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虚拟现实立体视觉 虚拟现实

2018年02月08日 来源:虚拟现实立体视觉 大字体小字体

  4、交互技术虚拟现实中的人机交互远远超出了键盘和鼠标的传统模式,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。5、系统集成技术

  据不完全统计,2016年第一季度,中国VR投资达18 亿人民币。业内人士预计,今年是中国VR产业爆发元年,而未来4年,市场规模将增长36倍至550亿元。但是投资归投资,只要将投资进行细分,你就会发现资本对于国内硬件研发的关注度远远要比内容要低很多。投资重心的VRVR图册偏移,加上国人自己的不看好,致使整个硬件领域的相关价值被看低,认为做不出好的硬件产品。追根究底,造成这种现象的原因是什么呢?2016中国梦微电影大赛启动VR全景微电影成为新亮点[1],很多人喜欢用VR眼睛看电影。正所谓“人生在勤,不索何获?” VR资源是一个稀缺的资源,虽然寻找整体难度不大,但也花费一定的时间和精力。寻找可用的VR并不是想象中那么难,现在很多的伙伴是依靠自己自学,但是最主要的还是要有人帮助你,如果自己摸索,这样子会花费很多的时间而且搞不懂真正想要理解的东西,最终导致的反而是浪费了时间,而且自己没有掌握到真正的VR资源。

  “这些工具的实用性非常重要,因为很多人会多次反复使用。”Oculus VR产品副总裁Nate Mitchell说。“这就像是现在的智能手机,虽然它用来听音乐并不是最好效果的那个,但是至少想听的时候随时都可以,这很方便。我尝试过用虚拟现实装置看电影,效果真的很棒。”4、容易让人感到疲劳

  “有些人在采取措施,但是目前大家都不知道自己要做的是什么。虽然有控制器、还有枪,但是我们需要的是一种专门为虚拟现实设备开发的专用输入设备,并且会成为主流。它不一定很完美,但是必须要超越一把剑、一支枪甚至是一双手。这是非常困难的,不过模拟一只手要比枪难度更大。”他表示。3、缺乏统一的标准

  在Oculus Rift开发圈有一个著名的笑话,每当有人让使用者站起来走走时,对方通常都不敢轻易走动,因为Oculus Rift还依然要通过线缆连接到计算设备上,而这也大幅限制了使用者的活动范围。包括Oculus Rift在内的各种虚拟现实装备依然在阻挡着用户和虚拟世界之间的交流。这些装置盖住了我们的眼睛,只是改变了我们的视线,但是并非涵盖了我们所有的视野范围。本来笨手笨脚的配合鼠标和键盘使用就已经非常尴尬,而任何尝试大范围移动的行为都会被各种线缆束缚。“我们不希望用户因此而受到伤害。”Oculus VR创始人Palmer Luckey表示。部分开发者曾经考虑专门创建一个房间来供虚拟现实设备使用,但是问题似乎并不会如此简单的就被解决。在游戏中真正身临其境的体验包括了蹲、躲避甚至是攀爬等动作,而这些目前来看还无法给使用者带来逼真的沉浸式体验。虽然现在有一些第三方的解决方案,比如Virtuix Omni跑步机可以让玩家在固定的空间内安全的模拟移动,但是这些大家伙通常价格昂贵,并不是普通玩家所能承受的负担。

  过去的人机界面(人同计算机的交流)要求人去适应计算机,而使用虚拟现实技术后,人可以不必意识到自己在同计算机打交道,而可以像在日常环境中处理事情一样同计算机交流。这就把人从操作计算机的复杂工作中解放出来。在信息技术日益复杂、用途日益广泛的今天,这充分发挥信息技术的潜力具有重大的意义。

  虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界中与目标进行互动。Oculus Rift只是对用户的头部进行跟踪,但是并不能追踪身体的其它部位。比如玩家的手部动作现在就无法真正模拟。“输入是能够给用户带来最重要和明显的体验,如果不能模拟动作,用户总会找不到自己的手在哪里。”Luckey表示。虚拟现实如何输入是游戏开发者和硬件制造商目前非常大的困扰。虽然现在Xbox的手柄已经可以成为PC的控制器,但是在实际应用中还缺乏一些经验。其它控制装置,比如Razer Hydra和STEM系统,虽然都给出了很多承诺,但是依然还是不能模拟使用者的双手。

  在虚拟现实中和通常图像显示不同的是,要求显示的图像要随观察者眼睛位置的变化而变化。此外,要求能快速生成图像以获和实时感。例如,制作动画时不要求实时,为了保证质量每幅画面需要多长时间生成不受限制。而虚拟现实时生成的画面通常为30帧/秒。有了这样的图像生成能力,再配以适当的音响效果,就可以使人有身临其境的感受。能够提供视觉和听觉效果的虚拟现实系统,已被用于各种各样的仿真系统中。城市规划中,这样的系统正发挥着巨大作用。例如,许多城市都有自己的近期、中期和远景规划。在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容,新建筑是否同周围的原有的建筑协调,以免造成建筑物建成后,才发现它破坏了城市原有风格和合理布局。

  人体中各个骨骼、关节及肌肉都有一个特定的长度及自由度,而数字人体中的任何一个数据的变化都会对若干相关部件产生影响。结合数据可视化技术,以一种更形象、更直观的方式展现人体各关节的数据结构及相对运动关系,研究者可据此轻松读懂繁琐数据,从而实现力学相互作用关系研究的便捷化、可视化。

  供求关系是一个虚拟现实行业能否快速发展的前提。目前来看,市场需求是很大的,而供应方面却略显不足,尤其是拥有核心知识产权,专利产品及服务质量过硬的企业并不多,行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段,行业需求巨大,发展前景好,这是毋庸置疑的。傲唯刃道号召业内企业共同努力,尤其需要发挥尽善尽美的研发精神,进一步提高研发技艺,降低成本,真正解决客户的实际困难,严把质量关,提供最可靠的产品及服务。

  普通的照片也能够分辨物体之间的前后立体关系,但其实这只是利用光影效果、明暗对比来体现的,这跟我们身体所处或眼睛所看到的立体世界(上下、左右、前后)有着本质差别,因为普通图片始终是二维空间。

  现在还有许多虚拟现实技术不止关注游戏领域,比如Oculus Rift就为三星的Gear VR开发了两款应用,一款是专门用来欣赏电影,另外一款则是360度全方位的照片查看工具。

  说到显示设备,大家第一反应可能就是显示器或者各种显示面板,它是一种输出设备用于显示图像及色彩。从早期的黑白世界到色彩世界,显示设备走过了漫长而艰辛的历程,随着显示器技术的不断发展,它的呈现形式也五花八门,分类也越来越精准。

  主要研究领域涉及传感技术(包括运动传感器,三维位置传感器,视觉、力觉和触觉传感器技术)、输入输出设备(如头盔式三维立体显示器、数据手套、多方位体验真实感的传感器和三维声音产生器)等。中国也建立了专门的研究机构,对虚拟现实技术开展了研究,已取得了一定的成果,并投入到了实际应用。

  虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术和研究内容包括以下几个方面:1、环境建模技术即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的三维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。2、立体声合成和立体显示技术在虚拟现实系统中消除声音的方向与用户头部运动的相关性,同时在复杂的场景中实时生成立体图形。3、触觉反馈技术在虚拟现实系统中让用户能够直接操作虚拟物体并感觉到虚拟物体的反作用力,从而产生身临其境的感觉。

  丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具,VR在该方面发展最为迅猛。对于游戏的开发,角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏,其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果,而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。目前已投入市场商业运营,显示出了很好的前景。

