資源簡介

(共41張PPT)
了解虛擬現實與增強現實技術
任課教師：楊XX
內容預覽
02
03
06
CONTENTS
上網游覽虛擬博物館
體驗AR應用
作業布置
目錄
01
新知導入
04
認識虛擬現實技術
05
課堂小結
認識增強現實技術
07
Part 01 新知導入
在19世紀30年代,有部科幻小說描述主角只要戴上眼鏡,就能沉浸到可以模擬視覺、聽覺、味覺、嗅覺和觸感的電影中。今天,小說里的科幻情節已成為了現實。在電影院里,觀眾戴上虛擬現實眼鏡，可以沉浸在逼真的三維虛擬世界中。借助虛擬現實技術和增強現實技術，虛擬世界和真實世界進行了融合，人們可以感受高度真實的、虛實融合的互動體驗。
新知導入
本活動中，將通過漫游虛擬博物館、體驗有趣的AR應用等,了解虛擬現實技術和增強現實技術,學習兩者的實現原理和基本應用。
Part 02
02
上網游覽虛擬博物館
一、上網游覽虛擬博物館（閱讀教材79-83頁）
新知講解
現今，不少博物館都利用虛擬現實技術構建網上博物館，用戶瀏覽這個三維空間的虛擬博物館時,仿佛置身于真實的展覽中。
(1）訪問“貴州傳統村落數字博物館”網站,選擇一個具體的展廳進入(圖3-1-1)。選擇不同視角欣賞村落風貌（圖3-1-2)。在聽解說的同時,按住鼠標左鍵,左右拖動鼠標觀察村落的全景，向上滾動鼠標滾輪放大看村落的細節（圖3-1-3)。
1.欣賞博物館網站上展示的傳統村落,體驗其所使用的虛擬現實技術。
新知講解
一、上網游覽虛擬博物館
新知講解
一、上網游覽虛擬博物館
圖3-1-2按住鼠標左鍵,360°觀賞村落全景
圖3-1-3村落局部
新知講解
一、上網游覽虛擬博物館
(2）查看傳統建筑,進入建筑內部,360°欣賞建筑的各種細節（圖3-1-4)。
圖3-1-3傳統建筑
一、上網游覽虛擬博物館
新知講解
注意： 部分用戶在使用VR眼鏡或其他VR立品時會產生眩暈感,嚴重者還會嘔吐。眩暈感和人眼疲勞一直是虛擬現實的技術瓶頸之一。在技術尚未突破之前,用戶尤其是青少年用戶一定要注意控制使用時間。
2.利用虛擬現實眼鏡（以下簡稱VR眼鏡）游覽故宮博物館網站中帶VR場景的建筑
一、上網游覽虛擬博物館
新知講解
(1）在手機上訪問故宮博物院網站,先找到“V故宮”(圖3-1-5),再選擇一個建筑,如“養心殿”。可以發現網頁上出現一個像眼鏡一樣的圖,這表示需要一副VR眼鏡，以便更逼真地欣賞這個三維世界（圖3-1-6）。
一、上網游覽虛擬博物館
新知講解
(1）如“養心殿”。可以發現網頁上出現一個像眼鏡一樣的圖,這表示需要一副VR眼鏡，以便更逼真地欣賞這個三維世界（圖3-1-6）。
一、上網游覽虛擬博物館
新知講解
(2）準備好簡易的紙板VR眼鏡,在眼鏡中裝上手機（圖3-1-7）。戴上VR眼鏡,游覽故宮,感受虛擬世界帶給用戶的真實的沉浸感。
數字化學習
1.上網了解一款簡易的紙板VR眼鏡的制作方法,并嘗試制作。
說說做做
說說自己過去實地參觀博物館的經歷，與游覽網上博物館進行比較，從沉浸感、交互性等方面談談兩者之間的相同點和不同點，完成表3-1-1。
表3-1-1 實地參觀博物館和網上瀏覽博物館對比
實地參觀博物館 網上游覽博物館
相同點
不同點
說說做做
2.對比裸眼場景與VR場景的相同點與不同點，總結它們分別適用于哪種展品和場合，完成表3-1-2。
表3-1-2 裸眼場景與VR場景對比
裸眼場景 VR場景
推薦展品
適用場景
知識鏈接
