前沿技術(shù)講座課程論文-虛擬現(xiàn)實技術(shù)29(編輯修改稿)
2024-07-21 20:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 代替三維模型的局部。環(huán)境映照，具體來講，一個點的環(huán)境映照可通過取這個點為視點，將周圍場景的投影變形到一個中間面上來得到的，中間面可取球面、立方體、圓柱體等。這樣，當(dāng)通過此點沿任何方面視線方向觀察場景時，環(huán)境映照都可以提供場景的完全、準(zhǔn)確的視圖。反走樣，就是在繪制過程中的一個走樣問題，防止圖形的失真。關(guān)于真實感實時繪制技術(shù)，具體有以下幾種技術(shù)：1. 基于幾何圖形的實時繪制技術(shù)基于幾何模型的實時動態(tài)顯示技術(shù)2. 基于圖像的實時繪制技術(shù)基于圖像的繪制技術(shù)（Image Based Rendering,IBR）,完全摒棄了傳統(tǒng)的先建模、后確定光源的繪制方法，它直接從一系列已知的圖像中生成未知視角的圖像。基于圖像的繪制技術(shù)是基于一些預(yù)先生成的場景畫面，對接近與視點或視線方向的畫面進(jìn)行交換、插值與變形，從而快速得到當(dāng)前視點處的場景畫面。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，通過建模軟件所建立虛擬環(huán)境，要使用戶能夠感覺更逼真的效果，需要借助于一些特殊的技術(shù)，比如在視覺顯示技術(shù)中，需要立體顯示技術(shù)，有關(guān)立體顯示技術(shù)，有彩色眼鏡法、偏振光眼鏡法、串形式立體顯示法等。當(dāng)我們在觀看電影時，我們常用戴紅綠濾色片眼鏡看的立體電影時，這種方法就是彩色眼鏡法，其原理就是在進(jìn)行電影拍攝時，先模擬人雙眼位置從左到右兩個視角拍攝出兩個影像，然后分別以濾光片（紅、綠濾光片為多）投影重疊印到同一畫面上，制成一條電影膠片，然后戴上紅綠色眼鏡進(jìn)行觀看。既彩色眼鏡法之后，偏振光眼鏡法出現(xiàn)了，目前應(yīng)用比較多。偏振光眼鏡法是在立體電影放映時，采用兩個電影機(jī)同時放映兩個畫面，重疊在一個屏幕上，并且在放映機(jī)鏡頭前分別裝有兩個相互為90度的偏振光鏡片，投影在不會破壞偏振光方向的金屬幕上，成為重疊的雙影，觀看時觀眾戴上偏振軸互為90度、并與放映畫面的偏振光相應(yīng)的偏光眼鏡，即可把雙影分開，形成一個立體效果的圖像。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)慢慢滲透到各個領(lǐng)域，目前擬現(xiàn)實技術(shù)軍事、航空、娛樂、醫(yī)學(xué)、教育等方面應(yīng)用的越來越廣泛。我的結(jié)論是，虛擬現(xiàn)實的時代確實來臨了。我們需要思考的是，如何讓她們更便宜融入于我們的生活。：強(qiáng)化凝視如果我凝視著你，你的心跳會加速，你會記住更多我所傳達(dá)的內(nèi)容。但要同時與200人保持眼神交流幾乎不可能。而虛擬現(xiàn)實的魅力在于，我可以通過電腦，將虛擬化身顯示在每個學(xué)生的顯示屏上，每個學(xué)生都可以與我進(jìn)行眼神互動交流，覺得我一直凝視著自己。在過去15年中，我們對幾百名學(xué)習(xí)者做過試驗。結(jié)果顯示，如果學(xué)生認(rèn)為物體一直是老師目光的焦點，他聽課會更認(rèn)真，成績也會相應(yīng)地得到提升。：動作和相貌模仿心理學(xué)家認(rèn)為一個人的受歡迎程度與物體的模仿能力成正比。例如在面試中模仿面試官的姿勢、動作，對方會更喜歡你?，F(xiàn)在如果我要模仿你們，只能選擇其中一人的動作來模仿，但虛擬現(xiàn)實可以改變這一狀況。創(chuàng)建一個老師的虛擬鏡像，電腦會根據(jù)每個學(xué)生的動作創(chuàng)造出一個與學(xué)生的相貌及行為舉止更為類似，更具親和力的老師，讓學(xué)生覺得老師跟自己相像，從而更認(rèn)真地聽講。同樣，人們對于相貌更像自己的人也更有好感。：身份的轉(zhuǎn)變一個人走近一面虛擬鏡子，看到了他的化身，發(fā)現(xiàn)鏡中的自己是一名白人男性。這時突然有人按下按鈕，鏡中的形象變成了一名黑人女性，例如非裔美國人。這種虛擬化身與本體的不一致對他將有何影響?我們知道有個詞叫做“設(shè)身處地”，如果你和某人有類似的感覺，你的同理心反應(yīng)會更強(qiáng)。