  随着2012年谷歌发布Google Glass,把虚拟现实技术、增强现实、头戴式显示器带到了大众的视野中,这一概念完全颠覆了传统的图像显示设备。2013年,CES展上头戴显示器Oculus Rift引起了强烈的关注,此后,索尼、三星、LG等公司也投入到了虚拟现实头戴显示器的竞争中。

  本实用新型涉及虚拟现实应用领域,特别涉及应用于室内场景虚拟现实直播的多目立体视觉装置。

  5、看起来还是有点蠢

  4OpenGL实现立体显示   开放性图形库OpenGL(OpenGraphicLibrary)是一个三维计算机图形和模型库。它独立于操作系统和硬件环境,适用于从个人计算机到工作站的广泛计算机环境。   OpenGL在三维真实感图形制作中具有优秀的性能,用该图形库不仅能方便地制作出高质量的静止彩色图像,还能创造出高质量的动画效果。借助Windows编程环境还可控制模型的人机交互。由于其开放性和高度的可重用性,目前已成为业界标准。4.1立体图像对的绘制   按上述投影算法计算出立体图像对后,应用OpenGL绘制立体图像对,分别用红、绿两种颜色绘制右眼和左眼的图像。以一个变长为10cm,中心点在原点的正方体为例,设两视点间距离e为5cm,投影面距高观察者d为40cm,考察正方体的一个顶点(5,5,5),由上述投影算法可得:xr=32cm,xl=48cm,yl=yr=4040cm,zr=zl=d=40cm对8个顶点分别计算后,连接相应的立体透视投影点,即可得该立方体的立体图像对。用数组vertex[8][3]存储顶点,数组translatevertexr[8][3]存储右眼投影计算后坐标,数组translatevertexl[8][3]存储左眼投影计算后的坐标,对相应的点进行投影计算:

  虚拟现实时代到来教育行业成风口

  虚拟现实技术不仅创造出虚拟场景,而且还创造出虚拟主持人、虚拟歌星、虚拟演员。日本电视台推出的歌星DiKi,不仅歌声迷人而且风采翩翩,引得无数歌迷纷纷倾倒,许多追星族欲亲睹其芳容,迫使电视台只好说明她不过是虚拟的歌星。美国迪斯尼公司还准备推出虚拟演员。这将使“演员”艺术青春常在、活力永存。明星片酬走向天价是导致使用虚拟演员的另一个原因。虚拟演员成为电影主角后,电影将成为软件产业的一个分支。各软件公司将开发数不胜数的虚拟演员软件供人选购。固然,在幽默和人情味上,虚拟演员在很长一段时间内甚至永远都无法同真演员相比,但它的确能成为优秀演员。不久前由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》片中的女主角入选全球知名人物,预示着虚拟演员时代即将来临。

  这样的仿真系统还可用以保护文物、重现古建筑。把珍贵的文物用虚拟现实技术展现出来供人参观,有利于保护真实的古文物。山东曲阜的孔子博物院就是这么做的。它把大成殿也制成模型,观众通过计算机便可浏览到大成殿几十根镂空雕刻的盘龙大石柱,还可以绕到大成殿后面游览。用虚拟现实技术建立起来的水库和江河湖泊仿真系统,更能使人一览无遗。例如建立起三峡水库模型后,便可在水库建成之前,直观地看到建成后的壮观景象。蓄水后将最先淹没哪些村庄和农田,哪些文物将被淹没,这样能主动及时解决问题。如果建立了某地区防汛仿真系统,就可以模拟水位到达警戒线时哪些堤段会出现险情,万一发生决口将淹没哪些地区。这对制定应急预案有莫大的帮助。

