（不按期更新）《虚拟现实应用技术》（Yanlz+Unity+XR+VR+AR+MR+AVE+Oculus+SteamVR+眩晕症+5G+云计算+边缘计算+人机交互+立钻哥哥+==）

时间 2020-06-22 标签按期更新虚拟现实应用技术 yanlz+unity+xr+vr+ar+mr+ave+oculus+steamvr yanlz unity ave oculus steamvr 眩晕 5g 计算边缘人机交互哥哥

《虚拟现实应用技术》

版本程序员	做者面试	参与者算法	完成日期数据库	备注编程
YanlzVR_Tech_V01_1.0设计模式	严立钻跨域		2019.05.14数组

##《虚拟现实应用技术》发布说明：

++++“虚拟现实应用技术”：是对“虚拟现实应用技术”的了解拓展，在群里有童鞋问我：“VR将来会用到哪些技术，程序员须要学习哪些技术”，还有就是：“关于虚拟现实应用技术学科建设的”，如今VR都这么牛皮了吗？都开始全面开设专业了！那好，立钻哥哥就针对这两位童鞋的发问，整理一篇关于“虚拟现实应用技术”的点点滴滴！安全

++++“虚拟现实应用技术”：定位在熟悉“虚拟现实应用技术”；服务器

++++说明：此篇博文的整理以“流水帐”的形式记录，仅标明整理时间或文档时间；

++++SteamVR分类：https://blog.csdn.net/vrunsoftyanlz/article/category/8582642

++++虚拟现实资讯：http://www.javashuo.com/article/p-fqrqdjkb-w.html

++++Steam平台上的VR：http://www.javashuo.com/article/p-wuvvtohn-bo.html

++++基于Unity与SteamVR：http://www.javashuo.com/article/p-asetqfsg-da.html

++++Unity中减小眩晕症：http://www.javashuo.com/article/p-cendayuh-dt.html

++++虚拟现实行业应用：http://www.javashuo.com/article/p-dtgguvvf-ec.html

++++5G无线接入：http://www.javashuo.com/article/p-yqdivhsk-km.html

2019.10.24--20:10

《十大趋势引领VR产业快速发展》

++++立钻哥哥：2019年世界VR产业大会已经胜利闭幕；业内人士认为，从2019年世界VR产业大会开始，明显能感觉到行业逐渐走向正规，尽管在有些方面也许会调整，但向前迈进的节奏已经定了调；随着虚拟现实（VR）产业生态的不断完善，硬件、软件、服务融合的盈利商业模式不断成熟、VR产业取得了快速发展；产业融资持续向好，AR引领投资热潮；

++++[一、虚拟现实产业进入稳步务实、向好发展阶段]：技术成熟、消费升级需求、产业升级需求、资本持续投入、政策推进五大因素促进虚拟现实快速发展；预计到2023年，VR产业会超过4000亿元的规模；

++++[二、新技术融合创新，推进虚拟现实产业快速发展]：5G的低时延、高带宽、大容量能解决虚拟现实的算力不足、终端有线束缚、眩晕感强等痛点问题，5G+VR已在广播电视、医疗、教育、直播等领域展开应用；AI是基础的赋能性技术，和VR/AR技术相融合，能提升虚拟现实的智能化水平，提高虚拟设备的效能；

++++[三、虚拟现实传感、交互、建模、呈现技术体系走向成熟]：建模传输方面，5G、GPU处理技术走向成熟，带动图像引擎和渲染算法优化发展；交互技术方面，从视觉向触觉、听觉、动做等多通道交互发展，AR云、沉浸式工做区出现，多人协同交互开始应用；传感技术方面，眼球追踪、表情捕捉技术、头部/肢体动做捕捉等技术进入应用阶段；显示技术方面，超高清4K/8K显示成为主流趋势；

++++[四、软件短板补齐已见趋势，硬件自主能力大幅提高]：软件层面，国内在网络架构、算法、开发平台、分发平台等领域都有了一系列成果，为用户体验优化和内容开发与分发提供新动力；硬件层面，国内硬件厂商近几年在硬件产业链自主能力以及整机整合和二次开发能力大幅提高；国产品牌VR头显和AR眼镜新品不断，芯片、显示屏等硬件产业链供给能力的不断提高；

++++[五、内容、服务平台建设进一步完善了产业生态]：游戏方面，VR League、WCG VR等电竞的成熟推进了游戏产业生态的造成；视频方面，更多影视IP改造为VR内容；直播方面，中华人民共和国70周年大庆阅兵除了能经过手机/VR一体机观看外，也可在360度球幕中观看；

++++[六、5G+VR紧密结合，推进行业应用快速发展]：远程手术指导方面，深圳市人民医院完成了5G+VR/AR远程肝胆外科手术；医疗培训方面，南京市第一医院举办了5G+VR高清直播的心脏瓣膜修复手术暨国际医术观摩交流现场教学活动；

++++[七、虚拟现实消费端应用领域持续拓宽]：AR应用在消费端开展试验，冰雪运动成为消费热点；

++++[八、产业融资持续向好，AR引领投资热潮]：全球市场，2019年上半年，全球虚拟现实产业投融资达到124亿元，AR投融资占比过半，投资覆盖整个产业链，引领虚拟现实新一轮投资热潮，投资主要流向硬件（芯片、光学模组）、显示技术（视网膜投影、光波导显示）、软件（AR服务平台、AR云SDK）、内容（游戏、行业应用、内容创做平台）等；VR投资主要流向行业应用（医疗、教育、房地产）、游戏和线下体验；

++++[九、部省联动，央地合做，政策红利开始释放]：中央各部委相继出台了多项虚拟现实产业相关政策，继续提高对虚拟现实技术研发、人才培养、产品消费、市场应用的支持力度，虚拟现实产业进入政策红利释放期；地方层面，各省市积极响应中央号召，根据自身特色相继制定了地方产业政策或行动计划，从产业总体规划到重点应用领域进一步落实指导意见相关部署；部省联动，央地合做政策框架体系基本造成；

++++[十、发展存在三大问题：很差用、不会用、不敢用]：很差用，软硬件、系统、内容的兼容性以及技术、健康适用、行业级应用间适配性标准体系亟待创建；不会用，虚拟现实消费端杀手级应用还没有出现，多行业融合应用进展路径亦不明晰；不敢用，虚拟世界形成权属、犯罪等问题没法律界限，VR沉浸式体验或将带来伦理风险；

++++立钻哥哥：要探索虚拟现实与新兴技术结合的应用发展路径；目前，5G、人工智能、云计算等新兴产业正如火如荼地建设，虚拟现实技术产业的改善离不开这些新兴技术的赋能，如5G的大带宽、低时延特性可大幅下降虚拟现实产品带来的晕眩感；人工智能技术有利于帮助虚拟现实产品全场景逼真画面的呈现；而云计算能够实现虚拟现实画面的云端渲染，下降设备端GPU性能的要求，实现成本的下降。

2019.10.24--15:58

《中国本土VR内容产业发展仍需突破三大瓶颈》

++++立钻哥哥：中国本土VR内容产业发展前景向好，但仍需突破三大瓶颈：缺少统一的标准；制做成本高；设备技术仍需改善。因为VR入门门槛较高，相比硬件，目前在VR的内容制做上，还不存在太激烈的竞争，目前的市场状态仍是内容服务于硬件，市场供应严重不足；

++++[一、缺少统一的标准]：目前VR内容不只有基于PC和手机的差异，各类外设和硬件配置也纷繁复杂；就算是一样基于手机的VR内容，也可能是基于自身硬件设计开发，由于输入模式与操做模式的不一样，难以简单地在不一样设备之间通用；因为统一标准的缺少，为适配不一样应用平台，大大增长了内容的制做成本；

++++[二、制做成本高]：VR内容的应用领域很是广阔，目前主要的内容是游戏和影视领域；但因为制做成本高昂、拍摄制做设备技术不够成熟等缘由，VR内容仍处于很是匮乏的阶段；开发一款轻度的VR游戏的成本须要千万美圆以上，开发一款中度或重度游戏的成本则又要翻上几番；这远高于手游以及端游的开发成本，按照目前的VR消费者数量，投资恐怕难以收回成本；基于目前这种状态，本土VR内容制做公司对VR游戏内容的制做望而祛步；

++++[三、设备技术仍需改善]：VR设备是VR内容的载体，设备技术的升级能够刺激VR内容的质量提高；以VR影片内容为例，VR影片的全景拍摄及动做捕捉的质量很大程度上取决于全景拍摄设备的质量，处于成本的考虑，国内公司制做时使用的多为两个或者多个超广角相机拼接成的双目、多目摄像机；即便价格昂贵、目标客户群体定位高端VR摄制团队的专业设备在许多时候也很难达到让人满意的成像效果；因此经过VR影片内容行业，能够看出VR设备的技术仍需完善，这样VR内容的质量才会上升，成本才会降低；

++++立钻哥哥：虽然VR行业现状问题和瓶颈不少，可是立钻哥哥仍是从2017年全面投入VR事业中来了，“先后台结合，软硬件结合”==>【VR云游戏】：Unity+SteamVR+云技术+5G+AI，这是立钻哥哥确立的方向和细分市场，经过一条线的探索，为你们探探路。

++++【立钻哥哥VR探索空间】：https://blog.csdn.net/VRunSoftYanlz/

2019.05.21整理

《虚拟现实技术概述》

++++立钻哥哥：目前虚拟现实技术已经成为计算机相关领域研究、开发与应用的热点。接下来跟着立钻哥哥来了解虚拟现实的定义、虚拟现实的本质特征、虚拟现实系统的组成、虚拟现实系统的分类及虚拟现实技术的发展应用等基础知识。

++++随着计算机技术、图形技术和网络技术的迅速发展，计算机的应用正在进入一个崭新的阶段。接下来利用一个图标来看一下计算机应用发展的三个阶段，虚拟现实技术是将来计算机领域最重要的技术之一：

	第一阶段	第二阶段	第三阶段
用户	技术人员	专业人员	消费者
体系结构	主机	我的计算机	网络
显示	文本	2D图形	虚拟现实
元素	请求报告	窗口菜单图标	场景替身
控制	文本键盘	光标鼠标	发掘交谈

++++虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术是由美国VPL公司创始人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的，但在20世纪末才兴起的综合性信息技术。做为一项尖端科技，虚拟现实融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术和网络并行处理等多个信息技术分支，是一种由计算机生成的高技术模拟系统，从而大大地推动了计算机技术的发展。虚拟现实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，改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动地经过鼠标、键盘进行交互的现状。所以，目前虚拟现实技术已经成为计算机相关领域中继多媒体技术、网络技术及人工智能以后备受人们关注及研究、开发与应用的热点，也是目前发展最快的一项多学科综合技术。

++++[虚拟现实的定义]：在虚拟现实系统中，环境主要是计算机生成的三维虚拟世界。这种人机交互的环境或者世界一般包括三种状况：第一种状况是彻底对真实世界中的环境进行再现；第二种状况是彻底虚拟的，人类主观构造的环境；第三种状况是对真实世界中人类不可见的现象或环境进行仿真：

----<第一种状况>：是彻底对真实世界中的环境进行再现。如虚拟小区对现实小区的虚拟再现、军队中的虚拟战场、虚拟实验室中的各类仪器等，这种真实环境可能已经存在，也多是已经设计好可是还没有建成的，还多是原来无缺，如今被破坏的；

----<第二种状况>：是彻底虚拟的，人类主观构造的环境。如影视制做或电子游戏中，三维动画展示的虚拟世界。此环境彻底是虚构的，用户能够参与，并与之进行交互的非真实世界。但它的交互性和参与性不是很明显。

----<第三种状况>：是对真实世界中人类不可见的现象或环境进行仿真。如分子结构、各类物理现象等。这种环境是真实环境，客观存在的，可是受到人类视觉、听觉的限制不能感应到。通常状况是以特殊的方式（如放大尺度的形式）进行模仿和仿真，令人可以看到，听到或者感觉到，体现科学可视化；

++++立钻哥哥：虚拟现实定义为用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉的感官世界，用户可借助一些专业传感设备，如传感头盔、数据手套等，彻底融入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，实时感知和操做虚拟世界中的各类对象，从而得到置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感受。在某种角度上，能够把它当作一个更高层次的计算机用户接口技术，经过视觉、听觉、触觉等信息通道来感觉设计者的思想。此概念包含三层含义：环境；主动式交互；沉浸感：

----<1.环境>：虚拟现实强调环境，而不是数据和信息。简言之，虚拟现实不只重视文本、图形、图像、声音、语言等多种媒体元素，更强调综合各类媒体元素造成的环境效果。它以环境为计算机处理的对象和人机交互的内容，开拓计算机应用的新思路。

----<2.主动式交互>：虚拟现实强调的交互方式是经过专业的传感设备来实现的，改进了传统的人机接口形式，即打破传统的键盘、鼠标、屏幕被动地与计算机交互的方式。用户能够由视觉、听觉、触觉经过头盔显示器，立体眼镜、耳机以及数据手套等感知和参与。虚拟现实人机接口是彻底面向用户来设计的，用户能够经过在真实世界中的行为参与到虚拟环境中。

----<3.沉浸感>：虚拟现实强调的效果是沉浸感，即便人产生身临其境的感受。传统交互方式，人被动、间接、非直觉、有限地操做当前计算机，容易产生疲倦感。而虚拟现实系统经过相关的设备，采用逼真的感知和天然的动做，令人仿佛置身于真实世界，消除了人的枯燥、生硬和被动的感受，大大提升了工做效率。

++++[虚拟现实的本质特征]：虚拟现实具备三个最突出的特征：沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）和构想性（Imagination），也是人们熟知的VR的3I特性：

----<1.沉浸感（Immersion）>：沉浸感（Immersion）又称临场感，是虚拟现实最重要的技术特征，是指用户借助交互设备和自身感知觉系统，置身于虚拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机建立的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感受都是真的，如同在现实世界；

--------立钻哥哥：在现实世界中，人们经过眼睛、耳朵、手指等器官来实现感知。因此，在理想的状态下，虚拟现实技术应该具备一切人所具备的感知功能。即虚拟的沉浸感不只经过人的视觉和听觉感知，还能够经过嗅觉和触觉等多维地去感觉。相应地提出了视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸和嗅觉沉浸等，也就对相关设备提出了更高的要求。（例如视觉显示设备需具有分辨力高、画面刷新频率快的特色，并提供具备双目视差，覆盖人眼可视的整个视场的立体图像；听觉设备可以模拟天然声、碰撞声，并能根据人耳的机理提供判别声音方位的立体声；触觉设备可以让用户体验抓、握等操做的感受，并可以提供力反馈，让用户感觉到力的大小、方向等。）

----<2.交互性（Interaction）>：交互性（Interaction）是指用户经过使用专门的输入和输出设备，用人类的天然感知对虚拟环境内物体的可操做程度和从环境获得反馈的天然程度。虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间近乎天然的方式进行交互，即用户不只经过传统设备（键盘和鼠标等）和传感设备（特殊头盔、数据手套等），使用自身的语言、身体的运动等天然技能也能对虚拟环境中的对象进行操做，并且计算机可以根据用户的头、手、眼、语言及身体的运动来调整系统呈现的图像及声音。（例如，用户能够用手去直接抓取虚拟环境中虚拟的物体，不只有握着东西的感受，并能感受物体的重量，视场中被抓的物体也能马上随着手的移动而移动。）

----<3.构想性（Imagination）>：构想性（Imagination）又称创造性，是虚拟世界的起点。想象力使设计者构思和设计虚拟世界，并体现出设计者的创造思想。因此，虚拟现实系统是设计者借助虚拟现实技术，发挥其想象力和创造性而设计的。（好比建造一座现代化的桥梁以前，设计师要对其结构作细致的构思。传统的方法是极少数内行人花费大量的时间和精力去设计许多量化的图纸。而如今采用虚拟现实技术进行仿真，设计者的思想以完整的桥梁呈现出来，简明生动，一目了然。===>立钻哥哥：因此有些学者称虚拟现实为放大或夸大人们心灵的工具，或人工现实（Artificial Reality），即虚拟现实的想象性。）

