l論文-虛擬現(xiàn)實技術概述

1、虛擬現(xiàn)實技術概述作者：廉志超學號：1606210415摘要：介紹了虛擬現(xiàn)實技術的定義、所具有特征、介紹了建模技術，Web3D技術，之后討論了虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺EON，最后探討了虛擬現(xiàn)實技術的目前所面臨的十大科學技術問題。關鍵字關鍵字：虛擬現(xiàn)實；建模技術；Web3DEON1、虛擬現(xiàn)實定義：虛擬現(xiàn)實定義：虛擬現(xiàn)實技術是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為

2、的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中[1]。2、虛擬現(xiàn)實的特征、虛擬現(xiàn)實的特征1993年BurdeaG在Electro93國際會議上發(fā)表的“VirtualRealitySystemApplication”一文中提出了虛擬現(xiàn)實技術三角形。即三“I”特征:Immersion(沉浸)、Interaction(交互)、Imagination(構想)。Immersion(沉浸)是指用戶可以沉浸于計算機生成的虛擬環(huán)境中和使用戶投入到由計算機生成的虛擬場景

3、中的能力用戶在虛擬場景中有“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)是指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力。它是人機和諧的關鍵性因素。用戶進入虛擬環(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行必要的操作虛擬環(huán)境中做出的相應響應亦與真實的一樣如拿起虛擬環(huán)境中的一個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、虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等VR是自主參考系即以—2—用戶的視點變化進行虛擬交換。Imagination(構想)是指通過用戶沉浸在“真實的”虛擬環(huán)境中與虛擬環(huán)境進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識從而可以深化概念萌發(fā)新意產生認識上的飛躍。因此虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個用戶與終端的接口而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識提高感性和理性認識從而產生新的構思。這種構思

5、結果輸入到系統(tǒng)中去系統(tǒng)會將處理后的狀態(tài)實時顯示或由傳感裝置反饋給用戶。如此反復這是一個學習———創(chuàng)造———再學習———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。物理建模綜合體現(xiàn)對象的物理特性，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)人與動物，另一類則表現(xiàn)自然場景。典型的建模方法包括：分形技術，用于對具有自相似的層次結構的物體建模；粒子系統(tǒng)，用于對有生命周期的、動態(tài)的、運動的物體建模；碰撞響

6、應建模，用于對物體碰撞時的變形建模。3.3運動建模運動建模主要用于確定三維對象在世界坐標系中的位置，以及它們在虛擬世界中的運動。通過設置觀察世界的方式，即虛擬相機的運動。虛擬相機圖像需要經過變換投影到二維顯示窗口中，為用戶提供視覺反饋。行人運動模型是對現(xiàn)實世界中行人行為特征的抽象和數學描述，典型的代表性模型有元胞自動機模型、磁力場模型、社會力模型，排隊論模型。3.4行為建模行為建模是探索一種能夠接近真實對象行為的模型，使人能夠按照這種模

7、型方便地構造出一個行為上的正式的虛擬實體對象。虛擬環(huán)境中虛擬實體對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間驅動的行為建模。3.5聲音建模虛擬聲音建模可以定義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)境中的形成動態(tài)物體和事件的自然表達。

8、距離和方向對聲音的傳播具有一定影響，這也是在聲音跟蹤、聲音再現(xiàn)和處理等關鍵技術中討論的主題。4、虛擬現(xiàn)實Web3D技術Web3D一詞來源于Web3D協(xié)會，是一個國際性的非盈利組織，只要任務是制定因特網3D圖形的標準與規(guī)范，其前身是VRML協(xié)會。VRML(VirtualRealityModelingLanguage虛擬現(xiàn)實建模語言)是3D圖形和多媒體技術通用的交換文件的格式，用來描述交互式3D對象和場景的幾何對象的尺寸和形狀、色彩、材質、

9、燈光、動畫及其交互性支持紋理映射，全景背景，霧、視頻、音頻、對象運動和碰撞檢測等。4.1Web3D技術的特點Web3D主要包括三大部分，建模技術、顯示技術、三維場景中的交互技術。三維復雜模型的實時建模與動態(tài)顯示是虛擬現(xiàn)實技術的基礎，目前，三維復雜模型的實時建模與動態(tài)顯示技術可以兩類：一類是基于幾何模型的實時建模與動態(tài)顯示，另一類是基于圖像的實時建模與動態(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時建模與動態(tài)顯