虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 課程的主要內(nèi)容 虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的基本虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的基本 虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的 虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的，虛擬現(xiàn)實(shí)的，虛擬現(xiàn)實(shí)的和和 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的 相關(guān)知識(shí)背景 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)習(xí)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)習(xí)的知識(shí)背景知識(shí)背景是什么樣的？是什么樣的？ 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)的 課程，學(xué)生需要有 計(jì)算機(jī)原理，體系結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)，軟件 工程，程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，電子學(xué)，圖形學(xué) 與cad，系統(tǒng)分析，人工智能的知識(shí)背景。 1.虛擬現(xiàn)實(shí)概述虛擬現(xiàn)實(shí)概述 2.虛擬現(xiàn)實(shí)的接口設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)的接口設(shè)備 3.虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)技

2、術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù) 4.虛擬現(xiàn)實(shí)的建模和仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的建模和仿真技術(shù) 5.虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用 課程目錄課程目錄 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的； 人的人的和虛擬現(xiàn)實(shí)的和虛擬現(xiàn)實(shí)的； 各類各類的技術(shù)；的技術(shù)； 技術(shù)；技術(shù)； 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的； 虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的； 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。 第一章 虛擬現(xiàn)實(shí)概述 課前索引課前索引 第一節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念第一節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念 第二節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素第二節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素 章節(jié)小結(jié)章節(jié)小結(jié) 課后習(xí)題課后習(xí)題 課前索引 兩個(gè)問(wèn)題兩個(gè)問(wèn)題 1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)？ 2虛擬現(xiàn)實(shí)與人有什么關(guān)系？ 點(diǎn)擊觀看點(diǎn)擊觀看

3、vrml演示演示 第一節(jié) 虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念 1.虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的概念概念 2.有關(guān)的有關(guān)的其它概念其它概念 3.虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)特點(diǎn) 4.虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 5.虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)技術(shù) 1 虛擬現(xiàn)實(shí) 虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)概念最早是由誰(shuí)在什么時(shí)間提出的？虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)概念最早是由誰(shuí)在什么時(shí)間提出的？ 年，美國(guó)vpl research公司創(chuàng)始人提出了 “virtual reality”（虛擬現(xiàn)實(shí)）的概念。 如何理解如何理解“虛擬虛擬”這個(gè)詞？這個(gè)詞？ “virtual”說(shuō)明，這個(gè)世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實(shí)的。這 個(gè)世界或環(huán)境是的，是存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的。用 戶應(yīng)該能夠“

4、進(jìn)入”這個(gè)虛擬的環(huán)境中。所謂“進(jìn)入”這個(gè)虛擬 的環(huán)境中，是指用戶 如何理解如何理解“交互交互”這個(gè)詞？這個(gè)詞？ 包括環(huán)境并環(huán)境，從而產(chǎn)生置身于相應(yīng)的真實(shí)環(huán) 境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺(jué)。 虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境系統(tǒng)包括哪些？虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境系統(tǒng)包括哪些？ 包括人類、人機(jī)和 問(wèn)題 請(qǐng)給出正確與錯(cuò)誤的判別請(qǐng)給出正確與錯(cuò)誤的判別 使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的標(biāo)志就是使用頭盔式立體 顯示器和數(shù)據(jù)手套。 1.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用最多的專用設(shè)備是頭盔式立體顯 示器和數(shù)據(jù)手套。于是，有人以使用這些專用設(shè)備 為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的標(biāo)志。這種觀點(diǎn)是的。 2.頭盔式立體顯示器和數(shù)據(jù)手套等設(shè)備，只是當(dāng)前已 經(jīng)實(shí)現(xiàn)的。它們還很不完

5、善。 例如，頭盔的視場(chǎng)，分辨率，造成眩暈等問(wèn)題還有 待解決。聽(tīng)覺(jué)接口和力覺(jué)接口等設(shè)備還在研究，應(yīng) 用還不多。味覺(jué)，嗅覺(jué)，運(yùn)動(dòng)覺(jué)等技術(shù)，還缺乏研 究。 關(guān)于虛擬仿真 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境，可能有下列幾種情況虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的虛擬環(huán)境，可能有下列幾種情況 第一種情況是。例如， 建筑物，武器系統(tǒng)，或戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。這種真實(shí)環(huán) 境，可能是已經(jīng)存在的，也可能是已經(jīng)設(shè)計(jì)好 但還沒(méi)有建成的。 為了逼真地模仿真實(shí)世界中的環(huán)境，要求逼真 地建立。環(huán)境的動(dòng)態(tài)應(yīng)符 合物理規(guī)律。這一類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的功能，實(shí) 際是。 點(diǎn)擊觀看居室環(huán)境的仿真和漫游例子點(diǎn)擊觀看居室環(huán)境的仿真和漫游例子 2 和虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的幾個(gè)概念 虛擬環(huán)境虛

