【正文】 — 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。 2023/3/22 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(xué)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。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。 ?(6)顯示設(shè)備程序包。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)。 2023/3/22 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(xué)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。該程序包支持Polhemus Isotrak數(shù)字化儀的使用。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。該程序包是將設(shè)備坐標映射到虛擬環(huán)境坐標。第二級支持人機交互技術(shù)的手勢識別。 ? (2) VPL Data Glove程序包。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。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。 ? (1)數(shù)據(jù)共享程序包。 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。 2023/3/22 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(xué)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 2023/3/22 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(xué)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(xué)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。 ?(4)實時性 。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。 2023/3/22 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(xué)院 虛擬現(xiàn)實的軟件環(huán)境 ?(3)分布式 。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。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)。 ?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(dāng)按下啟動按鈕時，就會有相應(yīng) 3D聲音效果產(chǎn)生。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。 2023/3/22 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(xué)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。戴上數(shù)據(jù)手套后，當(dāng)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。該試驗數(shù)據(jù)手套上裝有 20個壓敏元件，當(dāng)戴上手套抓取物體時，壓敏元件的輸出經(jīng)信號處理后送到計算機，生成相應(yīng)的力模式。 Teletact系統(tǒng)是利用分布在手指上的氣袋向手提供觸覺刺激，各氣袋的壓力數(shù)值由計算機根據(jù)試驗結(jié)果計算確定。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 33 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(xué)院 三、觸覺與力覺反饋裝置 ?在虛擬現(xiàn)實中為了產(chǎn)生真實的感覺，必須提供觸覺和力覺反饋，特別在遙控機械手等開放型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中更是這樣。使用封閉式頭盔時，用戶只能看到頭盔內(nèi)顯示的圖像，而使用半封閉式頭盔時，用戶可同時看到現(xiàn)實世界和計算機產(chǎn)生的圖像。觀察者的頭部運動和由此引起的視角變化通過傳感器傳給計算機，計算機相應(yīng)地變化圖形，就像人在給定的環(huán)境中環(huán)視所見到的那樣。用顯示器的幀號控制立體眼睛的透明與否，當(dāng)顯示左眼視圖時，左眼液晶透明，則左眼只能看到相對應(yīng)的左眼視網(wǎng)。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 30 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(xué)院 二、視覺設(shè)備 ?開關(guān)式（或液晶式）立體眼鏡 ，這種顯示方式是將左右眼視圖以一定的頻率交替顯示在液晶屏上，例如使用 80Hz的刷新率，每秒掃描 40幅左眼視圖和40幅右眼視圖，即采用 40Hz隔行掃描顯示器，把左視圖寫到偶掃描行，把右視圖寫到奇掃描行。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 29 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(xué)院 二、視覺設(shè)備 ?雙色眼鏡 的兩個鏡片分別具有藍色（左）和紅色（右）膜，而左右眼視網(wǎng)則分別以紅色（左）和藍色（右）表示并投影到屏幕上。為了獲得平滑穩(wěn)定的圖像，而不會出現(xiàn)閃爍感，每幅圖像的顯示時間必須超過人的視覺暫留時間，所以一般三維動畫的幀頻不少于 30幀／ s。 ?要達到物體自然的立體效果，就必須用“兩只眼睛”看物體。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 26 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(xué)院 ?(1)靜態(tài)圖像中的深度線索 ?(2)運動深度線索 ?(3)生理上的深度線索 ?（ 4）雙目視差線索：當(dāng)我們用雙眼看同一景物時，由于左、右眼位置不同，這就意味著我們總是從兩個略有不同的角度來觀察物體的兩個側(cè)面，這樣形成的兩幅圖像不完全一致，稱這種差別為雙目視差。研究表明，視覺為人類提供了， 70%以上的信息。相位相干測量法可以排除噪聲的干擾，且可以進行連續(xù)測量，具有測量精度高、數(shù)據(jù)更新速率高和魯棒性好的優(yōu)點，但容易產(chǎn)生積累誤差，故活動范幽范圍受到限制。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 24 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(xué)院 一、三維（ 3D）位置跟蹤器 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 25 頁 頭盔式顯示器就采用了相位相干測量系統(tǒng)。飛行時間法是通過測量聲波從發(fā)射器到接收器的傳播時間來判斷被測物體的方向和距離。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 23 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(xué)院 一、三維（ 3D）位置跟蹤器 ?2. 超聲波式跟蹤器 ?它采用頻率為 40～ 50 kHz的超聲波信號，通過多個發(fā)射器和接收器進行測量（見圖 ）。 ? 一個完整的測量周期是 10 ms，由 4個 ms的區(qū)間組成，在 4個區(qū)間內(nèi)依次向 3組發(fā)射線圈輸出電流脈沖。它們都由磁發(fā)射器、磁接收器和計算模塊組成，磁發(fā)射器和接收器由繞在邊長約 25mm的立方鐵心上的 3組正交線圈組成。 ?目前采用的位置跟蹤器有磁場式、超聲波式、紅外線式及發(fā)光二極管式等，但使用較多的是磁場式及超聲波式。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 21 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(xué)院 一、三維（ 3D）位置跟蹤器 ?為了實現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實中的漫游，必須知道瀏覽者在三維空間中的位置和方向，尤其是必須知道頭部的位置與方向，以相應(yīng)地改變場景。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 18 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(xué)院 四、虛擬現(xiàn)實在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 19 頁 美國 MID公司開發(fā)的 ADAMS軟件是構(gòu)成產(chǎn)品的虛擬原型的一個很好平臺，其中的 car模塊是 MID與Audi、 BMW、 Renault和 Volvo等公司合作開發(fā)的整車虛擬設(shè)計軟件包，集成了它們在汽車設(shè)計、開發(fā)等方面的經(jīng)驗。 1972年，美國通用汽車公司首先開發(fā)了車輛動力學(xué)和燃油經(jīng)濟性的通用預(yù)測程序 GPSIM,該程序可以模擬汽車在任何行駛工況下的瞬時油耗、累計油耗、行駛時間和距離，預(yù)計汽車設(shè)計參數(shù)：質(zhì)量、傳動比、空氣阻力系數(shù)等的變化對汽車的影響。 ?7)添加操縱功能和性能。 ?5)特征輪廓的粘貼，以更好地表達某些細節(jié)。 ?3)簡化：根據(jù)不同要求刪去不必要的細節(jié)。 2023/3/22 汽車 數(shù)字化開發(fā)技術(shù) 第 15 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(xué)院 三、產(chǎn)品的虛擬原型 ?建立虛擬原型的主要步驟如下： ?1)從 CAD／ CAM模型中取出幾何模型。 虛擬原型不是要代替現(xiàn)有的 CAD技術(shù)，而是在 CAD