虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)豐要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)各等方面。模擬環(huán)境是由計算機(jī)生成的、實(shí)時動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外,還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動等感知,甚至還包括嗅覺和味覺等,也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動,眼睛、手勢、或其他人體行為動作,由計算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù),并對用戶的輸入作出實(shí)時響應(yīng),并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變發(fā)展史大體上可以分為四個階段有聲形動態(tài)的模擬是蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)思想的**階段(1963)年以前虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽為第二階段(1963-1972)虛擬現(xiàn)實(shí)概念的產(chǎn)生和理論初步形成為第三階段(1973-1989)虛擬現(xiàn)實(shí)理論進(jìn)一步的完善和應(yīng)用為第四階段(1990-2004)。
多感知性
指除一般計算機(jī)所具有的視覺感知外,還有聽覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知,甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。
存在感
指用戶感到作為主角存在丁模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難辨真假的程度。
交互性
指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。
自主性
指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動定律動作的程度。
【關(guān)鍵技術(shù)】
虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合,包括實(shí)時三維計算機(jī)圖形技術(shù),廣角(寬視野)立體顯示技術(shù),對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù),以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。下面對這些技術(shù)分別加以說明。
實(shí)時三維計算機(jī)圖形
相比較而言,利用計算機(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。例如在飛行模擬系統(tǒng)中,圖像的刷新相當(dāng)重要,同時對圖像質(zhì)量的要求也很高,再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境,問題就變得相當(dāng)困難。
顯示
人看周圍的世界時,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,就形成了一個關(guān)于周圍世界的整體景象,這個景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然,距離信息也可以**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,雙目立體視覺起了很大作用。用戶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)采用單個顯示器,但用戶帶上特殊的眼鏡后,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。
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