纹理映射技术(texture mapping)
在视景表示时，对于有些细节，不需要建立相 应的多边形表示，为了达到很好的视觉效果， 只需要建立简单的几何模型，然后在几何模型 的面上贴上对应的逼真图片就可以了。这种方 法称为纹理映射方法。
这不仅增加了场景的逼真度，而且减少了表示 场景的多边形数目。
这种方法又称为体积表示方法。这种表示方法 中，物体被表示为一个三维体积基元的集合及 它们之们的布尔运算：并、交及差。
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U
表示单元为体素(voxel)
每个体素表示了所在位置的颜色、密度 等相关信息。
细节层次(Levels of Detail: LOD)技术 纹理映射(texture map)技术
Cylinder.wrl
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
2.2 虚拟现实的多感知系统体系 和技术
系统 方向 感 听觉
触觉
味觉
嗅觉 视觉
活动形式 感受单元
姿势及方 机械及重力
向调整 感受器
听
机械感受器
触摸
尝 嗅 看
机械、热量 及动觉感受 器 化学及机械 感受器 化学感受器 光学感受器
品尝、吸收及其它身体功能
或给予
行动
有利于个人的行为
操作、自我保护等 走动及相关行为
表达
用于表达、表明或识别 姿势、面部或语言表达 语言表达、聆听及面部表情
语义
用信号通知或表达
语言表达
基于信号的相关系统
行为系统
参 与 者
感 知 系 统
行 为 系 统
感 知 行 为
外 界 环 境
多感知系统技术框图
主计算机
目前的立体显示技术基本上是基于双目视差原理实现的。
单目 双目重
单目
视域 叠视域
视域
影响（沉浸感）立体 视觉因素
• 宽视野（１８０Ｘ１５０） • 立体显示 • 彩色 • 高分辨率 • 头部跟踪
主要视觉设备D）
双筒全方位监视器（BOOM）
墙式显示屏自动声象虚拟环境（CAVE）
凝视、扫 光
大小、形
描等活动
状、纹理及
运动等
J.J.Gibson总结的感知系统
系统
目的
应用
相关系统
调整姿势 适应重力及加速度
维持身体平衡
前庭器官
定向
通过部分身体运动获得 考察或感觉各种信息 所有相关感觉
外部剌激
走动
通过身体运动进入其它 从一个位置走到另一个 定向及调整姿势
环境
位置
饮食
通过部分身体运动获取 吸收或排除
要实现虚拟现实，首先要尽可能详细地表示虚 拟现实的场景几何信息。
例如：表示虚拟环境中的山川河谷、鱼虫鸟兽，花 草树木、五官躯体、车船路桥等。
实现虚拟现实视景的表示方法有：
多边形(三角形)网格表示方法 结构立体几何表示方法 体数据表示方法(volume-based method)
这种方法又称为表面或边界表示方法，即物体 的立体几何信息是通过它们的边界面或包围面 来表示的。而物体的边界面或包围面（即物体 的表面）可以用多边形表示。
这可通过对场景的透视变换来完成。
3. 确定场景中的所有可见面
这需要使用隐藏面消除算法将视域之外的或被其他物体遮挡 的不可见面消去。
4. 计算场景中可见面的光强与颜色
严格地说，就是根据基于光学物理的光照模型计算可见面投 射到观察者眼中的光亮度大小和色彩，并将它转换成合适图 形设备的颜色值，从而确定投影画面上每一个象素的颜色， 最终生成视景。
映射纹理前的场景
映射纹理后的场景
基本原理：人的视觉系统可以通过四种线索得到深度知觉:
侧视网膜图象差(lateral retinal image disparity); 运动视差(motion parallax); 图象大小差异(differential image size); 纹理梯度(texture gradient)。
器官模拟 器官行为 剌激物
外部信息
前庭器官 身体平衡 重力及加速度 重力或加速
度方向
耳蜗器官 声音定位 空气振动
振动方向及
性质
皮肤、关 各种探查 组织变形、关 物体表面粘
节、肌肉 活动
节配合及肌肉 性及冷热等
及腱
纤维紧张
各种状态
嘴
品尝
物体化学性质 营养及生化
价值
鼻
以鼻吸气 气体化学性质 气味性质
眼睛
头 盔 式 显 示 器 （ Head Mounted Display ，HMD)
Head Mounted Display, HMD
e
I = Ic + ts Is + tt It
其中： I ： 可见点 P 处的光亮度。 Ic： 局部光照亮度 ts Is：环境镜面反射光亮度 tt It： 规则透射光亮度
光线跟踪技术(ray tracing)
在图形设备上生成逼真视景必须完成四个基本任务： 1. 用数学方法建立所需要三维场景的几何描述 2. 将三维几何描述转换为二维视图
第二章
虚拟现实技术的技术体系结构
2.1 虚拟现实技术的体系结构
体系结构
用户
输入处理器
模拟处理器
渲染处理器
虚拟世界 数据库
模拟处理器
VR的核心程序 处理:
控制交互、对象动作和决定虚拟世界的 状态。
渲染处理
感觉传输到用户 视觉 听觉 触觉（触摸/力） 实时图像生成 SGI 图形工作站
虚拟世界数据库
数据手套
（传感器） （信号源）
BOOM
双筒全方 位监视器
1992年 Bryson
1、视觉生成技术
1.1 视觉生成基本原理：光线跟踪的方法
假设从视点V通过屏幕象素 e向场景投射光线交场景中 的面点一向景在个物象象P1于素素V方P点的1向,光eP辐亮处2, 射度…的的，可,P光则见m 亮可,点那度生，么决成象离定一素视。幅e点如完的最此整光近求的亮的出真度P视实应1域感就由内图是P每象1画。
设计的主体部分 隶属虚拟世界的对象信息 描述动作的脚本 用户信息 灯光效果 程序控制 硬件设备支持 OOD技术
虚拟现实建模语言(VRML)
Virtual Reality Modeling Language
VRML 是在因特网上建立虚拟现实的开 放标准
A VRML cylinder
#VRML V2.0 utf8 # A Cylinder Shape { appearance Appearance { material Material { } } geometry Cylinder { height 2.0 radius 1.5 } }