可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真課件

8可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真科學(xué)計(jì)算及仿真可視化多媒體仿真虛擬現(xiàn)實(shí)仿真11/5/202218可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真科學(xué)計(jì)算及仿真可視化11/18.1科學(xué)計(jì)算可視化含義把計(jì)算中所涉及和所產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、以圖像或圖形信息表示的、隨時(shí)間和空間變化的物理現(xiàn)象和物理量呈現(xiàn)在研究者面前，使他們能夠觀察到模擬和計(jì)算，同時(shí)提供與模擬和計(jì)算的視覺(jué)交互手段。通過(guò)人的視覺(jué)和現(xiàn)象思維，促進(jìn)對(duì)所觀察數(shù)據(jù)的進(jìn)一步理解，飛行客觀世界隱藏的現(xiàn)象和規(guī)律。11/5/202228.1科學(xué)計(jì)算可視化含義11/1/202228.1科學(xué)計(jì)算可視化可視化的三個(gè)層次后處理將計(jì)算與可視化（事后）分開(kāi)進(jìn)行。僅可視化可以交互。跟蹤邊計(jì)算，邊顯示，以監(jiān)視計(jì)算過(guò)程，只可中止計(jì)算，但不能。修改參數(shù)駕馭實(shí)時(shí)觀察計(jì)算結(jié)果，實(shí)時(shí)干預(yù)、調(diào)整參數(shù)11/5/202238.1科學(xué)計(jì)算可視化可視化的三個(gè)層次11/1/202238.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題可視化映射技術(shù)數(shù)據(jù)類型：標(biāo)量、矢量和張量；二維、三維或高維；靜態(tài)，動(dòng)態(tài)；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)映射：圖形元素、顏色、透明度等數(shù)據(jù)管理與操縱技術(shù)數(shù)據(jù)管理：存儲(chǔ)、分類數(shù)據(jù)操作：過(guò)濾、變換11/5/202248.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題11/1/202248.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題 人機(jī)界面技術(shù)：圖形交互、數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)：可視語(yǔ)言和程序可視11/5/202258.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題 11/1/202258.1科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化框架模型模擬仿真數(shù)據(jù)操作可視化映射圖形繪制用戶界面用戶數(shù)據(jù)圖像可視化過(guò)程11/5/202268.1科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化框架模型模擬仿真數(shù)據(jù)操作8.2多媒體仿真多媒體仿真概念多媒體：文本、圖形、動(dòng)畫、圖像和聲音多媒體仿真：使人的感官和思維進(jìn)入仿真回路的一種手段?；炯夹g(shù)數(shù)字化信息處理技術(shù)；音頻和視頻技術(shù)；人工智能和模式識(shí)別技術(shù)；圖形圖像技術(shù)；通訊技術(shù)11/5/202278.2多媒體仿真多媒體仿真概念11/1/202278.2多媒體仿真多媒體仿真的研究方法面向仿真對(duì)象面向多個(gè)媒體面向交互決策11/5/202288.2多媒體仿真多媒體仿真的研究方法11/1/202288.2多媒體仿真多媒體仿真的主要研究?jī)?nèi)容多媒體仿真模型和仿真算法表現(xiàn)方法與表現(xiàn)腳本生成技術(shù)多媒體仿真數(shù)據(jù)庫(kù)地理景物表現(xiàn)技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)11/5/202298.2多媒體仿真多媒體仿真的主要研究?jī)?nèi)容11/1/20228.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況位置跟蹤通道視覺(jué)通道聽(tīng)覺(jué)通道觸覺(jué)/力反饋通道虛擬場(chǎng)景11/5/2022108.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成18.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）：是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment）：是一種由計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)生成的，通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué)等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與一般交互式仿真技術(shù)的區(qū)別信息的多維性人機(jī)交互的自然性人對(duì)虛擬環(huán)境感覺(jué)的真實(shí)性知識(shí)性與智能性11/5/2022118.