6、擬環(huán)境( virtual environment )系統(tǒng)或虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或虛擬現(xiàn)實(shí)( virtual reality )系統(tǒng)系統(tǒng) 包括人類操作者、人機(jī)接口和計(jì)算機(jī) 遙操作遙操作( teleoperator )系統(tǒng)系統(tǒng) 包括人類操作者、人機(jī)接口和遙機(jī)器人 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)( augmented reality )系統(tǒng)系統(tǒng) 組合了虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境 合成環(huán)境合成環(huán)境( synthetic environment )系統(tǒng)系統(tǒng) 是遙操作系統(tǒng)、虛擬環(huán)境系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 等的總稱。 關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，與用戶交互的環(huán)境實(shí)際是對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，與用戶交互的環(huán)境實(shí)際是人工人工 構(gòu)造構(gòu)造的，存在

7、于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境。這種虛擬的環(huán)的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境。這種虛擬的環(huán) 境，可能是不同的環(huán)境。境，可能是不同的環(huán)境。 一種情況是真實(shí)環(huán)境的仿真。 例如，仿真真實(shí)建筑物的虛擬建筑物。這種真實(shí)建筑物 可能是已經(jīng)建成的，也可能是已經(jīng)設(shè)計(jì)好但尚未建成的 。 一種情況是完全虛擬的人造環(huán)境。 例如在虛擬風(fēng)洞中，借助可視化技術(shù)構(gòu)造的虛擬風(fēng)洞環(huán) 境。又如在三維動(dòng)畫(huà)中，人工構(gòu)造的虛擬環(huán)境。 關(guān)于遙操作系統(tǒng) 為什么要針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提出這么多概念？概念之間的區(qū)為什么要針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提出這么多概念？概念之間的區(qū) 別？別？ 這些概念之間的區(qū)別在于。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的環(huán)境是怎樣的？虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的環(huán)境是怎樣的？ 真實(shí)環(huán)

8、境的仿真 完全虛擬的人造環(huán)境 遙操作系統(tǒng)的環(huán)境是怎樣的？遙操作系統(tǒng)的環(huán)境是怎樣的？ 對(duì)于遙操作系統(tǒng)，與用戶交互的環(huán)境實(shí)際是在遠(yuǎn)地的一個(gè) 真實(shí)的環(huán)境。 用戶通過(guò)類似虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的人機(jī)接口，用戶通過(guò)類似虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的人機(jī)接口， 也就是看到真實(shí)環(huán)境的場(chǎng)景，聽(tīng)到真實(shí)環(huán)境的聲音，也就是看到真實(shí)環(huán)境的場(chǎng)景，聽(tīng)到真實(shí)環(huán)境的聲音， 感到與環(huán)境中物體的接觸。感到與環(huán)境中物體的接觸。 遙操作系統(tǒng)實(shí)際上是遙操作系統(tǒng)實(shí)際上是高級(jí)的遙控系統(tǒng)高級(jí)的遙控系統(tǒng)，是采用了先進(jìn)的虛擬，是采用了先進(jìn)的虛擬 現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遙控系統(tǒng)?，F(xiàn)實(shí)技術(shù)的遙控系統(tǒng)。 3 虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn) 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念，可以得到虛擬現(xiàn)實(shí)的下基于虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概

9、念，可以得到虛擬現(xiàn)實(shí)的下 列三個(gè)特點(diǎn)。列三個(gè)特點(diǎn)。 1人機(jī)接口的內(nèi)容 計(jì)算機(jī)提供“環(huán)境”, 不是“數(shù)據(jù), 信息”。這改變了人機(jī)接口 的內(nèi)容。 2人機(jī)接口的形式 操作者由視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),力覺(jué)感知環(huán)境, 由自然的動(dòng)作操作環(huán) 境, 不是由屏幕,鍵盤,鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。這改變了人機(jī) 接口的形式。 3人機(jī)接口的效果 逼真的感知和自然的動(dòng)作，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。 這改變了人機(jī)接口的效果。 人機(jī)接口內(nèi)容的改變 計(jì)算機(jī)提供計(jì)算機(jī)提供“環(huán)境環(huán)境”, 不是不是“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), 信息信息”。這改變了人機(jī)接口的。這改變了人機(jī)接口的 內(nèi)容。內(nèi)容。 虛擬現(xiàn)實(shí)的這個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的這個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新方向。 1.計(jì)

