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虚拟现实系统简介
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1.3虚拟系统组成
§ 2)临境VR系统利用头盔显示器把用户 的视觉、听觉和其他感觉封闭起来,产 生一种身在虚拟环境中的错觉。
§ 3)分布式VR则是在临境VR系统的基 础上将不同的用户(参与者)联结在一 起,共享同一个虚拟空间,使用户达到 一个更高的境界。分布式VR的基础是 分布交互模拟(Distributed Interaction Simulation )。
3D 物体表示
1.2 虚拟现实技术的概念
由于虚拟现实技术在不同领域应用时所要实 现的功能各不相同,所以很难给出严格的定 义,但是,任何VR系统都具有以下几个特 点。
1、参与者可“沉浸”在虚拟环境中
VR的“沉浸”(immersion)特性是指暂 时把参与者与现实环境相隔离,使其全身心 置于计算机所创建的三维虚拟环境之中,感 到虚拟环境的存在,这样,可以使参与者更 自然、更直接地与虚拟环境中的各种对象进 行交互。
1.1 虚拟环境
1.1 虚拟环境
§ 虚拟环境实质上不在是建立在一维的数字化 信息空间,而是建立在一个多维信息空间的 集成化环境,而虚拟现实 (Virtual Reality VR)技术是支撑这种集成环境的关键技术,是 一种新的人—机界面形式,它为用户(参与 者)提供了一种临境(immersive)和多感觉通 道(multi-sensory)的体验,试图寻求一种最 佳的人-机通讯方式。虚拟现实也被称为人工 环境(artifical environments)、电脑空间 (cyberspace)、人工合成环境(synthetic environments)、虚拟环境(Virtual Environment)。
虚拟现实系统简介
2020年4月19日星期日
1 VE (Virtual Environment) 技术简介
科学技术的发展使得人们对信息的需求越来越多 ,人门对信息的接受和理解变得也愈重要,人门 不再满足通过数字、图像的方式观察信息的处理 结果,而迫切需要通过视觉、听觉、触觉、嗅觉 、以及形体、手势或口令,并直接参与到信息的 处理环境中,获得身临其境的感觉。
1.4 虚拟现实的关键技术
§ 虚拟现实技术是一项综合技术,它以计 算机技术为核心,以显示技术为基础, 把计算机图形图象处理、人机接口、显 示技术、传感技术、控制技术、通信技 术等一系列高科技领域的最新成果汇集 于虚拟现实的实践中,成为一门很有前 途的应用科学。
§ 在VR系统中起到关键性作用的技术主要 有:
1 VE (Virtual Environment) 技术简介
l 虚拟环境是相对于实环境的,并有人的操 作和参与而形成的一种虚构的、视觉上的 、听觉上的、感觉上的存在,是一种物理 意义上的人机交互和抽象组合,而这种存 在是由计算机系统产生的。在实环境中, 人们可以直接的感受到实际的物体和存在 ,并与其进行交互和远程操作。而虚拟环 境是一种利用显示技术虚构的环境,只是 在感觉上能够体验到的一种境界。
§ 这三者都与人密切相关。我们可以简单地说,VR 是计算机图形学和人-机交互技术的发展产物。但 从更广泛的意义上讲,VR是人与技术系统完美的 结合,人在整个系统占有重要的地位。
1.2 虚拟现实技术的概念
§ 虚拟现实的景物可以是真实物体的模型,如 还没有施工的房屋、正在设计中的工厂或产 品的工程模型;可以是现实中看不到的抽象 模型,如化学分子结构、飞机机翼的超音速 气流模型;甚至可以是利率、股票等金融信 息的三维模型表示。无论怎样,它们都利用 了现实世界中存在的数据,将计算机产生的 电子信号,通过多种输出设备转换成能够被 人类感觉器官所感知的各种物理现象,如光 波、声波、力等,使人感受到虚拟境界的存 在。这种现实是计算机生成的,又是现实世 界的反映,是真实现实的一种表现形式,因 此,称之为虚拟现实。
1.2 虚拟现实技术的概念
3、具有方便自然的交互手段 交互性(interaction)是对VR系统最基本的 要求之一。它是指参与者虚拟环境中所遇到的 各种对象的相互作用能力。人可以抓取、释放 或搬移虚拟世界中的物体,甚至与某些拟人化 物体交谈。 4、系统要具有实是性 系统要实时地跟踪参与者的观察方、手部和身 体的运动情况,实时产生相应的画面、声音等 反馈,从而达到身临其境的切身感受。
1.1 虚拟环境
§ 虚拟现实技术近年来在技术研究领域十分活跃,它 包容了计算机图形学、多媒体技术、人工智能技术 、人机接口技术、传感器技术、并行实时计算技术 和人的行为学等关键技术,是多媒体技术的一种发 展境界。与传统计算机相比,VR系统有着三个重 要的特点:
l 临境(immersion); l 交互性(interactivity); l 想象(imagination)。
1.2 虚拟现实技术的概念
2、参与者在虚拟环境中具有主动性
参与者在虚拟环境中不是被动地依据固定的程式 去观看虚拟环境里的各种物体,而是可以根据自 己的意愿主动地去观察、改变或影响场景中的对 象。例如,当参与者在一个VR系统中随意转动头 部或移动其中的物体时,他所看到的景物应该随 之逼真地变化,还应该具有声音和触觉等形式的 反馈。
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1.3虚拟系统组成
• 虚拟现实系统可分为三大类:桌面虚拟 现实系统(Desktop VR)、临境虚拟 现实系统(Immersive VR)和分布式虚 拟现实系统(Distributed VR)。
• 1) 桌面VR也称为窗口中的VR。这类 系统由于采用标准的CRT显示器和立体 (Stereoscopic)显示技术,其分辨率 较高,价格较便宜。在使用时,桌面 VR系统设定一个虚拟观察者的位置。 桌面VR系统通常用于工程CAD、建筑 设计以及某些医疗应用。
1.4 虚拟现实的关键技术
1、三维真实感图象的实时生成
对于三维真实感造型,大家一定不会陌生。只要有足够 的时间,计算机图形学方法就可以产生具有高度真实感 的物体图象。但是,VR的实是特性所限定的正是时间 。VR系统要对参与者的行为反应灵敏,并保持内部的 一致性和连贯性,因此,计算机系统必须具备强大的运 算功能,才能在进行三维图形消隐、浓淡、阴影、纩理 处理的同时,保证显示图象的“更新率”能满足目标的 要求,否则就会出现严重的“滞后”(latency)问题 。所谓“滞后”即动作开始与反映这一动作的画面在显 示器上出现之间的时间间隔。
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