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vr虚拟现实技术的原理介绍

vr虚拟现实技术的原理介绍
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vr虚拟现实技术的原理介绍

VR虚拟现实经过几年的预热,已经开始呈现爆发式增长。你知道vr虚拟现实技术的一些原理吗?下面是为你精心推荐的vr虚拟现实技术原理,希望对您有所帮助。

显示原理:

人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息。当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。

在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器,但用户带上特殊的眼镜后,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。

用户(头、眼)的跟踪:在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态,而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。

跟踪头部运动的虚拟现实头套:在传统的计算机图形技术中,视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。另一个优点是,

用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境。

声音:

人能够很好地判定声源的方向。在水平方向上,我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向,因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的,所以会有一种方向感。现实生活里,当头部转动时,听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中,声音的方向与用户头部的运动无关。

感觉反馈:

在一个VR系统中,用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它,但是你的手没有真正接触杯子的感觉,并有可能穿过虚拟杯子的“表面”,而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。

语音:

在VR系统中,语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言,并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的,因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。

使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题,首先是效率问题,为便于计算机理解,输入的语音可能会相当啰嗦。其次是正确性问题,计算机理解语音的方法是对比匹配,而没有人的智能。

如果眼睛注视着远方,那注视点是无限远的。也就意味着光线是平行的,晶状体处于休息状态。

如果物体像这只小苍蝇靠近你的眼睛,你要一直看着它,那晶状体就会弯曲,光线平行状态就会打破。想要一直看着这只苍蝇的话,所有从苍蝇身上发出的单一的光,都需要聚焦在眼睛的一点上。

如果苍蝇靠近太近的话,晶状体弹性不够,无法弯曲,眼睛就失去了焦点。

这就是为什么头显需要特制的透镜,以便能修正晶状体的光源的角度,重新被人眼读取。

因为光束是从不同角度射到晶状体上的,所以会感觉眼睛与事物的距离较远,而事实上距离并没有那么远。

为了头显透镜能更薄更轻,部分头显使用了菲涅尔透镜。这款透镜与普通透镜的曲率一致,但其一面刻录了大小不一的螺纹。

但使用菲涅尔透镜意味着你需要做出一定的牺牲。你可以制作出多螺纹透镜,从而能看到更清晰的图像。但是光线无法聚焦在一点上,曲率也总是不正确的。

另外,你也可以使用螺纹较少的菲涅尔透镜,有助于光束集中和提高对比度,但图像的清晰度就会受损。

这就是虚拟现实头显透镜的基本工作原理。

游戏产业

目前VR技术应用比较广泛的就是游戏行业,通过VR技术,很好加强了游戏的体验,从而带动游戏产业快速发展。

影视娱乐

影视方面也是VR技术应用比较突出的一块,通过佩带VR技术,可以使得观众有身临其境的感觉,更能渲染作品的丰富度。

教学应用

在教学时,通常会有一些非常抽象的现象难以解释,这时可以使用VR技术建立虚拟的实验室,用于解释某些抽象的概念。

城市规划

通过数据资料,可以很好地进行大型复杂工程项目的规划、设计,能很好地规避设计风险和设计错误。

装饰设计

VR技术不但可以当媒体使用,而且还可以当设计工具使用。在装修房屋通过虚拟现实技术,可以提高了设计质量与效率。而且还方便设计者的时间和资源。

旅游行业

通过VR技术,你可以足不出户的体验各地风景。轻松实现穷游世界的梦想。

医学领域

建立虚拟的人体模型,借助外设感应设备,可以进行模拟的手术,使医生能进行重复模拟手术,加大手术的成功率,并提高医生对手术的熟练度。

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