10、算機(jī)的名稱體現(xiàn)了它的最早應(yīng)用是計(jì)算計(jì)算。當(dāng)時(shí)，計(jì)算 機(jī)和用戶交互的是計(jì)算有關(guān)的數(shù)值數(shù)值。 2.此后，計(jì)算機(jī)擴(kuò)大到處理數(shù)值，字符串，文本等各類數(shù)各類數(shù) 據(jù)據(jù)。 3.以后，計(jì)算機(jī)更擴(kuò)大到處理圖像，圖形，聲音，語(yǔ)言等 多種媒體的信息多種媒體的信息。 4.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)則以環(huán)境環(huán)境為計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象和人機(jī)交互 的內(nèi)容。這開(kāi)拓了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新思路。 數(shù)值數(shù)值-各類數(shù)據(jù)各類數(shù)據(jù)-多媒體信息多媒體信息-環(huán)境環(huán)境人機(jī)接口的內(nèi)容的變化：人機(jī)接口的內(nèi)容的變化： 人機(jī)接口的形式的改變 操作者由操作者由感知感知環(huán)境環(huán)境, 由由操操 作作環(huán)境環(huán)境, 不是由屏幕不是由屏幕,鍵盤鍵盤,鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。這改鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。

11、這改 變了人機(jī)接口的形式變了人機(jī)接口的形式 這個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)這個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)人機(jī)接口的新方向。 至今為止的計(jì)算機(jī)人機(jī)接口都是至今為止的計(jì)算機(jī)人機(jī)接口都是面向機(jī)器面向機(jī)器的。的。 人機(jī)接口有哪些？人機(jī)接口有哪些？ 終端，鍵盤，鼠標(biāo)，打印機(jī)等接口設(shè)備，都是 適應(yīng)計(jì)算機(jī)的專用設(shè)備。這些設(shè)備很好地完成 了各類數(shù)據(jù)和多媒體信息的交互。 虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)接口，則是虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)接口，則是面向用戶面向用戶的。虛擬現(xiàn)的。虛擬現(xiàn) 實(shí)系統(tǒng)中，用戶以實(shí)系統(tǒng)中，用戶以自然的方式與虛擬環(huán)境交互。與虛擬環(huán)境交互。 如何理解自然的方式呢？如何理解自然的方式呢？ 所謂自然的方式，是指用戶通過(guò)視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)，視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)，

12、 觸覺(jué)觸覺(jué)等感覺(jué)虛擬環(huán)境，使用戶產(chǎn)生在真實(shí)環(huán)境 中的幻覺(jué)。同時(shí)，用戶通過(guò)在真實(shí)環(huán)境中的行真實(shí)環(huán)境中的行 為，去干預(yù)虛擬環(huán)境為，去干預(yù)虛擬環(huán)境。于是，虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī) 接口設(shè)備，完全不同于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的人機(jī)接口 設(shè)備。這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中最有特色的內(nèi)容 。 人機(jī)接口的效果的改變 逼真的逼真的感知感知和自然的和自然的動(dòng)作動(dòng)作，使人產(chǎn)生身臨其境的感，使人產(chǎn)生身臨其境的感 覺(jué)。這改變了人機(jī)接口的效果覺(jué)。這改變了人機(jī)接口的效果 這個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)人機(jī)接口的新要求人機(jī)接口的新要求。 用戶通過(guò)人機(jī)接口與虛擬環(huán)境交互的結(jié)果，是 使用戶產(chǎn)生身臨其境的虛幻感，沉浸感。 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念中有三個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的概念中有三個(gè)i

13、： （1）immersion(沉浸)，是指逼真的，身臨其境的 感覺(jué)。 （2）interaction(交互)，是指用戶感知與操作環(huán)境 （3）imagination(想象)，是指創(chuàng)造性。 4 虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域 1娛樂(lè)娛樂(lè) 2國(guó)防國(guó)防 3設(shè)計(jì)、制造和銷售設(shè)計(jì)、制造和銷售 4醫(yī)療和健康醫(yī)療和健康 5危險(xiǎn)操作危險(xiǎn)操作 6訓(xùn)練訓(xùn)練 7教育教育 8信息可視化信息可視化 9遠(yuǎn)程交往與遠(yuǎn)程游歷遠(yuǎn)程交往與遠(yuǎn)程游歷 5 虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù) 1vr的人機(jī)接口的人機(jī)接口 2vr的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 3vr的建模和仿真的建模和仿真 vr的人機(jī)接口 vr的的人機(jī)接口的作用人機(jī)接口的作用是什么？是什么？ 其一是給人類操作者

14、 通過(guò)什么方式提供環(huán)境信息？ 視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué) 包括：視覺(jué)通道、聽(tīng)覺(jué)通道、觸覺(jué)通道、運(yùn)動(dòng)接口和其 他接口 其二是感覺(jué)人類操作者的 包括：位置跟蹤和映射，語(yǔ)音識(shí)別等。 （1）位置跟蹤和映射 位置跟蹤和映射用于位置跟蹤和映射用于 測(cè)量人體各部位的位置和姿態(tài) 分析判斷人面部的表情 它的目的是：它的目的是： 了解人的身體行為 這是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互所必需的系統(tǒng)功能。vr系統(tǒng)由此了 解人的行為，然后做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，實(shí)現(xiàn)交互。 常用的技術(shù)包括：常用的技術(shù)包括： 機(jī)械鏈接、磁傳感器、聲傳感器、光傳感器和慣性傳感器 基本目標(biāo)是精確完成位置和姿態(tài)的測(cè)量。三個(gè)主要的要求 ：大范圍的線性響應(yīng)，高帶寬（1khz），以及