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本概念11/8.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本特征沉浸(Immerion)：真實(shí)感受交互(Interaction)：多方位參與創(chuàng)意(Imagination)：感性與理性的結(jié)合基本技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別人工智能、多傳感器、多媒體信息處理網(wǎng)絡(luò)、并行處理、智能控制系統(tǒng)建模與仿真、系統(tǒng)集成11/5/2022128.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本特征11/8.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本構(gòu)成虛擬環(huán)境產(chǎn)生器應(yīng)用系統(tǒng)：目標(biāo)生成（三維建模、造型）；用戶應(yīng)用系統(tǒng)（定義操作內(nèi)容）和仿真管理器（管理仿真過(guò)程）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：高速的運(yùn)算、圖形處理、輸入輸出能力效果產(chǎn)生器頭盔顯示器：采用雙視原理生成的雙屏圖象位置與方位跟蹤器：人眼視線、眼球位置變化、手的位置方位和曲伸觸覺(jué)/力反饋裝置：測(cè)量人對(duì)作用對(duì)象的作用力，進(jìn)而生成反作用力。接口設(shè)備硬件設(shè)備：信號(hào)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸入輸出接口軟件設(shè)備：11/5/2022138.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基8.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展立體電影飛行模擬器三維立體顯示：1965年VR先鋒，Sutherland力反饋裝置：1981年，F(xiàn)redrickBrooks頭盔顯示器：1985年，MyronKrueger數(shù)據(jù)手套：1985年，ScottFisher,NASA虛擬現(xiàn)實(shí)概念：1989年，JaronLanier提出11/5/2022148.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展11/1/2022148.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r關(guān)鍵技術(shù)實(shí)時(shí)圖形與圖象：15幀/秒，8000萬(wàn)多邊形位置跟蹤與映射技術(shù)：手腕:3m/s;眼睛:600°/s;頭部:1000°/s觸覺(jué)/力反饋技術(shù)：0－1Khz振動(dòng)，0.15mm位移人的心理因素：人的感知、認(rèn)知和大腦神經(jīng)系統(tǒng)集成技術(shù)：各種技術(shù)和設(shè)備接口不統(tǒng)一，沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。11/5/2022158.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r關(guān)鍵技術(shù)11/1/2022158.3.3位置跟蹤通道參與者與虛擬環(huán)境的互動(dòng)直接互動(dòng)：參與者的操作引起環(huán)境的變化間接互動(dòng)：參與者位置的變化（頭、眼、手、身），導(dǎo)致環(huán)境必須隨之變化位置跟蹤技術(shù)：三維位置跟蹤器：頭的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)、手或關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，眼球的運(yùn)動(dòng)基本技術(shù)：電磁、超聲波11/5/2022168.3.3位置跟蹤通道參與者與虛擬環(huán)境的互動(dòng)11/1/208.3.3位置跟蹤通道三維電磁傳感器三套正交線圈：空間坐標(biāo)、方位易受環(huán)境電磁干擾驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路磁場(chǎng)發(fā)送器接收器輸出11/5/2022178.3.3位置跟蹤通道三維電磁傳感器驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路8.3.3位置跟蹤通道超聲波三維傳感器三套超聲波發(fā)送，接收及控制部件不能遮擋，易受金屬干擾視景生成器計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路超聲波發(fā)送器接收器(麥克風(fēng))頭部輸出頭盔顯示器控制單元11/5/2022188.3.3位置跟蹤通道超聲波三維傳感器視景生成器計(jì)算機(jī)檢測(cè)8.3.3位置跟蹤通道數(shù)據(jù)手套一種位置跟蹤設(shè)備，一種數(shù)字化輸入設(shè)備手的6個(gè)自由度每個(gè)手指關(guān)節(jié)有兩個(gè)光導(dǎo)纖維傳感器，可測(cè)量關(guān)節(jié)的彎曲和相對(duì)位置11/5/2022198.3.3位置跟蹤通道數(shù)據(jù)手套11/1/2022198.3.4視覺(jué)通道視景生成過(guò)程獲取圖象生成圖形生成語(yǔ)音集合變換投影變換生成音樂(lè)聲音、圖象與文字的集成、融合與同步左聲圖通道右聲圖通道視景生成命令11/5/2022208.3.4視覺(jué)通道視景生成過(guò)程獲取圖象生成圖形生成語(yǔ)音集合8.3.4視覺(jué)通道三維立體圖象的生成算法單點(diǎn)透視投影雙點(diǎn)透視投影基于相關(guān)性的立體圖形光線跟蹤算法由左視點(diǎn)投影點(diǎn)可以計(jì)算出右視點(diǎn)投影點(diǎn)11/5/2022218.3.4視覺(jué)通道三維立體圖象的生成算法11/1/20228.3.4視覺(jué)通道立體視覺(jué)設(shè)備種類：頭盔顯示器，立體眼睛，投影式顯示器頭盔顯示器顯示部件：液晶顯示屏。