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虚拟现实相关技术的解读

2016/12/29    来源:e-works    e-works:吴星星      
关键字:虚拟现实技术  虚拟现实系统  
从虚拟现实的概念可知,虚拟现实技术并不是一项单一的技术,而是融合了多种技术。通过动态环境建模技术、立体显示技术、真实感实时绘制技术、人机交互技术、系统开发工具应用技术、系统集成技术等核心关键技术组成了虚拟现实系统。

虚拟现实核心技术

    从虚拟现实的概念可知,虚拟现实技术并不是一项单一的技术,而是融合了多种技术。通过动态环境建模技术、立体显示技术、真实感实时绘制技术、人机交互技术、系统开发工具应用技术、系统集成技术等核心关键技术组成了虚拟现实系统。

    动态环境建模技术

    动态环境建模技术包括实际环境三维数据获取方法、非接触式视觉建模技术等,其目的在于获取实际三维环境的三维数据,并根据其应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。只有设计出反映研究对象的真实有效的模型,虚拟现实系统才有可信度。近日出现了一款有趣的虚拟现实三维设计软件Gravity Sketch,该软件使得任何用户只需使用一个Oculus Rift或HTC Vive虚拟现实头盔,就能够在半空中创建自己的3D设计,然后将其导出到您最喜欢的设计软件或者直接传送到3D打印机里。

图1 应用虚拟现实三维设计软件Gravity Sketch建模

图1 应用虚拟现实三维设计软件Gravity Sketch建模

    立体显示技术

    立体显示是虚拟现实的关键技术之一,它使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感,立体显示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。因此,有必要研究立体成像技术并利用现有的计算机平台,结合相应的软硬件系统在平面显示器上显示立体视景。目前,立体显示技术主要以佩戴立体眼镜等辅助工具来观看立体影像。随着人们对观影要求的不断提高,由非裸眼式向裸眼式的技术升级成为发展重点和趋势。目前比较有代表性的技术有:分色技术、分光技术、分时技术、光栅技术、全息显示技术、裸眼3D投影技术、头部跟踪技术等。

图2 裸眼3D显示技术之柱状透镜技术示意图

图2 裸眼3D显示技术之柱状透镜技术示意图

    真实感实时绘制技术

    目前,三维图形技术已经较为成熟,但要实现虚拟现实系统中的虚拟世界,还必须要采用真实感实时绘制技术。“真实感”的涵义包括几何真实感、行为真实感和光照真实感。几何真实感指与描述的真实世界中对象具有十分相似的几何外观;行为真实感指建立的对象对于观察者而言在某些意义上是完全真实的;光照真实感指模型对象与光源相互作用产生的与真实世界中亮度和明暗一致的图像。而“实时”的涵义则包括对运动对象位置和姿态的实时计算与动态绘制,画面更新达到人眼观察不到闪烁的程度,并且系统对用户的输入能立即做出反应并产生相应场景以及事件的同步。它要求当用户的视点改变时,图形显示速度也必须跟上视点的改变速度,否则就会产生迟滞现象。生成真实感图形的基本步骤为构建模型和投影变换。

图3 将实体模型转换到三维观察坐标系的过程

图3 将实体模型转换到三维观察坐标系的过程

责任编辑:马倩
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