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VR虚拟现实设备有哪些组成

2018-01-30 上午 10时32分19秒 星期二

  VR虚拟现实设备有哪些组成

  建模设备编辑

  3D扫描仪等

  3D扫描仪,也称为三维立体扫描仪,3D扫描仪,是融合光、 机、电和计算机技术于一体的高新科技产品,主要用于获取物体外表面的三维坐标及物体的三维数字化模型。该设备不但可用于产品的逆向工程、快速原型制造、三维检测(机器视觉测量)等领域,而且随着三维扫描技术的不断深入发展,诸如三维影视动画、数字化展览馆、服装量身定制、计算机虚拟现实仿真与可视化等越来 越多的行业也开始应用三维扫描仪这一便捷的手段来创建实物的数字化模型。通过三维扫描仪非接触扫描实物模型,得到实物表面精确的三维点云(Point Cloud)数据,最终生成实物的数字模型,不仅速度快,而且精度高,几乎可以完美的复制现实世界中的任何物体,以数字化的形式逼真的重现现实世界。

  显示设备编辑

  为了实现虚拟显示的沉浸特性,必须具备人体的感官特性,包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等。这一节主要叙述视觉显示系统。

  VR其实就是VirtualReality的缩写,翻译成中文就是虚拟现实的意思。顾名思义,就是通过技术手段创造出一种逼真的虚拟的现实效果。虚拟现实技术发展的历史其实不短,但是真正将这项技术发挥出来并让人们体验到非常逼真的现实效果。[1]

  (1)虚拟现实头显

  虚拟现实头显(头戴式显示器)是利用人的左右眼获取信息差异,引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉的一种头戴式立体显示器。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像,人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。虚拟现实头显作为虚拟现实的显示设备,具有小巧和封闭性强的特点,在军事训练,虚拟驾驶,虚拟城市等项目中具有广泛的应用。[2]

  (2)双目全方位显示器

  双目全方位显示器(BOOM)是一种偶联头部的立体显示设备,是一种特殊的头部显示设备。使用BOOM比较类似使用一个望远镜,它吧两个独立的CRT显示器捆绑在一起,由两个相互垂直的机械臂支撑,这不仅让用户可以在半径2m的球面空间内用手自由操纵显示器的位置,还能将显示器的重量加以巧妙的平衡而使之始终保持水平,不受平台运动的影响。在支撑臂上的每个节点处都有位置跟踪器,因此BOOM和HMD一样有实时的观测和交互能力。

  (3)CRT终端-液晶光闸眼镜

  CRT终端-液晶光闸眼镜立体视觉系统的工作原理是:有计算机分别产生左右眼的两幅图像,经过合成处理之后,采用分时交替的方式显示在CRT终端上。用户则佩戴一副与计算机相连的液晶光闸眼镜,眼镜片在驱动信号的作用下,将以与图像显示同步的速率交替开和闭,即当计算机显示左眼图像时,右眼透镜将被屏蔽,显示右眼图像时,左眼透镜被屏蔽。根据双目视察与深度距离正比的关系,人的视觉生理系统可以自动的将这两幅视察图像合成一个立体图像。

  (4)大屏幕投影-液晶光闸眼镜

  大屏幕投影-液晶光闸眼镜立体视觉系统原理和CRT显示一样只是将分时图像CRT显示改为大屏幕显示,用于投影的CRT或者数字投影机要求极高的亮度和分辨率,它适合在较大的使用内产生投影图像的应用需求。

  洞穴式VR系统就是一种基于投影的环绕屏幕的洞穴自动化虚拟环境CAVE(Cave Automatic Virtual Environment)。人置身于有计算机生成的世界中,并能在其中来回走动,从不同的角度观察他,触摸它、改变他的形状。大屏幕投影系统出了CAVE还有圆柱形的投影屏幕和有矩形拼接构成的投影屏幕等。

  (5)CAVE洞穴式虚拟现实显示系统

  CAVE投影系统是由3个面以上(含3面)硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境,配合三维跟踪器,用户可以在被投影墙包围的系统近距离接触虚拟三维物体,或者随意漫游“真实”的虚拟环境。CAVE系统一般应用于高标准的虚拟现实系统。至纽约大学94年建立第一套CAVE系统以来,CAVE已经在全球超过600所高校、国家科技中心、各研究机构进行了广泛的应用。

  CAVE系统是一种基于多通道视景同步技术和立体显示技术的房间式投影可视协同环境,该系统可提供一个房间大小的最小三面或最大七十面(2004年)立方体投影显示空间,供多人参与,所有参与者均完全沉浸在一个被立体投影画面包围的高级虚拟仿真环境中,借助相应虚拟现实交互设备(如数据手套、位置跟踪器等),从而获得一种身临其境的高分辨率三维立体视听影像和6自由度交互感受。由于投影面几能够覆盖用户的所有视野,所以VR-PLATFORM CAVE系统能提供给使用者一种前所未有的带有震撼性的身临其境的沉浸感受。

  (6)智能眼镜

  智能眼镜是一个非常有创意的产品,可以直接解放大家的双手,让大家不需要用手一直拿着设备,也不需要用手连续点击屏幕输入。智能眼镜配合自然交互界面,相当于现在手持终端的图像接口,不需要点击,只需要使用人的本能行为,例如:摇头晃脑、讲话、转眼等,就可以和智能眼镜进行交互。因此,这种方式提高了用户体验,操作起来更加自然随心。

  声音设备编辑

  (1)三维立体声

  三维声音不是立体声的概念,而是由计算机生成的、能由人工设定声源在空间中的三维位置的一种合成声音。这种声音技术不仅考虑到人的头部、躯干对声音反射所产生的影响,还对人的头部进行实时跟踪,是虚拟声音能随着人的头部运动相应的变化,从而能够得到逼真的三维听觉效果。

  (2)语音识别

  VR的语音识别系统让计算机具备人类的听觉功能,是人-机以语言这种人类最自然的方式进行信息交换。必须根据人类的发生机理和听觉机制,给计算机配上“发声器官”和“听觉神经”。当参与者对微音器说话时米计算机将所说的话转换为命令流,就像从键盘输入命令一样,在VR系统中,最有力的也是最难的是语音识别。

  VR系统中的语音识别装置,主要用于合并其他参与者的感觉道(听觉道、视觉道)。语音识别系统在大量数据输入时,可以进行处理和调节,像人类在工作负担很重的时候将暂时关闭听觉道一样。不过在这种情况下,将影响语音识别技术的正常使用。

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