【正文】 維立體顯示 2．視差 決定立體視覺的是視差。視差的種類大致分為四種：零視差、正視差、負(fù)視差和發(fā)散視差。它們產(chǎn)生的立體感覺是不同的。 ?零視差：當(dāng)顯示的左右眼圖像之間沒有縫隙時 ， 視差為零 ， 就稱為零視差 。 ?正視差：一旦計算機(jī)顯示的立體圖像對的視差大于0， 我們就可以看到深度 。 正視差差值大于 0且小于等于人眼之間的距離 。 ?負(fù)視差：當(dāng)兩眼的目光交叉時 ， 就會產(chǎn)生負(fù)視差 。這時 ， 所觀察的對象將會浮現(xiàn)在兩眼與顯示器之間的空間中 。 ?發(fā)散視差 ：視差的值比兩眼之間的距離還要大 。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 視覺 媒體的三維立體顯示 3．立體圖像的產(chǎn)生 （ 1）旋轉(zhuǎn)法 一個很簡單的方法是將一幅圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以制造出視差效果 。 旋轉(zhuǎn)的順序是： ? 將整個圖像從左至右旋轉(zhuǎn) 4176。 ， 以產(chǎn)生左眼圖像 ? 將整個圖像從右至左旋轉(zhuǎn) 4176。 ， 以產(chǎn)生右眼圖像 ? 執(zhí)行透視投影 ? 顯示圖像 使用旋轉(zhuǎn)的方法產(chǎn)生出的立體圖像對一些人來說并不適合，會引起不舒適感，顯示立體圖像時一般不采用這種方法。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 視覺 媒體的三維立體顯示 （ 2）投影變換法 投影變換法是模仿人眼觀察物體時產(chǎn)生的視差，通過運(yùn)算后投影到顯示器上。在這種方法中，場景中的物體對象在建模之后，通過投影變換生成線框圖，然后對該物體進(jìn)行成像處理，生成左右眼的圖像。 標(biāo)準(zhǔn)的投影變換基于單視點(diǎn)的投影。在坐標(biāo)系中，以視點(diǎn)為投影中心，將三維物體的點(diǎn)投影于顯示器的投影平面上，便在該平面上產(chǎn)生三維物體的像。把投影中心的單點(diǎn)變換為雙點(diǎn)，很容易構(gòu)造出雙眼的投影視圖出來。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 視覺 媒體的三維立體顯示 4．立體圖像的顯示 立體圖像的顯示方法有兩種。一種方法是讓一只眼睛看一個顯示器，每個顯示器只顯示對應(yīng)眼睛的圖像，這樣頭腦中就產(chǎn)生了立體圖像。這種方法的實(shí)現(xiàn)是把顯示器縮小，放入到頭盔中，這就是所謂的頭盔顯示器。另一種方法是在顯示器上快速地顯示兩眼不同的圖像，而觀察者帶上立體眼鏡進(jìn)行觀察。由于眼鏡中的液晶片與顯示的圖像同步地進(jìn)行開關(guān)切換，使得在每一時刻只有一只眼睛能夠看到對應(yīng)的圖像，只要速度足夠快，由眼睛的暫留現(xiàn)象和大腦的作用，感覺到的就是立體的圖像。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 人民郵電出版社 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 版權(quán)所有 觸覺媒體技術(shù) 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 觸覺媒體概述 皮膚可以感覺環(huán)境的溫度、濕度，也可感覺壓力，身體可以感覺振動、運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)等，這些都是觸覺在起作用，都可以作為傳遞信息的媒體。事實(shí)上，觸覺媒體就是環(huán)境媒體，它描述了該環(huán)境中的一切特征和參數(shù)。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 觸覺媒體概述 人體在信息交流過程中起的作用最大的是人的頭部、手部和整體軀干。與外界環(huán)境的觸覺交互主要包括位臵跟蹤、力量反饋等方面。 對手部信息的處理包括手部的位臵、手指的動作類型、手部的感覺、手部的力量反饋等。