又名十三阶梯、十三度空间） • 黑客帝国 • 时间线 • 盗梦空间
虚拟现实基本概念70(1)
描述
• 虚拟现实（Virtual Reality）就是研究 一种计算机技术，把人们想象中的东西 转化为一种虚拟境界和虚拟存在，而这 种虚拟境界和虚拟存在对我们的感觉器 官就象真的客观存在一样。
虚拟现实基本概念70(1)
虚拟现实基本概念70(1)
VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪）
• 1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW 大会，就提出了VRML这个名字。
• SecondLife，There • 国内：HiPiHi
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网络上的虚拟世界
/
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VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪）
• 2006-2007年随second life的被报道而繁荣 • 国内出现很多类似产品 • 局面迟迟无法打开，大都面临破产 • 原因分析
– 技术问题 – 无法找到盈利模式
虚拟现实基本概念70(1)
VR应用的大众化与多元化（21世纪）
虚拟现实基本概念70(1)
2020/12/5
虚拟现实基本概念70(1)
原理
• VR基本概念 • VR软件系统平台 • VR引擎实例和演示 • VR应用模式
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“虚”与“实”
昔者庄周梦为蝴蝶，栩栩然 蝴蝶也，自喻适志与！不知 周也。俄然觉，则蘧蘧然周 也。不知周之梦为蝴蝶与， 蝴蝶之梦为周与？
1988年NASA研究完成VIEW系统
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NASA研制的VIVED和VIEW系统
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渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激（90年代）
• 3D游戏 • 主题公园、游乐场 • 飞行、航海、医学等的模拟训练
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1990年最早出现的两款3D游戏
虚拟高尔夫球场
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飞行、航海驾驶模拟
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驾驶射击模拟
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医学模拟、仿真
演示: medicien.mpg
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渐入民间---软硬件技术的发展
• 显卡的出现与飞速发展 • 计算机图形基础算法的发展 • 游戏引擎、虚拟现实平台软件的研发
VR终极目标
• 《黑客帝国》
• 距离这个目标还有相 当的距离
黑客帝国影片片段
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不同层次上的虚拟现实
• 哲学意义上的虚拟现实 – 虚拟实在与自然实在的对等性
• 科学意义上的虚拟现实 – 科学研究的三大手段：理论、建模、实验验证与 模拟仿真 – 人类梦想的场景在感知中的实现
• 多媒体创意展示
– 奥运、世博、春晚
• 3D电影
– 阿凡达
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清明上河图 --- 水晶石公司制作
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多媒体创意展示
• 虚拟现实艺术 • 虚拟现实与数字媒体、文化创意紧密
结合起来
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VR应用的大众化与多元化（21世纪）
• 适当放宽对沉浸感的追求，而重视用户体 验
实
的
• 3. 沉浸感（Immersion,存在感、临场感）
– 它是指虚拟现实系统对介入者的刺激在物理上
特
和认知上符合人的已有经验，从而使介入者感 到自己作为主角存在于模拟环境中的真实程度
点
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虚拟现实概念辨析
• 虚拟现实与三维漫游 • 虚拟现实与景观动画 • 虚拟现实与三维游戏 • 虚拟现实与计算机图形学
• 介入者（人）
• 虚拟世界生成设备 --- VR的计算机系统
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
• 萌芽
– 1929年，Edwin A.Link发明了飞行模拟器，使 乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是一样的。
– 1956年，Morton Heileg开发了一个叫做 Sensorama (传感景院）的摩托车仿真器。
– 1962年，Morton Heileg申请了专利“全传感仿 真器”。该专利蕴涵了虚拟现实技术的思想。
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。
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
1966年，美国MIT林肯实验室研制出了第一个 头盔式显示器(Helmet Mounted Display 即HMD)
1968年，Sutherland在哈佛大学的组织下开发 了头盔式立体显示器及一个虚拟系统，可称得 上是第一个虚拟现实系统。
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怎样理解虚拟现实