----立钻哥哥：综上所述，虚拟现实的三个特征：沉浸感、交互性、构想性，生动地说明虚拟现实对现实世界不只是对三维空间和一维时间的仿真，并且是对天然交互方式的虚拟；具备3I（Immersion、Interaction、Imagination）特性的完整虚拟现实系统不只让人达到身体上彻底的沉浸，并且精神上也是彻底地投入其中。

++++[虚拟现实系统的组成]：根据虚拟现实的基本概念及相关特征可知，虚拟现实技术是融合计算机图形学、智能接口技术、传感器技术和网络技术等综合性的技术。虚拟现实系统应具有与用户交互、实时反映所交互的结果的功能。因此，通常的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入输出设备和数据库来组成：

----<1.专业图形处理计算机>：计算机在虚拟现实系统中处于核心的地位，是系统的心脏，是VR的引擎，主要负责从输入设备中读取数据、访问与任务相关的数据库，执行任务要求的实时计算，从而实时更新虚拟世界的状态，并把结果反馈给输出显示设备。因为虚拟世界是一个复杂的场景，系统很难预测全部用户的动做，也就很难在内存中存储全部相应状态，所以虚拟世界须要实时绘制和删除，以致于大大地增长了计算量，这对计算机的配置提出了极高的要求。

立钻哥哥提示：目前，国内外的计算机或者SGI、SUN工做站，主要是面向通用的计算，而不是虚拟现实。一般各制造商经过采用高端的图形加速器卡来改造现有的模型，以知足虚拟现实的实时绘制能力。

----<2.应用软件系统>：虚拟现实的应用软件系统是实现VR技术应用的关键，提供了工具包和场景图，主要完成虚拟世界中对象的几何模型、物理模型、行为模型的创建和管理；三维立体声的生成、三维场景的实时绘制；虚拟世界数据库的创建与管理等。

----<3.数据库>：数据库用来存放整个虚拟世界中全部对象模型的相关信息。在虚拟世界中，场景须要实时绘制，大量的虚拟对象须要保存、调用和更新，因此须要数据库对对象模型进行分类管理。

----<4.输入设备>：输入设备是虚拟现实系统的输入接口，其功能是检测用户的输入信号，并经过传感器输入计算机。基于不一样的功能和目的，输入设备除了包括传统的鼠标、键盘外，还包括用于手姿输入的数据手套、身体姿态的数据衣、语音交互的麦克风等，以解决多个感受通道的交互。

----<5.输出设备>：输出设备是虚拟现实系统的输出接口，是对输入的反馈，其功能是由计算机生成的信息经过传感器传给输出设备，输出设备以不一样的感受通道（视觉、听觉、触觉）反馈给用户。输出设备除了包括屏幕外，还包括声音反馈的立体声耳机、力反馈的数据手套以及大屏幕立体显示系统等。

++++[虚拟现实系统的分类]：根据用户参与和沉浸感的程度，一般把虚拟现实分红4大类：桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、加强虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统：

----<1.桌面虚拟现实系统（Desktop VR）>：基本上是一套基于普通PC平台的小型桌面虚拟现实系统。使用我的计算机（PC）或初级图形PC工做站去产生仿真，计算机的屏幕做为用户观察虚拟环境的窗口。用户坐在PC显示器前，戴着立体眼镜，并利用位置跟踪器、数据手套或者6个自由度的三维空间鼠标等设备操做虚拟场景中的各类对象，并能够在360度范围内浏览虚拟世界。然而用户是不彻底投入的，由于即便戴上立体眼镜，屏幕的可视角也仅仅是20度~30度之间，仍然会受到周围现实环境的干扰；有时为了加强桌面虚拟现实系统的投入效果，在桌面虚拟现实系统中还会借助于专业的投影机（RGB），达到增大屏幕范围和多数人观看的目的。（桌面虚拟现实系统虽然缺少头盔显示器的投入效果，但已经具有了虚拟现实技术的技术要求，而且其成本相对低不少，因此目前应用较为普遍。桌面虚拟现实系统主要用于计算机辅助设计、计算机辅助制造、建筑设计、桌面游戏、军事模拟、生物工程、航天航空、医学工程和科学可视化等领域；）

----<2.沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR）>：是一种高级的、较理想、较复杂的虚拟现实系统。它采用封闭的场景和音响系统将用户的听觉与外界隔离，使用户彻底置身于计算机生成的环境之中，用户经过利用空间位置跟踪器、数据手套和三维鼠标等输入设备输入相关数据和命令，计算机根据获取的数据测得用户的运动和姿态，并将其反馈到生成的视景中，使用户产生一种身临其境、彻底投入和沉浸于其中的感受。

--------[2.1.沉浸式虚拟现实系统的特色]：具备高度的实时性；具备高度的沉浸感；具备先进的软硬件；具备并行处理的功能；具备良好的系统整合性；

------------>(2.1.1)具备高度的实时性。即当用户转动头部改变观察点时，空间位置跟踪设备及时检测并输入计算机，由计算机计算，快速地输出相应的场景。为使场景快速平滑地连续显示，系统必须具备足够小的延迟，包括传感器的延迟，计算机计算延迟等。

------------>(2.1.2)具备高度的沉浸感。沉浸式虚拟现实系统必须使用户与真实世界彻底隔离，不受外界的干扰，依据相应的输入和输出设备，彻底沉浸到环境中。

------------>(2.1.3)具备先进的软硬件。为了提供“真实”的体验，尽可能减小系统的延迟，必须尽量利用先进的、相容的硬件和软件。

------------>(2.1.4)具备并行处理的功能。这是虚拟现实的基本特征，用户的每个动做都涉及多个设备综合应用，例如手指指向一个方向并说：“那里！”，会同时激活三个设备：头部跟踪器，数据手套及语音识别器，产生三个同步事件。

------------>(2.1.5)具备良好的系统整合性。在虚拟环境中，硬件设备互相兼容，并与软件系统很好地结合，相互做用，构造一个更加灵巧的虚拟现实系统。

------------>立钻哥哥：沉浸式虚拟现实系统的优势是用户可彻底沉浸到虚拟世界中。例如，在消防仿真演习系统中，消防员会沉浸于极度真实的火灾场景并作出不一样反应。但有一个很大的缺点是系统设备尤为是硬件价格相对较高，难以大规模普及推广。

------------>立钻哥哥：沉浸式虚拟现实主要依赖于各类虚拟现实硬件设备，如头盔显示器，舱型模拟器、投影虚拟现实设备和其余的一些手控交互设备等。参与者戴上头盔显示器后，外部世界就被有效地屏蔽在视线之外，其仿真经历要比桌面虚拟现实更可信，更真实。

--------[2.2.沉浸式虚拟现实系统的类型]：常见的沉浸式虚拟现实系统有头盔式虚拟现实系统、洞穴式虚拟现实系统、座舱式虚拟现实系统、投影式虚拟现实系统和远程存在系统等：

------------>(2.2.1)头盔式虚拟现实系统。采用头盔显示器实现单用户的立体视觉、听觉的输出，令人彻底沉浸其中；

------------>(2.2.2)洞穴式虚拟现实系统（CAVE）。该系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境，可提供一个房间大小的四面（或六面）立方体投影显示空间，供多人参与，全部参与者均彻底沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中，借助于相应虚拟现实交互设备（如数据手套、力反馈装置、位置跟踪器等），从而得到一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6个自由度的交互感觉。

------------>(2.2.3)座舱式虚拟现实系统。座舱是一种最为古老的虚拟现实模拟器。当用户进入座舱后，不用佩戴任何现实设备，就能够经过座舱的窗口观看一个虚拟境界。该窗口由一个或多个计算机显示器或视频监视器组成，用来显示虚拟场景。

立钻哥哥提示：这种座舱给参与者提供的投入程度相似于头盔显示器。

------------>(2.2.4)投影式虚拟现实系统。该系统是采用一个或多个大屏幕投影来实现大画面的立体视觉和听觉效果，使多个用户同时具备彻底投入的感受。

------------>(2.2.5)远程存在系统。远程存在是一种远程控制形式，用户虽然与某个真实现场相隔遥远，但能够经过计算机和电子装置得到足够的感受现实和交互反馈，恰似身临其境，并能够介入对现场进行遥操做。此系统须要一个立体显示器和两台摄像机生成三维图像，这种图像使得操做员有一种深度的感受，观看的虚拟境界更清晰、真实。

----<3.加强虚拟现实系统>：加强虚拟现实系统（Aggrandize VR）是借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并经过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，并呈现给使用者一个感官效果然实的新环境。所以加强虚拟现实系统具备虚实结合、实时交互和三维注册的新特色。即把真实环境和虚拟环境组合在一块儿的一种系统，它既容许用户看到真实世界，同时也能够看到叠加在真实世界的虚拟对象，这种系统便可减小对构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体进行操做，真正达到亦真亦幻的境界。

--------立钻哥哥：在视觉化的加强现实系统中，用户利用头盔显示器，把真实世界与计算机图形多重合成在一块儿，即可以看到真实的世界围绕着它。其实加强虚拟现实系统不只仅局限在视觉上对真实场景进行加强，实际上任何不能被人的感官所察觉但能被机器（各类传感器）检测到的信息，经过转化，以人能够感受到的方式（图像、声音、触觉和嗅觉等）叠加到人所处的真实场景中，都能起到对现实的加强做用。

--------立钻哥哥：常见的加强虚拟现实系统主要包括基于台式图形显示器的系统；基于单眼显示器的系统；基于光学透视式头盔显示器的系统；基于视频透视式头盔显示器的系统；

--------立钻哥哥：加强虚拟现实系统的最大特色不是把用户与真实世界隔离，而是将真实世界和虚拟世界融为一体，用户能够与两个世界进行交互，方便工做。（例如，工程技术人员在进行机械安装、维修、调试时，经过头盔显示器，能够将原来不能呈现的机器内部结构以及它的相关信息、数据彻底呈现出来，并按照计算机（移动计算机）的提示进行工做，解决技术难题，使工做变得很是方便、快捷、准确。摒弃了之前须要带着大量、笨重的资料在身边，边工做，边查阅，一旦出现难题、紧急状况，不知所措的落后的方法和现象。）

--------立钻哥哥：加强现实是在虚拟环境与真实世界之间的沟壑间架起的一座桥梁。所以，加强现实的应用潜力至关巨大，在尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具备普遍的应用，并且因为其具备可以对真实环境进行加强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域具备比其余VR技术更加明显的优点。

----<4.分布式虚拟现实系统（Distributed VR）>：是一个基于网络的可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境。在这个环境中，位于不一样物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境经过网络相链接，使多个用户同时参与一个虚拟现实环境，经过计算机与其余用户进行交互，共享信息，并对同一虚拟世界进行观察和操做，以达到协同工做的目的。

--------立钻哥哥：分布式虚拟现实系统具备的特征：（1）共享的虚拟工做空间；（2）伪实体的行为真实感；（3）支持实时交互，共享时钟；（4）多个用户以多种方式相互通讯；（5）资源信息共享以及容许用户天然操做环境中的对象。

--------立钻哥哥：分布式虚拟现实系统是基于网络的虚拟环境，在这个环境中，位于不一样物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境经过网络相联结。根据分布式系统环境下所运行的共享应用系统的个数，可把DVR系统分为集中式结构和复制式结构两种。

------------>[DVR-集中式结构]：集中式结构是只在中心服务器上运行一份共享应用系统，该系统能够是会议代理或对话管理进程。中心服务器的做用是对多个参与者的输入输出操做进行管理，容许多个参与者信息共享。它的特色是结构简单，容易实现，但对网络通讯带宽有较高的要求，而且高度依赖于中心服务器。

------------>[DVR-复制式结构]：复制式结构是在每一个参与者所在的机器上复制中心服务器，这样每一个参与者进程都有一份共享应用系统。服务器接收来自于其余工做站的输入信息，并把信息传送到运行在本地机上的应用系统中，由应用系统进行所须要的计算并产生必要的输出。它的优势是所需网络带宽较小。另外，因为每一个参与者只与应用系统的局部备份进行交互，所以交互式响应效果好。但它比集中式结构复杂，在维护共享应用系统的多个备份的信息或状态一致性方面比较困难。

--------立钻哥哥：分布式虚拟现实系统的设计与实现必须考虑的因素：网络带宽的发展；先进的硬件设备和软件技术；分布机制；可靠性；

------------>(4.A.1)网络带宽的发展。网络带宽是虚拟世界大小和复杂度的一个决定因素。当用户增长时，网络的延迟就会明显，带宽的需求也随之增长。

------------>(4.A.2)先进的硬件设备和软件技术。为了减小数据传输的延迟，实现实时操做，加强真实感，必须采用兼容的先进的硬件设备。例如改进路由器和交换技术、使用快速交换接口和对计算机进行硬件升级；

------------>(4.A.3)分布机制。分布机制直接影响系统的可扩充性。经常使用的消息发布方法为广播、多播和单播。其中，多播机制容许任意大小的组在网上进行通讯，它能为远程会议系统和分布式仿真应用系统提供一对多和多对多的消息分布服务。

------------>(4.A.4)可靠性。在增长通讯带宽和减小通讯延迟这方面进行折中时，应考虑通讯的可靠性问题。可靠性是可以顺利通讯的保证之一，它由具体的应用需求来决定。有些协议有较高的可靠性，但传输速度慢，反之亦然。

--------立钻哥哥：目前，分布式虚拟现实系统在远程教育、科学计算可视化、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐和艺术等领域都有着极其普遍的应用前景。利用它能够建立多媒体通讯、设计协做系统、实境式电子商务、网络游戏和虚拟社区全新的应用系统。

--------立钻哥哥：分布式虚拟现实的典型实例是在军事训练中应用的SIMNET系统。此系统中军队被布置在与实际车辆和指挥中心相同的位置，它们能够看到一个有山、树、云彩、硝烟、道路以及由其余部队操纵的车辆的模拟现场。这些由实际人员操纵的车辆能够相互射击，系统利用无线电通讯和声音效果来增强真实感。系统的每一个用户能够经过环境视点来观察别人的举动。炮火的显示极为逼真，用户能够看到被攻击部队炸毁的状况。SIMNET系统可将多达1000个部队用网络链接起来。所以，SIMNET被称为第一个廉价而又实用的模拟网络系统，它能够用来训练坦克、直升机以及战斗演习，并训练部队之间的协同做战能力。

SIMNET：仿真网络；模拟器网络；仿真组网；模拟网络；仿真器网络；

++++[虚拟现实的发展和现状]：美国是虚拟现实技术研究的发源地，其研究水平基本就表明国际虚拟现实发展的水平。近年来，虚拟现实在美国航空航天和军事领域的若干成功应用得到了巨大经济效益和社会效益，促使美国政府进一步加大对虚拟现实技术研究的支持力度。

----立钻哥哥：在军事领域，虚拟现实在武器系统的性能评价和设计、操纵训练和大规模军事演习及战役指挥方面发挥了重要做用，并产生了巨大的经济效益。美国已初步建成一些洲际范围的分布式虚拟环境，并将有人操纵和半自主兵力引入虚拟的战役空间，在世界上处于领先地位。在航天领域，美国宇航局（NASA）已经创建了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，而且创建了可供全国使用的VR教育系统。在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是分布并行处理、辅助设备（包括触觉反馈）设计和应用研究方面是领先的。

----立钻哥哥：我国虚拟现实技术研究起步较晚，与发达国家还有必定的差距。随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实已获得国家有关部门和科学家们的高度重视，引发我国各界人士的关注，研究与应用。目前，我国虚拟现实技术在城市规划、教育培训、文物保护、医疗、房地产、因特网、勘探测绘、生产制造和军事航天等数十个重要的行业获得普遍的应用。

----立钻哥哥：北京航空航天大学计算机系是国内最先进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，能够提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等，并着重研究虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法等。

----立钻哥哥：立氏集团是从事虚拟现实与仿真、多媒体技术、三维动画研究与开发的专业机构，是国际领先的虚拟现实技术总体解决方案供应商和相关服务提供商，2016年入选中国软件自主创新100强企业行列，提供的产品有：虚拟现实编辑器（YanlzVR-Builder）；数字城市仿真平台（YanlzVR-Digicity）；物理模拟系统（YanlzVR-Physics）、三维网络平台（YanlzVRIE）、工业仿真平台（YanlzVR-Indusim）、旅游网络互动教学创新平台系统（YanlzVR-Travel），三维仿真系统开发包（YanlzVR-SDK）以及多通道环幕立体投影解决方案等，可以知足不一样领域不一样层次的客户对虚拟现实的要求。

