虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

3.1立體顯示技術(shù)立體顯示是虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它使人在虛擬世界里具有更強(qiáng)的沉浸感，立體顯示的引入可以使各種模擬器的仿真更加逼真。因此，有必要研究立體成像技術(shù)并利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，結(jié)合相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)在平面顯示器上顯示立體視景。3.1..1立體顯示示原理由于人兩兩眼有4-6cm的距離，，所以實(shí)實(shí)際上看看物體時(shí)時(shí)兩只眼眼睛中的的圖像是是有差別別的，如如圖所示示。兩幅幅不同的的圖像輸輸送到大大腦后，，看到的的是有景景深的圖圖像。這這就是計(jì)計(jì)算機(jī)和和投影系系統(tǒng)的立立體成像像原理。。立體顯示示技術(shù)原原理景深景深是指指在攝影影機(jī)鏡頭頭或其他他成像器器前沿能能夠取得得清晰圖圖像的成成像所測(cè)測(cè)定的被被攝物體體前后距距離范圍圍。在聚聚焦完成成后，在在焦點(diǎn)前前后的范范圍內(nèi)都都能形成成清晰的的像，這這一前一一后的距距離范圍圍，便叫叫做景深深。3.1..2四種立體體顯示技技術(shù)立體顯示示技術(shù)主主要有分分色技術(shù)術(shù)、分光光技術(shù)、、分時(shí)技技術(shù)，以以及光柵柵技術(shù)。。其中前前三種，，分色、、分光、、分時(shí)技技術(shù)的流流程很相相似，都都是需要要經(jīng)過兩兩次過濾濾，第一一次是在在顯示器器端，第第二次是是在眼睛睛端。1.分色技術(shù)術(shù)分色技術(shù)術(shù)的基本本原理是是讓某些些顏色的的光只進(jìn)進(jìn)入左眼眼，另一一部分只只進(jìn)入右右眼。分色技術(shù)術(shù)原理分色法分色法是是將供兩兩眼觀看看的兩幅幅圖像用用互補(bǔ)的的兩種顏顏色在顯顯示屏幕幕上進(jìn)行行顯示，，一般采采用紅色色和青色色這一對(duì)對(duì)互補(bǔ)色色，即給給左眼的的圖像通通過紅色色濾光片片濾除其其它顏色色而只留留下紅色色，送給給右眼的的圖像通通過青色色（紅色色的補(bǔ)色色）濾光光片濾除除青色以以外的顏顏色而只只保留青青色。觀觀看者配配戴相對(duì)對(duì)應(yīng)的紅紅青眼鏡鏡，使左左、右眼眼分別看看見紅色色和青色色圖像，，由于這這兩幅圖圖像存在在視差，，因此經(jīng)經(jīng)過大腦腦復(fù)合后后就能獲獲得立體體感覺。。這種方法法技術(shù)成成熟，成成本低廉廉，不受受觀看位位置的限限制，但但卻存在在較多的的致命缺缺點(diǎn)：使使用時(shí)必必須配戴戴專用的的眼鏡，，不大方方便；2.分光技術(shù)術(shù)常見的光光源都會(huì)會(huì)隨機(jī)發(fā)發(fā)出自然然光和偏偏振光，，分光技技術(shù)是用用偏光濾濾鏡或偏偏光片濾濾除特定定角度偏偏振光以以外的所所有光，，讓0度的偏振振光只進(jìn)進(jìn)入右眼眼，90度的偏振振光只進(jìn)進(jìn)入左眼眼（也可可用45度和135度的偏振振光搭配配）。分光技術(shù)術(shù)分光法立立體顯示示技術(shù)對(duì)對(duì)偏光膜膜與顯示示屏像素素之間相相對(duì)位置置的精度度要求很很高，但但對(duì)應(yīng)的的偏光眼眼鏡成本本低廉。。該方法法對(duì)眼睛睛沒有傷傷害，立立體感覺覺較好3.分時(shí)技術(shù)術(shù)分時(shí)技術(shù)術(shù)是將兩兩套畫面面在不同同的時(shí)間間播放，，顯示器器在第一一次刷新新時(shí)播放放左眼畫畫面，同同時(shí)用專專用的眼眼鏡遮住住觀看者者的右眼眼，下一一次刷新新時(shí)播放放右眼畫畫面，并并遮住觀觀看者的的左眼。。按照上上述方法法將兩套套畫面以以極快的的速度切切換，在在人眼視視覺暫留留特性的的作用下下就合成成了連續(xù)續(xù)的畫面面。