這些都要有特殊的設(shè)備和技術(shù)完成系統(tǒng)對手部信息的數(shù)字化和跟蹤，并將它們與系統(tǒng)的控制和應(yīng)用結(jié)合起來。這些設(shè)備和技術(shù)包括數(shù)據(jù)手套、壓力傳感手套、手部位臵超聲波跟蹤器、力量反饋接口等。對軀干的位臵跟蹤和反饋與手部和頭部很類似，但它要反映人體的體勢語言和外界對人體的力量反饋，如振動、傾覆、旋轉(zhuǎn)等。這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)服裝、三維數(shù)據(jù)座艙、模擬器等。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 簡單指點(diǎn)設(shè)備與技術(shù) 1．指點(diǎn)的任務(wù) 指點(diǎn)的任務(wù)包括： ? 選擇 ? 定位 ? 定向 ? 路徑 ? 數(shù)量 ? 操作 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 簡單指點(diǎn)設(shè)備與技術(shù) 2． 指點(diǎn)設(shè)備 指點(diǎn)設(shè)備分成直接指點(diǎn)設(shè)備和間接指點(diǎn)設(shè)備兩類。 前者直接使用特殊的指點(diǎn)設(shè)備或用手指點(diǎn)屏幕 ， 后者則通過指點(diǎn)設(shè)備的間接動作對屏幕上的對象進(jìn)行指點(diǎn) 。 直接指點(diǎn)設(shè)備包括：光筆、觸摸屏及輸入筆等。 間接指點(diǎn)設(shè)備包括：鼠標(biāo)、跟蹤球、控制桿和圖形板。這些設(shè)備不接觸顯示屏幕，所以使用時不會遮擋視線，也不易疲勞。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 簡單指點(diǎn)設(shè)備與技術(shù) 這些指點(diǎn)設(shè)備的輸入都是在顯示平面上的二維坐標(biāo)空間中進(jìn)行的，包括坐標(biāo)改變的速度。除非經(jīng)過特殊的變換，很難把它們向三維空間轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了一些新型的指點(diǎn)設(shè)備，例如腳用鼠標(biāo)器、視線跟蹤器、凝視檢測控制器等。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 位臵跟蹤 為了與系統(tǒng)交互，系統(tǒng)必須了解參與者的身體動作，包括頭、眼、手、肢體等部位的位臵與運(yùn)動方向。系統(tǒng)將這些位臵與運(yùn)動的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ǖ哪Ｊ?，對相?yīng)的動作進(jìn)行表示。 1． 手指動作測量和數(shù)字化 對手部的跟蹤采用一種稱為數(shù)據(jù)手套的工具。對手指的測量主要采用在手套的手指部位裝上能夠測量手指彎曲、移動的檢測器。檢測器的種類有光纖、測力板等。數(shù)據(jù)手套將接收到的數(shù)據(jù)送入計算機(jī)中，在計算機(jī)中被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字化格式。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 位臵跟蹤 對手指動作的測量和數(shù)字化，實(shí)際上更關(guān)心的是手指的相對位臵。拇指和食指、食指和其他手指等的相對動作包含了許多含義。識別這些相對的動作，采用的方法就是建立手指動作模式庫。首先將各種手指的動作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，進(jìn)行規(guī)范化處理后建立起動作模式并存儲起來。在使用時將實(shí)時采樣得到的數(shù)據(jù)與庫中的模式進(jìn)行比較，就可以知道手指的動作。手指動作的數(shù)字化分辨率越高，模式就越復(fù)雜，對手指動作的解釋就越豐富、越精確。