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虚拟现实技术简介

2013/10/12 13:11:42

 一、虚拟现实技术简介

虚拟现实技术(Virtual Reality 简称VR),是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术学、多媒体技术、人工智能技 术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手 势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真 性,而且能够突破空间、时间以及其他客观限制,感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

虚拟现实是多种技术的综合,其关键技术包括以下几个方面:

1、环境建模技术
即虚拟环境的建立,目的是获取实际三维环境的维数据,并根据应用的需要,利用获取的三维数据建立相应的实际模拟场景环境,或者建立人们虚构的三维场景;

2、立体显示技术
在虚拟现实系统中本来就是纯三维场景,传统的是二维显示,在本软件平台已经实现了一键切换红绿立体现实功能,带上红绿眼镜,整个场景就变成了立体感十足的立体效果,就像看立体电影的效果;

3、交互技术
虚拟现实技术中的人机交互目前处在了键盘和鼠标的模式,不久将来,利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备,三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段;

4、系统集成技术
由于虚拟现实系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统的集成技术为重中之重:包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别和合成技术等等;

5、高度兼容

采用流行的通用技术,使得平台很方便的进行二次、三次开发,不断增强、完善其功能,利于扩展,预留接口可以做到无缝连接,方便内外部系统进行有机链接和兼容;

二、Super3d-VR虚拟现实软件平台具体特点

1、对运行环境要求低,使用Windows2000/XP/win7等操作系统的普通PC机可流畅运行;

2、支持海量场景数据,支持千万级的三角形面和百兆级的纹理贴图,场景渲染效果生动逼真,并可生成高品质漫游动画;

3、支持特效表现如:闪烁的霓虹灯、光晕、运动的汽车、光照和阴影、动态喷泉、飞扬的蝴蝶等;

4、系统支持红绿光和偏振光立体显示功能,也可支持各种多通道的立体显示设备,通过红绿眼镜或3D显示设备,可以感受到逼真的三维立体效果;

5、支持双向事件触发功能,即交互式查询;

6、兼容3Dmax、AotoCAD等软件生成的三维场景数据格式,且修改便捷;

7、提供与多种GIS数据库的接口,可以将GIS中的属性数据导入虚拟场景中。

8、基于全功能的ActiveX组件虚拟现实平台,可供用户自由定制软件界面和添加各类应用功能;

三、Super3d-VR虚拟现实技术平台应用行业和领域:

(一)仿真类(展示展览)

1、房地产领域

(1)虚拟现实技术完全超越了传统的沙盘、三维动画、效果图等表现手法,充分展示建筑、人、自然的和谐统一,使开发商的项目全方位的展示和各种优势(卖点)充分凸现,同时低成本的虚拟样板间使客户提前感受“家”的温馨和协调。

(2)在售楼中心或房展会上是吸引客户,聚集人气的最高新的技术和手段。

(3)不需要另外制作价格不菲的三维动画,虚拟现实的各种场景漫游经过后期加工、制作、合成、编辑、特效等配上音乐和解说词,就是一个质量高清的虚拟现实动画宣传片,可直接用于电视台、网络上宣传和推介。

(4)满足移动商务展示需求。在异地招商、洽谈、宣传等,一部笔记本电脑就可对方身临其境地感受项目的整体情况。

2、旅游景点景区

(1)目前旅游行业宣传手段单一,无较好的载体来表现原始风光、民族特色、游乐设施、古建石窟等,特别是拟开发的景区和游乐场等,而虚拟现实技术可以淋漓尽致的来表现。

(2)各种国内和国外的旅游推介会上,利用虚拟现实技术来展示景点景区等。

3、虚拟展馆

各种博物馆、科技馆、城市规划馆等,不仅可以三维展示国内外知名展馆的建筑外部、内部,同时通过建模贴图等,可以真实的在网上参观和揣摩各种展品和艺术品等,可以使文物360°旋转,真正的做到游客全方位的、零距离的与展品接触。

(二)培训类(结合行业应用进行深度体验培训)

随着未来学科的细分,各种专业及非专业的培训将会日益普及,实地实训的培训投资大、周期长,实地培训次数受限等,特别是事故的案例分析培训更是无法在现 实中模拟。未来利用虚拟现实技术在电脑仿真方面的培训将会是未来的趋势,比如:矿井的实地模拟培训、各种自然灾害的模拟培训、建筑领域的审计专业的培训、 职高和中职类实际技能培训、警察的巡检的现场培训、电力系统巡检培训等等,此类培训特别适合通过虚拟现实技术建立的不同的三维仿真场景,在软件里设置不同 行业侧重点的案例,从而达到不同行业深度模拟培训的目的。