15、允許頭和身 體的運(yùn)動(dòng)。 （2）視覺(jué)通道 視覺(jué)通道的作用：視覺(jué)通道的作用： 給人的視覺(jué)系統(tǒng)提供圖形顯示。 為了提供身臨其境的逼真感覺(jué)視覺(jué)通道應(yīng)該滿足的要求：為了提供身臨其境的逼真感覺(jué)視覺(jué)通道應(yīng)該滿足的要求： 顯示的像素應(yīng)該足夠小，使人不至于感覺(jué)到像素的不連續(xù) 顯示的頻率應(yīng)該足夠高，使人不至于感覺(jué)到畫(huà)面的不連續(xù) 給兩眼提供具有雙目視差的圖形，形成立體視覺(jué)。 應(yīng)該具有足夠大的視場(chǎng)，理想情況是顯示畫(huà)面充滿整個(gè)視 場(chǎng)。 視覺(jué)通道的顯示表面分為：視覺(jué)通道的顯示表面分為： 基于crt和基于lcd。 視覺(jué)通道的光學(xué)系統(tǒng)分為：視覺(jué)通道的光學(xué)系統(tǒng)分為： 頭盔顯示(hmd)和非頭盔顯示(ohd) 專用頭盔圖 （3）

16、 聽(tīng)覺(jué)通道 聽(tīng)覺(jué)通道的作用：聽(tīng)覺(jué)通道的作用： 給人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)提供聲音顯示。 為了提供身臨其境的逼真感覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)通道應(yīng)該滿足一些要求為了提供身臨其境的逼真感覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)通道應(yīng)該滿足一些要求 使人感覺(jué)置身于立體的聲場(chǎng)之中 能識(shí)別聲音的類型和強(qiáng)度 能判定聲源的位置。 聽(tīng)覺(jué)通道的關(guān)鍵技術(shù)包括：聽(tīng)覺(jué)通道的關(guān)鍵技術(shù)包括： 合成由接口提供的虛擬聲音信號(hào) 聲音在虛擬空間定位問(wèn)題 發(fā)聲設(shè)備。 （4） 觸覺(jué)通道 觸覺(jué)通道的作用觸覺(jué)通道的作用 給人體表面提供觸覺(jué)和力覺(jué)。當(dāng)人體在虛擬空 間中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果接觸到虛擬物體，虛擬顯示 系統(tǒng)應(yīng)該給人提供這種觸覺(jué)和力覺(jué)。 觸覺(jué)通道涉及操作以及感覺(jué)包括觸覺(jué)通道涉及操作以及感覺(jué)包括 觸覺(jué)

17、反饋 力覺(jué)反饋。 觸覺(jué)通道的結(jié)構(gòu)分為：觸覺(jué)通道的結(jié)構(gòu)分為： 安裝在身體上的設(shè)備 安裝在地面的設(shè)備。 （5） 運(yùn)動(dòng)接口 人體在環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)包括：人體在環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)包括： 身體的被動(dòng)運(yùn)動(dòng) 如在車上的運(yùn)動(dòng) 身體主動(dòng)運(yùn)動(dòng) 漫游，如散步。 人在運(yùn)動(dòng)中，人體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)器官可以感知運(yùn)動(dòng)信息。人在運(yùn)動(dòng)中，人體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)器官可以感知運(yùn)動(dòng)信息。 感知運(yùn)動(dòng)信息的器官包含：感知運(yùn)動(dòng)信息的器官包含： 前庭系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng) 本體感受，動(dòng)覺(jué)和觸覺(jué) 運(yùn)動(dòng)接口應(yīng)該給這些器官提供運(yùn)動(dòng)信息。運(yùn)動(dòng)接口應(yīng)該給這些器官提供運(yùn)動(dòng)信息。 （6） 其它類型接口 其它類型接口包括：其它類型接口包括： 嗅覺(jué)、味覺(jué)通道 感覺(jué)熱、

18、風(fēng)及濕度的接口 還包括語(yǔ)音通訊（語(yǔ)音識(shí)別與合成） 以及直接心理感覺(jué)和控制。 這些接口，目前還缺乏研究這些接口，目前還缺乏研究 2vr的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，主要的通道是什么？現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，主要的通道是什么？ 現(xiàn)有的虛擬顯示系統(tǒng)主要考慮視覺(jué)通道。 聽(tīng)覺(jué)通道和觸覺(jué)通道還處于研究階段。 vr的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要考慮的通道是什么？的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要考慮的通道是什么？ 所以，vr的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要考慮視覺(jué)通道的要 求。 vr的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的視覺(jué)通道 （1） 視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件硬件的要求的要求 首先是要求維持足夠的圖形幀速率 這要求在指定的時(shí)間內(nèi)（約為0.1秒）計(jì)算出兩眼的