++++[虚拟现实技术的发展趋势]：虚拟现实技术的实质是构建一种人为的能与之进行自由交互的“世界”，在这个“世界”中参与者能够实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标。虚拟现实系统的将来发展主要在：建模与绘制方法、交互方式和系统构建等方面提出了新的要求，表现出一些新的特色和技术要求，主要表如今：动态环境建模技术；实时三维图形生成和显示技术；新型人机交互设备的研制；智能化语音虚拟现实建模；网络分布式虚拟现实技术的研究与应用；

----<1.动态环境建模技术>：虚拟环境的创建是VR技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据须要创建相应的虚拟环境模型。

----<2.实时三维图形生成和显示技术>：三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是如何“实时生成”，在不下降图形的质量和复杂程度的前提下，如何提升刷新频率将是从此重要的研究内容。此外，VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能知足系统的须要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。

----<3.新型人机交互设备的研制>：虚拟现实技术实现人可以自由与虚拟世界对象进行交互，犹如身临其境，借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。但在实际应用中，它们的效果并不理想，所以，新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为将来研究的重要方向。

----<4.智能化语音虚拟现实建模>：虚拟现实建模是一个比较繁复的过程，须要大量的时间和精力。若是将VR技术与智能技术、语音识别技术结合起来，能够很好地解决这个问题。对模型的属性、方法和通常特色的描述经过语音识别技术转化成建模所须要的数据，而后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价，将模型用对象表示出来，而且将各类基本模型静态或动态地链接起来，最终造成系统模型。

立钻哥哥提示：人工智能一直是业界的难题，人工智能在各个领域十分有用，在虚拟世界也大有用武之地，良好的人工智能系统对减小乏味的人工劳动具备很是积极的做用。

----<5.网络分布式虚拟现实技术的研究与应用>：分布式虚拟现实是从此虚拟现实技术发展的重要方向。随着众多分布式虚拟现实开发工具及其系统的出现，DVR自己的应用也渗透到各行各业，包括医疗、工程、训练与教学以及协同设计。近年来，随着Internet应用的普及，一些面向Internet的分布式虚拟现实应用使得位于世界各地的多个用户能够进行协同工做。将分散的虚拟现实系统或仿真器经过网络联结起来，采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，造成一个在时间和空间上相互耦合的虚拟合成环境，参与者可自由地进行交互做用。

++++[虚拟现实技术的主要应用领域]：虚拟现实技术具备下降成本、提升安全性、形象逼真和可反复操做等优势，获得了用户的承认。据不彻底统计，占据主流的领域有教育和培训，包括医疗培训、军事培训和大学培训，此外还有制造业、娱乐业以及商业服务业，例如市场销售和建筑规划。在全部这些领域都要求下降费用、缩短生产周期等的状况下，虚拟现实技术具备适应性、真实性和合做性等特色。

----<1.军事领域>：军事领域研究是推进虚拟现实技术发展的原动力，目前依赖是主要的应用领域。虚拟现实技术主要在军事训练和演习、武器研究这两个方面获得普遍应用。

-------立钻哥哥：在传统的军事实战演习中，特别是大规模的军事演习，不但耗资巨大，安全性较差，并且很难在实战演习条件下改变战斗情况来反复进行各类战场势态下的战术和决策研究。虚拟军事训练和演习不只不动用实际装备而使受训人员具备身临其境之感，并且能够任意设置战斗环境背景，对做战人员进行不一样做战环境，不一样做战预案的屡次重复训练，使做战人员迅速积累丰富的做战经验。武器设计研制采用虚拟现实技术，提供具备先进设计思想的设计方案，使用计算机仿真武器，并进行性能的评价，获得最佳性价比的仿真武器后，再投入武器的大批量生产。此过程缩短武器研制的制做周期，节约没必要要的开支，下降成本，提升武器的性价比。

----<2.医疗领域>：传统的医疗科目教学都是使用教科书和供解剖用的尸体来供学生学习和练习，可是，学生们较可贵到用尸体练习解剖技术的机会，而且在对实际的生命体进行解剖练习时，较多细小的神经和血管是很难看到的。另外，一旦进行了切割，解剖体就被破坏，若是想要再次切割来进行不一样的观察，问题就变得较为复杂。

--------立钻哥哥：虚拟现实技术能够弥补传统的不足，主要应用到解剖学和病理学教学、外科手术训练、复杂外科手术规划、健康咨询和身体康复治疗等方面。例如，在外科手术中，经过虚拟现实技术仿真课程，对麻醉医师和静脉注射护士培训、对实习外科医生上手术台以前的开刀培训，以及经过虚拟现实技术能够对复杂外科手术的设计、手术过程当中的指引和帮助信息的提供、手术结果的预测等，帮助外科医生顺利完成手术，并使其对病人形成的损伤下降至最小。学生能够在虚拟的病人身上反复操做，提升技能，有利于学生对复杂的人体三维结构本质进行较好的理解。也能够对比较罕见的病例进行模拟、诊断和治疗，减小误诊的几率。利用远程康复治疗方式监督康复中的病人，使其在虚拟平常生活中的各类情景中活动，减小病人独自在家康复的孤独感，实现更为愉悦的治疗方式。

----<3.教育领域>：虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它实现了建构主义、情景学习的思想，营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者经过自身与信息环境的相互做用来获得知识、技能的新型学习方式。

建构主义：是一种关于知识和学习的理论，强调学习者的主动性，认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，而这一过程经常是在社会文化互动中完成的。建构主义的提出有着深入的思想渊源，它具备迥异于传统的学习理论和教学思想，对教学设计具备重要指导价值。

----立钻哥哥：真实、互动的特色是虚拟现实技术独特的魅力。虚拟现实技术提供基于教学、教务、校园生活的三维可视化的生动、逼真的学习环境，例如虚拟实验室、虚拟校园和技能培训等。使用者选择任意环境，并映射成自选的任意一种角色，经过亲身经历和体验来学习知识、巩固知识，极大地提升了学生的记忆力和学习兴趣。此方法比传统的教学方式，尤为是空洞抽象地说教、被动地灌输更具备说服力。

2019.05.17整理

《虚拟现实技术概述》

++++立钻哥哥：虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。它以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、传感技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，利用计算机等设备来产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感受。在这个虚拟世界中，人们可直接观察周围世界及物体的内在变化，与其中的物体之间进行天然的交互，并能实时产生与真实世界相同的感受，令人与计算机融为一体。与传统的模拟技术相比，VR技术的主要特征是：用户可以进入到一个由计算机系统生成的交互式的三维虚拟环境中，能够与之进行交互。经过参与者与仿真环境的相互做用，并利用人类自己对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思惟，全方位地获取事物的各类空间信息和逻辑信息。

++++[虚拟现实技术与三维动画技术的异同]：VR技术和三维动画技术有本质的区别：三维动画技术是依靠计算机预先处理好的路径上所能看见的静止照片连续播放而造成的，不具备任何交互性，即不是用户想看什么地方就能看到什么地方，用户只能按照设计师预先固定好的一条线路去看某些场景，它给用户提供的信息不多或不是所需的，用户是被动的；而VR技术则大相径庭，它经过计算机实时计算场景，根据用户的需求把整个空间中全部的信息真实地提供给用户，用户可依本身的路线行走，计算机会产生相应的场景，真正作到“想获得，就看获得”。因此说交互性是二者最大的不一样。（房地产展现：采用三维动画技术来展现楼盘，其设计周期长，模式固定，制做费用高；采用VR技术来进行设计，其展现效果好，设计周期短，更重要的是，它是基于真实数据的科学仿真，不只可达到通常展现的功能，并且还能够把业主带入到将来的建筑物里参观，还可展现如门的高度、窗户朝向、某时间的日照、采光的多少、样板房的自我设计、与周围环境的相互影响等，这些都是三维动画技术所没法比拟的。）

比较项目	VR技术	三维动画技术
科学性及场景的选择性	虚拟世界基于真实数据创建的模型组合而成，属于科学仿真系统。操做者亲身体验三维空间，可自由选择观察路径，有身临其境的感受。	场景画面根据材料或想像直接绘制而与真实的世界和数据有较大的差距，属于演示类艺术做品。只能按预先假定的观察路径观看。
实时交互性	操做者能够实时感受到运动带来的场景变化，具备双向互动的功能。	只能单向演示，场景变化的画面须要事先制做生成。
空间立体感	支持立体显示和三维立体声，具备三维空间真实感。	不支持
演示时间	没有时间限制，可真实详尽地展现，性价比高。	受动画制做时间限制，没法详尽展现，性价比低。
方案应用的灵活性	支持方案调整、评估、管理、信息查询等功能，同时又具备更真实直观的演示功能。	只具备简单的演示功能。

++++[虚拟现实系统的构成]：典型的VR系统主要由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。

----<一、计算机>：在VR系统中，计算机负责虚拟世界的生成和人机交互的实现。因为虚拟世界自己具备高度复杂性，尤为在某些应用中，如航空航天世界的模拟、大型建筑物的立体显示、复杂场景的建模等，使得生成虚拟世界所需的计算量极为巨大，所以对VR系统中计算机的配置提出了极高的要求。

----<二、输入输出设备>：在VR系统中，为了实现人与虚拟世界的天然交互，必须采用特殊的输入输出设备，以识别用户各类形式的输入，并实时生成相应的反馈信息。

----<三、VR的应用软件系统及数据库>：VR的应用软件系统可完成的功能包括：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、行为模型的创建，三维虚拟立体声的生成，模型管理技术及实时显示技术，虚拟世界数据库的创建与管理等几部分。虚拟世界数据库主要用于存放整个虚拟世界中全部物体的各个方面的信息。

++++[虚拟现实技术的特征]：VR技术的3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）等；

----<（1）沉浸性>：沉浸性（Immersion）是指用户感觉到被虚拟世界所包围，好像彻底置身于虚拟世界中同样。VR技术最主要的技术特征是让用户以为本身是计算机系统所建立的虚拟世界中的一部分，使用户由观察者变成参与者，沉浸其中并参与虚拟世界的活动。理想的虚拟世界应该达到使用户难以分辨真假的程度，甚至超越真实，实现比现实更逼真的照明和音响效果。

----<（2）交互性>：交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能经过天然的方式，产生同在真实世界中同样的感受。

----<（3）想像性>：想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，于是能够用来实现必定的目标。因此说VR技术不只仅是一个媒体或一个高级用户界面，同时它仍是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。

++++[VR技术的意义]：正是因为VR技术的普遍应用，并可以实现人与天然之间的和谐交互，扩大对信息空间的感知通道，提升人类对跨越时空事物和复杂动态事件的感知能力，把计算机应用提升到一个崭新的水平，其做用和意义是十分重要的。

----首先是在观念上的转变，它令人们对计算机的应用从“以计算机为主体”变成“以人为主体”。传统的信息处理环境一直强调的是“人适应计算机”，人与计算机一般经过键盘与鼠标进行交互，这种交互是间接的，非直觉的和有限的。而VR技术的目标或理念是要逐步使“计算机适应人”，人们要经过视觉、听觉、触觉、嗅觉以及形体、手势或语言，参与到信息处理的环境中去，并得到身临其境的体验。人们没必要意识到本身在同计算机打交道，而能够像在现实世界中处理事情同样通计算机交流，这就把人从操做计算机的复杂工做中解放出来，使用计算机无需学习，操做也异常简单而方便。

----第二个转变发生在哲学中人们对“虚”和“实”之间的辩证关系的理解上。虚和实的关系是一个古老的哲学话题。咱们是处于真实的客观世界中，仍是只处于本身的感知世界中，一直是惟物论和惟心论争论的焦点。以视觉为例，咱们所看到的世界，不过是视网膜上的影像。过去，视网膜上的影像都是真实世界的反映，所以客观的真实世界同主观的感知世界是一致的。如今，VR致使了二重性，VR的景物对人的感官来讲是实实在在存在的，但它又的的确确是虚构的东西，并且按照虚构的东西行事，每每又会得出正确的结果。所以这就引起了哲学上要从新认识“虚”和“实”之间的关系的研究。

++++[虚拟现实系统的分类]：在实际应用中，根据VR技术对沉浸程度的高低和交互程度的不一样，将VR系统划分为4种类型：沉浸式VR系统、桌面式VR系统、加强式VR系统、分布式VR系统；其中桌面式VR系统因其技术很是简单，需投入的成本也不高，在实际应用中较普遍。

++++[分类-（1）桌面式VR系统]：桌面式VR系统也称窗口VR，它是利用我的计算机或图形工做站等设备，采用立体图形、天然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕做为观察虚拟世界的一个窗口，经过各类输入设备实现与虚拟世界的交互。桌面式VR系统通常要求参与者使用空间位置跟踪定位设备和其余输入设备，如数据手套和6个自由度的三维空间鼠标，使用户虽然坐在监视器前，却能够经过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟世界。在桌面式VR系统中，计算机的屏幕是用户观察虚拟世界的一个窗口，在一些VR工具软件的帮助下，参与者能够在仿真过程当中进行各类设计。使用的硬件设备主要是立体眼镜和一些交互设备（如数据手套、空间位置跟踪定位设备等）。立体眼镜观看计算机屏幕中虚拟三维场景的立体效果，它所带来的立体视觉能使用户产生必定程度的沉浸感。有时为了加强桌面式VR系统的效果，在桌面式VR系统中还能够加入专业的投影设备，以达到增大屏幕观看范围的目的。桌面式VR系统具备如下主要特色：

----(1)对硬件要求极低，有时只须要计算机或是增长数据手套、空间位置跟踪定位设备等。

----(2)缺乏彻底沉浸感，参与者不彻底沉浸，由于即便戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。

----(3)应用比较广泛，由于它的成本相对较低，并且它也具有了沉浸式VR系统的一些技术要求。

----立钻哥哥：做为开发者和应用者来讲，从成本角度考虑，采用桌面式VR技术每每被认为是从事VR研究工做的必经阶段。

++++[分类-（2）沉浸式VR系统]：沉浸式VR系统利用头盔显示器和数据手套等各类交互设备把用户的视觉、听觉和其余感受封闭起来，而使用户真正成为VR系统内部的一个参与者，并能利用这些交互设备操做和驾驭虚拟环境，产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感受。沉浸式VR系统的特色：

----(1)高度的沉浸感。沉浸式VR系统采用多种输入与输出设备来营造一个虚拟的世界，并使用户沉浸于其中，同时还能够使用户与真实世界彻底隔离，不受外面真实世界的影响。

----(2)高度实时性。在虚拟世界中要达到与真实世界相同的感受，如当人运动时，空间位置跟踪定位设备需及时检测到，而且通过计算机运算，输出相应的场景变化，而且这个变化必需是及时的，延迟时间要很小。

----立钻哥哥：<沉浸式VR系统的分类>：常见的沉浸式VR系统有：基于头盔式显示器的VR系统；投影式VR系统；遥在系统。（基于头盔式显示器采用头盔式显示器或投影式VR系统或投影式显示系统来实现彻底投入。它把现实世界与之隔离，使参与者从听觉到视觉都能投入到虚拟环境中去。）（遥在系统是一种远程控制形式，经常使用于VR系统与机器人技术相结合的系统。）

++++[分类-（3）加强式VR系统]：加强式VR系统简称加强现实（AR），它既容许用户看到真实世界，同时也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象，它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统，既可减小构成复杂场景的开销（由于部分虚拟环境由真实环境构成），又可对实际物体进行操做（由于部分物体是真实环境）。加强式VR系统有如下3个特色：

