虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)論word版(編輯修改稿)
2025-02-04 08:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 包括技術(shù) 語音識(shí)別技術(shù)、語音合成技術(shù)。 立體顯示技術(shù) 人類從看客觀世界獲得的信息的 80%以上來自視覺、視覺信息的獲取是人類感知外部世界、獲取信息的最重要傳感通道，視覺通道成為多感知的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。在視覺顯示技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)立體顯示技術(shù)是較為復(fù)雜與關(guān)鍵的，立體視覺顯示技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的重要支撐技術(shù)。其中包括彩色眼鏡法，偏振光眼鏡法，串行式立體顯示法，裸眼立體顯示技術(shù)。不過許多立體顯示技術(shù)的產(chǎn)品存在一定的缺點(diǎn)，典型的就是對(duì)客觀觀察者的試點(diǎn)有一定的要求，不能在任意的視角去 觀察。這也期待著在以后的發(fā)展中得以解決。 其他相關(guān)技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 是多種技術(shù)的綜合， 以上 簡(jiǎn)單介紹了幾種 相關(guān) 的關(guān)鍵技術(shù)， 其實(shí) 相關(guān)的技術(shù)還有很多，如系統(tǒng)集成技術(shù)，由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著重要的作 用 ，集成技術(shù)包括有信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換 技術(shù) 、 識(shí)別與合成技術(shù)等。 10 3 虛擬現(xiàn)實(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中較成熟的應(yīng)用 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，采用這種技術(shù)可以產(chǎn)生逼真的虛擬世界。建立的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)無論從視覺上、聽覺上、操作上都能產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，可以進(jìn)行相關(guān)的試車操作，解決了真實(shí)裝備在培訓(xùn)中的制約問題，而且可以采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多用戶操作，大大提高培訓(xùn)學(xué)習(xí)的效率，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和軍事效益。 由于采用了計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置等功能，在實(shí)際操作中出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)故障可以再現(xiàn)，這一點(diǎn)及其便利。對(duì)于試車的操作和發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)顯示，可以進(jìn)行回放，這也是實(shí)裝無法實(shí)現(xiàn)的。其不足之處在于虛擬視景對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求比較高，還有操作過程中的力反饋等無法實(shí)現(xiàn)，若要實(shí)現(xiàn)，需要昂貴的外設(shè)作為支持。 建立的發(fā)動(dòng)機(jī)試車虛擬環(huán)境，是一個(gè)可以擴(kuò)展的虛擬平臺(tái)。如果輔以高精度的實(shí)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)模型，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)分析研究，成為數(shù)字化試車臺(tái)。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的 “ 心臟 ” ，在實(shí)際使用過程中，機(jī)務(wù)培訓(xùn)、判別發(fā)動(dòng)機(jī)的性能 、各種飛行前檢查等項(xiàng)工作的順利開展是保證飛機(jī)飛行安全、提高戰(zhàn)斗力的重要保障。目前，此類工作大多數(shù)是結(jié)合實(shí)裝或是基于硬件形式的訓(xùn)練模擬器展開的，具有代價(jià)昂貴、維護(hù)復(fù)雜等限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)，建立11 數(shù)字化飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，可以創(chuàng)建出真實(shí)感和沉浸感較強(qiáng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車環(huán)境，為各種機(jī)務(wù)工作提供模擬試車服務(wù)，提高保障人員的操作水平和操作技能，將產(chǎn)生較大的軍事和經(jīng)濟(jì)效益。 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車環(huán)境，包括飛機(jī)、座艙、機(jī)場(chǎng)等的物理模型和機(jī)務(wù)操作邏輯、發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)仿真模型。機(jī)務(wù)操作可以在虛擬的座艙內(nèi)進(jìn)行 ，操作響應(yīng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型在后臺(tái)運(yùn)行，既能保障操作與視景上的沉浸感，又能保證發(fā)動(dòng)機(jī)性能的準(zhǔn)確性。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段有很多。