19、兩幅 圖像。 同時(shí)要求提供足夠好質(zhì)量的圖像 這一般體現(xiàn)在圖像中顯示的多邊形或三角形的樹(shù)木。 因此，往往需要專用硬件。圖形硬件應(yīng)提供 快速幾何變換、截取、消隱、多邊形填充和表面紋理。 （2）視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件軟件的要求的要求 vr系統(tǒng)中的軟件主要包括下列幾種：系統(tǒng)中的軟件主要包括下列幾種： 交互軟件： 利用人機(jī)控制設(shè)備的輸出去修改ve。 視覺(jué)漫游軟件： 控制用戶在ve中運(yùn)動(dòng)時(shí)看到的場(chǎng)景。 建模軟件： 定義虛擬物體形狀、外觀和屬性的模型。 操作系統(tǒng)支持ve的實(shí)時(shí)多模態(tài)要求。 （3）視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）視覺(jué)通道對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的要求的要求 分布式交互仿真 分布式交互

20、仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代仿真技術(shù)，特別是軍事仿 真的潮流。 通訊網(wǎng)絡(luò)可以把ve轉(zhuǎn)換成共享的分布式計(jì)算環(huán)境。 3vr的建模和仿真 （1） vr的建模包括：的建模包括： 幾何建模和物理建模 vr的幾何建模 1.一般的vr工具軟件都具有幾何建模功能。 2.利用現(xiàn)有的cad建模工具也是常用的方法。 3.市場(chǎng)上已有商業(yè)模型庫(kù)出售。 4.對(duì)實(shí)際物體的建模，則采用激光掃描等專用設(shè)備。 vr的物理建模 物理建模是基于物理方程的建模。 一般考慮剛體建模，鏈接物體的建模，以及非剛體的建 模。 智能體建模不是基于物理方程，而是基于人為的物體智 能 思考題 什么是剛體？什么是剛體？ 什么是智能體？什么是智能體？ 3vr的建模

21、和仿真 （2）仿真）仿真 仿真包括：圖形繪制和三維動(dòng)畫(huà)。 圖形繪制圖形繪制 是把三維環(huán)境，相對(duì)于虛擬攝像機(jī)（虛擬視點(diǎn)）投影，形 成圖像的過(guò)程。 圖形繪制要求 1.為了提供的錯(cuò)覺(jué)，幀速率幀速率必須大于每秒8到10幀 。 2.為了保持的錯(cuò)覺(jué)，響應(yīng)時(shí)間的延遲響應(yīng)時(shí)間的延遲必須小于 0.1秒。 3.為了繪制人眼，這要求有8千萬(wàn)個(gè)多邊多邊 形形。 4.然而，用今天的硬件，每個(gè)畫(huà)面8千萬(wàn)多邊形的系統(tǒng)對(duì)真 正的實(shí)時(shí)交互是太慢了，于是存在 。某些應(yīng)用（如建筑和藝術(shù)）可能要求照片一樣真 實(shí)的繪制。制造和醫(yī)療應(yīng)用要求更高層次的實(shí)時(shí)交互。 （2）仿真）仿真 仿真包括：圖形繪制和三維動(dòng)畫(huà)。 三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà) 可以用兩

22、種途徑實(shí)現(xiàn): 1：基于物理模型的數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算。 屬于滿足物理規(guī)律的仿真技術(shù)，用于軍事和工業(yè)等方 面。 2：數(shù)學(xué)插值數(shù)學(xué)插值。 這種技術(shù)在三維動(dòng)畫(huà)電影中獲得了巨大的成功。 虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的方塊圖 用戶通過(guò)用戶通過(guò)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備與與輸入輸出軟件輸入輸出軟件交互。輸入軟件通過(guò)交互。輸入軟件通過(guò)形形 狀編輯器狀編輯器完成幾何建模，通過(guò)完成幾何建模，通過(guò)聲音編輯器聲音編輯器完成虛擬聲音系統(tǒng)建完成虛擬聲音系統(tǒng)建 模。然后，在模。然后，在世界編輯器世界編輯器完成虛擬環(huán)境的建模。其中的完成虛擬環(huán)境的建模。其中的虛擬剪虛擬剪 切器切器，用于模型的剪切。建立的模型，保存在，用于模型的剪切。建立的模