----(1)真实世界和虚拟世界融为一体；

----(2)具备实时人机交互功能；

----(3)真实世界和虚拟世界是在三维空间中整合的。

++++[分类-（4）分布式VR系统]：分布式VR系统是VR技术的网络技术发展和结合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不一样物理位置的多个用户或多个虚拟世界，经过网络链接成共享信息的系统。DVR系统的目标是在沉浸式VR系统的基础上，将地理上分布的多个用户或多个用户或多个虚拟世界经过网络链接在一块儿，使每一个用户同时加入到一个虚拟空间里（真实感三维立体图形、立体声），经过联网的计算机与其余用户进行交互，共同体验虚拟经历，以达到协同工做的目的，它将虚拟提高到了一个更高的境界。VR系统运行在分布式世界中2个方面的缘由：一方面是充分利用分布式计算机系统提供的强大计算能力；另外一方面是有些应用自己具备分布特性，如多人经过网络进行游戏和虚拟战争模拟等。分布式VR系统的特色：

----(1)各用户具备共享的虚拟工做空间；

----(2)伪实体的行为真实感；

----(3)支持实时交互，共享时钟；

----(4)多个用户可用各自不一样的方式相互通讯；

----(5)资源信息共享以及容许用户天然操做世界中的对象；

----立钻哥哥：目前，分布式VR技术主要被应用于远程虚拟会议、虚拟医学会诊、多人经过网络进行游戏或虚拟战争模拟等领域；

++++[虚拟现实技术的研究现状及研究方向]：VR技术领域几乎是全部发达国家都在大力研究的前沿领域，它的发展速度很是迅速。基于VR技术的研究主要有VR技术与VR应用两大类。在国外VR技术研究方面研究得较好的有美国、德国、英国、日本、韩国等国家。在国内，浙江大学、北京航空航天大学等单位在VR方面的研究工做开展得比较早，成果也较多。

----<(1)国外研究现状>：美国是VR技术的发源地，于是大多数研究机构都在美国。

----<(2)国内研究现状>：对虚拟环境的创建、天然人机交互、加强式VR、分布式VR、VR在产品创新中的应用等技术进行联合攻关。

----<(3)目前虚拟现实技术的局限性>：硬件设备的局限性；软件的局限性；应用的局限性；效果的局限性；

----<(4)VR技术的研究方向>：感知研究领域；人机交互界面；高效的VR软件和算法；廉价的VR硬件系统；智能虚拟环境；

--------[(1)感知研究领域]：在听觉方面应增强听觉模型的创建，提升虚拟立体声的效果，并积极开展非听觉研究；在触觉方面，要开发各类用于人类触觉系统的基础研究和VR触觉设备的计算机控制的机械装置；

--------[(2)人机交互界面]：开展独立于应用系统的交互技术和方法的研究，创建软件技术交换机构以支持代码共享、重用和软件投资，并鼓励开发通用型软件维护工具；

--------[(3)高效的VR软件和算法]：积极开发知足VR技术建模要求的新一代工具软件及算法、虚拟现实建模语言的研究、复杂场景的快速绘制及分布式VR技术的研制；

--------[(4)廉价的VR硬件系统]：VR技术的主要研究方向是在外部空间的实用跟踪技术、力反馈技术、嗅觉技术及面向天然的交互硬件设备；

--------[(5)智能虚拟环境]：智能虚拟环境是虚拟环境和人工智能与人工生命两种技术的结合。它涉及多个不一样学科，包括计算机图形、虚拟环境、人工智能与人工生命、仿真、机器人等；

++++[虚拟现实系统的交互设备]：三维交互设备用于把各类信息输入计算机，并向用户提供相应的反馈，它们是使参与者能以人类天然技术与虚拟环境交互的必要工具。根据传感渠道以及在功能和目的上的不一样，虚拟现实系统的三维交互设备主要被分为三维跟踪传感设备、立体显示设备、人机交互设备以及系统集成设备等几大类：

----<1. VR的三维跟踪传感设备>：虚拟现实技术是三维空间中与人交互的技术，为了能及时、准确地获取人的动做信息，须要有各种高精度、高可靠的跟踪、定位设备。VR的各类应用基本上都是采用跟踪用户头部或手的运动，也有监测使用者的眼睛（即视线）或面部表情的系统。经常使用的跟踪传感技术主要有电磁波、超声波、机械、光学和图像提取等几种方法，它们被普遍应用在头盔显示器、数据手套等三维交互设备的功能设计中。

--------[(1)电磁波跟踪器]：这是一种最为经常使用的跟踪器，它使用一个信号发生器（3个正交线圈组）产生低频电磁场，而后由放置于接收器中的另外三组正交线圈组负责接收，经过得到的感生电流和磁场场强的9个数据来计算被跟踪物体的位置和方向。电磁波跟踪器体积小、价格便宜、用户运动自由，并且敏感性不依赖于跟踪方位，可是其系统延迟较长，跟踪范围小，且准确度容易受环境中大的金属物体或其余磁场的影响。

--------[(2)超声波跟踪器]：超声波跟踪器的工做原理是发射器发出高频超声波脉冲（频率20kHz以上）后，由接收器计算收到信号的时间差、相位差或声压差等，就能够跟踪物体的距离和方位了。超声波跟踪器的性能适中，成本低廉，并且不会受外部磁场和大块金属物质的干扰。可是，它的敏感性却容易接收器的方位和空气密度的影响。

--------[(3)光学跟踪器]：光学跟踪也是一种较为常见的跟踪技术。这种跟踪器能够使用天然光、激光或红外线等做为光源，但为避免干扰用户的观察视线，目前多采用红外线方式。与电磁波和超声波这两种跟踪器相比，光学系统的可工做范围小，但其数据处理速度、响应性都很是好，于是较适用于头部活动范围至关受限、但要求具备较高刷新率和精确率的实时应用。

--------[(4)其余空间跟踪系统]：机械跟踪器；惯性跟踪器；图像提取跟踪器；

----<2.VR的立体显示设备>：对虚拟世界的沉浸感主要依赖于人类的视觉感知，于是三维立体视觉是虚拟现实技术的第一传感通道。现阶段经常使用的显示设备主要有立体眼镜、头盔式显示器、双目全方位显示器、大屏幕投影等：

--------[(1)头盔式显示器]：头盔式显示器（HMD）是VR系统中广泛采用的一种立体显示设备，它一般安装在头部，并用机械的方式固定，头与头盔之间不能有相对运动，在HMD上配有空间位置跟踪定位设备，能实时检测出头部的位置，VR系统能在HMD的屏幕上显示出反映当前位置的场景图像。它一般由两个LCD或CRT显示器分别向左右眼提供图像，这两个图像由计算机分别驱动的，两个图像存在着微小的差异，相似于“双眼视差”。经过大脑将两个图像融合以得到深度感知，获得一个立体的图像。HMD能够将参与者与外界彻底隔离或部分的隔离，于是已成为沉浸式VR系统与加强式VR系统不可缺乏的视觉输出设备。

--------[(2)双目全方位显示器（BOOM）]：BOOM是一种可移动式显示器。它由两个相互垂直的机械臂支撑，这不只让使用者能够在半径约2米的球面空间内自由移动，还能将显示器的重量加以巧妙的平衡而使之始终保持水平，不受平台的运动影响。在支撑臂上的每一个节点处都有位置跟踪器，所以BOOM和头盔显示器同样有实时的观测和交互能力；

--------[(3)CRT终端：液晶光闸眼镜]：CRT终端-液晶光闸眼镜立体视觉系统的工做原理是：由计算机分别产生左、右眼的两幅图像，通过合成处理后，采用分时交替的方法显示于CRT终端上。用户则佩戴一副与计算机相连的液晶光闸眼镜，眼镜的左、右镜片在驱动电信号的做用下，将以与图像显示同步的速率交替“开”（透光）、“闭”（遮光），即当计算机显示左眼图像时，右眼透镜将被遮闭，而当计算机显示右眼图像时，左眼透镜则被遮闭。这样作可让用户的左、右眼分别只看到相应的左、右图像。根据双目视差与深度距离的正比关系，人的视觉生理系统就能够自动将这两幅视差图像融合成一个立体视像了。

--------[(4)大屏幕投影：液晶光闸眼镜]：此设备要求用于投影的CRT或数字投影机要求具备极高的亮度和分辨率，它适合于在较大的视野内产生投影图像的应用需求。（例如美国芝加哥大学研制的CAVE系统，它构造了一个由4面投影屏幕造成的立方体虚拟环境，又被称为“洞穴”，各屏幕（背投式）同时显示从某一固定观察点看到的全部视像，由此提供一种全景式的环境。）

--------[(5)3D显示器]：3D显示器不须要用户戴上专门的眼镜也能观察到立体的图像。这项技术不一样于普通显示器中的发射与反射类型，它把光源从显示器的下面向上发射，经过显示器内部的发射和折射，使用户能看到立体的图像。这项技术的一个显著优势在于对显示器周围的环境没有任何严格的要求。

----<3.虚拟现实的人机交互设备>：通常的跟踪、探测设备都具备简单、紧凑和易于操做等优势，但因为它们自身构造的限制，使操做者手的活动自由度仅限于在桌上的一个小区域中，减弱了它与虚拟世界交互做用的直观性；VR技术的一项重大突破就是用手来代替键盘、鼠标，做为人与计算机交互的一种重要手段。操做者不但能够得到大范围的基于手势的交互操做，同时能够经过身体的各个部位的运动来感知，增长了人在虚拟空间中的自由度和灵活性：数据手套（VPL数据手套；赛伯手套；DHM手套）；数据衣；三维控制器（三维空间鼠标；力矩球；）；三维模型数字化仪；

--------[(1)数据手套]：数据手套（Data Glove）是VPL公司在1987年推出的一种传感手套的专有名称；到如今，数据手套是一种被普遍使用的传感设备，它是一种戴在用户手上的虚拟的手，用于与VR系统进行交互，可在虚拟世界中进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，并把手指伸屈时的各类姿式转换成数字信号送给计算机，计算机经过应用程序来识别出用户的手在虚拟世界中操做时的姿式，执行相应的操做。在实际应用中，数据手套还必须配有空间位置跟踪定位设备，检测手的实际位置和方向。

------------>立钻哥哥：“VPL数据手套”是由轻质的富有弹性的Lycra材料制成，它采用光纤做为传感器，用于测量手指关节的弯曲程度，采用光纤做为传感器是由于光纤体积小、重量轻，可方便地安装在手套上。

--------[(2)数据衣]：数据衣是采用与数据手套一样的原理制成的，数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。它将大量的光纤安装在一件紧身衣上，能够检测人的四肢、腰部等部位的活动，以及各关节（如手腕、肘关节）弯曲的角度；

------------->立钻哥哥：数据衣主要应用在一些复杂环境中，对物体进行的跟踪和对人体运动的跟踪与捕捉；

--------[(3)三维控制器]：三维空间鼠标；力矩球；

------------>[(3.1)三维空间鼠标]：三维空间鼠标（3D Mouse）能够完成虚拟空间中6自由度的操做，其工做原理是在鼠标内部安装超声波或电磁发射器，利用配套的接收设备检测到鼠标在空间中的位置与方向。三维空间鼠标与其余设备相比成本低；

------------>[(3.2)力矩球]：力矩球（Space Ball）的中心是固定的，并装有6个发光二极管，球有一个活动的外层，也装有6个相应的光接收器。当使用者用手对球的外层施加力或力矩时，根据弹簧形变的法则，6个光传感器测出3个力和3个力矩的信息，并将信息传送计算机，便可计算出虚拟空间中某物体的位置和方向等；

--------[(4)三维模型数字化仪]：三维模型数字化仪又称三维扫描仪或三维扫描数字化仪，是一种先进的三维模型创建设备，利用CCD成像、激光扫描等手段实现物体模型的取样，同时经过配套的矢量化软件对三维模型数据进行数字化；它特别适用于创建一些不规则三维物体模型，如人体器官和骨骼模型、出土文物、三维数字模型的创建等，在医疗、动植物研究、文物保护等VR应用领域有广阔的前景；

------------>立钻哥哥：三维模型数字化仪的工做原理是：由三维模型数字化仪向被扫描的物体发射激光，经过摄像机从每一个角度扫描并记录下物体各个面的轮廓信息，安装在其上的空间位置跟踪定位设备也同步记录下三维模型数字化仪的位置及方向的变换信息，将这些数据送入计算机中，再采用相应的软件进行处理，获得与物体对应的三维模型。

----<4.VR硬件的系统集成>：虚拟现实系统中一般包括大量须要处理来自各类设备的感知信息、模型和数据，所以，创建一个以计算机为核心，将多种I/O交互设备协调组合在一块儿的硬件平台，是VR系统集成的关键技术；计算机系统做为虚拟现实系统的核心，必须具备足够强大的功能才能完成实时处理、数据输入/输出、虚拟境界的管理和生成等功能。它一方面要保障虚拟三维场景的实时计算和显示，尽可能减小延迟，另外一方面还要协调各类I/O交互设备之间的工做，以确保系统总体运行的性能。

++++[虚拟现实系统的相关技术与软件]：VR系统的目标是由计算机生成虚拟世界，用户能与之进行视觉、听觉、触觉、嗅觉等全方位交互。要达到这种目标，除了须要有一些专业的硬件设备，还必须有较多的相关技术及软件加以保证。如要达到观察一个三维场景，而且随视角不一样能实时显示变化的场景图像。咱们知道只有设备是远远不够的，还必须有相应的压缩算法等技术相支持，因而可知，实现VR系统除了须要功能强大的硬件设备支持之外，对其相关的软件和技术也提出了较高要求：环境建模技术；实时三维图形绘制技术；三维虚拟声音的显示技术；触摸和力量反馈技术；天然交互技术；碰撞检测技术；虚拟现实工具软件；Web3D技术与软件；

----<1.环境建模技术>：虚拟环境的创建是VR技术的核心内容，虚拟环境是创建在建模基础之上的，只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，VR系统才有可信度。虚拟环境建模的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的须要，利用获取的三维数据创建相应的虚拟环境模型。

--------立钻哥哥：VR系统包括三维视觉和三维听觉建模等。在当前应用中，环境建模通常主要是三维视觉建模；三维视觉建模可分为：几何建模、物理建模、行为建模等；

--------[(1)几何建模技术]：几何建模技术主要研究对象是对物体几何信息的表示与处理，它是涉及表示几何信息数据结构，以及相关的构造与操纵数据结构的算法建模方法。

--------[(2)物理建模技术]：物理建模是建模技术进一步发展的产物，也就是在建模时要考虑对象的物理属性，典型的物理建模技术有分形技术和粒子系统；

------------[(2.1)分形技术]：分形技术是指能够描述具备自类似特征的数据集。自类似结构可用于复杂的不规则外形物体的建模；该技术首先被用于河流和山体的地理特征建模；

------------[(2.2)粒子系统]：粒子系统是一种典型的物理建模系统，粒子系统是用简单的体素完成复杂的运动建模；所谓体素是用来构造物体的原子单位，体素的选取决定了建模系统所能构造的对象范围；粒子系统由大量称为粒子的简单体素构成，每一个粒子具备位置、速度、颜色和生命周期等属性，这些属性可根据动力学计算和随机过程获得；在VR系统中，粒子系统经常使用于描述火焰、水流、雨雪、旋风、喷泉等现象及动态的物体建模；

--------[(3)行为建模技术]：行为建模负责物体的运动和行为的描述；若是说几何建模是VR建模的基础，行为建模则真正体现出VR的特征；一个VR系统中的物体若没有任何行为的反应，则这个VR系统是静止的、没有生命的，对于VR用户是没有任何意义的，因此说行为建模技术才真正体现了VR的特征；行为建模技术主要研究的是物体运动的处理和对其行为的描述，体现了虚拟环境中建模的特征；也就是说行为建模就是在建立模型的同时，不只赋予模型外形、质感等表现特征，同时也赋予模型物理属性和“与生俱来”的行为与反应能力，而且服从必定的客观规律；在虚拟环境行为建模中，建模方法主要有：运动学与动力学仿真方法；

----<2.实时三维图形绘制技术>：实时三维图形绘制技术指利用计算机为用户提供一个能从任意视点及方向实时观察三维场景的手段，它要求当用户的视点改变时，图形显示速度也必须跟上视点的改变速度，不然就会产生迟滞现象；因为三维立体图包含比二维图形更多的信息，并且虚拟场景越复杂，其数据量就越大，所以，当生成虚拟环境的视图时，必须采用高性能的计算机及设计好的数组组织方式，从而达到实时性的要求，至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒，最好是高于30帧/秒；===>立钻哥哥：基于几何图形的实时绘制技术；基于图形的绘制技术；

