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北京虛擬仿真技術(shù)漫談 數(shù)虎圖像敞開(kāi)胸懷共享技術(shù)資源

中國(guó)視聽(tīng)網(wǎng)資訊 更新時(shí)間:2009-11-4 11:31:55  編輯:旺牛  [ ]     手機(jī)訪(fǎng)問(wèn)

  虛擬仿真技術(shù)是多種技術(shù)的綜合,包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù),廣角(寬視野)立體顯示技術(shù),對(duì)觀(guān)察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù),以及觸覺(jué)/力覺(jué)反饋、立體聲、語(yǔ)音輸入輸出技術(shù)等。下面對(duì)北京虛擬仿真技術(shù)分別加以說(shuō)明。

  實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

  相比較而言,利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型,又有足夠的時(shí)間,我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像,但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)。例如在飛行模擬系統(tǒng)中,圖像的刷新相當(dāng)重要,同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高,再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境,問(wèn)題就變得相當(dāng)困難。

  廣角(寬視野)的立體顯示

  人看周?chē)氖澜鐣r(shí),由于兩只眼睛的位置不同,得到的圖像略有不同,這些圖像在腦子里融合起來(lái),就形成了一個(gè)關(guān)于周?chē)澜绲恼w景象,這個(gè)景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然,距離信息也可以通過(guò)其他方法獲得,例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。

  在VR系統(tǒng)中,雙目立體視覺(jué)起了很大作用。用戶(hù)的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的,顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器,但用戶(hù)帶上特殊的眼鏡后,一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像,另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像,奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。

北京虛擬仿真技術(shù)漫談 數(shù)虎圖像敞開(kāi)胸懷共享技術(shù)資源
虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)仿真中)


  用戶(hù)(頭、眼)的跟蹤:在人造環(huán)境中,每個(gè)物體相對(duì)于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個(gè)位置與姿態(tài),而用戶(hù)也是如此。用戶(hù)看到的景象是由用戶(hù)的位置和頭(眼)的方向來(lái)確定的。

  跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭套:在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)中,視場(chǎng)的改變是通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,用戶(hù)的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn) 動(dòng)感知系統(tǒng)是分離的,而利用頭部跟蹤來(lái)改變圖像的視角,用戶(hù)的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來(lái),感覺(jué)更逼真。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,用戶(hù)不僅可以通過(guò)雙 目立體視覺(jué)去認(rèn)識(shí)環(huán)境,而且可以通過(guò)頭部的運(yùn)動(dòng)去觀(guān)察環(huán)境。

  在用戶(hù)與計(jì)算機(jī)的交互中,鍵盤(pán)和鼠標(biāo)是目前最常用的工具,但對(duì)于三維空間來(lái)說(shuō),它們都不太適合。在三維空間中因?yàn)橛?六個(gè)自由度,我們很難找出比較直觀(guān)的辦法把鼠標(biāo)的平面運(yùn)動(dòng)映射成三維空間的任意運(yùn)動(dòng),F(xiàn)在,已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個(gè)自由度,如3Space數(shù)字化儀和 SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。

  立體聲

  人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上,我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來(lái)確定聲音的方向,因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳 朵的時(shí)間或距離有所不同。常見(jiàn)的立體聲效果就是靠左右耳聽(tīng)到在不同位置錄制的不同聲音來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以會(huì)有一種方向感,F(xiàn)實(shí)生活里,當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),聽(tīng)到的聲 音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中,聲音的方向與用戶(hù)頭部的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

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虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于旅游仿真中)


  觸覺(jué)與力覺(jué)反饋

  在一個(gè)VR系統(tǒng)中,用戶(hù)可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它,但是你的手沒(méi)有真正接觸杯子的感覺(jué),并有可能穿過(guò)虛擬杯子的“表面”,而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問(wèn)題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來(lái)模擬觸覺(jué)。

  語(yǔ)音輸入輸出

  在VR系統(tǒng)中,語(yǔ)音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽(tīng)懂人的語(yǔ)言,并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語(yǔ) 音是相當(dāng)困難的,因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)和自然語(yǔ)言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如,連續(xù)語(yǔ)音中詞與詞之間沒(méi)有明顯的停頓,同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影 響,不僅不同人說(shuō)同一詞會(huì)有所不同,就是同一人發(fā)音也會(huì)受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。

  使用人的自然語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問(wèn)題,首先是效率問(wèn)題,為便于計(jì)算機(jī)理解,輸入的語(yǔ)音可能會(huì)相當(dāng)羅嗦。其次是正確性問(wèn)題,計(jì)算機(jī)理解語(yǔ)音的方法是對(duì)比匹配,而沒(méi)有人的智能。

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