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 位臵跟蹤 2．空間位臵跟蹤 在數(shù)據(jù)手套上有一個定位的裝臵，這是用于進(jìn)行手部位臵跟蹤的。手部的位臵是指手部在空中的相對位臵，所以還需要一個坐標(biāo)原點(diǎn)。事實(shí)上，無論是數(shù)據(jù)手套還是頭部的位臵跟蹤其原理都是一樣的。 另外一種測量空間位臵的裝臵稱為 Polhemus三維定位機(jī)構(gòu)，它也是一種有六個自由度的空間位臵傳感器，可相對于某一固定位臵的原點(diǎn)，得到目標(biāo)所處位臵的相對方向和位臵信號。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 力反饋與觸覺反饋 這與位臵跟蹤正好相反 ， 是由系統(tǒng)向參與者反饋力和運(yùn)動的信息 ， 如觸覺刺激 （ 物體的表面紋理等） 、 反作用力 （ 推門的門重感覺 ） 、 運(yùn)動感覺 （ 搖晃 、 振動等 ） 及溫度 、 濕度等環(huán)境信息 。 1． 力反饋 力反饋包括對重量的感知 、 對阻力的感知 （ 在水中前進(jìn)與前進(jìn)中碰壁是不同的阻力 ） 、 吸引力 （ 如分子間的吸引力 、 磁鐵的吸引力 ） 等 。 建立力反饋的直接方法是利用提供動力的電動機(jī)和對人體或人體部位進(jìn)行力反饋的 “ 外骨系統(tǒng) ”。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 力反饋與觸覺反饋 建立力的反饋可以采用簡單的方法 ， 通過顏色 、 聲音或運(yùn)動都可以間接獲得力的反饋效果 。 例如 ， 通過改變屏幕上對象的顏色， 可以表示出對象的受力情況 。 通過力感反饋裝臵 ， 可以直接提供力的反饋 ， 提供使人感受到的物理力 。 目前已建造了一些用以提供力感反饋的裝臵 。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 力反饋與觸覺反饋 2． 觸覺反饋 對于觸覺的反饋需要能夠讓人體區(qū)別出不同物體的質(zhì)感和紋理結(jié)構(gòu) 。 撫摸小貓的皮膚與撫摸烏龜殼的感覺肯定是不一樣的 。 采用某些物理裝臵 ， 可以提供一種直接通過皮膚感知的觸覺反饋 。 例如使用一種手套 ， 分布在手套內(nèi)表面上的是一個具有若干振動凸起物的矩陣 ，通過這些振動凸起物的作用 ， 可以模擬出一定的觸覺效果 。 其他的可能方法還有：在手套內(nèi)部安裝一些可膨脹的特制小泡或微型彈簧 ， 或基于在電荷的作用下某些材料可由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)以及利用記憶合金的變形功能等 。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 力反饋與觸覺反饋 3． 熱覺反饋 熱覺反饋也是一種觸覺反饋 ， 但它提供的是溫度的反應(yīng) 。 當(dāng)拿一個物體時 ， 應(yīng)該感覺到物體的溫度；當(dāng)靠近一盆虛擬的篝火時 ， 應(yīng)能感覺到篝火的溫度 。 這些反饋需要的就是熱覺反饋 。 有一種熱覺反饋系統(tǒng)使用了加熱泵 、 溫度傳感器和熱表面 ， 通過計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行控制 ， 控制的溫度范圍目前在 10～ 35℃ 之間 。 加熱泵將熱從熱表面上移入移出 ， 通過傳感器的控制 ， 就可以得到所需要的溫度 。 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 人民郵電出版社 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 版權(quán)所有 小 結(jié) 高等學(xué)校 21世紀(jì)教材 《 多媒體技術(shù)教程 》 本章重點(diǎn) ?媒體的種類，常見的媒體元素及特點(diǎn) ?聽覺特性 ?音頻的數(shù)字化和符號化及三維化處理 ?視覺特性 ?視覺媒體的數(shù)字化和三維立體顯示 ?觸覺特性 ?指點(diǎn)、位臵跟蹤、力反饋與觸覺反饋