分辨率：1個(gè)微弧度，延時(shí)：0.1s，圖象質(zhì)量：豐富多彩，避免畸變。光學(xué)部件：光學(xué)系統(tǒng)使液晶成象于觀察者能夠看清的距離。（包括視場(chǎng)：雙眼：水平180度，垂直135度）頭盔：定位部件與功能部件的集中：顯示、跟蹤、定位與音響集成。尺寸重量。11/5/2022228.3.4視覺(jué)通道立體視覺(jué)設(shè)備11/1/2022228.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的產(chǎn)生語(yǔ)音聲音語(yǔ)音識(shí)別與合成：聲音還原技術(shù)：存儲(chǔ)、選擇、輸出文本－語(yǔ)音轉(zhuǎn)換技術(shù)：波形編輯、參數(shù)合成、基于規(guī)則的合成非語(yǔ)音聲音頻譜組合法，結(jié)合環(huán)境聲音模型庫(kù)錄音，結(jié)合物體與環(huán)境的交互庫(kù)11/5/2022238.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的產(chǎn)生11/1/2022238.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的定位混響時(shí)間差：聲音傳遞到人的左右耳有時(shí)間差異混響壓力差：聲波對(duì)人的左右耳的壓強(qiáng)差11/5/2022248.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的定位11/1/2022248.3.6觸覺(jué)/力反饋人體觸覺(jué)系統(tǒng)觸覺(jué)系統(tǒng)不僅可以感知環(huán)境，而且可以影響環(huán)境子系統(tǒng)：機(jī)械、感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知機(jī)械、運(yùn)動(dòng)：人手有19塊骨頭，20條肌肉，22個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)：接觸力：觸覺(jué)（皮膚接觸，刺激神經(jīng)），運(yùn)動(dòng)覺(jué)（肢體與物體相當(dāng)運(yùn)動(dòng)）認(rèn)知：探測(cè)、操作。11/5/2022258.3.6觸覺(jué)/力反饋人體觸覺(jué)系統(tǒng)11/1/2022258.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)分類自由運(yùn)動(dòng)：與環(huán)境不產(chǎn)生物理接觸由不平衡力形成的接觸：指壓一個(gè)物體由平衡力形成的接觸：抓握、一點(diǎn)一個(gè)物體11/5/2022268.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)11/1/202228.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)發(fā)展概況力和力矩顯示裝置游戲桿：2、3個(gè)自由度手控器：6個(gè)自由度表面壓力反饋裝置：直接接觸（手有2個(gè)自由度）與間接接觸（工具6個(gè)自由度）的力力學(xué)反饋手套：壓敏元件、壓力氣囊觸覺(jué)顯示裝置力顯示：位移顯示：形變軟件：觸覺(jué)交互軟件、虛擬物體和環(huán)境的物理模型、潤(rùn)色觸覺(jué)圖象11/5/2022278.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)11/1/202228.3.7虛擬場(chǎng)景的生成虛擬場(chǎng)景靜態(tài)模型建立靜態(tài)模型：幾何模型，灰度模型，紋理模型，渲染效果模型建立：工具：OpenGL、WTK、VRML方法：點(diǎn)、線、面、多邊形、貼圖虛擬場(chǎng)景動(dòng)態(tài)模型的建立內(nèi)容：確立場(chǎng)景中對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的坐標(biāo)視點(diǎn)變化時(shí)場(chǎng)景的更新方法坐標(biāo)變換：本體坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系、窗口坐標(biāo)系、透視投影變換11/5/2022288.3.7虛擬場(chǎng)景的生成虛擬場(chǎng)景靜態(tài)模型建立11/1/20結(jié)束！11/5/202229結(jié)束！11/1/202229樹(shù)立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。11月-2211月-22Saturday,November5,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。01:23:3501:23:3501:2311/5/20221:23:35AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。11月-2201:23:3501:23Nov-2205-Nov-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。