這種技術(shù)術(shù)中所使使用的液液晶快門門開關(guān)眼眼鏡存在在透光率率的問題題，因此此存在亮亮度損失失。此外外由于人人眼視覺覺暫留特特性的存存在，以以及液晶晶快門開開關(guān)眼鏡鏡的響應(yīng)應(yīng)時(shí)間和和透光的的問題，，因此重重影問題題無法完完全消除除。4.光柵技術(shù)術(shù)若在顯示示器前端端加上光光柵，光光柵的功功能是要要擋光，，讓左眼眼透過光光柵時(shí)只只能看到到部分的的畫面；；右眼也也只能看看到另外外一半的的畫面，，于是就就能讓左左右眼看看到不同同影像并并形成立立體，此此時(shí)無需需佩戴眼眼鏡。而而光柵本本身亦可可由顯示示器所形形成，也也就是將將兩片液液晶畫板板重疊組組合而成成，當(dāng)位位于前端端的液晶晶面板顯顯示條紋紋狀黑白白畫面時(shí)時(shí)，即可可變成立立體顯示示器；而而當(dāng)前端端的液晶晶面板顯顯示全白白的畫面面時(shí)，不不但可以以顯示3D的影像，，亦可同同時(shí)相容容于現(xiàn)有有2D的顯示器器。光柵3D顯示技術(shù)術(shù)原理光柵立體體顯示技技術(shù)是可可供裸眼眼觀看的的自由立體體顯示技技術(shù)，因因此被廣廣泛投入入商業(yè)應(yīng)應(yīng)用3.6碰撞檢測(cè)測(cè)技術(shù)碰撞檢測(cè)測(cè)經(jīng)常用用來檢測(cè)測(cè)對(duì)象甲甲是否與與對(duì)象乙乙相互作作用。為為了保證證虛擬世世界的真真實(shí)性，，就需要要虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)能夠及及時(shí)檢測(cè)測(cè)出這些些碰撞，，產(chǎn)生相相應(yīng)的碰碰撞反應(yīng)應(yīng)，并及及時(shí)更新新場(chǎng)景輸輸出，否否則就會(huì)會(huì)發(fā)生穿穿透現(xiàn)象象。正是是有了碰碰撞檢測(cè)測(cè)，才可可以避免免諸如人人穿墻而而過等不不真實(shí)情情況的發(fā)發(fā)生，影影響虛擬擬世界的的真實(shí)感感。（1）碰撞檢檢測(cè)的要要求為了保證證虛擬世世界的真真實(shí)性，，碰撞檢檢測(cè)要有有較高的的實(shí)時(shí)性性和精確確性。所所謂實(shí)時(shí)時(shí)性，基基于視覺覺顯示的的要求，，碰撞檢檢測(cè)的速速度一般般至少要要達(dá)到24Hz，而基于于觸覺要要求，速速度至少少要到到到300Hz才能維持持觸覺交交互系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定定性，只只有達(dá)到到1000Hz才能獲得得平滑的的效果。。精確性性的要求求取決于于虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)在實(shí)際際應(yīng)用中中的要求求。（2）碰撞檢檢測(cè)的實(shí)實(shí)現(xiàn)方法法最簡單的的碰撞檢檢測(cè)方法法是對(duì)兩兩個(gè)幾何何模型中中的所有有幾何元元素進(jìn)行行兩兩相相交測(cè)試試。這種種方法可可以得到到正確的的結(jié)果，，但當(dāng)模模型的復(fù)復(fù)雜度增增大時(shí)，，計(jì)算量量過大，，十分緩緩慢。對(duì)對(duì)兩物體體間的精精確碰撞撞檢測(cè)的的加速實(shí)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)現(xiàn)有的碰碰撞檢測(cè)測(cè)算法主主要可劃劃分為兩兩大類：：層次包包圍盒法法和空間間分解法法。層次包圍圍盒法本章小結(jié)結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)是是由計(jì)算算機(jī)產(chǎn)生生,通過視、、聽、觸觸覺等作作用,使用戶產(chǎn)產(chǎn)生身臨臨其境感感覺的交交互式視視景仿真真,具有多感感知性、、存在感感、交互互性和自自主性等等特征。。本章