--------[(2.1)基于几何图形的实时绘制技术]：为了保证三维图形的显示能实现刷新频率不低于30帧/秒，除了在硬件方面采用高性能的计算机外，还必须选择合适的算法来下降场景的复杂度（即下降图形系统处理的多边形数目）；目前，用于下降场景的复杂度，以提升三维场景的动态显示速度的经常使用方法有：预测计算；脱机计算；场景分开；可见消隐；细节层次模型等，其中细节层次模型应用较为广泛；

------------>[(2.1.1)预测计算]：根据物体的各类运动规律，如手的移动，可在下一帧画面绘制以前用预测的方法推算出手的位置，从而减小由输入设备所带来的延迟；

------------>[(2.1.2)脱机计算]：因为VR系统是一个较为复杂的系统，在实际应用中能够尽量将一些可预先计算好的数据进行预先计算并存储在系统中，这样可加快须要运行时的速度；

------------>[(2.1.3)场景分块]：将一个复杂的场景划分红若干个子场景，各个子场景间几乎不可见或彻底不可见；

------------>[(2.1.4)可见消隐]：场景分块技术与用户处的场景位置有关，而可见消隐技术则与用户的视点关系密切；使用这种方法，系统仅显示用户当前能“看见”的场景，当用户仅能看到整个场景中很小部分时，因为系统仅显示相应场景，此时可大大减小所需显示的多边形的数目；然而，当用户“看见”的场景较复杂时，这种方法做用就不大；

------------>[(2.1.5)细节层次模型]：所谓细节层次模型（Level Of Detail, LOD），是对同一个场景或场景中的物体使用具备不一样细节的描述方法获得的一组模型；

--------[(2.2)基于图像的绘制技术]：基于图像的绘图技术（Image Based Rending, IBR）是采用一些预先生成的场景画面，对接近于视点或视线议程的画面进行交换、插值与变形，从而快速获得当前视点处的场景画面；目前，基于图像的绘制技术主要有：全景技术；图像的插值及视图变换技术；此外，还有基于分层表示及全视函数等方法；

------------>[(2.2.1)全景技术]：全景技术是指在一个场景中的一个观察点用相机每旋转一下角度拍摄获得一组照片，再在计算机采用各类工具软件拼接成一个全景图像；它所造成的数据较小，对计算机配置要求低，适用于桌面式VR系统，建模速度快，但通常一个场景只有一个观察点，所以交互性较差；

------------>[(2.2.2)图像的插值及视图变换技术]：根据在不一样观察点所拍摄的图像，交互地给出或自动获得相邻两个图像之间对应，采用插值或视图变换的方法，求出对应于其余点的图像，生成新的视图，根据这个原理可实现多点漫游的要求；

----<3.三维虚拟声音的显示技术>：VR系统中的三维虚拟声音，使听者能感受到声音确实是来自围绕听者双耳的一个球形空间中的任何地方，即声音可能来自于头的上方、后方或者前方；（如战场模拟训练系统中，当用户听到了对手射击的枪声时，他就能像在现实世界中同样准确并且迅速地判断对手的位置，若是对手在他身后，听到的枪声就应是从后面发出的）；立钻哥哥：把在虚拟场景中的能使用户准确地判断出声源的准确位置、符合人们的真实境界中听觉方式的声音系统称为三维虚拟声音系统。

--------[语音识别技术（Automatic Speech Recognition, ASR）]：是指将人说话的语音信号转换为可被计算机程序所识别的文字信息，从而识别出说话人的语音指令以及文字内容的技术；

--------[语音合成技术（Text To Speech, TTS）]：是指将文本信息转变为语音数据，以语音的方式播放出来的技术；

--------立钻哥哥：在VR系统中，若是将语音合成与语音识别技术结合起来，就能够使试验者与计算机所建立的虚拟环境进行简单的语音交流了。当使用者的双手正忙于执行其余任务，这个语音交流的功能就显得更为重要了，所以，这种技术在VR环境中具备突出应用价值，相信在不远的未来，ASR和TTS技术将出如今咱们的身边，真正实现人机天然交互；

----<4.触摸和力量反馈技术>：在虚拟环境中增长触觉感知将有助于加强VR系统的真实感和沉浸感，并提升虚拟任务执行成功的机率；

--------立钻哥哥：触觉感知包括触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息；触摸感知是指人与物体对象接触所获得的所有感受，是触摸觉、压觉、振动觉、刺痛觉等皮肤感受的统称；因此，触摸反馈表明了做用在皮肤上的力，它反映了人类触摸的感受，或者是皮肤上受到压力的感受；而力量反馈是做用在人的肌肉、关节和筋腱上的力；

----<5.天然交互技术>：手势识别；面部表情识别；眼动跟踪；

--------[(5.1)手势识别]：手势是一种较为简单、方便的交互方式，也是人体语言的一个很是重要的组成部分，它是包含信息量最多的一种人体语言，它与语言及书面语等天然语言的表达能力相同，于是在人机交互方面，手势彻底能够做为一种手段，并且具备很强的视觉效果，由于它生动、形象、直观。

------------>立钻哥哥：手势识别系统根据输入设备的不一样，主要分为基于数据手套的识别和基于视觉（图像）的手语识别系统两种；

--------[(5.2)面部表情识别]：人对面部表情的识别是人与人交流中传递信息的重要手段，然而要让机器能看懂人的表情却不是一件容易的事情；

------------>立钻哥哥：计算机面部表情的识别技术一般要分为3个步骤进行：表情的跟踪、表情的编码和表情的识别；

--------[(5.3)眼动跟踪]：眼动跟踪技术的基本工做原理是利用图像处理技术，使用能锁定眼睛的特殊摄像机，经过摄入从人的眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录、分析视线追踪过程的目的；

------------>立钻哥哥：常见的视觉追踪方法有眼电图、虹膜-巩膜边缘、角膜反射、瞳孔角膜反射、接触镜等几种；视线跟踪技术能够弥补头部跟踪技术的不足之处，同时又能够简化传统交互过程当中的步骤，使交互更为直接；

----<6.碰撞检测技术>：在虚拟世界中，因为用户与虚拟世界的交互及虚拟世界中物体的相互运动，物体之间常常会出现相碰的状况；为了保证虚拟世界的真实性，就须要VR系统可以及时检测出这些碰撞，产生相应的碰撞反应，并及时更新场景输出，不然就会发生穿透现象；正是有了碰撞检测，才能够避免诸如人穿墙而过等不真实状况的发生，影响虚拟世界的真实感；

--------立钻哥哥：在虚拟世界中关于碰撞，首先要检测到有碰撞的发生碰撞的位置，其次是计算出发生碰撞后的反应，因此说碰撞检测是VR系统中不可缺乏的部分；因为物体自己的模型可能很复杂，直接采用物体的原模型来检测两个物体的碰撞，计算量仍然过大；对两物体间的精确碰撞检测的加速实现，现有的碰撞检测算法主要可划分为两大类：层次包围盒法和空间分解法；

++++立钻哥哥：在硬件系统方面，交互性是实现人机和谐的关键，改进硬件设备的性能则是其中的关键；在软件系统方面，为应用系统的开发提供一些更为简单、适用的生成工具；从应用系统的角度来看，VR的应用领域尚有待大力拓展；

++++[虚拟现实的图形学基础]：计算机图形学技术是实现虚拟现实系统的重要理论基础之一，它能够把用户脑海中的构想有效地转化为用户能观察的视觉图像，再结合传感器技术、用户交互技术，使得计算机构造出一个用户看获得、触摸获得、感觉获得并能沉浸其中的虚拟环境；在虚拟现实的各类反馈信息中，视觉反馈是最重要的，它要求在人的头部移动形成视点变化时，虚拟环境中的复杂场景必须能随着视点的变化而变化；因此说，计算机图形学在虚拟现实系统中承担很是重要的角色；

++++立钻哥哥：虚拟现实的一个重要的概念是“S-P-I”，来源于计算机图形学中的系统划分，它基于3个要素：仿真（Simulation）、虚拟世界的呈现（Presentation）、人与虚拟世界的交互（Interaction）；呈现虚拟世界，必须生成具备色彩的三维真实感图形；（真实感图形的生成通常需经历场景造型、取景变换、视域裁剪、消除隐藏及可见光亮度计算等步骤，这就要涉及三维计算机图形学的知识。）

----<1.虚拟环境中的视点定位>：在虚拟环境中的虚拟观察者有着特殊位置，并沿着某条视线来观察。因为虚拟观察者有两只眼睛，较为理想的状况是两眼分别接受环境中两幅不一样的视景图像，从而生成三维立体图像。这就须要用计算机从新计算相对于虚拟观察者参考坐标系的虚拟环境中几何坐标。而这又依赖于在虚拟环境中定义虚拟观察者参考坐标系的方法。这些方法包括：方向余弦法、XYZ方向的方位角法、XYZ欧拉角法和四元法；

----<2.透视投影>：为了显示虚拟物体，必须将三维几何模型通过投影变换，转换成显示器二维平面透视投影图。根据投影中心与投影平面之间距离的不一样，投影可分为平行投影与透视投影；

----<3.人的视觉>：空间视觉问题；立体观察；

--------立钻哥哥：虚拟现实系统使用户尽量地与计算机生成图像接口，尤为是利用立体视觉；为此，虚拟环境的两个不一样视点必须由平行视差度来推导；当用户最终看到图像时，将得到真实的立体感；

----<4.色彩理论>：光线与颜色；三基色原理；色彩模型（RGB模型、CIELUV模型、HSV模型、HLS模型）；

----<5.光照模型>：点光源；无限点光源；局部光源；环境光；阴影；透明度；加强现实感；

----<6.反射模型>：物体表面的反射光能够分为漫反射光和镜面反射光；漫反射光可认为是光穿过物体表面被吸取，而后从新发射出来的光；而镜面反射是由磨光的物体外表面反射而造成的；

----<7.真实感>：图像的真实感提升有两部份内容：首先图像的内容能够经过加入真实世界的纹理、氛围效果、阴影和复杂的表面形状加以改进；其次描绘生成的图像中应不含任何人造的物品；

----<8.三维消隐>：画家算法；Z缓冲器算法；扫描线算法；区域采样法；

----<9.阴影算法>：有关阴影的几种算法：Gourand算法；Phong阴影算法；

----<10.三维裁剪>：经常使用的两种算法：Cohen-Sutherland算法；Cyrus-Beck算法；

++++[虚拟现实技术的应用]：VR技术问世以来，为人机交互界面开辟了广阔的天地，带来了巨大的社会、经济效益。在当今世界上，许多发达国家都大力研究、开发和应用这一技术，积极探索其在各个领域中的应用。因为虚拟现实在技术上的进步与逐步成熟，其应用在近年来发展迅速，应用领域已由过去的娱乐与模拟训练发展到包含航空、航天、铁道、建筑、土木、科学计算可视化、医疗、军事、教育、娱乐、通讯、艺术、体育等普遍领域；

----<1.军事与航空航天>：目前，VR技术在军事上的应用是最普遍的领域之一，传统的军事实战演练，特别是大规模的军事演习，不但耗费大量资金和军事物资、安全性差，并且还很难在实战演习条件下改变状态，来反复进行各类战场形势下的战术和决策研究；采用VR系统不只提升了做战能力和指挥效能，并且大大减小了军费开支，节省了大量人力、物力，同时在安全等方面也能够获得保证。应用虚拟现实技术创建虚拟战场环境下的做战仿真系统，还将军事演习在人员训练、武器研制、概念研究等方面显示出明显的优点和效益；

--------立钻哥哥：目前，在军事领域的应用主要体如今如下2个方面：在武器设备研究与新武器展现方面的应用；在军事训练方面的应用（虚拟战场；单兵模拟训练；近战战术训练；诸军兵种联合战略战术演习）；

----<2.教育与训练>：虚拟校园；虚拟环境演示教学与实验；远程教育系统；特殊教育；技能培训；

--------[(2.1)虚拟校园]：大学对每一个人来讲有特殊的感情的，大学校园的学习氛围、校园文化对人的教育有着巨大影响，教师、同窗、教室、实验室等校园的一草一木无不潜移默化地影响着每个人，人们从中获得的教益从某种程度来讲，远远超出书本给予的；网络的发展和VR技术的应用，令人们能够仿真校园环境；所以虚拟校园成为VR技术与网络在教育领域最先的应用；目前虚拟校园主要以实现浏览功能为主；随着多种灵活的浏览方式以崭新的形式出现，虚拟校园正以一种全新的姿态吸引着你们；

--------[(2.2)虚拟环境演示教学与实验]：在高等教育中，VR技术在教学应用较多，特别是理工科类课程的教学，尤为在建筑、机械、物理、生物、化学等学科的教学上产生了质的突破；它不只适用于课题教学，使之更形象生动，也适用于互动性实验；在不少大学都有VR技术研究中心或实验室；

--------[(2.3)远程教育系统]：随着互联网技术的发展、网络教育的深刻，远程教育有了新的发展，真实、互动、情节化、突破了物理时空的限制并有效地利用了共享资源这些特色，同时可虚拟老师、实验设备等；这正是VR技术独特的魅力所在，基于国际互联网的远程教育系统具备巨大的发展前景，也必将引发教育方式的革命；

--------[(2.4)特殊教育]：因为VR技术是一种面向天然的交互方式，这个特色对于一些特殊的教育有着特殊的用途。

--------[(2.5)技能培训]：将VR技术应用于技能培训能够使培训工做更加安全，并节约了成本。比较典型的应用是训练飞行员的模拟器及用于汽车驾驶的培训系统。（在虚拟的飞机驾驶训练系统中，学员能够反复操做控制设备，学习在各类天气状况下进行起飞、降落，训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的；经过反复交互式汽车模拟驾驶器采用VR技术构造一个模拟真车的环境，经过视觉仿真、声音仿真、驾驶系统仿真，给驾驶人员以真车般的感受，让游客在轻松、安全、温馨的环境中既能掌握汽车的常识和驾驶技术，又能体验疯狂飙车的乐趣，集科普、学车以及娱乐于一体；）

----<3.商业应用>：商业上，VR技术常被用于产品的展现与推销。随着VR技术的发展与普及，该技术在最近几年的商业应用中愈来愈多，主要表如今商品的展现中。采用VR技术来展现，全方位地对商品进行展览，展现商品的多种功能，另外还能模拟商品工做时的情景，包括声音、图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更有吸引力。

----<4.设计与规划>：在城市规划、工程建筑设计领域，VR技术被做为辅助开发工具。因为城市规划的关联性和前瞻性要求较高，在城市规划中，VR系统正发挥着巨大做用。采用VR系统，不只可让建筑师看到甚至能够“摸”到本身设计成果，还能简化设计流程，缩短设计时间，并且能够随时修改。（VR系统能够快捷、方便地随着方案的变化进行调整，辅助用户作出决定，从而大大加快了方案设计的速度和质量，也节省了大量的资金，这是传统手段如沙盘、效果图、平面图等所不能达到的。）

----<5.医学领域的应用>：在医学领域，VR技术和现代医学的飞速发展以及二者之间的融合使得VR技术已开始对生物医学领域产生重大影响。在医学领域，VR应用大体上有两类，一类是虚拟人体的VR系统，也就是数字化人体，这样的人体模型使医生更容易了解人体的构造和功能；另外一类是虚拟手术的VR系统，可用于指导手术的进行；

----<6.影视娱乐界的应用>：娱乐上的应用是VR技术应用最广阔的领域，从早期的立体电影到现代高级的沉浸式游戏，都是VR技术应用较多的领域；丰富的感知能力与三维显示世界使得VR技术成为理想的视频游戏工具；因为在娱乐方面对VR的真实感要求不过高，因此近几年来VR技术在该方面发展较为迅猛；

++++立钻哥哥：做为传输现实信息的媒体，VR技术在将来艺术领域方面所具备的潜在应用能力也不可低估。VR所具备的临场参与感与交互能力能够将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的，能够使观赏者更好地欣赏做者的思想艺术。另外，VR提升了艺术表现能力，如一个虚拟的音乐家能够演奏各类各样的乐器，人们即便远在外地，也能够去虚拟的音乐厅欣赏音乐会。