01:23:3501:23:3501:23Saturday,November5,2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。11月-2211月-2201:23:3501:23:35November5,2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年11月5日1:23上午11月-2211月-22追求至善憑技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹(shù)立形象。05十一月20221:23:35上午01:23:3511月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十一月221:23上午11月-2201:23November5,2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/11/51:23:3501:23:3505November2022好的事情馬上就會(huì)到來(lái)，一切都是最好的安排。1:23:35上午1:23上午01:23:3511月-22一馬當(dāng)先，全員舉績(jī)，梅開(kāi)二度，業(yè)績(jī)保底。11月-2211月-2201:2301:23:3501:23:35Nov-22牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2022/11/51:23:35Saturday,November5,2022相信相信得力量。11月-222022/11/51:23:3511月-22謝謝大家！樹(shù)立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。11月-2211月-228可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真科學(xué)計(jì)算及仿真可視化多媒體仿真虛擬現(xiàn)實(shí)仿真11/5/2022318可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真科學(xué)計(jì)算及仿真可視化11/18.1科學(xué)計(jì)算可視化含義把計(jì)算中所涉及和所產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、以圖像或圖形信息表示的、隨時(shí)間和空間變化的物理現(xiàn)象和物理量呈現(xiàn)在研究者面前，使他們能夠觀察到模擬和計(jì)算，同時(shí)提供與模擬和計(jì)算的視覺(jué)交互手段。通過(guò)人的視覺(jué)和現(xiàn)象思維，促進(jìn)對(duì)所觀察數(shù)據(jù)的進(jìn)一步理解，飛行客觀世界隱藏的現(xiàn)象和規(guī)律。11/5/2022328.1科學(xué)計(jì)算可視化含義11/1/202228.1科學(xué)計(jì)算可視化可視化的三個(gè)層次后處理將計(jì)算與可視化（事后）分開(kāi)進(jìn)行。僅可視化可以交互。跟蹤邊計(jì)算，邊顯示，以監(jiān)視計(jì)算過(guò)程，只可中止計(jì)算，但不能。修改參數(shù)駕馭實(shí)時(shí)觀察計(jì)算結(jié)果，實(shí)時(shí)干預(yù)、調(diào)整參數(shù)11/5/2022338.1科學(xué)計(jì)算可視化可視化的三個(gè)層次11/1/202238.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題可視化映射技術(shù)數(shù)據(jù)類型：標(biāo)量、矢量和張量；二維、三維或高維；靜態(tài)，動(dòng)態(tài)；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)映射：圖形元素、顏色、透明度等數(shù)據(jù)管理與操縱技術(shù)數(shù)據(jù)管理：存儲(chǔ)、分類數(shù)據(jù)操作：過(guò)濾、變換11/5/2022348.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題11/1/202248.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題 人機(jī)界面技術(shù)：圖形交互、數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)：可視語(yǔ)言和程序可視11/5/2022358.1科學(xué)計(jì)算可視化主要技術(shù)問(wèn)題 11/1/202258.1科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化框架模型模擬仿真數(shù)據(jù)操作可視化映射圖形繪制用戶界面用戶數(shù)據(jù)圖像可視化過(guò)程11/5/2022368.1科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化框架模型模擬仿真數(shù)據(jù)操作8.2多媒體仿真多媒體仿真概念多媒體：文本、圖形、動(dòng)畫、圖像和聲音多媒體仿真：使人的感官和思維進(jìn)入仿真回路的一種手段。