23、型，保存在虛擬世界虛擬世界中。整中。整 個(gè)工作在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中完成個(gè)工作在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中完成 第二節(jié) 虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素 為什么要討論人的因素？為什么要討論人的因素？ 計(jì)算機(jī)，接口和用戶是vr系統(tǒng)中的三個(gè)組成部 分。接口設(shè)計(jì)必須考慮人的因素，人的因素與 vr系統(tǒng)性能直接相關(guān)。 虛擬現(xiàn)實(shí)中有關(guān)的人的因素具體有哪些方面？虛擬現(xiàn)實(shí)中有關(guān)的人的因素具體有哪些方面？ 人眼 人耳 身體感覺(jué) 虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素-人眼 1視覺(jué)生理結(jié)構(gòu)視覺(jué)生理結(jié)構(gòu) 2立體視覺(jué)立體視覺(jué) 3屈光度屈光度 4瞳孔瞳孔 5分辨力分辨力 6明暗適應(yīng)明暗適應(yīng) 7周圍視覺(jué)和中央視覺(jué)周圍視覺(jué)和中央視覺(jué) 8視覺(jué)暫留視覺(jué)暫留 9視場(chǎng)視場(chǎng) 1視

24、覺(jué)生理結(jié)構(gòu)視覺(jué)生理結(jié)構(gòu) 大腦皮層大腦皮層（cerebral cortex）是大腦半球的最外）是大腦半球的最外 層，它負(fù)責(zé)各種形式的感覺(jué)。層，它負(fù)責(zé)各種形式的感覺(jué)。視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜（retina）是）是 在每只眼背部的神經(jīng)細(xì)胞的多層膜，它把在每只眼背部的神經(jīng)細(xì)胞的多層膜，它把光轉(zhuǎn)成電光轉(zhuǎn)成電 信號(hào)信號(hào)，并通過(guò)，并通過(guò)視神經(jīng)視神經(jīng)和和管道管道傳給大腦。傳給大腦。 下圖表示，視網(wǎng)膜的解剖圖。圖中顯示了層，下圖表示，視網(wǎng)膜的解剖圖。圖中顯示了層， 管道和神經(jīng)。管道和神經(jīng)。 光感受器光感受器（photoreceptor）是每只眼睛視）是每只眼睛視 網(wǎng)膜中網(wǎng)膜中1.25億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中的一部分，它億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中

25、的一部分，它 在受到在受到特定波長(zhǎng)的光的刺激時(shí)特定波長(zhǎng)的光的刺激時(shí)，會(huì)，會(huì)發(fā)出電發(fā)出電 信號(hào)信號(hào)。視網(wǎng)膜是眼的光敏層，幾百微米厚。視網(wǎng)膜是眼的光敏層，幾百微米厚 ，有，有10層。光線通過(guò)其中層。光線通過(guò)其中8層，被另外兩層層，被另外兩層 的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的光接收器（的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的光接收器（ photoreceptor）吸收。每只眼的視網(wǎng)膜上）吸收。每只眼的視網(wǎng)膜上 有有1.25億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。脊椎動(dòng)物有兩種光億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。脊椎動(dòng)物有兩種光 感受器，：感受器，：視桿細(xì)胞（視桿細(xì)胞（rods）負(fù)責(zé)低分辨）負(fù)責(zé)低分辨 率的、單色的、夜間的視覺(jué)率的、單色的、夜間的視覺(jué)。視錐細(xì)胞（視錐細(xì)胞（

26、cones）負(fù)責(zé)高分辨率的、彩色的、白天的）負(fù)責(zé)高分辨率的、彩色的、白天的 視覺(jué)視覺(jué)。它花費(fèi)。它花費(fèi)25ms把光轉(zhuǎn)成電信號(hào)，再送把光轉(zhuǎn)成電信號(hào)，再送 給大腦。給大腦。 右圖表示，視網(wǎng)膜內(nèi)光感受器的解剖右圖表示，視網(wǎng)膜內(nèi)光感受器的解剖 圖。圖中桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞在上部，通圖。圖中桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞在上部，通 向大腦的視神經(jīng)纖維在下部。向大腦的視神經(jīng)纖維在下部。 2立體視覺(jué)立體視覺(jué) 視覺(jué)的另一個(gè)重要因素是立體視覺(jué)能力。提供 給人類視覺(jué)的圖像，必須使人感覺(jué)是立體的。 這樣，觀看者的視覺(jué)系統(tǒng)就可以計(jì)算出被看物 體的遠(yuǎn)近。對(duì)同一個(gè)場(chǎng)景，兩眼得到稍有差別 的視圖。左視區(qū)的信息，送到兩眼視網(wǎng)膜的右 側(cè)。在視

