人機交互技術第一章(序)虛擬現(xiàn)實的現(xiàn)狀和發(fā)展vr61(編輯修改稿)
2025-03-22 22:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 虛擬建筑物 工業(yè)產(chǎn)品均需要反復構思和設計，但用戶往往仍不滿意。可否在設計早期就給用戶一個逼真的產(chǎn)品樣機？ 美國波音公司 Butler設計了一個稱為 VSX的虛擬飛機 ， 它可使設計人員有身臨其境觀察飛機外形 、 內(nèi)部結構及布局的效果； 建筑設計師可在蓋樓前通過 虛擬建筑物 ， 讓用戶自己來觀察外形和內(nèi)部房間部位 ， 也便于設計師修改設計 。 3。應用 4） 外科手術和人體器官的模擬 外科醫(yī)生的培訓是一項投資大、時間長的工作，這是因為不能隨便讓實習醫(yī)生在病人身上動手術。可是不親自動手，又如何學會手術呢？ 虛擬手術臺 已能部分模仿外科醫(yī)生的現(xiàn)場。同樣，提供 模擬的人體器官 ，可讓學生逼真地觀察器官內(nèi)部的構造和病灶，具有極高的實驗價值。 3。應用 5）科學研究和計算的可視化 各種 分子結構模型 、 大壩應力計算 的結果 、 地震石油勘探數(shù)據(jù)處理 等 ， 均十分需要三維 （ 甚至多維 ） 圖形可視化的顯示和交互瀏覽 ， 虛擬現(xiàn)實技術為科學研究探索 微觀形態(tài) 等提供了形象直觀的工具 。 3。應用 6）遠程控制 虛擬現(xiàn)實可采用遙控手段 ， 通過機械手 、 機器人對危險或有毒環(huán)境進行操作 。 3。應用 7）教育、游戲與其他 這是向人們、尤其是青少年提供生動的課堂和娛樂手段的好機遇，它具有三維聲象效果、能進行交互操作的功能，因而已為商家們看好，紛紛開發(fā)低檔虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品。如虛擬博物館，網(wǎng)上景點瀏覽。 虛擬房間 積木世界 虛擬現(xiàn)實的適用特點 1。需要 高成本 制造的設備，如航天器，軍用設備。 2。 對人有危險 的環(huán)境，如核試驗、飛行訓練。 3。目前 尚未出現(xiàn) 的環(huán)境，如建筑物、天體物理 4。 關鍵技術 (系統(tǒng)框圖 ) 1992年 Bryson 主計算機 數(shù)據(jù)手套 （傳感器） （信號源） BOOM 雙筒全方 位監(jiān)視器 4。 關鍵技術 ； 、聽覺等生成技術 。 、方向跟蹤、觸覺反饋等傳感技術和設備； 。 4。 關鍵技術 影響（ 沉浸感 ）立體 視覺因素 寬視野（１８０Ｘ１５０） 立體顯示 彩色 高分辨率 頭部跟蹤 4。關鍵技術 視覺設備 紅藍濾色眼鏡 液晶開關的體視眼鏡 三維頭盔顯示器（ HMD） 雙筒全方位監(jiān)視器（ BOOM） 墻式顯示屏自動聲象虛擬環(huán)境（ CAVE） 類型： 透明 /不透明；佩戴 /不佩戴；液晶 /CRT/LED/投影 4。關鍵技術 雙眼立體視圖的生成 三維場景上任一點 P(x,y,z)， 對于 左右眼視點 L、 R， 在投影平面 z=0 上的成象點 Pl(xl,yl)、 Pr(xr,yr)計算 如下： xl = (x*k z*d/2)/(k+z) xr = (x*k + z*d/2)/(k+z) yl = yr = y*k/(k+z) 可推導得： xl = (x + d/2)/(1 + z/k) d/2 xr = (x d/2)/(1 + z/k) + d/2 可用硬件實現(xiàn) 4。關鍵技術 聽覺： 3D Stereo 聲源定位：強度（高頻）和時差（低頻） 問題：聲音從頭里發(fā)出，隨強度差而偏左或偏右 原因：與耳朵形狀有關 解決： Convolvotron($15,000) 耳內(nèi)錄音 + 計算 4。關鍵技術 觸覺 （ Haptic) Haptic: 機械感受器（壓力與紋理）與本體感受器(proprioceptor)（重量、形狀、大小） 機械臂，空氣囊，記憶金屬，小馬達，小探針。 Sandpaper (Minsky,1990) 將小馬達連到游戲桿；攪動 三維操縱棍 ,力反饋原理圖 4。關鍵技術 適當?shù)模ê唵蔚模┯|覺和 /或聽覺提示 與反饋能極大地改善人機交互質(zhì)量 兩個基本的性能指標 : 幀 頻 10fps ， 響應時間 4。關鍵技術 身體跟蹤： 位置的跟蹤（位置 +方向） 及角度的度量（指關節(jié)、光纖）； 眼動跟蹤 位置跟蹤技術： ? 正交電磁場 Polhemus trackers ? 超聲波信號 Logitec. Mattel Power Glove ? 機械連接 Fake Space Labs ? 視頻信號處理
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1