基本技術(shù)數(shù)字化信息處理技術(shù)；音頻和視頻技術(shù)；人工智能和模式識(shí)別技術(shù)；圖形圖像技術(shù)；通訊技術(shù)11/5/2022378.2多媒體仿真多媒體仿真概念11/1/202278.2多媒體仿真多媒體仿真的研究方法面向仿真對(duì)象面向多個(gè)媒體面向交互決策11/5/2022388.2多媒體仿真多媒體仿真的研究方法11/1/202288.2多媒體仿真多媒體仿真的主要研究?jī)?nèi)容多媒體仿真模型和仿真算法表現(xiàn)方法與表現(xiàn)腳本生成技術(shù)多媒體仿真數(shù)據(jù)庫(kù)地理景物表現(xiàn)技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)11/5/2022398.2多媒體仿真多媒體仿真的主要研究?jī)?nèi)容11/1/20228.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況位置跟蹤通道視覺(jué)通道聽(tīng)覺(jué)通道觸覺(jué)/力反饋通道虛擬場(chǎng)景11/5/2022408.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成18.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）：是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment）：是一種由計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)生成的，通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué)等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與一般交互式仿真技術(shù)的區(qū)別信息的多維性人機(jī)交互的自然性人對(duì)虛擬環(huán)境感覺(jué)的真實(shí)性知識(shí)性與智能性11/5/2022418.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本概念11/8.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本特征沉浸(Immerion)：真實(shí)感受交互(Interaction)：多方位參與創(chuàng)意(Imagination)：感性與理性的結(jié)合基本技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別人工智能、多傳感器、多媒體信息處理網(wǎng)絡(luò)、并行處理、智能控制系統(tǒng)建模與仿真、系統(tǒng)集成11/5/2022428.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本特征11/8.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本構(gòu)成虛擬環(huán)境產(chǎn)生器應(yīng)用系統(tǒng)：目標(biāo)生成（三維建模、造型）；用戶應(yīng)用系統(tǒng)（定義操作內(nèi)容）和仿真管理器（管理仿真過(guò)程）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：高速的運(yùn)算、圖形處理、輸入輸出能力效果產(chǎn)生器頭盔顯示器：采用雙視原理生成的雙屏圖象位置與方位跟蹤器：人眼視線、眼球位置變化、手的位置方位和曲伸觸覺(jué)/力反饋裝置：測(cè)量人對(duì)作用對(duì)象的作用力，進(jìn)而生成反作用力。接口設(shè)備硬件設(shè)備：信號(hào)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸入輸出接口軟件設(shè)備：11/5/2022438.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基8.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展立體電影飛行模擬器三維立體顯示：1965年VR先鋒，Sutherland力反饋裝置：1981年，F(xiàn)redrickBrooks頭盔顯示器：1985年，MyronKrueger數(shù)據(jù)手套：1985年，ScottFisher,NASA虛擬現(xiàn)實(shí)概念：1989年，JaronLanier提出11/5/2022448.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展11/1/2022148.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r關(guān)鍵技術(shù)實(shí)時(shí)圖形與圖象：15幀/秒，8000萬(wàn)多邊形位置跟蹤與映射技術(shù)：手腕:3m/s;眼睛:600°/s;頭部:1000°/s觸覺(jué)/力反饋技術(shù)：0－1Khz振動(dòng)，0.15mm位移人的心理因素：人的感知、認(rèn)知和大腦神經(jīng)系統(tǒng)集成技術(shù)：各種技術(shù)和設(shè)備接口不統(tǒng)一，沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。11/5/2022458.