27、交叉處，左眼的一半神經(jīng)纖維交叉到 大腦的右半球，左眼的另一半神經(jīng)纖維不交叉 ，直接到大腦的左半球。這樣，兩眼得到的左 視區(qū)的所有信息，都送到右半球。 右圖表示，人類立體視覺(jué)的原理圖。 hmd（頭盔顯示器）提供兩個(gè)顯示，不但應(yīng)保 持雙目視差雙目視差，而且應(yīng)該重疊重疊。實(shí)際上,由于兩 眼有6.5cm的瞳距，所以兩者視場(chǎng)總有些差別, 有不重疊的區(qū)域。 對(duì)中央凹區(qū)域，深度感在150m時(shí)減弱。對(duì)周圍 視覺(jué)，深度感在100m減弱。而在這個(gè)距離上， 雙目視差不是最有用的，運(yùn)動(dòng)視差和透視可能 更有用。 3屈光度屈光度 與眼的光學(xué)部分有關(guān)的一個(gè)度量是屈光度 （dioptre）。有1 個(gè)屈光度的鏡頭，可以聚焦平行

28、光線在1米距離。人眼的聚焦 能力約60屈光度，這表明聚焦平行光在17mm距離，這就是眼 球尺寸，是晶狀體和視網(wǎng)膜的距離。 年青人可以連續(xù)改變14個(gè)屈光度，這稱為調(diào)節(jié)或聚焦調(diào)節(jié)或聚焦。這保 證對(duì)遠(yuǎn)近物體都能看到清晰遠(yuǎn)近物體都能看到清晰的圖像。年長(zhǎng)后調(diào)節(jié)能力減弱， 50歲時(shí)調(diào)節(jié)能力2個(gè)屈光度，70歲時(shí)調(diào)節(jié)能力0個(gè)屈光度。在注 視運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)屈光度。 調(diào)節(jié)作用保證某個(gè)距離的物體清晰，而其它距離物體模糊。 這起了濾波器的作用，使人集中關(guān)注視場(chǎng)中部分區(qū)域。在 hmd中沒(méi)有調(diào)節(jié)中沒(méi)有調(diào)節(jié)，2個(gè)圖像都是聚焦在2到3米距離。 4瞳孔瞳孔 瞳孔是晶狀體前的孔，直徑可變化，由1.5mm到 8mm。面積之比

29、1:30。瞳孔作用有三個(gè)：(a) 放大 時(shí)可增加眼的敏感；(b) 縮小時(shí)可增加近視覺(jué)的 視距；(c) 縮小時(shí)可限制入射光在光學(xué)效果最好 的中心區(qū)。 5分辨力分辨力 分辨力是人眼區(qū)分兩個(gè)點(diǎn)的能力，限于10m距離 上約1.5-2mm。例如在2m的距離觀看寬度400mm 的電視。人眼區(qū)分兩個(gè)點(diǎn)的能力，在2m距離上 約0.4mm。則寬度400mm上應(yīng)該由1000個(gè)0.4mm大 小的像素。計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和高清晰度電視機(jī)， 都達(dá)到了這樣的分辨率。 6明暗適應(yīng)明暗適應(yīng) 眼對(duì)亮度的感覺(jué)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，這是通過(guò)改變?cè)谝晽U和視錐細(xì) 胞中光敏化合物的濃度。例如從亮處進(jìn)入暗室時(shí)的現(xiàn)象，稱為 暗適應(yīng)暗適應(yīng)，花費(fèi)約40分。亮

30、適應(yīng)亮適應(yīng)是從暗室進(jìn)入陽(yáng)光下時(shí)的現(xiàn)象，這 種適應(yīng)的強(qiáng)度變化在25000倍。視桿細(xì)胞適應(yīng)時(shí)間約1小時(shí)，視錐 細(xì)胞適應(yīng)時(shí)間約幾分鐘。 7周圍視覺(jué)和中央視覺(jué)周圍視覺(jué)和中央視覺(jué) 視網(wǎng)膜不僅是被動(dòng)的光敏表面。通過(guò)視桿和視錐細(xì)胞與神經(jīng)細(xì) 胞的連接，它還有一定的圖像處理。中央凹是視網(wǎng)膜中央部分 ，在光軸與視網(wǎng)膜焦點(diǎn)附近，直徑約1mm，有高密度視錐細(xì)胞。 中央凹區(qū)域的視覺(jué)稱為中央視覺(jué)。中央視覺(jué)是高分辨率部分，中央視覺(jué)是高分辨率部分， 有彩色的、白天的視覺(jué)有彩色的、白天的視覺(jué)。視網(wǎng)膜周圍區(qū)域包含視桿和視錐細(xì)胞 。視網(wǎng)膜周圍區(qū)域的視覺(jué)稱為周圍視覺(jué)。這些神經(jīng)細(xì)胞對(duì)光強(qiáng) 的變化敏感，它幫助我們注意運(yùn)動(dòng)物體。周圍視覺(jué)雖