目前各行业实地培训总结有以下不足:

1、很难随时随地带领学员到现场进行实地讲解;

2、实训教学的场地有限,目前大多没有专门建造模拟场景,所选场地都是在学院校园内,缺乏真实感;

3、实地训练中,很难根据课程内容迅速调出图片、短片、电子文档等各种多媒体资料做补充性讲解;

4、实地训练牵涉的人员较多,动用车辆、外勤、设备等更多,在人力物力消耗大;

5、一些特殊行业的实地实训在安全性等方面都存在困难和隐患,以致新学员的实地培训安全性得不到百分百的保障;

而虚拟现实技术的运用,都可以解决以上不足。此外,在新员工及特种作业的学习培训领域,展示整个厂房及生产流水线、整个工艺流程、重要知识点、重大危险源 标识及查询、安全事故的仿真演示等。可以进行各种的超链接,以调取所需文字、图片、视频等多媒体,还可以查询分析功能以实现与属性数据库的关联查询。等 等,根据具体行业需求进行二次开发以便实现。

(三)自动化控制领域

未来,你面对电脑显示器或者一个大屏幕,通过鼠标或者操纵手柄,你可以在一个虚拟的三维工厂中自由地走动,你可以随时打开工厂管路设备的阀门;你可以查 看仪器仪表的当前显示数据及历史数据;任意设备及物体的属性查询(包括历史记录和实时数据等),你还可以了解工厂锅炉当前的温度……,你还可以通过点击虚 拟场景中的摄像头,调取实时的视频画面;在某个探头报警后,系统发出警报声音,系统自动切换报警点的虚拟场景,同时调取实时监控画面(如果有视频监控设备 的前提下),如果有几个点同时报警,你可以鸟瞰整个厂房及设备,厂房和设备可以半透明化,报警点高亮显示—

这是一个大型的3D游戏吗?不,这是工业自动化中HMI(人机界面)最前沿的解决方案之一。上述的这些操作都能与现实中的控制室双向互动,从而带给员工身 临其境的感受。未来已经不再遥远,就在今天,中鼎图数字科技Super3d-VR虚拟现实软件平台已经提供了技术上实现的可能。现实与梦想仅一步之遥,这 一步由我们携手一起迈出。

四、虚拟现实的优势:

(一)实时三维渲染

实时三维渲染要求计算机在仿真程序运行时要有 30-60Hz的图形更新率,也就是说,将当前三维场景渲染为一幅画面的时间仅在0.03-0.16秒。这是什么概念呢?想一想动画软件渲染出一幅图需要 多长时间吧!大家都知道,运用电脑渲染一张三维的高品质的效果图是需要相当长的时间的,这是通过计算机内部的软件算法来计算出整个空间的物体,光线,材质 纹理等等。一般情况下一张高品质的效果图少则需要几分钟,多则需要几个小时的时间。而VR技术则是更多的运用计算机硬件本身的机能,以每秒30-60次的 渲染和刷新速度对整个三维场景进行实时渲染,。而且制作精良的场景在动态效果下绝对比单张的效果图给人的冲击力更强!

(二)完全三维立体空间场景

花几分钟或者几小时渲染出来的一张效果图,只是平面的,浏览者如果想观看其他角度、其他细节的话,但在这一张效果图上肯定无法实现,只能又再次的调整角度和细节部分再次渲染,这个过程是冗长、重复和复杂的。而运用VR技术则不存在这个问题,你完全可以在一个制作精良的三维场景中自由穿梭,前后左右上下完全不受约束,画面以每秒60次的更新速度在不断变换着场景,浏览者马上会下意识的投入和沉浸在虚拟的场景中进行自发性的探索和观察。

(三)高自由度的互动

也许我们我们好不容易花了很长时间将一张很精美的效果图渲染出来,但始终是一张图片,只能看不能动更不用说与用户之间的互动,从目前的市场上来看这种单一效果图的表现形式的价值已经越来越低了。而运用VR技术不但可以让人在整个三维空间中自由穿梭探索和观察。最主要的就是能够很好的与用户之间产生互动,进入虚拟的房间,打开一扇门,打开电视,打开壁灯,挪动沙发,更换一下墙面的墙纸,更换一下木地板。去体验和探索更多运用VR虚拟现实技术所带来的全新感受。