虛擬現(xiàn)實(shí)chappt課件-展示頁
2025-05-13 12:08本頁面
【正文】 操作非常簡(jiǎn)單 ?便攜 Gypsy特點(diǎn) ： ?15個(gè)關(guān)節(jié)位置由 42個(gè)單向?qū)щ娝芰暇茈娢挥洔y(cè)得 ?精度 ，范圍 18米，采樣頻率 30 ?使用了腳步微動(dòng)開關(guān) ?使用了陀螺儀 機(jī)械跟蹤器的優(yōu)點(diǎn) ?簡(jiǎn)單易用 ?精度保持相對(duì)穩(wěn)定，基本取決于關(guān)節(jié)傳感器的分辨率 ?相對(duì)于電磁跟蹤器，不受周圍環(huán)境中金屬物質(zhì)和磁場(chǎng)的影響 ?相對(duì)于光學(xué)跟蹤器，不存在視覺阻擋問題 機(jī)械跟蹤器的缺點(diǎn) ?工作范圍有限：機(jī)械臂有尺寸限制，過長(zhǎng)則重量和慣性增加，機(jī)械振動(dòng)敏感性增加。 降低延遲的方法： ：讓跟蹤器和通信的周期與顯示的周期同步。 跟蹤器的性能參數(shù)－ 延遲 跟蹤器的 延遲 指對(duì)象的位置或方向的變化與跟蹤器檢測(cè)到這種變化之間的 時(shí)間差 注意： ?延遲的原因在于：跟蹤器對(duì)移動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng) 總是滯后的 。 注意： ?理想情況下，抖動(dòng)應(yīng)該為零，測(cè)得的位置為固定值 ?抖動(dòng)不是一個(gè)常數(shù)， 受周圍環(huán)境的影響 ?嚴(yán)重的抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致虛擬對(duì)象 振動(dòng)和跳動(dòng) 跟蹤器的性能參數(shù)－ 偏差 跟蹤器的 偏差 指跟蹤器隨著時(shí)間的推移而積累的誤差。 ?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能： ?保障虛擬三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示，盡量減少延遲； ?協(xié)調(diào)各種 I/O交互設(shè)備之間的工作，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行的性能。 虛擬現(xiàn)實(shí)定義（二）： ?虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) ——“ 3 I ”圖 ImmersionInteractionImagination Immersion Imagination Interaction 四類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 1. 基于頭盔式顯示器的系統(tǒng) 2. 投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 3. 遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)（遙在系統(tǒng)） 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 基于頭盔式顯示器的系統(tǒng) 投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)（遙在系統(tǒng)） 增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) +虛擬現(xiàn)實(shí) ?虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)： =用戶 +硬件 +虛擬環(huán)境 ?交互性 用戶 虛擬環(huán)境 用戶信息 反饋信息 第二章 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件 ?用戶 +硬件 +虛擬環(huán)境 ?交互性 用戶 虛擬環(huán)境 用戶信息 反饋信息 輸入輸出設(shè)備 必要性： ?交互性 ——VR基本特性 特殊的人機(jī)接口與外部設(shè)備 是實(shí)現(xiàn) 人機(jī)交互 的必要手段 ?商品化，不成熟原型 終極目標(biāo)： 能滿足 快速 、 自然 的交互 如 ： ?身體運(yùn)動(dòng) ——3D位置跟蹤器； ?手勢(shì) ——傳感手套； ?視覺反饋 ——立體顯示器； ?虛擬聲音 ——3D聲音生成器； ?觀察方向 ——跟蹤球和操縱桿 。?第一章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述 ?虛擬現(xiàn)實(shí)定義（一）： ?由 交互式計(jì)算機(jī)仿真 組成的一種媒體，能夠 感知 參與者的位置和動(dòng)作，替代或增強(qiáng)一種或多種 感覺反饋 ，從而產(chǎn)生一種精神沉浸或出現(xiàn)在仿真環(huán)境（虛擬世界）中的感覺。 ?采用以 計(jì)算機(jī)技術(shù) 為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等 一體化的虛擬環(huán)境 ，用戶從自己的視點(diǎn)出發(fā)，借助特殊的輸入輸出設(shè)備，采用 自然的方式 與虛擬世界的物體進(jìn)行 交互，相互影響 。 