++++立钻哥哥：基于虚拟现实的沉浸感游戏：

2019.05.15整理

《虚拟现实VR全景图全景视频基本概念》

++++立钻哥哥：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咱们的感受器官就像真的客观存在同样。

++++[不一样层次上的虚拟现实]：虚拟实在与天然实在的对等性；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；以计算机技术为核心，生成感知上与真实环境高度近似，交互上直观天然的数字化环境；（虚拟的现实；虚拟化的现实；虚拟与现实）

++++[怎样理解虚拟现实-现实（虚拟的环境）]：模仿真实世界中的环境；人类主观构造的环境（例如，用于影视制做或电子游戏的三维动画；环境是虚构的，几何模型和物理模型能够彻底虚构）；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）；

++++虚拟现实是计算机生成的给人多种感官刺激的虚拟环境；用户应该可以以天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，身临其境的感受；利用计算机及各类传感设备构造一种信息环境，人可以高效、天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；

++++[虚拟现实的特色]：多感知性（Multi-Sensory）、交互性（Interaction）、沉浸感（Immersion, 存在感、临场感）；

----<多感知性（Multi-Sensory）>：计算机生成一个给人多种感受刺激的虚拟环境：视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等；

----<交互性（Interaction）>：指人能以天然方式与虚拟世界进行交互操做；专用交互设备，如数据手套、跟踪器、触觉和力反馈装置；

----<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和认知上符合人的已有经验，从而使介入者感到本身做为主角存在于模拟环境中的真实程度；

++++[虚拟现实的人机接口的做用]：（机器=>人）：给人提供环境感知信息（感知设备）；（人=>机器）跟踪、探测人的动做和响应（跟踪设备）；

++++[眼、耳、鼻、舌、身、意]：根据实验心理学家统计，人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，这两个加起来有94%；还有3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉；

++++[感知设备]：听觉感知设备、触觉（力觉）感知设备、运动感知、嗅觉感知、味觉感知；

----<听觉感知设备>：三维真实感声音的播放设备：耳机式、双扬声器组、多扬声器组；

----<触觉（力觉）感知设备>：触觉感知设备（通常的接触感、感知质感/纹理感/温度感）；力觉感知设备（能反馈力的大小）；

++++[跟踪设备]：跟踪并检测位置和方位的装置，用于虚拟现实系统中基于天然方式的人机交互操做，例如手势、体势、眼势视线方向变化；（数据手套、数据衣服、眼球跟踪器、语音综合识别装置、直接心理感受和控制）

2019.05.15整理

《中国虚拟现实(VR)行业发展示状综合分析》

++++立钻哥哥：工信部在2016年4月发布了《虚拟现实产业发展白皮书5.0》，用14000多字讲述了当前中国虚拟现实产业的发展情况，并提出了相关政策，从国家层面上充分确定了虚拟现实行业，值得VR从业者认真研读。

++++[概述和点评]：《白皮书》指出，虚拟现实的行业应用有望全面展开，文化内容将日趋繁荣，技术体系和产业格局也将初步造成，我国虚拟现实产业若不尽快布局，将再次陷入落后和追赶国外的局面。将来应该提早谋划布局作好顶层设计，经过财政专项支持虚拟现实技术产业化，实现核心技术突破，增强文化和品牌建设。

++++[VR产业发展有两大关键点：硬件、内容]：首先要成为消费级的应用，硬件必须在知足消费者的价格要求同时，还要保证良好的用户体验，可以长期被消费者使用；其次，要创建内容平台，对消费者产生持续的吸引力；同时，还要保证VR内容具有盈利的价值，使消费者具备对内容有付费意愿，这样才能促进内容平台的持续发展；

++++[前言]：信息产业是我国国民经济的基础性、战略性、先导性产业，对我国经济结构调整具备重要的示范意义，是稳增加、促改革的主战场；我国是全球领先的信息产业大国，以虚拟现实等产品为表明的一批市场反响好、用户体验佳的创新性产品推进了供给侧改革，成为提高消费类电子产品有效供给能力的重要手段。

++++立钻哥哥：虚拟现实技术起源于20世界60年代，是指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，经过调动用户各类感受（视觉、听觉、触觉、嗅觉等）来享受更加真实的、身临其境的体验；随着硬件性能的提高和成本的大幅度下降，近年来虚拟现实产品得到了普遍发展，特别是2016年美国消费电子展上，虚拟现实产品成为展会的绝对主角；

++++[虚拟现实发展状况综述]：虚拟现实技术是一种计算机仿真系统，经过对三维世界的模拟创造出一种崭新的交互系统。它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为系统仿真，并使用户沉浸到该环境中；在产业界，将虚拟现实定义为三类技术应用方式：虚拟现实（VR，Virtual Reality）、加强现实（AR，Augmented Reality）和混合现实（MR，Mixed Reality）；实际上，在学术界的划分中，混合现实技术还分为加强现实和加强虚拟环境（AVE，Augmented Virtual Environment）两类；

++++[我国虚拟现实产业发展状况]：根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006~2020）》的内容，虚拟现实技术属于前沿技术中信息技术部分三大技术之一。重点研究电子学、心理学、控制学、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统和多媒体技术等多学科融合的技术，研究医学、娱乐、艺术与教育、军事及工业制造管理等多个相关领域的虚拟现实技术和系统。

++++立钻哥哥：我国从90年代开始重视虚拟现实技术的研究和应用，因为技术和成本的限制，主要应用对象为军用和高档商用，适用于普通消费者的产品近年来才随着芯片、显示、人机交互技术的发展，逐步进入市场；

++++立钻哥哥：我国虚拟现实企业主要分为两大类别：一是成熟行业依据传统软硬件或内容优点向虚拟现实领域渗透；其中智能手机及其余硬件厂商大多从硬件布局；而游戏、动漫制做厂商或视频发布平台，大多从软件和内容层面切入；二是新型虚拟现实产业公司，包括生态型平台型公司和初创型公司；该类型企业在硬件、平台、内容、生态等领域进行一系列布局，以互联网厂商为领头羊；

++++[国际虚拟现实产业发展状况]：早在20世界90年代，就已经有3D游戏上市，虚拟现实在当时也引起了相似于当前的关注度；可是，当时的虚拟现实技术没有跟上媒体不切合实际的想象；例如，3D游戏画质较差，价格高，时间延迟，设备计算能力不足等；最终，这些产品以失败了结，由于消费者对这些技术并不满意，因此第一次虚拟现实热潮就此消退；

++++立钻哥哥：2014年，Facebook以20亿美圆收购Oculus后，相似的虚拟现实热再次袭来；在过去的两年中，虚拟现实/加强现实领域共进行了225笔风险投资，投资额达到了35亿美圆；与90年代的失败相比，当前计算机的运算能力足够强大，足以用于渲染虚拟现实世界；

++++立钻哥哥：Oculus公司仍在继续研发触觉、视觉显示、音频和追踪等方面的技术；这意味着2016年发布的虚拟现实/加强现实产品将开始解决上述问题，而且在将来3、五年里还会持续改善；目前虚拟现实行业仍处于起步阶段，供应链及配套还不成熟，可是发展前景引人想象，预计将来市场潜力巨大；

++++[虚拟现实标准化状况]：虚拟现实产业快速健康发展须要标准和规范引导，目前标准严重缺失，整个产业链发展就像带着锁链在跳舞，这个锁链就是不适合虚拟现实的一些现有标准和规范，由于虚拟现实的一些技术要求超出了原有的一些配套行业的技术要求；

++++立钻哥哥：虽然国际上虚拟现实的技术和产品呈一片如火如荼的繁荣景象，但虚拟现实存在内容短板：虚拟现实内容稀缺、制做成本太高，内容呈现方式多样，虚拟现实内容没有统一标准，各种虚拟现实设备之间还没法实现互联互通，成为制约虚拟现实大规模产业应用的关键因素；同时虚拟现实内容数据量庞大，给实时网络传输带来了新挑战；

++++立钻哥哥：国内方面，AVS标准工做组已启动虚拟现实音视频编解码技术研发，有望推出我国自主知识产权的AVS虚拟现实标准；基于虚拟现实技术发展示状及业界需求，AVS标准工做组启动虚拟现实技术标准的制定；AVS工做组将牵头组织各成员单位共同就虚拟现实内容表示、虚拟现实内容生成与制做、虚拟现实内容编码、虚拟现实交互、虚拟现实内容存储、虚拟现实内容分发和虚拟现实显示等关键技术进行探讨，以期为业界制定出先进、高效的AVS虚拟现实内容编码技术标准。有关专家表示，AVS虚拟现实标准的制定和应用，能延续AVS系列标准的影响，为我国带来巨大经济效益与社会效益，全力促进我国音视频产业变大变强；

AVS（Audio Video coding Standard，信源编码标准）是我国具有自主知识产权的第二代信源编码标准，是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称，其包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和符合性测试等支撑标准。

++++立钻哥哥：在虚拟现实终端设备方面，我国无论是加强现实、虚拟现实或是混合现实，虽然专一于此领域的公司有近百家，但多数团队都是技术型的创业团队，对行业的商业模式和应用方案并无成型的思考，产品化能力捉襟见肘。和国外比，在高性能的传感器领域还有很大的差距，在GPU底层开发上的技术也比较薄弱，软件主要是在图像拼接和播放器领域还有较大的差距。这些差距须要大量的投入以及人力资源才能追上。同时，投机性过强也成为阻碍加强现实/虚拟现实发展的主要缘由，不少产品在存在明显瑕疵的状况下就急于发布。在大厂都在明显炒做概念的环境下，很难期望小厂能踏踏实实作研发。所以，国内的相关企业呼吁应尽快启动虚拟现实标准化工做研究，创建虚拟现实技术标准体系，规范行业发展。

++++[虚拟现实技术特色-技术综述]：虚拟现实基于动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等多项核心技术，主要围绕虚拟环境表示的准确性、虚拟环境感知信息合成的真实性、人与虚拟环境交互的天然性、实时显示、图形生成、智能技术等问题的解决使得用户可以身临其境地感知虚拟环境，从而达到探索、认识客观事物的目的。

++++立钻哥哥：虚拟现实具备如下三个重要特征，常被称为虚拟现实的3i特征：构想性（Imagination）、沉浸感（Immersion）、实时交互性（Interactivity）；

----<构想性（Imagination）>：指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，于是能够用来实现必定的目标。因此说虚拟现实技术不只仅是一个媒体或一个高级用户界面，同时它仍是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。虚拟现实技术的应用，为人类认识世界提供了一种全新的方法和手段，能够令人类跨域时间与空间，去经历和体验世界上早已发生或还没有发生的事件；能够令人类突破生理上的限制，进入宏观或微观世界进行研究和探索；也能够模拟因条件限制等缘由而难以实现的事情；

----<沉浸感（Immersion）>：是指用户感觉到被虚拟世界所包围，好像彻底置身于虚拟世界之中同样。虚拟现实技术最主要的技术特征是让用户以为本身是计算机系统所建立的虚拟世界的一部分，使用户由观察者变成参与者，沉浸其中并参与虚拟世界的活动。沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性，除了常见的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。理论上来讲，虚拟现实系统应该具有人在现实世界中具备的全部感知功能，但鉴于目前技术的局限性，在如今的虚拟现实系统的研究与应用中，较为成熟或相对成熟的主要是视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸技术，而有关味觉与嗅觉的感知技术正在研究之中，目前还很不成熟。

----<实时交互性（Interactivity）>：指用户对模拟环境内物体的可操做程度和从环境获得反馈的天然程度。交互性的产生，主要借助于虚拟现实系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能经过天然的方式，产生同在真实世界中同样的感受。虚拟现实系统比较强调人与虚拟世界之间进行天然的交互，交互性的另外一个方面主要表现为交互的实时性。

++++[虚拟现实产业链]：虚拟现实产业链长，产业带动比高，涉及产业众多，包括虚拟现实工具与设备、内容制做、分发平台、行业应用和相关服务等在军事、民用以及科研等方面的各类应用。目前在国内造成了以北京航空航天大学、清华大学、工业和信息化部电子工业标准化研究院、浙江大学等各大高校、研究院所和高科技公司联合研究开发制做，产学研密切结合的良好发展局面。

++++[虚拟现实产业链图]：虚拟现实产业链中，工具和设备类可细分为输入设备、输出设备、显示设备、拍摄设备、以及相关软件等；内容制做可细分为影视、游戏等内容；分发平台可细分为工业、军事、医疗、教育、房地产、旅游、会展等内容；相关服务可细分为平台、媒体和孵化器等内容。因为虚拟现实产业涉及到从基础硬件生产、软件开发、核心部件制造、实体以及网络分发平台、营销与服务等众多军事、民用领域，须要在国家统一协调和管理下，经过技术标准体系以及关键标准的制定、标准符合性检测和相应的质量验证系统的支撑，才能够使产业健康可持续发展。

++++[虚拟现实技术演进方向]：虚拟现实技术的实质是构建一种人为的能与之进行自由交互的“世界”，在这个“世界”中参与者能够实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标，实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器，经过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。能够预测短时间内游戏玩家能够戴上头盔、身着游戏专用衣服以及手套真正体验身临其境的“虚拟现实”游戏空间，它的出现将淘汰现有的各类大型游戏，推进科技的发展。纵观虚拟现实的发展历程，将来虚拟现实技术的研究仍将延续“低成本、高性能”原则，从软件、硬件两方面展开，发展方向主要概括以下：一、低成本快速建模技术；二、实时三维图形生成和显示技术；三、新型交互设备的研制；四、智能化、天然的虚拟现实建模；五、分布式虚拟现实技术；

++++[一、低成本快速建模技术]：虚拟环境的创建是虚拟现实技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据须要创建相应的虚拟环境模型。内容制做是虚拟现实产业界的短板，当前的内容制做成本高、周期长，对于制做人员的要求也高，限制了虚拟现实应用的发展，如何实现低成本的快速建模将是虚拟现实在产业界大规模推广的关键。

++++[二、实时三维图形生成和显示技术]：三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是怎样“实时生成”，在不下降图形的质量和复杂程度的基础上，如何提升刷新频率将是从此重要的研究内容。此外，虚拟现实还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能知足系统的须要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。

++++[三、新型交互设备的研制]：虚拟现实技术实现人可以自由与虚拟世界对象进行交互，犹如身临其境，借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。所以，新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为将来研究的重要方向。

鲁棒性（Robust）是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险状况下系统生存的关键。好比说，计算机在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击状况下，可否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。

所谓“鲁棒性”，是指控制系统在必定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。

++++[四、智能化、天然的虚拟现实建模]：虚拟现实建模是一个比较复杂的过程，须要大量的时间和精力。若是将虚拟现实技术与天然交互、语音识别等技术结合起来，能够很好地解决这个问题。对模型的属性、方法和通常特色的描述经过天然交互、语音识别等技术转化成建模所需的数据，而后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价，将模型用对象表示出来，而且将各类基本模型静态或动态地链接起来，最终造成系统模型。人工智能在虚拟世界也大有用武之地，良好的人工智能系统对减小乏味的人工劳动具备很是积极的做用。

++++[五、分布式虚拟现实技术]：分布式虚拟现实（Distributed Virtual Environment, DVE）是从此虚拟现实技术发展的重要方向。随着众多DVE开发工具及其系统的出现，DVE自己的应用也渗透到各行各业，包括医疗、工程、训练与教学以及协同设计。仿真训练和教学训练是DVE的又一个重要的应用领域，包括虚拟战场、辅助教学等。另外，研究人员还用DVE系统来支持协同设计工做。近年来，随着互联网应用的普及，一些面向互联网的DVE应用使得位于世界各地多个用户能够进行协同工做。将分散的虚拟现实系统或仿真器经过网络联结起来，采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，造成一个在时间和空间上相互耦合的虚拟合成环境，参与者可自由地进行交互做用。特别是在航空航天中应用价值极为明显，由于国际空间站的参与国分布在世界不一样区域，分布式虚拟现实训练环境不须要在各国重建仿真系统，这样不只减小了研制费和设备费用，减小了人员出差的费用以及异地生活的不适。例如微软近期发布的Holoportation远程沉浸式交互演示获得了业界的一致看好。

