【文章內(nèi)容簡介】 模式。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 35 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 三、觸覺與力覺反饋裝置 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 36 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 三、觸覺與力覺反饋裝置 ?數(shù)據(jù)手套 ? 數(shù)據(jù)手套 (DataGlove)是一種把手勢輸入計算機的工具。戴上數(shù)據(jù)手套后，當手活動時手套檢測這些活動，并向計算機送出相應(yīng)數(shù)據(jù)，計算機將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為虛擬手的動作，如握拳、手平直、伸出食指等。根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)定，不同的手勢可以表示不同的控制指令，例如用手平直指出飛行的方向，用握拳表示返回等。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 37 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 三、觸覺與力覺反饋裝置 ?空間球 ?作為個人計算機附件的鼠標在二維圖形空間中獲得廣泛的應(yīng)用，但為了在三維空間內(nèi)工作，就需要空間球及三維鼠標等工具。空間球 ( Space Ball)也稱跟蹤球 (Track Ball)，它是一個放在帶有一系列開關(guān)的底座上的小球，球中心有一個固定的小塑料柱，柱上安置了 6個紅外發(fā)光二極管。球的外殼可以活動，外殼上裝有 6個光電傳感器，接收來自中心的紅外線。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 38 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 四、聲音設(shè)備 ?3D聲音設(shè)備就是根據(jù)人的聽覺感知機理，在不同的聲音環(huán)境（如室外、室內(nèi)等）和耳朵、聲源的不同方位下，提供相應(yīng)的聲音。 ?3D聲音效果的生成可以由事先錄制的聲音生成聲音文件，在虛擬現(xiàn)實生成器中將聲音文件附加在相應(yīng)的虛擬對象上，例如將汽車發(fā)動機啟動的聲音文件附在啟動按鈕上，當按下啟動按鈕時，就會有相應(yīng) 3D聲音效果產(chǎn)生。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 39 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 虛擬現(xiàn)實的軟件環(huán)境 ? 虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱 —— MRTK軟件包 ? 虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱 —— WTK程序包 ?CDK(Cyberspace Developer Kit)軟件包 ?虛擬現(xiàn)實的造型語言 VRML 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 40 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 虛擬現(xiàn)實的軟件環(huán)境 ?一個成功的虛擬現(xiàn)實工具軟件應(yīng)具有以下四個特征 ?(1)有效性 。開發(fā)的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量依賴于用戶觀察到的圖像對用戶動作的響應(yīng)。 ?(2)靈活性 。虛擬現(xiàn)實是一種新型交互技術(shù)，發(fā)展速度很快，因此虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具必須足夠靈活，以適應(yīng)新技術(shù)帶來的硬、軟件的變化。必須很容易支持新的設(shè)備并提供新的交互手段。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 41 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 虛擬現(xiàn)實的軟件環(huán)境 ?(3)分布式 。 目前構(gòu)造的虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)很復(fù)雜，都需要多臺工作站協(xié)同工作。典型的系統(tǒng)一般使用兩條工作站，一臺產(chǎn)生頭盔顯示器所需的圖像，另一臺工作站處理待顯示的信息。這種處理不能由應(yīng)用開發(fā)人員完成，而應(yīng)由虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具完成。 ?(4)實時性 。虛擬環(huán)境用戶界面要求用戶行為對頭盔顯示器反映的延遲最小。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 42 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 虛擬現(xiàn)實的軟件環(huán)境 ?虛擬現(xiàn)實的軟件實現(xiàn)包括虛擬物體的幾何模型、運動模型和物理模型的建立，虛擬立體聲的產(chǎn)生，模型管理技術(shù)及實時模擬技術(shù)等 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 43 頁 VR模式管理技術(shù) 幾何建模 物理建模 運動建模 模型分割 實時模擬 輸入輸出 建模 聲音建模 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 一、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱 —— MRTK軟件包 ?MRTK (Minimal Reality Tool Kit)工具箱是加拿大Alberta大學的 Mark Green教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱。 MRTK是一個支持虛擬系統(tǒng)開發(fā)的程序庫，具有很好的移植性能運行于多種工作站，并支持各種輸入輸出設(shè)備， MRTK還支持分布式用戶界面、數(shù)據(jù)共享、各種交互技術(shù)、實時性能分析等。 MRTK沒有提供高層次的虛擬現(xiàn)實環(huán)境構(gòu)造工具．該工具箱可用 SGI和 DEC工作站上的 C語言直接調(diào)用。