虚拟现实技术知识点总结 |
您所在的位置:网站首页 › vr软件开发是指什么 › 虚拟现实技术知识点总结 |
一、概论
虚拟现实技术是指采用以计算机技术为核心的现代高新技术,生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的虚拟环境,参与者可以借助必要的装备,以 自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互,并相互影响,从而获得等同真实环境的感受和体验。 1.基本特征 想象性 沉浸感 交互性 2.虚拟现实系统的分类 桌面式VR系统 沉浸式VR系统 增强式VR系统:部分真实环境由虚拟环境取代,减少构成复杂真实环境的开销; 分布式VR系统:基于网络的虚拟环境,多个 用户同时参加一个虚拟现实环境 3.虚拟现实系统的组成 三维的虚拟环境产生器及其计算部分 由各种传感器构成的信号采集部分 由各种外部设备构成的信息输出部分 二、虚拟现实系统输入设备 1.跟踪定位设备作用:能够实时地测量用户身体或其局部的位置和方向,并将其作为用户的输入信息传递给虚拟现实系统的主控计算机,从而根据用户当前的视点信息刷新虚拟场景的显示。 分类 常用:电磁跟踪器,光学跟踪器,超声波跟踪器其他:机械跟踪器、惯性跟踪器、GPS跟踪器如何描述对象在三维空间中的位置和方向?? 六自由度:物体在三维空间运动时,具有6个自由度;其中,3个用于平移运动,3个用于旋转运动。 **平移自由度:**X,Y,Z坐标值**旋转自由度:**俯仰角,横滚角,航向角性能指标 精度: 指对象真实的三维位置与跟踪器测量出的三维位置之间的差值。抖动: 指当被跟踪对象固定不变时,跟踪器输出结果的变化偏差: 指跟踪器随时间推移而累积的误差延迟: 动作与结果之间的时间差 电磁跟踪器 原理:利用磁场的强度来进行位置和方向跟踪交流电发射器由3个互相垂直的线圈组成,当交流电在3个线圈中通过时,就产生互相垂直的3个磁场分量,在空间传播。 接收器也由3个互相垂直的线圈组成,当有磁场在线圈中变化时,就在线圈上产生一个感应电流,接收器感应电流强度与其距发射器的距离有关。 优点缺点其敏感性不依赖跟踪方位延迟较长不受视线阻挡的限制跟踪范围小体积小,价格便宜容易受环境中大的金属物体或其他 磁场的影响,信号发生畸变,跟踪 精度降低接触式扫描仪 非接触式扫描仪 激光式扫描仪 光学式扫描仪 三、虚拟现实系统输出设备 1.图形显示设备 人类视觉系统的特性 中央凹和聚焦区 立体视觉 视场与会聚角: 一只眼睛的水平视场大约150°, 垂直视场大约120°;双眼水平视场大约180°,垂直视场大约 120° 在视场中,当目光聚焦在固定点 F上时,视轴和固定点F的连线之 间的夹角确定了会聚角,如右图 所示。这个角度同时也依赖于左 眼瞳孔和右眼瞳孔之间的距离, 这个距离称为内瞳距(IPD)。 补充:视角 能够显示优质的高分辨率三维立体投影影像;是一种低成本、操作简便、占用空间较小、具有极好性能价格比的小型虚拟三维投影显示系统。 具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显 示分辨率,以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。 该系统可提供一个同房间大小的四面(或六面)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三维立体投影画面 包围的高级虚拟仿真环境中,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。 视野非常广阔,覆盖了观察者的所有视野,从而令使用者完全置身于飞行场景中,给人身临其境的沉浸感。 它使用户在虚拟世界里具有更强的沉浸感,立体高清显示技术的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。 