上海的vr開發(fā)培訓(xùn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及其構(gòu)成
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征
G.Burdea在《虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和它的應(yīng)用》一文中，用三個(gè)“I”、“Immersion”、“Interaction”、“Imagination”來說明虛擬現(xiàn)實(shí)的特征，即沉浸、交互、想象，三者缺一不可。
（1）、沉浸性(Immersion)是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。
（2）、交互性(Interaction)是指用戶對(duì)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。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠**特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運(yùn)動(dòng)，來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者**自身的語言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能，就能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行考察或操作。
（3）、多感知性(Imagination)。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動(dòng)覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中**人機(jī)交互，可獲得視覺、聽覺、觸覺、動(dòng)覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。研究和開發(fā)VR是為了擴(kuò)展人類的認(rèn)知與感知能力，建立和諧的人機(jī)環(huán)境。VR技術(shù)是人與技術(shù)完善的結(jié)合，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和人-機(jī)交互技術(shù)發(fā)展之產(chǎn)物，人在整個(gè)系統(tǒng)中占有十分重要的地位。利用VR技術(shù)的手段，使我們對(duì)所研究的對(duì)象和環(huán)境獲得“身臨其境”的感受，從而提高人類認(rèn)知的廣度與深度，拓寬人類認(rèn)識(shí)客觀世界的“認(rèn)識(shí)空間”和“方法空間”，**終達(dá)到更本質(zhì)地反映客觀世界的實(shí)質(zhì)。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的種類
分類的依據(jù)不同，虛擬現(xiàn)實(shí)的種類也就不同。根據(jù)目前的發(fā)展來看，**常見的虛擬現(xiàn)實(shí)分類標(biāo)準(zhǔn)是按照其功能高低來進(jìn)行劃分。虛擬現(xiàn)實(shí)按其功能高低大體可分為四類：桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(DesktopVR)，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（ImmersionVR），分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DistributedVR），增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。 （1）、桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站實(shí)現(xiàn)仿真，計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者或用戶觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，各種外部設(shè)備一般用來駕馭該虛擬環(huán)境，并且用于操縱在虛擬場(chǎng)景中的各種物體。由于桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以**桌上型機(jī)實(shí)現(xiàn)，所以成本較低，功能也比較單一，主要用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、建筑設(shè)計(jì)、桌面游戲等領(lǐng)域。 （2）、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用頭盔顯示，以數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器為交互裝置，把參與者或用戶的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，使參與者暫時(shí)與真實(shí)環(huán)境相隔離，而真正成為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者，并可以利用各種交互設(shè)備操作和駕馭虛擬環(huán)境，給參與者一種充分投入的感覺。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)能讓人有身臨其境的真實(shí)感覺，因此常常用于各種培訓(xùn)演示及高級(jí)游戲等領(lǐng)域。但是由于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)需要用到頭盔、數(shù)據(jù)手套、跟蹤器等高技術(shù)設(shè)備，因此它的價(jià)格比較昂貴，所需要的軟件、硬件體系結(jié)構(gòu)也比桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)更加靈活。 （3）、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，充分利用分布于各地的資源，協(xié)同開發(fā)各種虛擬現(xiàn)實(shí)。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，它把分布于不同地方的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)**網(wǎng)絡(luò)連接起來，共同實(shí)現(xiàn)某種用途，它使不同的參與者聯(lián)結(jié)在一起，同時(shí)參與一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，使用戶協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。在目前，分布式虛擬現(xiàn)實(shí)主要基于兩種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，一類是基于Internet的虛擬現(xiàn)實(shí)，另一類是基于告訴專用網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)。 （4）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又稱為混合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境結(jié)合起來的一種系統(tǒng)，即可減少構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的開銷，因?yàn)椴糠终鎸?shí)環(huán)境由虛擬環(huán)境代替，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作，因?yàn)椴糠窒到y(tǒng)就是真實(shí)環(huán)境，從而真正達(dá)到了亦真亦幻的境界。
另外，還有一些其他的分類方法，如根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)生成的方式，可將其分為基于幾何模型的圖形構(gòu)造虛擬現(xiàn)實(shí)和基于實(shí)景圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)生成器的性能和組成可將其分為四類：基于PC機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、基于工作站的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、高度平行的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；根據(jù)交互界面的不同可將其分為五類：世界之窗、視頻映射、沉浸式系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、混合系統(tǒng)。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成
( 1）檢測(cè)模塊：檢測(cè)用戶的操作命令，并**傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境。
（2）反饋模塊：接受來自傳感器模塊信息，為用戶提供實(shí)時(shí)反饋。
（3）傳感器模塊：一方面接受來自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境；另一方面將操作后產(chǎn)生的結(jié)果以各種反饋的形式提供給用戶。 （4）控制模塊：對(duì)傳感器進(jìn)行控制，使其對(duì)用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生作用。
(5)建模模塊：獲取現(xiàn)實(shí)世界組成部分的三維表示，并由此構(gòu)成對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾方面:
（1）、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。
虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)(有規(guī)則的環(huán)境)，而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺建模技術(shù)，兩者的有機(jī)結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。建模包括幾何建模、物理建模、運(yùn)動(dòng)建模。
（2）、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)。
三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生成。為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15幀/s，**是高于30幀/s。在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術(shù)的研究內(nèi)容。
（3）、立體顯示和傳感器技術(shù)。
虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)有的設(shè)備還遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，例如，頭盔過重，數(shù)據(jù)手套有延遲大、分辨率低、作用范圍小、使用不便等缺點(diǎn)；另外，力覺和觸覺傳感裝置的研究也有待進(jìn)一步深入，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高，因此有必要開發(fā)新的三維顯示技術(shù)。
（4）、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。
虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達(dá)到這一目的，必須研究虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)工具。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。 （5）、系統(tǒng)集成技術(shù)。
由于虛擬現(xiàn)實(shí)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別和合成技術(shù)等。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
咨詢電話：021- 64320836
咨詢網(wǎng)址：教育聯(lián)展網(wǎng)