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 44 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 一、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱 —— MRTK軟件包 ?MRTK工具箱提供了 6個程序包。 ? (1)數(shù)據(jù)共享程序包。該程序包用于在各應(yīng)用程序間傳遞數(shù)據(jù)。表示計算結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由主程序和產(chǎn)生該數(shù)據(jù)的計算程序共享。數(shù)據(jù)共享程序使得兩個程序能共享同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個程序都有一份數(shù)據(jù)拷貝，在程序的關(guān)鍵地方對數(shù)據(jù)進行同步處理，即一個程序?qū)⑵鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容送到另一程序。因此在上述例子中，每一次計算結(jié)束時，計算程序把數(shù)據(jù)的最新的值送到主程序。 ? (2) VPL Data Glove程序包。它是 MRTK工具箱中最復(fù)雜的一個，該程序包分為兩級，第一級支持與 Data Glove數(shù)據(jù)手套的基本交互，將其數(shù)據(jù)信息送到用于產(chǎn)生虛擬手圖像的從屬進程。第二級支持人機交互技術(shù)的手勢識別。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 制 第 45 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 一、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱 —— MRTK軟件包 ?(3)坐標映射程序包。該程序包是將設(shè)備坐標映射到虛擬環(huán)境坐標。在虛擬環(huán)境系統(tǒng)中有三類輸入輸出坐標系：設(shè)備坐標系、工作空間坐標系及應(yīng)用環(huán)境坐標系。從設(shè)備坐標到工作空間坐標的映射依賴于設(shè)備在工作空間的位置。 ?(4)Polhemus Isotrak數(shù)字化程序包。該程序包支持Polhemus Isotrak數(shù)字化儀的使用。數(shù)字化儀報告?zhèn)鞲衅鞯奈恢煤头较?，程序包產(chǎn)生的位置和方向?qū)⑺偷綉?yīng)用程序。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 46 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 一、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工具箱 —— MRTK軟件包 ?(5)語音合成程序包。語音合成程序包提供了一個簡單的與設(shè)備無關(guān)的語音合成接口。該程序包的主要目的是產(chǎn)生聲音效果以實現(xiàn)對用戶行為的響應(yīng)。語音處理軟件包分為兩個部分：與語音合成設(shè)備接口的服務(wù)器和由程序調(diào)用的客戶機進程。 ?(6)顯示設(shè)備程序包。這種程序包要支持用于虛擬環(huán)境系統(tǒng)的很多種顯示設(shè)備，從用戶的角度來看，顯示設(shè)備程序包只考慮顯示設(shè)備的主要信息而屏蔽掉其他信息，這樣更容易將其從一種應(yīng)用設(shè)備移植到另一種應(yīng)用設(shè)備。應(yīng)用所顯示的設(shè)備的參數(shù)將在應(yīng)用的配置部分設(shè)定。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 47 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱 —— WTK程序包 ?1． WTK庫中的主要組成類 ?WTK用一種面向?qū)ο蟮拿绞絹斫M織，主要組成類有場景類 ( Universe)、對象類 (Object)、多邊形類 (PoLygon)、路徑類 (Path)、傳感器類 (Sensor)、視點類 (Viewpoint)、光源類 (Lightsource)、入口類 (Port)和動畫類 (Animation)。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 48 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 二、虛擬顯示系統(tǒng)應(yīng)用工具箱 —— WTK程序包 ?2． WTK的主要特點 ?①對各種虛擬系統(tǒng)的硬件設(shè)備提供軟件支持，且對特殊的設(shè)備也可利用 WTK迅速開發(fā)接口；②提供了幾百種功能的 C語言庫，可在短時間內(nèi)建立起實時三維圖形的應(yīng)用系統(tǒng)；③ WTK的應(yīng)用對象模型是利用三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)制作的，通過將DXF文件以外的三維數(shù)據(jù)變換為 DXF文件格式，就可以構(gòu)造出虛擬應(yīng)用環(huán)境；④可實時、高速地將紋理粘貼在三維圖像表面并能簡便地對三維空間的對象表面進行設(shè)計；⑤在虛擬世界里，可配置多個光源，也可實時移動或更換光源，進而創(chuàng)建更為真實的三維空間。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 49 頁 規(guī)格嚴格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學院 三、 CDK(Cyberspace Developer Kit)軟件包 ? CDK(Cyberspace Developer Kit)軟件包是一種在 DOS下運行的軟件包，具有靈活建模的特點。 它是由 Auto Desk公司開發(fā)、使用面向?qū)ο蟮恼Z言 —— 編寫，共有 1 200多個庫函數(shù)和 140個類，都具有類的典型屬性 —— 繼承性和多態(tài)性。根據(jù)功能的不同，可以把 CDK軟件包分為幾何結(jié)構(gòu)(Geometry)、幾何輸入和輸出 (Geometry Import and Export)、顯示 (Display)、聲音 (Audio)、傳感器 (Sensor)、排表 (Scheduling)、事件 ( Events)、物理現(xiàn)象 ( Physics)、觀察者 (Viewers)、分布模擬 (Distributed Simulation）和線性代數(shù)及運用 (Linear Algebra and Utlity)等 11組。 2023/1/31 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 50 頁 規(guī)格嚴格 功夫到