技术

• 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是

一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具

体地说，就是采用以计算机技术为核心的现

代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的

特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备

以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互

作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环

境的感受和体验。

VE (Virtual Environment) 技术

定义:虚拟环境是相对于实环境的，并有人的

操作和参与而形成的一种虚构的、视觉

上的、听觉上的、感觉上、嗅觉上的存

在，是一种物理意义上的人机交互和抽

象组合，而这种存在是由计算机系统产

生的。在实环境中，人们可以直接的感

受到实际的物体和存在，并与其进行交

互和远程操作。而虚拟环境是一种利用

显示技术虚构的环境，只是在感觉上能

够体验到的一种境界

2. VE (Virtual Environment) 技术

– 科学技术的发展使得人们对信息的需求越来越多，

人门对信息的接受和理解变得也愈重要，人门不

再满足通过数字、图像的方式观察信息的处理结

果，而迫切需要通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、

以及形体、手势或口令，并直接参与到信息的处

理环境中，获得身临其境的感觉。

VE (Virtual Environment) 技术

• VR起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在

IFIP会议上的《终极的显示》报告，而

Virtual Reality一词是80年代初美国VPL公

司的创建人之一Jaron Lanier提出来的。VR

系统在若干领域的成功应用，导致了它在90

年代的兴起。虚拟现实是高度发展的计算机

技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，

不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网

络技术、并行处理技术、人工智能等高性能

计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚

至与气象、地理、美学、心理学和社会学等

相关。

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