立体视觉的基础:两只眼睛存在视差 立体显示的实现: 对同一场景分别产生相应于左右眼的不同图像,让他们之间具有一定的视差 借助相关技术,使左右双眼只能看到与之相应的图像 立体显示技术从时间特点上分为: 同时显示技术 分时显示技术 立体显示技术的设备分类 立体眼镜 被动立体眼镜(主要用于同时显示技术) 彩色眼镜, 基本原理:拍摄时,模拟人眼位置从左右两个视角拍摄出两个影像, 以滤光片重叠投影到同一画面上。放映时,用户佩戴相应的补色眼镜进行观察。缺点:由于滤光镜限制了色度,造成用户色觉不平衡,产生解决疲劳 偏振光眼镜基本原理 拍摄过程:利用干涉原理记录物体光波信息成像过程:利用衍射原理再现物体光波信息 2.三维建模技术 几何建模形状建模 人工几何建模 利用现有的图形库建模利用建模软件建模 自动几何建模(利用三维扫描设备对物体进行扫描建模)外观建模 虚拟对象外表的真实感主要取决于它的表面反射和纹理用纹理映射技术处理对象的外表 物理建模 分形技术 可以描述具有自相似特征的数据集通过简单的操作就可以完成复杂的不规则物体的建模计算量太大 粒子系统 就是将人们看到的物体运动和自然现象,用一系列运动的粒子来描述,再将这些粒子运动的轨迹映射到显示 屏上,在显示屏上看到的就是物体运动和自然现象的模拟效果了。 运动建模对象位置 碰撞检测 层次包围盒法沉浸感与交互性 语音识别技术 当通过一个话筒将声音输入到系统中,系统把它转换成数据文件后,语音识别软件开始以输入的声音样本与事先储存好的声音样本进行对比工作。声音对比工作完成之后,系统输入一个它认为最“像”的声音样本序号,由此确定刚才的声音是什么意义,进而执行此命令。 完整的语音识别过程 语音特征提取 声学模型与模式匹配 语言模型识别与语言处理 语音合成技术 实现方法 拼接技术 收集整理大量人们的语音,形成一个庞大的语音资料库根据人们输入的文字在资料库找到对应的进行拼接成一个完整的句子输出缺点:依托一个庞大的语音库耗时,效果逼真度差 统计参数合成技术 利用数学模型统计出一个语言的特色重建出声音的波形好处:不需要大量的资料库缺点:合成的声音不真实 基于深度学习的语音合成 WaveNet使用卷积神经网络学习输入样本的特征,根据学习到的特征产生相应的语音 缺点:速度太慢;需要文本前端的支持,前端分析出错,将直接影响合成 效果。 Deep Voice 的做法是仿照传统参数合成的各个步骤,将每一阶段用一个神经网络模型来代替。那整个模型就是一个大的神经网络。 人机交互技术 概念:人机自然交互技术是指在计算机系统提供的虚拟环境中, 人应该可以使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语音等各种感 觉方式直接与之发生交互的技术。 手势识别 输入设备 基于数据手套的识别 利用数据手套和空间位置跟踪定位设备来捕捉手势的空间运动轨迹和时序信息。 基于视觉(图像)的识别系统 通过摄像机连续拍摄手部的运动图像,然后采用图像处理技术提取出图像中的手部轮廓,进而分析出手势形态 面部表情识别步骤 人脸图像的检测与定位表情特征提取 静态图像特征提取序列图像特征提取 模块匹配表情识别![]() 鱼眼镜头: 视角范围大,可达180度以上焦距短,会产生特殊的变形效果景深长,有利于表现照片的大景深效果广角镜头 相对于鱼眼镜头,没有那么严重的透视变形,拼接出的全景图片分辨率较高全景云台 相机的稳定器,起到平衡与稳定作用相机的节点:节点是指相机的光学中心,穿过此点的光线不会发生折射,在拍摄鱼眼照片时,相机必须绕着节点转动,才能保证全 景拼合的成功。云台的作用正是如此。云台安装于三脚架 上。它保证了相机转动时,镜头的“节点”正好位于转动 轴上。三角架 全景图的拍摄或制作一般采用以下的硬件配置方案 数码相机+鱼眼镜头+三脚架+全景云台 三维建模软件营造虚拟场景 全景照片的制作 拍摄图片 |
今日新闻 |
推荐新闻 |
CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3 |