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r關(guān)鍵技術(shù)11/1/2022158.3.3位置跟蹤通道參與者與虛擬環(huán)境的互動(dòng)直接互動(dòng)：參與者的操作引起環(huán)境的變化間接互動(dòng)：參與者位置的變化（頭、眼、手、身），導(dǎo)致環(huán)境必須隨之變化位置跟蹤技術(shù)：三維位置跟蹤器：頭的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)、手或關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，眼球的運(yùn)動(dòng)基本技術(shù)：電磁、超聲波11/5/2022468.3.3位置跟蹤通道參與者與虛擬環(huán)境的互動(dòng)11/1/208.3.3位置跟蹤通道三維電磁傳感器三套正交線圈：空間坐標(biāo)、方位易受環(huán)境電磁干擾驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路磁場(chǎng)發(fā)送器接收器輸出11/5/2022478.3.3位置跟蹤通道三維電磁傳感器驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路8.3.3位置跟蹤通道超聲波三維傳感器三套超聲波發(fā)送，接收及控制部件不能遮擋，易受金屬干擾視景生成器計(jì)算機(jī)檢測(cè)電路超聲波發(fā)送器接收器(麥克風(fēng))頭部輸出頭盔顯示器控制單元11/5/2022488.3.3位置跟蹤通道超聲波三維傳感器視景生成器計(jì)算機(jī)檢測(cè)8.3.3位置跟蹤通道數(shù)據(jù)手套一種位置跟蹤設(shè)備，一種數(shù)字化輸入設(shè)備手的6個(gè)自由度每個(gè)手指關(guān)節(jié)有兩個(gè)光導(dǎo)纖維傳感器，可測(cè)量關(guān)節(jié)的彎曲和相對(duì)位置11/5/2022498.3.3位置跟蹤通道數(shù)據(jù)手套11/1/2022198.3.4視覺(jué)通道視景生成過(guò)程獲取圖象生成圖形生成語(yǔ)音集合變換投影變換生成音樂(lè)聲音、圖象與文字的集成、融合與同步左聲圖通道右聲圖通道視景生成命令11/5/2022508.3.4視覺(jué)通道視景生成過(guò)程獲取圖象生成圖形生成語(yǔ)音集合8.3.4視覺(jué)通道三維立體圖象的生成算法單點(diǎn)透視投影雙點(diǎn)透視投影基于相關(guān)性的立體圖形光線跟蹤算法由左視點(diǎn)投影點(diǎn)可以計(jì)算出右視點(diǎn)投影點(diǎn)11/5/2022518.3.4視覺(jué)通道三維立體圖象的生成算法11/1/20228.3.4視覺(jué)通道立體視覺(jué)設(shè)備種類：頭盔顯示器，立體眼睛，投影式顯示器頭盔顯示器顯示部件：液晶顯示屏。分辨率：1個(gè)微弧度，延時(shí)：0.1s，圖象質(zhì)量：豐富多彩，避免畸變。光學(xué)部件：光學(xué)系統(tǒng)使液晶成象于觀察者能夠看清的距離。（包括視場(chǎng)：雙眼：水平180度，垂直135度）頭盔：定位部件與功能部件的集中：顯示、跟蹤、定位與音響集成。尺寸重量。11/5/2022528.3.4視覺(jué)通道立體視覺(jué)設(shè)備11/1/2022228.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的產(chǎn)生語(yǔ)音聲音語(yǔ)音識(shí)別與合成：聲音還原技術(shù)：存儲(chǔ)、選擇、輸出文本－語(yǔ)音轉(zhuǎn)換技術(shù)：波形編輯、參數(shù)合成、基于規(guī)則的合成非語(yǔ)音聲音頻譜組合法，結(jié)合環(huán)境聲音模型庫(kù)錄音，結(jié)合物體與環(huán)境的交互庫(kù)11/5/2022538.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的產(chǎn)生11/1/2022238.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的定位混響時(shí)間差：聲音傳遞到人的左右耳有時(shí)間差異混響壓力差：聲波對(duì)人的左右耳的壓強(qiáng)差11/5/2022548.3.5聽(tīng)覺(jué)通道虛擬聲音的定位11/1/2022248.3.6觸覺(jué)/力反饋人體觸覺(jué)系統(tǒng)觸覺(jué)系統(tǒng)不僅可以感知環(huán)境，而且可以影響環(huán)境子系統(tǒng)：機(jī)械、感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知機(jī)械、運(yùn)動(dòng)：人手有19塊骨頭，20條肌肉，22個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)：接觸力：觸覺(jué)（皮膚接觸，刺激神經(jīng)），運(yùn)動(dòng)覺(jué)（肢體與物體相當(dāng)運(yùn)動(dòng)）認(rèn)知：探測(cè)、操作。11/5/2022558.3.6觸覺(jué)/力反饋人體觸覺(jué)系統(tǒng)11/1/2022258.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)分類自由運(yùn)動(dòng)：與環(huán)境不產(chǎn)生物理接觸由不平衡力形成的接觸：指壓一個(gè)物體由平衡力形成的接觸：抓握、一點(diǎn)一個(gè)物體11/5/2022568.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)11/1/202228.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)發(fā)展概況力和力矩顯示裝置游戲桿：2、3個(gè)自由度手控器：6個(gè)自由度表面壓力反饋裝置：直接接觸（手有2個(gè)自由度）與間接接觸（工具6個(gè)自由度）的力力學(xué)反饋手套：壓敏元件、壓力氣囊觸覺(jué)顯示裝置力顯示：位移顯示：形變軟件：觸覺(jué)交互軟件、虛擬物體和環(huán)境的物理模型、潤(rùn)色觸覺(jué)圖象11/5/2022578.3.6觸覺(jué)/力反饋觸覺(jué)/力反饋技術(shù)11/1/202228.3.7虛擬場(chǎng)景的生成虛擬場(chǎng)景靜