VR眼鏡是一種虛擬現實頭戴式顯示設備,它將人對外界的視覺、聽覺封閉，引導用戶產生一種身在真實環境中的感覺。其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產生立體感。目前，市面上一些 VR眼鏡需要借助手機使用。將手機放入VR眼鏡中，再在手機中下載相應的 App即可。
Part 03
03
認識虛擬現實技術
二、認識虛擬現實技術
新知講解
虛擬現實技術是指借助計算機系統及傳感器技術生成三維環境，創造出一種嶄新的人機交互方式,通過調動用戶各種感官(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等)讓用戶享受更加真實的身臨其境的體驗。
虛擬世界與人進行自然交互的實現形式很多，有基于語音的、基于手勢的，等等。語音識別設備、數據手套(圖3-1-9)、數據衣(圖3-1-10)、三維控制器、三維掃描儀等都是虛擬現實中常用的輸入設備，
數據手套戴在人手上,可以實時獲取人手的動作姿勢,在虛擬世界中實現物體抓取、移動裝配、操作、控制等動作。
數據衣上裝備了許多觸覺傳感器，這些傳感器能夠根據身體的動作探測和跟蹤人體的所有動作，從而實時識別全身的運動狀態。
提示板
新知講解
虛擬環境綜合產生的各種感官信息會輸出給用戶，使用戶產生一種身臨其境的逼真感。常見的輸出設備有虛擬現實頭戴式顯示設備(圖3-1-11)、3D立體顯示器、洞穴式立體顯示系統等。
二、認識虛擬現實技術
虛擬現實頭戴式顯示設備主要分為三種:移動端頭顯、外接頭戴式設備和一體機頭顯。移動端頭顯就是 VR 眼鏡,只要放入手機即可觀看;外接頭戴式設備也稱為 PC 端頭顯需要將其連接計算機才能進行觀看;一體機頭顯不需要借助智能手機或計算機，圖 3-1-11就是一種一體機頭顯。
新知講解
虛擬現實技術的應用眾多，在教育、醫療、城市規劃、軍事、文物古跡等領域都有極大的用武之地(圖3-1-12)。在教育方面，虛擬課堂和虛擬實驗室革新了傳統的教學方式。
二、認識虛擬現實技術
新知講解
二、認識虛擬現實技術
例如，通過虛擬仿真三維設計軟件技術建立人體結構模型，學生可以非常直觀、輕松地開展學習(圖3-1-13)。
新知講解
二、認識虛擬現實技術
在醫療保健方面，可以利用虛擬現實技術開展模擬手術訓練，并記錄訓練者的手術時間、錯誤次數等數據,以強化手術操作規范,提高手術的成功率(圖3-1-14)。
知識鏈接
虛擬現實具有以下三個重要特征，常被稱為 3i特征。
1.構想性(imagination)構想性是指虛擬的環境是人想象出來的，同時這種想象體現出設計者相應的思想，因而可以用來實現一定的目標。
2.沉浸感(immersion )沉浸感是指用戶感受到被虛擬世界所包圍，好像完全置身于其中。
3.實時交互性(interaction)實時交互性是指用戶對虛擬環境內物體的可操作程度和從環境中得到反饋的自然程度。
知識鏈接
虛擬現實技術對文物保護的意義
Part 04
04
體驗AR應用
新知講解
三、體驗AR應用
在一些博物館中，游客只要在智能手機、平板電腦等移動設備上安裝博物館的APP應用后,把移動設備的攝像頭對準展品,就可以看到該展品的動態展示或相關視頻資料(圖3-1-15)。比如，當移動設備的攝像頭對準恐龍骨架的時候，可以看到恐龍的復原圖像。這些真實和虛擬物體的融合可為參觀者創造沉浸式的體驗，此類App應用是一種常見的AR 應用。
新知講解
三、體驗AR應用
在手機 APP中還有不少實用的 AR應用或有趣的 AR游戲。如圖 3-1-16所示，車載AR導航將真實的道路場景與虛擬的導航指引有機結合，給駕駛員帶來更直觀的實景導航體驗。
新知講解
三、體驗AR應用