  人们与虚拟环境相互要么通过使用标准装置例如一套键盘与鼠标,要么通过仿真装置例如一只有线手套,要么通过情景手臂和/或全方位踏车。虚拟环境是可以是和现实世界类似的,例如,飞行仿真和作战训练,也可以和现实世界有明显差异,如虚拟现实游戏等。就目前的实际情况来说,它还很难形成一个高逼真的虚拟现实环境,这主要是技术上的限制造成的,这些限制来自计算机处理能力,图像分辨率和通信带宽。然而,随着时间的推移,处理器、图象和数据通讯技术变得更加强大,并具有成本效益,这些限制将最终被克服。

  2、如何“输入”也是一大困扰

  虚拟现实的广泛用途,把计算机应用提高到一个崭新的水平,其作用和意义显而易见。此外,还可从更高的层次上来看待其作用和意义。一是在观念上,从“以计算机为主体”变成“以人为主体”。二是在哲学上使人进一步认识“虚”和“实”之间的关系。

  “有些技术刚开始看起来很酷,但是慢慢就变得没那么有吸引力了。显然虚拟现实平台想要成长成参天大树,还需要多年的时间。”Luckey表示。游戏体验也许并不需要用户了解多么多的专业技术,只需要提供一个逼真的虚拟现实体验即可。Luckey指出人们通常都喜欢大多数人喜欢的事物,同样,分享才能带来更多的乐趣。

  虚拟现实技术目前仍处于初级阶段,毫无疑问,对于这个平台大家都有着各自的演示方法,无论是粗糙还是漂亮,最关键的也就是最后的几分钟。虽然许多开发者对虚拟现实充满了热情,但是似乎大家都没有一个统一的标准。作为一个全新的平台,只有引起人们的兴趣才能取得成功,包括实际的体验。DVD电影、游戏机甚至是YouTube现在都已经变得无处不在,就因为许多人都对他们有兴趣。同样,虚拟现实技术想要引人注目,就必须吸引的不只是专业爱好者。尤其是对于那些年长一些或者非科技爱好者来说,同样非常重要。

  虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义,把这两个词放在一起,似乎没有意义,但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说,按最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法,虚拟现实,又称假想现实,意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到,这个领域与计算机有着不可分离的密切关系,信息科学是合成虚拟现实的基本前提。生成虚拟现实需要解决以下三个主要问题:

  ③自律性现实。感觉者如何在不意识到自己动作、行为的条件下得到栩栩如生的现实感。在这里,观察者、传感器、计算机仿真系统与显示系统构成了一个相互作用的闭环流程。

  生物力学仿真就是应用力学原理和方法并结合虚拟现实技术,实现对生物体中的力学原理进行虚拟分析与仿真研究。利用虚拟仿真技术研究和表现生物力学,不但可以提高运动物体的真实感,满足运动生物力学专家的计算要求,还可以大大节约研发成本,降低数据分析难度,提高研发效率。这一技术现已广泛应用于外科医学、运动医学、康复医学、人体工学、创伤与防护学等领域。

  虚和实的关系是一个古老的哲学命题。我们是处于真实的客观世界中,还是只处于自己感觉世界中,一直是唯物论和唯心论争论的焦点。以视觉为例,我们所看到的一切,不过是视网膜上的影像。过去,视网膜上的影像都是真实世界的反映,因此客观的真实世界同主观的感觉世界是一致的。现在,虚拟现实导致了二重性,虚拟现实的景物对人感官来说是实实在在的存在,但它又的的确确是虚构的东西。可是,按照虚构东西行事,往往又会得出正确的结果。因此就引发了哲学上要重新认识“虚”和“实”之间关系的课题。

  虚拟现实遵循人体关节运动的骨架结构和肌肉组织,在计算机中生成具有物理属性的人体。可通过计算机实现对该数字人体的参数化改造,从而开展骨肌系统外科学与运动医学、植入物设计、体育运动与艺术力学、人体工程学、航空航天、虚拟士兵等领域的科学研究。

