实时虚拟现实技术偏理论（课堂笔记一+二）

一、虚拟现实的定义

虚拟现实指由计算机产生的三维交互环境，用户参与环境中，获得角色，从而获得体验。
从国内外学者的概述来总结，虚拟现实技术是通过计算机和一些设备，令用户得到视觉，听觉，触觉甚至于嗅觉上的体验，使用户在三维虚拟世界中自由探索并与之交互。

二、虚拟现实的特征

1. 沉浸感
   指用户能感受到被虚拟世界所包围，好像完全置身于虚拟世界。

2. 交互性
   指用户对模拟环境内物体可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

3. 构想性
   指虚拟的环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因此可以实现一些相应的目标。

三、虚拟现实的发展现况

进入20世纪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像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，这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。

四、虚拟现实技术分类

1. 桌面式VR系统
   使用个人计算机和低级工作站来产生三维空间的交互场景。
   用户会受到周围现实环境的干扰而不能获得完全的沉浸感，但由于其成本相对较低桌面式VR 系统仍然比较普及。

2. 沉浸式VR系统
   利用头盔显示器，洞穴式显示设备和数据手套等交互设备把用户的视觉，听觉，嗅觉和其他感觉封闭起来，而使用户真正成为VR系统内部的一个参与者，产生一种身临其境，全心投入并沉浸其中的体验。
   特点：
   （1）具有高度的实时性。即计算机能够根据用户的一些动作，快速的做出反馈。
   （2）高度沉浸感。依据输入输出设备，能使用户完全沉浸在虚拟环境里。
   （3）具有强大的软硬件支持功能
   （4）并行处理能力。用户的每一个行为都和多个设备综合有关。
   （5）良好的系统整合性。即设备相互兼容，与软件协调工作。

3. 增强式VR系统
   允许用户对现实世界进行观察的同时，将虚拟图像叠加在真实物理对象之上。可以使用光学技术或视频技术实现。
   特点：
   （1）真实世界与虚拟世界融为一体。
   （2）具有实时人机交互功能
   （3）真实世界和虚拟世界是在三维空间中整合的。

4. 分布式VR系统
   指基于网络构建的虚拟环境，将位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟环境通过的网络相连接并共享信息，从而使用户的协同工作达到一个更高的环境。
   主要应用于远程虚拟会议，虚拟医学会诊，多人网络游戏，虚拟战争演习等领域。
   特点：
   （1）共享的虚拟工作空间。
   （2）伪实体的行为真实感
   （3）支持实时交互，共享时钟。
   （4）多用户相互通信。
   （5）资源共享并允许网络上的用户对环境中的对象进行自然操作和观察。

AR技术简介

增强现实（Augmented Reality,简称AR）是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间，同时存在。

MR技术简介

混合现实（Mix Reality，简称MR），既包括增强现实和增强虚拟，指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里，物理和虚拟数字对象共存，并实时互动。

区分VR、AR、MR

虚拟现实（VR），看到的场景和人物全是假的，是把你的意识带入一个虚拟的世界。
增强现实（AR）。看到的场景和人物一部分是真，一部分是假，是把虚拟的信息带入到现实世界中。
从概念上来讲，AR和MR 没有明显的区分，都是将虚拟的景物放入真实的场景中。
虚拟信息如果跟随视线移动就是AR，如果相对于真实物品固定就是MR。