Holoportaition，是一种新型的3D捕捉技术。

这种技术能够对人的高清3D模型进行重构、压缩，而后实时传送到全球任何地方。结合Hololens这样的混合现实显示设备以后，这种技术能让人看到听到远程的对方，并以三维的方式与其进行交互，那种感受就像你们处在同一物理空间同样（身临其境的感受）。

++++[虚拟现实技术瓶颈和急需解决的问题]：虚拟现实技术是一门年轻的科学技术，虽然在许多领域的实际应用已至关成熟，但整体来讲它仍然处于初级发展阶段，尚存在很多有待解决的问题。虚拟现实技术得以发展的缘由之一在于它充分利用了如今已经成熟的科技成果。如计算机为其提供了实时的硬件平台，现实设备利用了电视与摄像机的显示技术，而虚拟现实技术的软件则以CAD和计算机图形技术为基础，因此虚拟现实技术发展较为迅速，但同时也依赖着其余相关技术的发展。正是限于当前科技的发展水平，虚拟现实的发展情况离人们心目中追求的目标尚有较大的差距，从沉浸性、交互性等方面都需进一步改进与完善。虚拟现实技术在现实中的应用局限性较大，主要表如今如下几个方面：一、软硬件技术的局限性；二、应用的局限性；三、效果的局限性；

++++[一、软硬件技术的局限性]：从虚拟现实系统的软硬件技术上来讲：

----一是相关设备广泛存在使用不方便、效果不佳等状况，难以达到虚拟现实系统的要求。如计算机的处理速度还不能知足在虚拟世界中巨大数据量处理实时性的要求。

----二是硬件设备品种有待进一步扩展，在改进现有设备的同时，应该加快新的设备的研制工做。同时，针对不一样的领域要开发能知足应用要求的特殊硬件设备。

----三是虚拟现实系统应用的相关设备价格也比较昂贵且局限性很大。如建设CAVE（洞穴状自动虚拟系统，Cave Automatic Virtual Environment）系统的投资达百万以上，一个头盔式显示器加主机通常成本就需上万元等。

----四是目前大多数虚拟现实软件广泛存在语言专业性较强，通用性较差，易用性差等问题。同时，因为硬件设备的诸多局限性，使得软件开发费用也十分巨大，而且软件所能实现的效果受到时间和空间的影响较大。不少算法及许多相关理论也不成熟，如在新型传感和感知机理，几何与物理建模新方法，基于嗅觉、味觉的相关理论与技术，高性能计算，特别是高速图形图像处理，以及人工智能、心理学、社会学等方面都有许多挑战性的问题有待解决。

----五是繁琐的三维建模技术有待进一步突破。给予图形的虚拟环境首先要解决的问题是三维造型。当图形渲染技术在想实现真实感大踏步的时候，生成精确三维模型的过程仍是相对困难，技术有待进一步突破。即便是在三维激光扫描技术进步提供了简化模型构建过程，但这些自动化模型获取方法并不能知足咱们的所有需求，大部分模型仍须要高水平的专业人士人工绘制，不只延长了制做的周期，也使得费用成本急剧攀升。

----六是大数据融合处理有待进一步整合。虚拟现实要获得很大的发展，须要与互联网进一步结合，目前虚拟现实应用的数据量很是巨大，而总体网络的速度相对较慢，并且分布不均衡，使得效果大打折扣，咱们须要在虚拟现实系统中考虑数据压缩的问题，该问题不可回避，并且将引发人们高度的重视。

++++[二、应用的局限性]：从应用上来讲，现阶段虚拟现实技术的主要应用在军事领域和高校科研方面较多，在教育领域、工业领域应用还远远不够，有待进一步增强。将来的发展应努力向民用方向发展，并在不一样的行业发挥做用。

++++[三、效果的局限性]：虚拟环境的可信性是指建立的虚拟环境需符合人的理解和经验，包括有物理真实感、时间真实感、行为真实感等。具体表如今如下几个方面：

----一是虚拟世界的表示侧重几何表示，缺少逼真的物理、行为模型。

----二是在虚拟世界的感知方面，有关视觉合成研究多，听觉、触觉（力觉）关注较少，真实性与实时性不足，基于嗅觉、味觉的设备尚未成熟及商业化。

----三是在与虚拟世界的交互中，天然交互性不够，在语音识别等人工智能方面的效果还远不能使人满意。

++++立钻哥哥：关键领域的应用：军事领域；游戏娱乐领域；医学领域；工业领域；教育文化领域；

++++[关键领域的应用-（一）军事领域]：军事仿真训练与演练是虚拟现实技术最重要的应用领域之一，也是虚拟现实技术应用最先、最多的一个领域，美国国防部将虚拟现实技术列为21世纪保证美军优点地位的7大关键技术之一，并应用于军事演练，带来了军事演练观念和方式的变革，推进了军事演练的发展。军事仿真演练也是我国虚拟现实应用较早的领域。从1996年开始，在“863”计划的资助下，以北京航空航天大学为系统集成单位，联合国内多家单位，持续开展了分布式虚拟环境DVENET的研究开发工做，并取得必定成果。目前，军事领域仍然是虚拟现实技术应用最迫切、应用系统开发最多的领域之一。

DVENET主要由环境系统和一系列开发工具组成。为了验证DVENET的支撑能力，测试其可靠性和稳定性，开发了一个基于DVENET的军事演练概念演示系统“飓风2000”。

“飓风2000”包括潜艇海战、舰船登录和坦克连进攻战斗等内容。

DVENET（Distributed Virtual Environment NETwork）：分布式虚拟环境网络；分布式虚拟战场环境；分布式虚拟环境；基于分布式虚拟环境；

++++[关键领域的应用-（二）游戏娱乐领域]：虚拟现实游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引做用。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中仍是获得了愈来愈多的重视和应用。能够说，电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工做者的崇高追求。从最初的文字MUD游戏，到二维游戏、三维游戏，再到网络三维游戏，游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提升和增强。随着虚拟现实技术的快速发展和软硬件技术不断进步，虚拟现实游戏必将为人类娱乐、教育和经济发展作出新的更大的贡献。

++++[关键领域的应用-（三）医学领域]：医学领域对虚拟现实技术有着巨大的应用需求，为虚拟现实技术发展提供了强大的牵引力，同时也对虚拟现实研究提出了严峻挑战。因为人体的几何、物理、生理和生化等数据量庞大，各类组织，脏器等具备弹塑性特色，各类交互操做如切割、缝合、摘除等也须要改变人体拓扑结构。所以构造实时、沉浸和交互的医用虚拟现实系统具备必定难度。目前，虚拟现实技术已初步应用于虚拟手术训练、远程会诊、手术规划及导航、远程协做手术等方面，某些应用已成为医疗过程不可替代的重要手段和环节。

++++[关键领域的应用-（四）工业领域]：在工业领域，虚拟现实技术多用于产品论证、设计、装配、人机工效和性能评价等。表明性的应用，如模拟训练、虚拟样机技术等已受到许多工业部门的重视。

++++[关键领域的应用-（五）教育文化领域]：教育文化也是虚拟现实技术的一个重要应用领域。如今虚拟现实已经成为数字博物馆/科学馆、大型活动开闭幕式彩排仿真、沉浸式互动游戏等应用系统的核心支撑技术。在数字博物馆/科学馆方面，利用虚拟现实技术能够进行各类文献、手稿、照片、录音、影片和藏品等文物的数字化和展现。对这些文物展品高精度的建模也不断给虚拟现实建模方法和数据采集设备提出更高的要求，推进了虚拟现实的发展。许多国家都积极开展了这方面的工做，如纽约大都会博物馆、大英博物馆、俄罗斯冬宫博物馆和法国卢浮宫等都创建了本身的数字博物馆。我国也开发并创建了大学数字博物馆、数字科技馆和虚拟敦煌、虚拟故宫等。

++++立钻哥哥：我国虚拟现实提高空间：需提高硬件性能以支撑数据快速处理；需完善应用生态环境以拓展应用范围；需增强公共服务解决行业共性问题；

++++[提高空间-（一）需提高硬件性能以支撑数据快速处理]：虚拟现实技术要实现对现实世界的模拟，须要大量实时传感数据和建模，超高清等新型显示器件，以及提高系统性能，减小眩晕感的产生。

----一是要提高传感器性能，提升视觉传感、体感识别、眼球追踪、触觉反馈等技术，实现传感器体积和性能的平衡，加强数据采集能力，从而能精确、精准定位，快速反馈周围环境。

----二是加快突破CPU、GPU等数据处理单元的性能水平。虚拟现实技术须要在用户运动中实现大规模的数据模型重建，要求硬件能处理相对较大的并行视频数据，使现实世界实时在虚拟现实显示中的同步，提高用户体验。目前，我国CPU和GPU处理能力暂时难以知足虚拟现实应用场景。

++++[提高空间-（二）需完善应用生态环境以拓展应用范围]：虚拟现实产业发展，须要增强硬件产品性能的同时，在应用软件、内容、服务等方面构建完整的生态系统，推进国内虚拟现实产业发展。

----一是在应用软件方面，因为虚拟现实产品刚刚兴起，适应于虚拟现实的应用软件严重不足，在推进硬件产品销售的同时，要鼓励应用程序开发者研发虚拟现实应用软件。

----二是在内容方面，虚拟现实的大规模普及应用须要影视、游戏、在线体验等多种内容的支撑，以扩大虚拟现实产品应用领域，丰富应用场景。当前，我国在虚拟现实领域内容供给能力严重不足，适应于多形态、多场景的内容生成服务仍需进一步增强。

++++[提高空间-（三）需增强公共服务解决行业共性问题]：做为新的终端形态和产品服务，虚拟现实技术大规模普及应用仍须要解决行业共性问题。

----一是亟需创建标准化顶层设计，虚拟现实技术标准化研究投入不足，关键技术环节和应用领域的标准化成果不足以支撑行业的大规模应用。

----二是行业技术力量分散。虚拟现实技术通过几十年发展，各厂商依托研究基础申请了部分专利，但仍分散在各厂商自身，缺乏专利合做的平台和渠道。因为专利较为分散，国内厂商的专利难以应付国际厂商的专利布局，后续虚拟现实产业发展具备较大隐患。

----三是市场健康发展的秩序仍未创建。部分虚拟现实产品停留在概念炒做、透支行业发展阶段，用户体验难以知足消费者需求，低质量、高重叠的产品对市场发展形成了不良影响。

++++[政策建议]：虚拟现实正处于产业爆发的前夕，即将进入持续高速发展的窗口期，能够预见，在将来半年到一年内，虚拟现实消费市场将迅速爆发，行业应用有望全面展开，文化内容将日趋繁荣，技术体系和产业格局也将初步造成，我国虚拟现实产业若不尽快布局，将再次陷入落后和追赶国外的局面。虚拟现实的时代即未来临，既是我国信息产业发展的可贵机遇，也是拉动信息产品消费和繁荣文化市场的重要契机，增强战略规划和顶层设计，在产业层面经过推动产业化来占领市场，促进行业应用，在标准层面完善用户体验与设备规范，保障市场的健康有序。为推进我国虚拟现实产业发展，建议从如下方面开展工做：提早谋划布局作好顶层设计；推动产业化和行业应用；增强文化和品牌建设；

++++[政策建议-（一）提早谋划布局作好顶层设计-一、加快制定产业发展线路图，统筹规划虚拟现实产业发展]：以虚拟现实技术在工业、文化、教育、娱乐和医疗等领域带来的广阔前景为契机，建议行业主管部门明确产业政策支持的方向，顶层设计虚拟现实与各领域融合发展的线路图，为产业发展明确思路并提供政策引导，统筹相关资源，发挥虚拟现实对各行业的变革和支撑做用，从融合创新中创造各行业的发展新机遇和新活力，使各行业打破空间和时间上的制约，推进各行业发展水平的跨越式提高。

++++[政策建议-（一）提早谋划布局作好顶层设计-二、创建完善相关标准体系，保障市场健康有序]：造成我国虚拟现实技术标准体系，巩固自主技术布局占位，提升产业自主话语权。经过标准向消费者传播虚拟现实产品概念，促进信息产品消费，并排除市场上概念混淆和低质量的产品，保证行业健康发展。经过设备标准要求，对虚拟现实产品的视角、亮度、响应时间等与消费者体验息息相关的技术指标进行明确要求，保障消费者的最起码达到的体验要求，促进产品合理竞争、市场健康有序发展。

++++[政策建议-（一）提早谋划布局作好顶层设计-三、增强公民信息数据的管理，保障信息安全]：面对虚拟现实产品带来数据量的爆发式增加，制定标准对包括虚拟现实设备在内的信息技术产品数据采集和使用作出明确限定。对加强现实等产品采集的数据和应用场景作出规定，创建信息数据管理体系，保证关于我国公民和产业应用的海量数据可管可控，保护我国社会公共数据安全。经过标准明确虚拟现实设备采集的视频图像的数据流向和使用范围，保护我的隐私或国家秘密不被泄露。

++++[政策建议-（二）推动产业化和行业应用-一、经过财政专项支持虚拟现实技术产业化，引导产业作大作强]：经过财政资金促进虚拟现实技术产业化，支持面向工业、文化、教育等重点行业的虚拟现实技术应用，增强与相关“十三五”规划的协同，整合技术、产品、市场资源，作好虚拟现实创新发展的方案研究和组织实施工做，引导和增强虚拟现实产业链上下游协做，协同开展重大技术攻关和应用集成创新，将我国虚拟现实领域的研究成果尽快产业化，造成自主可控的产业链，提高我国产业地位。研究创建集技术研究、示范应用、案例展现、推广交流等功能为一体的产业公共服务平台。

++++[政策建议-（二）推动产业化和行业应用-二、支持虚拟现实领域核心技术突破，提高产业自主可控能力]：围绕虚拟现实产业链的关键环节，增强产学研合做，积极引导更多的企业和科研单位投入虚拟现实研究，在共性和关键技术上开展深度合做，集中资源，并经过国家项目资金支持核心器件和开发平台等基础技术研发，产出更多的具备自主知识产权和品牌的产品与先进技术，造成较为完备的虚拟现实技术体系，提高我国骨干企业自主技术水平，避免在新一轮科技浪潮中被边缘化，沦为产业链的末端。其次，引导全社会科研人员的普遍关注，结合我国“大众创业、万众创新”战略，经过多种融资方式孵化培育一批拥有自主知识产权成果的优质成长性虚拟现实技术初创企业。第三，支持国内企业收购海外核心技术企业，迅速弥补技术短板，健全产业生态；

++++[政策建议-（二）推动产业化和行业应用-三、增强重点领域应用示范，不断提高虚拟现实应用需求]：结合我国中国制造2025和“互联网+”行动计划的实施，将游戏和动漫内容制做、智能可穿戴设备做为虚拟现实应用推广的突破口，支持软硬件性能提高，支持服务创新、模式创新，推进虚拟现实在游戏开发、加强体验、竞技体育、游戏娱乐等各方面的应用。在将来3~5年内，逐步推广虚拟现实应用领域，进一步推进虚拟现实技术在生活、公共安全、工业设计、医学、规划、交通和文化教育行业及领域中的应用。支持虚拟现实创新企业认定为国家技术创新示范企业，设立产业创新中心和应用示范区，鼓励因地制宜出台配套政策，增强政策协调配合，解决产业发展及应用推广中的问题，实现行业集聚发展。

++++[政策建议-（三）增强文化和品牌建设-一、大力发展新型文化传播方式，弘扬社会主旋律]：经过虚拟现实造成的全新文化传播方式，将在影视、娱乐等文化产业，以及教学、培训等教育产业拉动巨大的消费需求。虚拟空间的思想和舆论也是社会主义精神文明建设的重要阵地，不该成为腐朽思想文化滋生、和不良思想言论蔓延的场所。我国应尽早占领这一新的宣传阵地，传播主流价值观，积极培育和健全虚拟空间文化市场，大力扶持健康的文化产品，倡导适合广大群众消费水平的虚拟环境下的文化娱乐活动，加强党和政策的感召力、影响力。经过大力发展基于沉浸式收看方式的虚拟现实文化做品，使其成为中华文化宣传的重要载体，助力中华文化向海外传播。