  ①以假乱真的存在技术。即,怎样合成对观察者的感官器官来说与实际存在相一致的输入信息,也就是如何可以产生与现实环境一样的视觉,触觉,嗅觉等。

  所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中不同的使用摄像机。移动着观看和静坐观看,二者带来的体验是截然不同的。镜头的加速移动,就会带来不同的焦点,而这些如果运用不当,就会给用户带来恶心的感觉。甚至如果镜头移动的过于迅速,直接会暂时影响用户的视力。有些人要更敏感,更容易眩晕。虽然Oculus VR首席执行官Brendan Iribe表示最新的产品可以避免为用户带来身体不适,但是仍然需要用户亲身体验过才行。目前还有一些研究显示,女性通常要比男性更容易对这些设备产生不适(另外很少有女性会参与到虚拟现实装置的测试体验)。

  虚拟现实发展前景十分诱人,而与网络通信特性的结合,更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它将改变人们的思维方式,甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它,我们可以建立真正的远程教室,在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏,就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备,我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。

  最后一点虽然看起来有些肤浅,但是同样很重要。虽然是一款专业的游戏设备,但是现在我们佩戴起来非常笨重并且不自然,甚至看起来有些愚蠢。虽然目前我们不知道最终版的Oculus Rift会是什么样子,但是从目前来看,想要让它变得轻盈似乎不太可能。虽然Oculus Rift不是在公共场所使用的设备,但是普通用户绝对也接受不了它们现在的样子。不过这些问题并非不可解决,大多数熟悉虚拟现实装备的开发者都表示,未来关于设备的外观变得更漂亮并不是一件困难的事情。

  在这里,实现听觉最为容易;实现视觉是最基本的也是必不可少的和最常用的;实现触觉只有在某些情况下需要,现在正在完善;实现嗅觉还刚刚开始。人从外界获得的信息,有80%—90%来自视觉。因此在虚拟环境中,实现和真实环境中一样的视觉感受,对于获得逼真感、浸沉感至为重要。

  简单来说,虚拟现实技术就是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

  虽然虚拟现实技术现在看起来还非常初级,但是终有一天它将成为我们与计算机交互方式最大的一种转型,改变人们与科技之间的关系。虚拟现实技术未来最终将让我们与虚拟世界之间,更加自然的交互。

  用VR技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境,而且能很好的模拟各种天气情况下的城市,可以一目了然的了解排水系统,供电系统,道路交通,沟渠湖泊等等;能模拟飓风、火灾、水灾、地震等自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。

  还没有明确的方法来直到如何具体的实现虚拟现实技术在手势上的追踪。“我们都知道有些事物不太对劲,他们已经妨碍了我们与虚拟世界之间的沟通。”Luckey说。Oculus似乎依然在开发属于自己的输入设备,但是目前还没有太大的成果。

  虚拟现实(简称VR),又称灵境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其他客观限制,感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

  无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面,VR虚拟技术都有其得天独厚的优势,不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位,对于相关工程建设提供可靠的参考数据。常用VR技术做室内360度全景展示和室内漫游用VR技术不仅能十分完美的表现室内的环境,而且能在三维的室内空间中自由行走。目前业内常用VR技术做室内360度全景展示和室内漫游,受到一致好评,而且不仅能在室内漫游,还能用VR技术做预装修系统,可以实现即时动态的对墙壁的颜色进行更换或贴上不同材质的墙纸,还可以更换地面的颜色或贴上不同的木地板、瓷砖等,更能移动家具的摆放位置、更换不同的装饰物。

  其实,越来越多人开始认为,借助外戴设备显示并非视觉科技发展的终极,那应该是更接近人眼视觉的科技。有人认为,立体视觉发展的终极在于“裸眼看立体”。这与被誉为人类社会5.0阶段的“万物触屏”似乎有着异曲同工之妙。这样来看,裸眼3D技术似乎是最接近这一目标的视觉科技。对教育行业来说,这具有前瞻性的意义:它摆脱了沉重头戴设备的限制,也没有过度的眩晕感,设备投入相对较低,且极其便携,适合教育机构的应用和普及。

