虛擬現實技術概論教案

第1章 虛擬現實技術概論

1.1 虛擬現實技術概述

教學目標

1. 瞭解虛擬現實技術的定義。

2. 瞭解虛擬現實技術的特性。

3. 瞭解虛擬現實技術的分類。

學習引導

虛擬現實是一個在當今國際上備受關注的課題。如果真正實現了虛擬現實，那麼整個人類的生活與發展將會發生很大的變革。我們可以設想這樣一個情景：當你戴上特製的頭盔與手套後，你就發現自己已置身於一家博物館中，當你看見一件精美的展品時，你甚至可以從上而下、由裏至外仔細地觀摩……這就是虛擬現實技術給你帶來的一切--近乎完美的真實感覺。

長期以來，人們對真實地再現現實場景有各種想法，然而許多人對虛擬現實這一概念十分模糊，認爲只要能夠提供三維立體感覺的系統就叫做虛擬現實系統。其實這是不確切的，按照當今國際上流行的定義，一個真正實現虛擬現實的系統應當具有以下三個基本要素。

(1)能夠給用戶以三維立體的虛擬環境。

(2)應當給使用者第一人稱的感覺，並有實時任意活動的自由。

(3)用戶能夠透過一些控制裝置實時地操縱和改變用戶所進入的虛擬環境。

在現實生活中，我們觀察到的都是有景深、有立體感的三維世界，因此要做到完全模擬現實，僅僅靠簡單的二維平面圖形是不夠的，只有用三維繫統才能真正模擬三維世界，給用戶一種身臨其境的感覺。

在實現三維場景後，用戶在虛擬場景中要有第一人稱的感覺，即能體會到一種與現實世界一樣的感覺，能夠把視點移到所構造成的三維場景中的任何一點，就像在真實世界中可以隨意前進、後退、轉彎、蹲下、跳起以得到不同的視角，能夠實現在現實中做到的一切動作，並能實時操縱虛擬場景的物體和改變虛擬境界。

比如，打印一封信的.操作流程爲：首先，開啟計算機的電源，進入所需要的編輯環境；然後從鍵盤輸入信的內容；最後用打印機將它打印出來。在這個過程中，我們一直在對不同物體--開關、鍵盤、顯示器、打印機等進行操作，並使它們不斷地改變動作。這是我們在實際生活中的典型事例。同樣的，在一個真正的虛擬現實系統中，我們也必須具備相同的能力。

可以說，任何系統只要滿足以上三個要素，就可以稱其爲虛擬現實系統。目前，能夠實現前兩個要素的系統已經爲數不少，但是允許用戶直接對虛擬境界中的物體進行操作的系統就不多了。