如圖3-1-17所示，在一款垃圾分類AR游戲中，開啟攝像頭后，玩家通過點頭或搖頭來回答有關垃圾分類的提問(點頭為是，搖頭為否)。
Part 05
05
認識增強現實技術
新知講解
四、認識增強現實技術
增強現實技術是指通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，它將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中,從而實現對現實的增強與尋求將用戶沉浸在完全虛擬環境中的虛擬現實不同，增強現實通過設備增強了現實世界的觀感體驗，使用者所體驗到的內容是看加在現實世界之上的。
新知講解
四、認識增強現實技術
很多增強現實應用都使用智能手機、平板電腦等手持式顯示設備(圖3-1-18)隨著技術的發展，頭戴式顯示設備的使用也越來越多。例如，在工業制造中利用頭戴式顯示設備進行設備維護等(圖3-1-19)。
新知講解
四、認識增強現實技術
在臨床應用中，增強現實技術可以為醫生提供三維可視化圖像，讓他們更形象、直觀地了解患者身體內部結構與病灶情況，以便更好地確定治療方案。如圖3-1-20所示，增強現實系統將CT掃描數據等醫學圖像直接顯示在患者身體的相關位置上，并通過軟件定位實現讓圖像隨患者移動而同步移動的效果。
新知講解
四、認識增強現實技術
圖3-1-21所示的AR火災救援系統由AR眼鏡結合熱成像相機構成，旨在幫助消防員在黑暗、濃煙的環境中識別物體，提高救援效率。熱成像相機以藍色標注溫度較低的物體，紅色標注溫度較高的物體，熱成像相機的畫面最終輸出到AR 眼鏡的顯示屏上。
說說做做
查找資料，結合自己的體驗，比較虛擬現實技術和增強現實技術的異同點完成表 3-1-3。
表 3-1-3 虛擬現實技術和增強現實技術對比
相同點 不同點 典型應用舉例
虛擬現實技術
增強現實技術
知識鏈接
增強現實技術一般都具有虛實結合、實時交互、三維注冊三個特點。
虛實結合是指虛擬物體與真實世界的結合，即用戶感知到的混合世界里，虛擬物體出現的時間或位置與其真實世界對應事物是一致且諧調的。同時，系統能根據用戶當前的位置或狀態即時調用與之相關的虛擬世界，并即時將該虛擬世界與真實世界結合，真實與虛擬之間的相互作用或影響是實時完成的，如視線上的相互阻擋、形狀上的相互擠壓。
三維注冊強調計算機生成物和現實環境的對應關系，虛擬物體和現實環境的三維位置和大小必須完美融合。
三維注冊技術是決定增強現實系統性能優劣的關鍵技術之一。為了實現虛擬信息和真實環境的無縫結合，必須將虛擬信息顯示在現實世界中的正確位置，這個定位過程就是注冊。
Part 06—課堂練習
1、虛擬現實常見應用領域。
2、虛擬現實的特征有 ：
、 、 。
教育、醫療、娛樂、軍事、城市規劃等
構想性
沉浸感
實時交互性
課堂小結
通過學習的內容，同學們學到了什么呢？
1、游覽網上博物館。
2、認識什么是虛擬現實技術及應用。
3、知道VR的應用。
4、認識增強現實技術的應用。
Part 07—作業布置
、
（必做題）
1.下列哪些屬于增強現實的特點( ）。
A.虛實結合 B.構想性
C.實時交互 D.三維注冊
2.虛擬現實的應用領域有哪些？( ) 。
A．醫療方面 B．教育方面 C．軍事方面 D．文物古跡
簡答題（選做，2選1）
1.舉例說明虛擬現實技術在某一個領域的應用。
2.簡述什么是虛擬現實技術？什么是增強現實技術？
ABCD
ACD
謝謝觀看!!!

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