  目前显示器的种类大致可以分为LED显示器、4K高分显示器、电竞显示器、专业显示器、3D显示器等。其中3D显示器曾被公认为显示技术发展的终极梦想。欧美、日韩国等发达国家早于20世纪80年代就纷纷涉足立体显示技术的研发,在90年代陆续获得不同程度的研究成果,分为需佩戴立体眼镜和不需佩戴立体眼镜的两大立体显示技术体系。

  艺术家通过对VR、AR等技术的应用,可以采用更为自然的人机交互手段控制作品的形式,塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想,并赋予创造的过程以新的含义。如具有VR性质的交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程,艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品之间的沟通与反馈,创造良好的参与性和可操控性;也可以通过视频界面进行动作捕捉,储存访问者的行为片段,以保持参与者的意识增强性为基础,同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像;通过增强现实、混合现实等形式,将数字世界和真实世界结合在一起,观众可以通过自身动作控制投影的文本,如数据手套可以提供力的反馈,可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感,而且可以使观众进入作品的内部,操纵它、观察它的过程,甚至赋予观众参与再创造的机会。”

  从技术的角度来说,虚拟现实系统具有下面三个基本特征:即三个“I”immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—构想),它强调了在虚拟系统中的人的主导作用。从过去人只能从计算机系统的外部去观测处理的结果,到人能够沉浸到计算机系统所创建的环境中,从过去人只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生作用,到人能够用多种传感器与多维信息的环境发生交互作用;从过去的人只能以定量计算为主的结果中启发从而加深对事物的认识,到人有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感知和理性的认识从而深化概念和萌发新意。总之,在未来的虚拟系统中,人们的目的是使这个由计算机及其它传感器所组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要,而不是强迫人去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统。

  ②相互作用。观察者怎样积极和能动地操作虚拟现实,以实现不同的视点景象和更高层次的感觉信息。实际上也就是怎么可以看得更像,听得更真等等。

  VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中,建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套,可以学习了解人体内部各器官结构,对虚拟的人体模型进行手术等。而模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景。

  VR技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形,故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站,但近来基于Intel奔腾Ⅲ(Ⅳ代)代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异,有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设,目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时,提供高分辨率、大视场角的虚拟场景,并带有立体声耳机,可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能,包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求,但近年来,虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。

  在虚拟世界中关于碰撞,首先要检测到有碰撞的发生及发生碰撞的位置,其次是计算出发生碰撞后的反应。在虚拟世界中通常有大量的物体,并且这些物体的形状复杂,要检测这些物体之间的碰撞是一件十分复杂的事情,其检测工作量较大,同时由于虚拟现实系统中有较高实时性的要求,要求碰撞检测必须在很短的时间(如30~50ms)完成,因而碰撞检测成了虚拟现实系统与其他实时仿真系统的瓶颈,碰撞检测是虚拟现实系统研究的一个重要技术。

  VR技术在教育领域,主要是发挥其互动性和生动的表现效果,用于立体几何、物理化学等相关课件的模拟制作。解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面,VR同样是非常有力的工具。而且在相关专业的培训机构,VR虚拟现实技术能够提供学员更多的辅助,比如虚拟驾驶、各种交通规则的模拟。特种器械模拟操作、模拟装备等等。

  虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段(1963)年以前虚拟现实萌芽为第二阶段(1963-1972 )虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段(1973-1989)虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段(1990-2004 )。

  作为传输显示信息的媒介,VR在艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的,可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外,VR提高了艺术表现能力,如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器,手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。同时,各种大型的文艺演出效果,也可能通过VR技术进行效果模拟。

  虚拟现实(Virtual Reality,简称VR,)是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。在上个世纪80、90年代发达国家就已开始研究该项技术,它是多种技术的综合体,包括实时三维计算机图形技术,广角(宽视野)立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,以及触觉、力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。虚拟现实是仿真技术,它的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

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