VR硬件的系統(tǒng)集成 ?VR系統(tǒng)需要：一個(gè)以 計(jì)算機(jī) 為核心、將多種I/O交互設(shè)備協(xié)調(diào)組合在一起的硬件平臺(tái)。 ?PC機(jī) 、 工作站 和 超級(jí)計(jì)算機(jī) 等 VIEW 系統(tǒng) 組成 VR系統(tǒng)平臺(tái) ——VIEW（ Virtual Interface Environment Workstation） ? VIEW:一組由計(jì)算機(jī)控制的 I/O子系統(tǒng) ?提供虛擬環(huán)境所需的 各種感覺通道的識(shí)別和控制 功能 ?HP公司的 HP900／ 835 ?SGI的圖形計(jì)算機(jī)或 HPSRX圖形系統(tǒng) —— 圖形處理 ?Plohemus空間跟蹤系統(tǒng) —— 跟蹤手部位置 ?LEEP廣角立體視景頭戴顯示器和單色液晶顯示器 ?麥克風(fēng) —— 語音識(shí)別 ?兩個(gè)耳機(jī) —— 三維聲音跟蹤 ?VPL數(shù)據(jù)手套 —— 識(shí)別使用者手勢(shì)控制系統(tǒng)的行為 ?BOOM CRT顯示器及 Fake Space遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng) ?三維跟蹤傳感設(shè)備 ?立體鼠標(biāo) ?傳感手套 ?數(shù)據(jù)衣 ?立體顯示器 ?觸覺和力覺反饋裝置 ?3D聲音生成器 典型輸入輸出裝置： 跟蹤器的作用： 獲得移動(dòng)對(duì)象的 位置 和 方向 信息； 應(yīng)用： 航行、導(dǎo)彈、 CG藝術(shù)、交通、 GPS等 VR： 高精度、快速、測(cè)量范圍小 三維位置跟蹤器 跟蹤器：跟蹤身體 身體跟蹤： VR系統(tǒng)感知參與者位置和動(dòng)作； ?身體姿態(tài)與手勢(shì)； ?跟蹤頭部：頭的朝向，影響繪制場(chǎng)景 ?手和手指：手提供了與世界交互的方法 ?眼睛：眼睛的注視方向 ?軀干：軀干的方向 ?腳：確定漫游速度和方向 ?其它身體部位：體溫、心率等 ?間接跟蹤：使用物理對(duì)象而不是身體部位來估計(jì)參與者的位置； 跟蹤器跟蹤物體的移動(dòng)： ?3D空間中移動(dòng)物體的參數(shù)： 在移動(dòng)物體上捆綁一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，則對(duì)象有： ?三個(gè)平移參數(shù)：沿 X， Y， Z軸移動(dòng)； ?三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)：沿 X， Y， Z軸旋轉(zhuǎn)，稱為“ yaw”，“ pitch”，“ roll”； ?六個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相互正交，構(gòu)成六個(gè)獨(dú)立變量：x， y， z，水平角，俯仰角，偏轉(zhuǎn)角，被稱為6自由度 （ Degree of Freedom， DOM） 不良跟蹤器的后果 ?不良跟蹤器即 定位誤差 較大的跟蹤器 ?定位誤差：跟蹤對(duì)象出現(xiàn)在不該出現(xiàn)的位置上；體驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)相違背； ?定位誤差將給用戶造成一種類似于運(yùn)動(dòng)病的癥狀，如眩暈、暈船感、視覺混亂、身體乏力等； ?衡量跟蹤器性能的參數(shù) ?精度 ?抖動(dòng) ?偏差 ?延遲 ?更新率 跟蹤器的性能參數(shù)－ 精度 跟蹤器的 精度 指對(duì)象真實(shí)的三維位置與跟蹤器測(cè)量出的三維位置值之間的 差值 注意： ?差值 ↓ 跟蹤器的精度 ↑ 跟蹤器越精確 ?精度的單位： 毫米 ， 度 ?精度隨著與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離的 增加 而 降低 ?精度 與 分辨率 不同：一個(gè)是表征測(cè)得的位置與真實(shí)位置的 差值 ，一個(gè)是可測(cè)得的被跟蹤對(duì)象的最 小的三維位置變化 跟蹤器的性能參數(shù)－ 抖動(dòng) 跟蹤器的 抖動(dòng) 指當(dāng)被跟蹤對(duì)象固定不變時(shí)，跟蹤器輸出結(jié)果的 變化 。 注意： ?偏差的根源在于跟蹤器的 不準(zhǔn)確性 ?偏差 與時(shí)間相關(guān) ，時(shí)間越長(zhǎng)，積累的偏差越大 ?校正：使用另一個(gè)無偏差的跟蹤器周期性的對(duì)當(dāng)前的跟蹤器進(jìn)行 零位調(diào)整 。 ?系統(tǒng)延遲 ＝ 測(cè)量延遲 ＋ 通信延遲 ＋ 繪制與顯示延遲 ?導(dǎo)致 HMD的運(yùn)動(dòng)與用戶看到的虛擬場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)之間有很大的 時(shí)間遲滯 ?對(duì)于使用者來說，一方面沉浸感降低，另一方面導(dǎo)致 “ 仿真病 ” 。 高速 通信線路 采樣率 （更新率） 跟蹤器的性能參數(shù)－ 更新率 跟蹤器的 更新率 指跟蹤器每秒鐘報(bào)告的測(cè)量數(shù)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1