從底層的實(shí)現(xiàn)層面來講，有 OpenGL 和DirectX 技術(shù)。從高層的實(shí)現(xiàn)手段上講，分兩個(gè)方面：一是虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)；二是虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)的建模軟件有 ： MAYA、 3D MAX、 Creator等。虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)軟件有： VEGA、 OPENGVS、 VTree、 VRtools、 EON 等。 這些高層的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件一般是將底層的實(shí)現(xiàn)方法封裝，給用戶提供了基于現(xiàn)實(shí)的對(duì)象的描述，使用起來方便快 捷 。 基于 OpenGL 的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì) 中 的應(yīng)用研究 OpenGl 簡(jiǎn)介 OpenGL 即開放性圖形庫（ Open Graphic Library）是一個(gè)三維的計(jì)算機(jī)圖形和模型庫，也似該領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它是一種高性能的開放式且功能強(qiáng)大的 3D 圖像庫，具有幾百個(gè)指令和函數(shù)。 OpenGL 靈活方便的實(shí)現(xiàn)了二維和三維的高級(jí)圖形技術(shù)，在性能上表現(xiàn)得異常優(yōu)越，它具有建模、變換、光線處理、色彩處理以及動(dòng)畫等能力，在圖形效果處理上增加了紋理映射、物體運(yùn)動(dòng)模糊效果和霧化效果等等 。 使用 專業(yè)建模軟件建模并向 OpenGL 轉(zhuǎn)化 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的三維模型均是由 3DS MAX 等專業(yè)建模軟件構(gòu)造而成。但是由于 3DS MAX 交互性較差，而且 3DS MAX 模型的默認(rèn)存儲(chǔ)格式 max，不易被交互性靈活的 OpenGL 所讀取。因此，我們采用 3DS MAX 模型的另一種易于 OpenGL 讀取的文件格式 3ds 作為三維模型的存儲(chǔ)格式，然后將12 模型通過 OpenGL 導(dǎo)入三維場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)交互性操作。圖 和圖 所示的模型為在專業(yè)建模軟件 3D MAX 中創(chuàng)建的兩個(gè)模型。下面，具體介紹一下將 3ds 文件導(dǎo)入 OpenGL 的實(shí)現(xiàn)過程。 圖 變壓器 圖 安全器材 3ds 模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 3DS 格式文件是一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件，它由塊 (chunk)組成 (見圖 )。每個(gè)塊包括塊的索引 (ID： Indentification)、塊所包含的內(nèi)容、塊的組成以及下一個(gè)塊的位置。 在 3DS 文件中，判斷 1 個(gè)塊所存儲(chǔ)的內(nèi)容是由通過這個(gè)塊的索引 (ID)來實(shí)現(xiàn)的。不同類型的塊具有不同的 ID。 3DS 文件本身有 1個(gè)主塊 (MainChunk)，這個(gè)主塊的 ID 為 4D4D。主塊始終出現(xiàn)在文件的開始處，通過對(duì)文件開始的兩個(gè)字節(jié)內(nèi)容進(jìn)行判斷，便可知道當(dāng)前操作的文件是否為 3DS 文件，這樣就可以避免打開不正確類型的文件。 為保證文件結(jié)構(gòu)的完整性以及可操作性，不同的塊在文件中是按一定的體系來存儲(chǔ)的。在這個(gè)體系中，主塊 (Main Chunk)在最頂端，在主塊之下嵌套了各個(gè)子塊，并且子塊之間也是相互嵌套的。這樣 ，塊與塊之間的關(guān)系得到了體現(xiàn)，方便了讀取。比如作為整個(gè)場(chǎng)景的環(huán)境設(shè)置 (包括視點(diǎn)、光源、材質(zhì)等 )放在其他實(shí)體塊的前面，對(duì)這些實(shí)體產(chǎn)生作用。 在 3DS 文件中，每個(gè)實(shí)體都是由三角形面片組成的。這樣，一個(gè)三維模型 (3DModel)包括一個(gè)或多個(gè)三維實(shí)體 (3DObject)，一個(gè)三維實(shí)體又由一個(gè)或多個(gè)面片 (CFace)組成。在記錄數(shù)據(jù)的時(shí)候，三維實(shí)體的塊當(dāng)中記錄了一系列的三維空間坐標(biāo)和二維紋理坐標(biāo)，13 而每個(gè)面片塊中則通過對(duì)這些坐標(biāo)的索引來表示面片在空間中的位置以及對(duì)應(yīng)的紋理。 材質(zhì)塊中記錄了用于檢索該材質(zhì)的名稱，如果材 質(zhì)是由文件來創(chuàng)建的，則包括文件名，否則記錄材質(zhì)的顏色。在三維模型當(dāng)中記錄了一個(gè)或多個(gè)材質(zhì) (CMaterialInfo)，在實(shí)體當(dāng)中則通過對(duì)材質(zhì)的索引來決定當(dāng)前實(shí)體引用了哪個(gè)材質(zhì)。 3ds 數(shù)據(jù)模型的讀取 根據(jù)以上對(duì) 3DS 數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)的分析，能夠應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)一種能方便、快速、準(zhǔn)確對(duì) 3DS 文件進(jìn)行讀取的方法。其中的 CVector2 類和 CVector3 類存儲(chǔ)二維和三維數(shù)據(jù)，用于記錄空間坐標(biāo)以及紋理坐標(biāo)。 C3DModel 類包含了整個(gè)三維模型，它由若干個(gè)三維實(shí)體 ( 用 C3Dobject 存儲(chǔ) ) 和 若 干 個(gè) 材 質(zhì) 信 息 ( 用CmaterialInfo 存儲(chǔ) )組成。論文大全。 C3Dobject 中記錄了組成這個(gè)實(shí)體
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