：美麗的化身社會心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有魅力的美麗女孩通常更自信、更外向、求職成功率也更高。在虛擬現(xiàn)實中，美麗唾手可得，每個人都可以擁有完美的化身。當(dāng)你的化身是美女時，你在上前與他人交流時會站在一個離對方相對較近的地方。此外，你的講話方式、語音語調(diào)、詞匯的選擇，都會因為你的虛擬化身而發(fā)生變化。美麗的虛擬化身能激發(fā)你的信心。：高大的化身在現(xiàn)實世界中，一個人的地位高度通常與收入、信心成正比，這是一種重要的社會暗示。在虛擬現(xiàn)實中，高大的形象也垂手可得，它甚至?xí)绊懙侥愕默F(xiàn)實財務(wù)狀況。那么這種美麗和高大的感覺會持續(xù)多久?有的人摘除頭戴式設(shè)備回到現(xiàn)實后，虛擬現(xiàn)實仍會持續(xù)對他們產(chǎn)生影響。擁有美麗虛擬化身的女孩在現(xiàn)實生活中會更加積極地參與各類社交活動，擁有高大虛擬化身的男性在現(xiàn)實世界里也會變得更為自信，擁有更強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)能力。：同理心和利他主義在虛擬現(xiàn)實中，如果你的化身是視覺障礙者或殘障人士，你會體會到各種不便，也會更加了解這些人的不易。對這種角色的扮演會提升你的同理心。而且人們在虛擬世界中更愿意幫助別人。：環(huán)境保護(hù)人類的特定行為所造成的結(jié)果無法立刻呈現(xiàn)在人們面前，如氣候變化。然而如果使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行模擬，無形的事物——如碳分子——就可以變成有形的，給人一種更直觀的感受。在美國，廁紙通常是不可循環(huán)再利用的。為了減少這類紙張的使用率，我們做了一個實驗，將測試對象分為三組：第一組成員拿到了一篇紐約時報的文章，講述的是伐木的場景。第二組成員在視頻上看到了樹木砍伐的過程。第三組成員在虛擬現(xiàn)實中身臨其境地體驗了砍樹的過程。一段時間后，我們對這三組成員進(jìn)行了后續(xù)追蹤調(diào)查，其中第三組成員的用紙量下降了20%，而其他兩組成員的行為基本沒有改變。所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)在一定程度上有助于加強(qiáng)人們的環(huán)保意識。 二、技術(shù)方法介紹開發(fā)一個應(yīng)用的第一步就是要從數(shù)學(xué)上定義基本過程,并配備已有的硬件資源。第二步就是開發(fā)對象數(shù)據(jù)庫和優(yōu)化模型,即建立對象的形狀、外表、行為、限制模型并將對應(yīng)的I/0 工具映射到仿真的世界。建立一個虛擬對象模型所要考慮的一些基本問題有以下幾個方面：幾何建模，運動建模，對象特征，模型分割等。本論文主要就幾何建模技術(shù)進(jìn)行闡述，幾何建模描述虛擬對象的形狀(多邊形)三角形和頂點、以及它們的外表(紋理、表面反射系數(shù)、顏色) 。要表現(xiàn)三維物體，最基本的是繪制出三維物體的輪廓，利用點和線來構(gòu)建整個三維物體的外邊界，即僅使用邊界來表示三維物體。三維圖形物體中運用邊界表示的最普遍方式是使用一組包圍物體內(nèi)部的表面多邊形來存儲物體的描述，多面體的多邊形表示精確的定義了物體的表面特征，但對其它物體，則可以通過把表面嵌入到物體中來生成一個多邊形網(wǎng)格逼近，曲面上采用多邊形網(wǎng)格逼近可以通過將曲面分成更小的多邊形加以改進(jìn)。由于線框輪廓能快速顯示以概要的說明表面結(jié)構(gòu)，因此，這種表示在設(shè)計和實體模型應(yīng)用中普遍采用。通過沿多邊形表面進(jìn)行明暗處理來消除或減少多邊形邊界，以實現(xiàn)真實性繪制。三、實驗結(jié)果或數(shù)據(jù)分析：對于對象的形狀建模常常可以利用現(xiàn)有的圖形庫來創(chuàng)建，常用的圖形庫有：圖形核心系統(tǒng)GKS(Graphical Kerna1 System )、程序員級分層結(jié)構(gòu)交互圖形系統(tǒng)PHIGS、開放式圖形庫OpenGL(Open Graphics Library)等。下圖是使用OpenGL創(chuàng)建的幾個幾何形體：voidNeHeWidget::paintGL(){
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