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浅析虚拟现实技术:计算机图形学在虚拟现实方面的应用

发布时间:2022-07-23 10:45:37

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  虚拟现实(virtual reality,VR)是一项崛起于二十世纪八十年代末九十年代初的高新技术、实用技术。它是利用计算机软硬件以及各种传感器构成三维信息的人工环境——虚拟环境,从而真实地模拟现实世界中可以实现的甚至是不可实现的物理上的、功能上的事物和环境。

  作为一项综合技术,虚拟现实技术主要涉及到计算机技术、传感器技术和人工智能等领域。如前所述,虚拟现实的主要目的在于提供虚拟环境,并在虚拟环境中实现用户和环境的互动,从这个角度上说,虚拟现实主要有三个方面的含义:首先借助虚拟现实技术生成虚拟实体,虚拟实体主要是针对用户的生理感觉(视、听、触、嗅等)而言;其次,用户可以通过人的生理的自然技能同这个环境交互,人的生理的自然技能主要是头部、眼球的转动,身体四肢、躯干的运动等人体力学运动;最后虚拟现实技术主要利用传感器完成人和虚拟环境的交互。

  一、多感知性:即虚拟现实能多维感知,不仅包括视觉,还包括听觉、触觉和嗅觉等;

  在虚拟现实系统中,为了使人和计算机能够融洽的交互,让人沉浸到虚拟环境中去,必须配备相应的硬件设备。

  首先是跟踪系统,它的主要任务是实时检测出虚拟现实系统中的人体各部位的空间坐标和指向,并将这些数据反馈给控制系统,生产随视线变化的图像。跟踪系统主要包括:电磁跟踪系统、声学跟踪系统和光学跟踪系统。

  其次是触觉系统,在用户与虚拟环境产生接触的环节,触觉系统产生沉浸效果,使用户可以感觉到虚拟物体的反作用力

  第三是音频系统,由语音与音响合成设备、识别设备和声源定位设备构成,通过听觉通道提供的辅助信息可以加强拥护对环境的感知。

  再有就是图像生成和显示系统,它的主要作用是:计算生成真实感的图形;计算生成或取得有真实感的背景图像;将图形和背景统一安排在同一坐标系中。图像生成和显示系统是虚拟环境系统的重要组成部分,也凸显出计算机图形学在虚拟现实技术中的重要地位。

  后就是可视化显示设备,它集上述四种技术于一体,并结合了人类感知的生理特点。



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