l論文-虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述作者：廉志超學(xué)號(hào)：1606210415摘要：介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義、所具有特征、介紹了建模技術(shù)，Web3D技術(shù)，之后討論了虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)平臺(tái)EON，最后探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目前所面臨的十大科學(xué)技術(shù)問題。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：虛擬現(xiàn)實(shí)；建模技術(shù)；Web3DEON1、虛擬現(xiàn)實(shí)定義：虛擬現(xiàn)實(shí)定義：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為

2、的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中[1]。2、虛擬現(xiàn)實(shí)的特征、虛擬現(xiàn)實(shí)的特征1993年BurdeaG在Electro93國際會(huì)議上發(fā)表的“VirtualRealitySystemApplication”一文中提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三角形。即三“I”特征:Immersion(沉浸)、Interaction(交互)、Imagination(構(gòu)想)。Immersion(沉浸)是指用戶可以沉浸于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中和使用戶投入到由計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景

3、中的能力用戶在虛擬場(chǎng)景中有“身臨其境”之感。他所看到的、聽到的、嗅到的、觸摸到的完全與真實(shí)環(huán)境中感受到的一樣。它是VR系統(tǒng)的核心。Interaction(交互)是指用戶與虛擬場(chǎng)景中各種對(duì)象相互作用的能力。它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。用戶進(jìn)入虛擬環(huán)境后通過多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互作用用戶可以進(jìn)行必要的操作虛擬環(huán)境中做出的相應(yīng)響應(yīng)亦與真實(shí)的一樣如拿起虛擬環(huán)境中的一個(gè)籃球你可以感受到球的重量扔在地上還可以彈跳。交互性包含對(duì)象的可操作

4、程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度、虛擬場(chǎng)景中對(duì)象依據(jù)物理學(xué)定律運(yùn)動(dòng)的程度等VR是自主參考系即以—2—用戶的視點(diǎn)變化進(jìn)行虛擬交換。Imagination(構(gòu)想)是指通過用戶沉浸在“真實(shí)的”虛擬環(huán)境中與虛擬環(huán)境進(jìn)行了各種交互作用從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)從而可以深化概念萌發(fā)新意產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的飛躍。因此虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接口而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識(shí)提高感性和理性認(rèn)識(shí)從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。這種構(gòu)思

5、結(jié)果輸入到系統(tǒng)中去系統(tǒng)會(huì)將處理后的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示或由傳感裝置反饋給用戶。如此反復(fù)這是一個(gè)學(xué)習(xí)———?jiǎng)?chuàng)造———再學(xué)習(xí)———再創(chuàng)造的過程因而可以說VR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動(dòng)。物理建模綜合體現(xiàn)對(duì)象的物理特性，包括重量、慣性、表面硬度、柔軟度和變形模式等。柔軟建模分為兩類：一類用于表現(xiàn)人與動(dòng)物，另一類則表現(xiàn)自然場(chǎng)景。典型的建模方法包括：分形技術(shù)，用于對(duì)具有自相似的層次結(jié)構(gòu)的物體建模；粒子系統(tǒng)，用于對(duì)有生命周期的、動(dòng)態(tài)的、運(yùn)動(dòng)的物體建模；碰撞響

6、應(yīng)建模，用于對(duì)物體碰撞時(shí)的變形建模。3.3運(yùn)動(dòng)建模運(yùn)動(dòng)建模主要用于確定三維對(duì)象在世界坐標(biāo)系中的位置，以及它們?cè)谔摂M世界中的運(yùn)動(dòng)。通過設(shè)置觀察世界的方式，即虛擬相機(jī)的運(yùn)動(dòng)。虛擬相機(jī)圖像需要經(jīng)過變換投影到二維顯示窗口中，為用戶提供視覺反饋。行人運(yùn)動(dòng)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中行人行為特征的抽象和數(shù)學(xué)描述，典型的代表性模型有元胞自動(dòng)機(jī)模型、磁力場(chǎng)模型、社會(huì)力模型，排隊(duì)論模型。3.4行為建模行為建模是探索一種能夠接近真實(shí)對(duì)象行為的模型，使人能夠按照這種模

7、型方便地構(gòu)造出一個(gè)行為上的正式的虛擬實(shí)體對(duì)象。虛擬環(huán)境中虛擬實(shí)體對(duì)象的行為可以分為兩類：需要用戶控制的行為和不需要用戶控制的行為。目前，已有的行為建模方法大致分為5種，基于Agent的行為建模，基于狀態(tài)圖的行為建模，基于物理的行為建模，基于特征的行為建模和基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的行為建模。3.5聲音建模虛擬聲音建?？梢远x為人類用聽覺模型把信息精確的傳輸給操作員的一種媒體，它兼有方向特性和語義特性，以及在虛擬環(huán)境中的形成動(dòng)態(tài)物體和事件的自然表達(dá)。

8、距離和方向?qū)β曇舻膫鞑ゾ哂幸欢ㄓ绊?，這也是在聲音跟蹤、聲音再現(xiàn)和處理等關(guān)鍵技術(shù)中討論的主題。4、虛擬現(xiàn)實(shí)Web3D技術(shù)Web3D一詞來源于Web3D協(xié)會(huì)，是一個(gè)國際性的非盈利組織，只要任務(wù)是制定因特網(wǎng)3D圖形的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，其前身是VRML協(xié)會(huì)。VRML(VirtualRealityModelingLanguage虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言)是3D圖形和多媒體技術(shù)通用的交換文件的格式，用來描述交互式3D對(duì)象和場(chǎng)景的幾何對(duì)象的尺寸和形狀、色彩、材質(zhì)、

9、燈光、動(dòng)畫及其交互性支持紋理映射，全景背景，霧、視頻、音頻、對(duì)象運(yùn)動(dòng)和碰撞檢測(cè)等。4.1Web3D技術(shù)的特點(diǎn)Web3D主要包括三大部分，建模技術(shù)、顯示技術(shù)、三維場(chǎng)景中的交互技術(shù)。三維復(fù)雜模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)，目前，三維復(fù)雜模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)可以兩類：一類是基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示，另一類是基于圖像的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示，在眾多的Web3D開發(fā)工具中，Cult3D是采用基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