• 第三种情况是模仿真 实世界中的人类不可 见的环境。例如，分 子的结构，空气中速 度、温度、压力的分 布等。
一个蛋白质分子的示例
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虚拟现实的概念
• 虚拟现实是计算机生成的给人多种感 官刺激的虚拟环境。用户应该能够以 自然的方式与这个环境交互，从而产 生置身于相应的真实环境中的虚幻感 ，沉浸感，身临其境的感觉
——《庄子·齐物论》
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“虚”与“实”
• 柏拉图：真正的世界只是存在于我们的想象 中。
• 笛卡尔：我思故我在！ • “I think therefore I am”
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• 记忆裂痕 • 虚拟偶像（SIMONE，又名虚拟情人
、西蒙妮） • 逃出克隆岛（The Island） • 时空悍将（Virtuosity） • 异次元骇客（The Thirteenth Floor，
不断发生变化 • 是多学科的融合
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虚拟现实及其相关学科
计算机网络
计算机视觉
人工智能 人机交互
数字图像处理
科学计算可视化
模式识别 虚拟现实 输入/输出设备
计算机图形学
自动化控制
生理学、心理学等
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虚拟现实
• 科学意义上的纯粹的概念：
– 虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激 的虚拟环境。用户应该能够以自然的方式与
1983年美国DARPA(Defense Advenced Research Projects Agency)和美国陆军共同为坦克编队作战 训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
1984年NASA（National Aeronautics and Space Administration，美国宇航局）研制成功具有现代 虚拟现实系统雏形的VIVED系统
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虚拟现实概念的变化
• 虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚 拟环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境 交互，从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻 感，沉浸感，身临其境的感觉
• 应用需求使VR的应用重点进行了多种变化 – 强调自然交互产生的应用 ----如Kinect诸多应用 – 不再强调沉浸感，而强调信息提供 ---- 增强现实
这个环境交互，从而产生置身于相应的真实 环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉
• 应用意义上的概念
– 利用计算机及各种传感设备构造一种信息环
境，人能够高效、自然地对此信息环境进行
感知、交互，产生沉浸感或达到某种信息传
达的目的。
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对虚拟现实概念的分析
• 应用意义上的概念
– 利用计算机及各种传感设备构造一种信息环 境，人能够高效、自然地对此信息环境进行
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
• 1962年，美国电 影摄影师Morton Heilig研制的 Sensorama的立 体电影系统
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萌芽与诞生（ 60年代-80年代末）
1965年，Ivan Sutherland 在名为“Ultimate Display” (终极的显示)的 论文中首次提出了包括
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虚拟现实的发展历史与演变
• 萌芽与诞生（ 60年代-80年代末） • 军事与航天的推动（70年代-80年代） • 渐入民间---游戏、娱乐、模拟应用的刺激（90年代） • VR在Internet上的兴衰（90年代中-21世纪） • VR应用的大众化与多元化（21世纪）
– 世博会、春晚、文化创意产业、3D电影 – 人机交互、增强现实
感知、交互，产生沉浸感或达到某种信息传 达的目的。
• 虚拟现实（Virtual Reality）
– 虚拟的现实
– 虚拟化现实
– 虚拟与现实
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与几个概念的辨析
• 虚拟现实与三维漫游，景观动画，三维游戏 ，计算机图形学
• 虚拟现实与
– 媒体 – 数字媒体，新媒体 – 创意媒体
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– 创意展示、体验 – 人机交互 ---- Kinect, iPhone – 增强现实
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增强现实
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增强现实——google智能眼镜
Google眼镜演示
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虚拟现实概念的进一步总结
• 有很深的哲学渊源 • 是一种理念 • 新的应用模式不断产生，应用热点在
– 虚拟的现实 – 虚拟化现实
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怎样理解虚拟现实
• 虚拟现实系统中 的“现实”（即 所虚拟的环境） 大致可分为三种 情况：
• 第一种情况是模 仿真实世界中的 环境。