實時虛擬現實技術偏理論(課堂筆記一+二)

一、虛擬現實的定義

虛擬現實指由計算機產生的三維交互環境,用戶參與環境中,獲得角色,從而獲得體驗。
從國內外學者的概述來總結,虛擬現實技術是通過計算機和一些設備,令用戶得到視覺,聽覺,觸覺甚至於嗅覺上的體驗,使用戶在三維虛擬世界中自由探索並與之交互。

二、虛擬現實的特徵
  1. 沉浸感
    指用戶能感受到被虛擬世界所包圍,好像完全置身於虛擬世界。

  2. 交互性
    指用戶對模擬環境內物體可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。

  3. 構想性
    指虛擬的環境是人想象出來的,同時這種想象體現出設計者相應的思想,因此可以實現一些相應的目標。

三、虛擬現實的發展現況

進入20世紀90年代,迅速發展的計算機硬件技術與不斷改進的計算機軟件系統相匹配,使得基於大型數據集合的聲音和圖像的實時動畫製作成爲可能;人機交互系統的設計不斷創新,新穎、實用的輸入輸出設備不斷地進入市場,這些都爲虛擬現實系統的發展打下了良好的基礎。

四、虛擬現實技術分類
  1. 桌面式VR系統
    使用個人計算機和低級工作站來產生三維空間的交互場景。
    用戶會受到周圍現實環境的干擾而不能獲得完全的沉浸感,但由於其成本相對較低桌面式VR 系統仍然比較普及。

  2. 沉浸式VR系統
    利用頭盔顯示器,洞穴式顯示設備和數據手套等交互設備把用戶的視覺,聽覺,嗅覺和其他感覺封閉起來,而使用戶真正成爲VR系統內部的一個參與者,產生一種身臨其境,全心投入並沉浸其中的體驗。
    特點
    (1)具有高度的實時性。即計算機能夠根據用戶的一些動作,快速的做出反饋。
    (2)高度沉浸感。依據輸入輸出設備,能使用戶完全沉浸在虛擬環境裏。
    (3)具有強大的軟硬件支持功能
    (4)並行處理能力。用戶的每一個行爲都和多個設備綜合有關。
    (5)良好的系統整合性。即設備相互兼容,與軟件協調工作。

  3. 增強式VR系統
    允許用戶對現實世界進行觀察的同時,將虛擬圖像疊加在真實物理對象之上。可以使用光學技術或視頻技術實現。
    特點
    (1)真實世界與虛擬世界融爲一體。
    (2)具有實時人機交互功能
    (3)真實世界和虛擬世界是在三維空間中整合的。

  4. 分佈式VR系統
    指基於網絡構建的虛擬環境,將位於不同物理位置的多個用戶或多個虛擬環境通過的網絡相連接並共享信息,從而使用戶的協同工作達到一個更高的環境。
    主要應用於遠程虛擬會議,虛擬醫學會診,多人網絡遊戲,虛擬戰爭演習等領域。
    特點
    (1)共享的虛擬工作空間。
    (2)僞實體的行爲真實感
    (3)支持實時交互,共享時鐘。
    (4)多用戶相互通信。
    (5)資源共享並允許網絡上的用戶對環境中的對象進行自然操作和觀察。

AR技術簡介

增強現實(Augmented Reality,簡稱AR)是通過電腦技術,將虛擬的信息應用到真實世界,真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間,同時存在。

MR技術簡介

混合現實(Mix Reality,簡稱MR),既包括增強現實和增強虛擬,指的是合併現實和虛擬世界而產生的新的可視化環境。在新的可視化環境裏,物理和虛擬數字對象共存,並實時互動。

區分VR、AR、MR

虛擬現實(VR),看到的場景和人物全是假的,是把你的意識帶入一個虛擬的世界。
增強現實(AR)。看到的場景和人物一部分是真,一部分是假,是把虛擬的信息帶入到現實世界中。
從概念上來講,AR和MR 沒有明顯的區分,都是將虛擬的景物放入真實的場景中。
虛擬信息如果跟隨視線移動就是AR,如果相對於真實物品固定就是MR。

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