++++[政策建议-（三）增强文化和品牌建设-二、完善产业发展环境，增强重点产品品牌建设]：研究适应于虚拟现实关键技术的测试评价技术，加大对虚拟现实产品质量评价工做，经过质量抽查、市场监督等多种方式，创建公平、公正的产业发展环境。培育虚拟现实龙头骨干企业，加大对优秀品牌的支持力度，以龙头企业带动虚拟现实产业发展，提升消费市场的承认程度，拉动信息消费增加。设立专家咨询委员会，作好虚拟现实产业发展战略、顶层设计、重大政策、重大项目、重大问题等方面的咨询，为产业发展提供咨询和技术支持。重视知识产权战略研究，支持重点企业和科研机构在全球进行高水平的专利布局。

++++[政策建议-（三）增强文化和品牌建设-三、提高行业公共服务能力，加强行业协同发展水平]：创建产业运行信息平台，充分发挥行业协会、产业联盟、科研院所在数据统计、信息服务方面的做用，跟踪国内外技术路径和产业发展动向，增强行业运行监测分析，为产业发展提供支撑服务。增强产品质量建设，建设虚拟现实硬件产品质量监管信息平台，运用互联网、大数据等手段增强产品质量监管，开展质量信用信息在线发布、质量黑名单网上曝光、质量安全网络预警，逐步创建新兴智能硬件产品标准网上明示、鉴证制度，引导企业开展品牌创新建设。推进开展“互联网+”人工智能-虚拟现实创新创业大赛，为虚拟现实产业发展提供持续智力资源支持。

++++立钻哥哥：部分典型产品表明：Oculus Rift（VR头盔）；HTC（VR头盔）；三星（手机VR头盔）；微软HoloLens（AR头盔）；索尼Morpheus（VR头盔）；蚁视（VR头盔）；深圳3Glasses（VR头盔和一体机）；乐相大朋（一体机）；小鸟看看（一体机）；

Microsoft HoloLens是微软首个不受线缆限制的全息计算机设备，能让用户与数字内容交互，并与周围真实环境中的全息影像互动。（MR头显）

HoloLens是一款加强现实头显设备，运行Windows 10系统，它不受任何限制：没有线缆和听筒，而且不须要链接电脑。

Microsoft HoloLens具备全息、高清镜头、立体声等特色，可让咱们看到和听到周围的全息景象。

2019.05.14整理

《虚拟现实应用技术-学科建设方案》

++++立钻哥哥：随着VR技术的进步，VR即将对游戏、视频、教育、直播等领域带来巨大影响和变革。根据工信部《2017中国VR产业投融资白皮书》数据，预计到2020年虚拟现实市场进入相对成熟期，产业规模将达到918.2亿元，年复合增加率达125.3%。

++++目前职业院校已有的VR人才培养，大多还停留在创建虚拟现实实验室或者尝试性地将虚拟现实应用到教学、研究中，覆盖范围有限。对于VR这个多学科交叉、创新性很强的新专业学科，学校在专业设置、师资引进、软硬件设备上都存在滞后现象，从某种程度上也反映出我国VR教育体系的缺失。为应对虚拟现实产业的发展趋势，2018年9月14日，教育部正式宣布在《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录》中增设“虚拟现实应用技术”专业，从2019年开始执行。从长远来看，教育部的新举措为产业的长远发展带来了坚强的后盾，同时也为VR/AR行业带来了信心。

++++2019年71所高职院校首次开设“虚拟现实应用技术”专业，根据全国高等职业教育专业设置备案结果显示，共有71所院校开设了“虚拟现实应用技术”专业（专业代码：610216），分布于20个省，其中开设该专业的省/市数量前三名分别为：河南省（10所）、江西省（10所）并列第一，福建省（9所）排名第三。

++++专业建设七件事：学生建设、培养方案建设、课程建设、师资建设、科研建设、条件建设、持续改进等；

++++专业介绍：

++++培养目标：本专业培养德、智、体、美全面发展，具备良好职业道德和人文素质，掌握虚拟现实、加强现实技术相关专业理论知识、具有虚拟现实、加强现实项目交互功能设计与开发、三维模型与动画制做、软硬件平台设备搭建和调试等能力，从事虚拟现实、加强现实项目设计、开发、调试等工做的高素质技术技能人才。

++++核心课程与实习实训：

----一、核心课程：虚拟现实概述、程序设计、虚拟现实引擎开发、加强现实引擎开发、三维建模和动画、全景视频拍摄及处理、虚拟现实软硬件平台搭建和维护；三维造型原理、界面交互制做、次时代模型和贴图制做（模型雕刻方向）、虚拟现实引擎开发（UE4方向）、加强现实引擎开发（Unity方向）、计算机组装与维护等；

----二、实习实训：在校内进行三维建模与动画制做、全景拍摄和处理、虚拟现实和加强现实项目开发等实训；在虚拟现实、加强现实行业企事业单位进行实习。

++++就业方向：主要面向虚拟现实、加强现实企事业单位，在虚拟现实、加强现实技术应用岗位群，从事项目设计、项目交互功能开发、模型和动画制做、软硬件平台搭建和维护、全景拍摄和处理等工做；主要向虚拟现实/加强现实/混合现实等新兴高端信息技术领域的企业，在产品展现、游戏开发、VR电影、VR直播、航空航天、军事模拟、城市规划、房地产、博物馆、教育培训等领域的交互可视化部门从事数字化内容设计和开发相关岗位供职。

++++VR实训室：VR专业教学实训室、行业应用VR虚拟仿真实验室、VR尖端技术体验中心、其余VR实训室；

++++虚拟现实技术在行业中的应用：http://www.javashuo.com/article/p-dtgguvvf-ec.html

2019.05.14整理

《虚拟现实（VR）教学实验室建设方案》

++++立钻哥哥：随着虚拟现实（VR）技术的成熟，人们开始认识到虚拟现实（VR）实验室在教育领域的应用价值，它除了能够辅助高校的科研工做，在实验教学方面也具备真实场景模拟、实时动态、利用率高、易维护等诸多优势；近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求创建了虚拟现实（VR）实验室。

++++[政策背景]：我国《教育部关于全面提升高等教育质量的若干意见》（教高（2012）4号）提出，“增强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地；增强实践教学管理，提升实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。”等强化实践育人环节的措施。

----《教育部信息化十年发展规划（2011-2020年）》也指出：“建设仿真实训基地等信息化教学设施，建设实习实训等关键业务领域的管理信息系统，建成支撑学生、教师和员工自主学习和科学管理的数字化环境。”

----教育部发布《2017年教育信息化工做要点》启动基于VR虚拟现实的实验实训平台建设，完成互联网+智慧教育示范基地建设。

----教育部印发《关于实施卓越教师培养计划2.0的意见》，该计划中明确指出要推进人工智能、智慧学习环境等新技术与教师教育课程全方位融合，充分利用虚拟现实、加强现实和混合现实等，建设开发一批交互性、情境化的教师教育课程资源。

----教育部等五部委印发《教师教育振兴行动计划（2018~2022年）》，该“行动计划”明确指出要充分利用云计算、大数据、虚拟现实、人工智能等新技术，推动教师教育信息化教学服务平台建设和应用，推进以自主、合做、探究为主要特征的教学方式变革。

++++[虚拟现实（VR）背景]：虚拟现实技术是一种能够建立和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术（VR）主要包括模拟环境、感知、天然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼着图像。

++++[虚拟现实（VR）的做用]：节省成本、规避风险、打破空间时间的限制；

----节省成本：一般咱们因为设备、场地、经费等硬件的限制，许多实验都没法进行；而利用虚拟现实系统，学生足不出户即可以作各类实验，得到与真实实验同样的体会；在保证教学效果的前提下，极大地节省了成本；

----规避风险：真实实验或操做每每会带来各类危险：利用虚拟现实技术进行虚拟实验，学生在虚拟实验环境中，能够放心地去作各类危险的实验；例如：虚拟的飞机驾驶教学系统，可免除学员操做失误而形成飞机坠毁的严重事故；

----打破空间、时间的限制：利用虚拟现实技术，能够完全打破时间与空间的限制；大到宇宙天体，小至原子粒子，学生均可以进入这些物体的内部进行观察；一些须要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，经过虚拟现实技术，能够在很短的时间内呈现给学生观察；例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇作实验每每要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就能够实现；

++++[虚拟现实（VR）的优点]：仿真性、开放性、针对性、自主性、安全性等；

----仿真性：能够利用虚拟现实（VR）技术对实际的实训场景进行还原，使用者能够身临其境地感觉真实场景环境，包括设备、设施、部件等还原；

----开放性：虚拟现实（VR）打破了演练空间上的限制，受训者能够在任意的地理环境中进行集中实操及训练，身处异地的人员，只要经过相关网络通讯设备便可进入相同的虚拟演练场所进行实时的集中化演练；

----针对性：与现实中的真实训练相比，虚拟现实（VR）的一大优点就是能够方便的模拟任何实训科目，借助虚拟现实技术，受训者能够将自身置于各类复杂、突发环境中去，从而进行针对性训练，提升自身的应变能力与相关处理技能；

----自主性：借助自身的虚拟现实（VR）技术，让受训者能够根据自身实际需求在任什么时候间、任何地点组织相关培训指导，受训者等相关人员进行训练，并快速取得训练结果，进行评估和改进；受训人员亦能够自发的进行屡次重复训练，使受训人员始终处于培训的主导地位，掌握受训主动权；

----安全性：受训人员能够大胆的在虚拟环境中尝试各类训练方案，即便闯下“大祸”，也不会形成“恶果”；这样，在确保受训人员人身安全万无一失的状况下，受训人员能够卸去事故隐患的包袱，尽量极端的进行训练，从而大幅地提升自身的技能水平，确保在从此实际操做中的人身与事故安全；

++++[项目目标]：申报2020年国家虚拟仿真实验教学项目的认定；打造应用于虚拟现实（VR）新型技术的教学模式，提高学科建设能力；实现“网上作实验、虚拟作真实验”，破解实验教学中长期存在的作不了、作很差、作不到、作不上的难题；培育“知而有识、学而善用”的优秀人才；

++++[项目意义-重要性]：虚拟现实（VR）实训室建设将极大程度上解决本校师生的实验教学以实际相互结合衔接，培养学生的基础知识与专业职业技能的融合。同时一体化的思路引入，将使得教学的深度、系统化更强，培养职业技能型、管理型人才及综合素质较高的专业技术人才的目标更加有利。虚拟现实（VR）实验实训教学依托于虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库及网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验实训，达到教学大纲所要求的教学效果。经过该项目的建设，能够吸纳地方兄弟院校和相关培训单位，将本校的一体化实训基地有条件的进行开放，以低于市场平均价格的实习实训费用，服务于其余院校，提高地方职业化、专业化教育的水平，同时也极大提升了该校在教学、实验方面的影响力。

++++[项目意义-必要性]：随着我国高等教育体制的深化改革以及招生规模的不断扩大，学生规模急剧膨胀的高等院校广泛陷入实验教学不足的困境，实验室建设规模严重滞后于迅速膨胀的学生规模。采用基于虚拟现实（VR）技术的实验教学环境不只下降了耗费巨额资金来扩大实验室的建设规模、增添大量的仪器设备，并且也减小了实验管理人员以增强实验管理环节，尽可能避免仪器设备磨损形成的经济损失，保证明验教学秩序良好进行。虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。

++++[项目意义-可行性]：虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。本项目顺应国家、地方政策和发展战略进行实践教育、承担科研课题、整合信息化优质教育资源的重要载体，也是培育信息化人才自主学习、探求学习、协做学习等的重要途径；更是融入更为先进信息化手段为教师提供虚拟现实（VR）应用研究的教学及科研平台。虚拟现实（VR）技术具备的沉浸、交互、构想三大特征可以在教育领域应用有独特和很是明显的优点。

++++[虚拟现实（VR）实验室]：是一种基于Web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各类教学实验室的数字化和虚拟化。

++++[虚拟现实（VR）实验课程]：是基于虚拟现实（VR）技术应用的基础上研发的能够在虚拟的环境中、高仿真的视觉下进行自由式、交互式实验教学的课件内容。

++++[方案建设-整体设计]：虚拟现实VR主控服务平台（数据存储、内容分发、智能控制、分析计算）、虚拟现实（VR）实验室（有线环境、无线环境、无线多人环境）、虚拟现实（VR）设备及终端（PC机、手机、VR有线及无线设备）、虚拟现实（VR）实验课程（包含计算机软件相关专业课程）、（有线网络、无线网络；单人操做、多人互动；远程协同、大空间定位）；虚拟实现VR教学平台。

++++[方案建设-细分设计]：局域网（路由器、交换机）、教师管控（学生管理、VR实验课管理、一键式导出实验成绩、自动生成实验报告、学生PC端智能实时管理）、服务器管控（VR实验数据存储、VR实验数据通讯、VR实验数据统计、VR实验数据分析）、（学生管理、VR实验、VR头显设备）、（VR实验课程目录、VR实验加载与运行、VR实验学习模式、VR实验练习模式、VR实验考核模式）；

++++[虚拟现实（VR）实验设备-基于有线VR]：使用目前市场上最领先的VR硬件设备，Oculus cv1 rift，采用6Dof操做系统，彻底同步虚拟空间与现实空间，坐、立、行走都可，无特殊限制；

++++[虚拟现实（VR）实验设备-基于无线VR]：先进的头显设备Oculus Quest，采用无线6Dof操做系统。使用无线图像传输技术，使用高性能PC运行VR程序，将图像实时传输到无线头显中，摆脱通常无线头显算力不足，效果很差，操做性不强的弊端，带来最佳的VR体验；

++++[虚拟现实（VR）实验设备-基于大空间多人定位VR]：经过激光动捕与大空间激光定位系统实现VR大空间实验室，突破传统VR空间局限性，实现虚拟空间内多物体、多人物的交互操做，解决现实中高危险、高成本、高复杂等实操问题，为学生们提供安全无危险、设备无损耗、模拟无偏差的沉浸式实践教学环境；

++++[虚拟现实（VR）实验课程]：按照教师对实验课程的规划和要求，定制化研发虚拟实验课程内容；（协助梳理课程体系，构建VR课程设计）

2019.05.14整理

《虚拟现实实验室建设方案V1.2》

++++立钻哥哥：立氏集团，成立于2004年，是国内VR教育仿真实验与实训课的著名开发商，总部位于北京，是中国探索虚拟仿真/虚拟现实（VR）领域的先行者，拥有专业研发团队和自主知识产权。集团定向打造与合做院校高度匹配的虚拟仿真技能培训内容，倾力研发VR+教育系列产品，实现VR技术和教学需求的无缝对接。始终秉承提高实验教学水平、培养高质量人才的理念，致力于高校VR课程需求，提供策划、研究、开发制做等一站式服务。

++++[高校VR实验教学内容研发商和运营服务商主要业务]：为各高校提供虚拟现实实验教学体系/课件/内容；帮助职业教育类院校、专业开展多元化虚拟现实职业技能培训；提供VR实验教学实验室的建设以及改造服务；VR教学实验课件平台的建设和运营；

++++[“为何”建VR实验室]：传统实验大多停留于让学生“知”，而没有引导学生由“知”内化为“识”，进而付诸于“行”，形成学生只知道一些书本上的定义、性质等。为了实现“网上作实验、虚拟作真实验”，破解实验教学中长期存在的作不了、作很差、作不到、作不上的难题。经过VR实验，心灵神会学以至用，造成本身的学识和能力，成为“知而有识，学而善用”的优秀人才。

++++[VR实验室能“干什么”]：VR虚拟实验室以学生为主体，把学生转变为创造者。让学生本身动手操做，契合学生的好奇心，释放学生的想象力、创造性，拓展学生思惟。让学生本身动手，激发学生的学习兴趣、好奇心与求知欲，锻炼操做能力，变被动学习为主动探究。培养学生提出问题、研究问题、解决问题的能力。VR虚拟实验能够与传统的实验模式和方法优点互补，对学生创新能力、动手实践能力、解决问题的应变能力的培养，还能有效缓解学校教学经费不足和师资紧张等问题，使学生在虚拟的环境中身临其境。