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文档介绍

文档介绍:虚拟现实技术
主要内容
概念
开展历程
特点
研究内容
虚拟现实系统开发过程
典型的虚拟现实系统
虚拟现实应用领域
虚拟现实 虚拟现实〔“Virtual Reality〞简称VR〕,又称灵境技术,是的形式。 3.逼真的感知和自然的动作,使人产生身临其境的感觉。这改变了人机接口的效果。
VR特点
三个I:   〔1〕Immersion(沉浸),是指逼真的,身临其境的感觉。   〔2〕Interaction(交互),是指用户感知与操作环境。   〔3〕Imagination(想象),是指创造性。
虚拟现实的技术
1.VR的人机接口  2.VR的计算机系统  3.VR的建模和仿真
VR的人机接口
作用:其一是给人类操作者提供环境信息〔视觉、听觉和触觉〕,
其二是感觉人类操作者的动作和响应〔位置跟踪和映射〕。
前者包括:视觉通道、听觉通道、触觉通道、运动接口和其他接口。
后者包括:位置跟踪和映射,语音识别等。
VR的人机接口
〔1〕触觉通道   触觉通道给人体外表提供触觉和力觉。
〔2〕视觉通道   视觉通道给人的视觉系统提供图形显示。   
〔3〕 听觉通道   听觉通道给人的听觉系统提供声音显示。
VR的人机接口
〔4〕 运动接口   人体在环境中的运动包括:身体的被动运动(被动移动,如在车上的运动),身体主动运动〔漫游,如散步〕。
〔5〕位置跟踪和映射   位置跟踪和映射用于测量人体各部位的位置和姿态,分析判断人面部的表情。
〔6〕 其它类型接口   其它类型接口包括:嗅觉、味觉通道,以及感觉热、风及湿度的接口。
相关硬件设备
显示/输出设备
1。VR数字头盔〔HMD〕最为常用的设备之一
显示/输出设备
2。投影系统
抛物线投影系统
全方位投影实验室
输入设备
数据手套
输入设备
运动捕捉器
VR的计算机系统
现有的VR的计算机系统主要考虑视觉通道的要求。   〔1〕 硬件   视觉通道对计算机系统的要求,首先是要求维持足够的图形帧速率。于是要求在指定的时间内〔〕计算出两眼的两幅图像。同时要求提供足够好质量的图像,这一般表达在图像中显示的多边形或三角形的树木。因此,往往需要专用硬件。图形硬件应提供快速几何变换、截取、消隐、多边形填充和外表纹理。
VR的计算机系统
〔2〕 软件   VR系统中的软件主要包括以下几种。交互软件利用人机控制设备的输出去修改VE。视觉漫游软件控制用户在VE中运动时看到的场景。建模软件定义虚拟物体形状、外观和属性的模型。操作系统支持VE的实时多模态要求。 〔3〕 网络   分布式交互仿真已经成为现代仿真技术,特别是军事仿真的潮流。通讯网络可以把VE转换成共享的分布式计算环境。
虚拟环境的分类
第一种情况是模仿真实世界中的环境。要求逼真地建立几何模型和物理模型。环境的动态应符合物理规律。----系统仿真。
第二种情况是人类主观构造的环境。环境是虚构的,几何模型和物理模型就可以完全虚构。 ----三维动画。
第三种情况是模仿真实世界中的人类不可见的环境。对于分子结构这类微观环境,进行放大尺度的模仿,使人能看到。对于空气中速度这类不可见的物理量,可以用流线显示速度----科学可视化。
VR的建模
几何建模和物理建模
一般的VR工具软件都具有几何建模功能。利用现有的CAD建模工具也是常用的方法。市场上已有商业模型库出售。对实际物体的建模,那么采用激光扫描等专用设备。
物理建模是基于物理方程的建模。一般考虑刚体建模,链接物体的建模,以及非刚体的建模。智能体的建模不是基于物理方程,而是基于人为的物体智能。
VR仿真
图形绘制和三维动画
图形绘制是把三维环境,相对于虚拟摄像机〔虚拟视点〕投影,形成图像的过程。为了提供连续运动的错觉,帧速率必须大于每秒8到10帧。为了保持瞬间交互控制的错觉,。为了绘制人眼可分辨的所有细节,这要求有8千万个多边形。这是对于图形绘制的要求。   然而,用今天的硬件,每个画面8千万多边形的系统对真正的实时交互是太慢了,于是存在真实图像与实时交互间的折衷。某些应用〔如建筑和艺术〕可能要求照片一样真实的绘制。制造和医疗应用要求更高层次的实时交互。
VR仿真
三维动画可以用两种途径实现。基于物理模型的数值计算是一种方法。军事和工业等应用,往往要求这种满足物理规律的仿真技术。数学插值那么是另一种实现动画的方法。这种技术在三维动画电影中获得了巨大的成功。
典型的VR系统
桌面系统
沉浸式系统
分布式系统
VR系统开发过程
虚拟天大的制作 首先