31、然分辨率周圍視覺(jué)雖然分辨率 低，是單色的、夜間的視覺(jué)，但敏感運(yùn)動(dòng)物體低，是單色的、夜間的視覺(jué)，但敏感運(yùn)動(dòng)物體。 8視覺(jué)暫留視覺(jué)暫留 視覺(jué)暫留是視網(wǎng)膜的電化學(xué)現(xiàn)象造成視覺(jué)的反電化學(xué)現(xiàn)象造成視覺(jué)的反 應(yīng)時(shí)間應(yīng)時(shí)間。當(dāng)觀看很短的光脈沖時(shí)，視桿細(xì)胞得 到約0.25s 的峰，視錐細(xì)胞快4倍，得到約0.04s的 峰。這種現(xiàn)象造成視覺(jué)暫留 現(xiàn)有的現(xiàn)有的vr技術(shù)，是否對(duì)以上技術(shù)，是否對(duì)以上8個(gè)人眼的因素都考慮個(gè)人眼的因素都考慮 到了？到了？ 人眼的八個(gè)因素： 視覺(jué)生理結(jié)構(gòu)、立體視覺(jué)、屈光度、瞳孔、分辨力、明 暗適應(yīng)、周圍視覺(jué)和中央視覺(jué)、視覺(jué)暫留、視場(chǎng) 現(xiàn)有的vr系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮的因素包括： 立體視覺(jué)，分辨力，

32、視覺(jué)暫留，以及視場(chǎng)。其他因素還 沒(méi)有充分考慮到。 虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素-人耳 1聲音聲音 2聲音感覺(jué)聲音感覺(jué) 3頻率范圍頻率范圍 4聲強(qiáng)聲強(qiáng) 5聲音方向聲音方向 6聲音舞臺(tái)聲音舞臺(tái) 7頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)頭部有關(guān)的傳遞函數(shù) 1聲音聲音 音速在空氣中，0時(shí)331m/s，20時(shí)344m/s。 在海水中，1時(shí)音速1453m/s。在鑄鐵棒中，音速 3500m/s。 耳聽(tīng)到的頻率范圍約20hz到20khz。隨年歲增加 ，頻率范圍縮小，特別是高頻段。 考慮音速344m/s。 20hz的波長(zhǎng)17.2m, 1khz的波 長(zhǎng)34.4cm, 10khz的波長(zhǎng) 3.44cm。人耳的尺寸約7cm， 這是5khz的波長(zhǎng)

33、。這說(shuō)明耳會(huì)影響這種頻率聲音的 收集。人的身體也會(huì)與聲波交互，這也會(huì)影響聲音 的質(zhì)量。這類似音樂(lè)廳中的音響效果。 2聲音感覺(jué)聲音感覺(jué) 耳分為外耳、中耳、內(nèi)耳。外耳把聲音引導(dǎo)進(jìn) 內(nèi)耳，它也作為濾波器而改變聲音。把手放在耳前 面，就會(huì)感到聲音變化。聲音最終沖擊耳膜，使之 振動(dòng)。耳膜振動(dòng)再傳到耳蝸，并且振動(dòng)加大20倍。 3頻率范圍頻率范圍 耳蝸有3個(gè)螺旋管，被2個(gè)膜片分開(kāi)，reissner膜 和耳底膜。振動(dòng)會(huì)刺激耳底膜上的2萬(wàn)到3萬(wàn)個(gè)硬毛 ，并產(chǎn)生電信號(hào)傳給大腦。耳底膜有識(shí)別頻率識(shí)別頻率的機(jī) 制。高頻振動(dòng)刺激膜的開(kāi)始部分，中頻振動(dòng)刺激膜 的中間部分，低頻振動(dòng)刺激膜的遠(yuǎn)端部分。 4聲強(qiáng)聲強(qiáng) 聲強(qiáng)影響到

34、耳底膜的振幅，直接轉(zhuǎn)成毛細(xì)胞的 刺激。 5聲音方向聲音方向 一般認(rèn)為，人腦識(shí)別聲源位置，是利用兩耳收識(shí)別聲源位置，是利用兩耳收 到的聲音的時(shí)間差和聲音幅度差到的聲音的時(shí)間差和聲音幅度差。當(dāng)人面對(duì)聲 源時(shí)，兩耳的聲強(qiáng)和路徑相等。當(dāng)人向左轉(zhuǎn)以 后，右耳聲音比左耳強(qiáng)，且更早聽(tīng)到。若兩耳 路徑之差為20cm，則時(shí)間差0.6ms。 6聲音舞臺(tái)聲音舞臺(tái) 如果用一對(duì)麥克風(fēng)記錄立體聲音，就可以重現(xiàn) 聲音舞臺(tái)，它有寬度和深度。 7頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)頭部有關(guān)的傳遞函數(shù) 在聽(tīng)耳機(jī)時(shí)，每個(gè)耳只聽(tīng)一個(gè)發(fā)聲器的聲音。當(dāng)然一 個(gè)耳中的聲音，也會(huì)經(jīng)頭部傳給另一耳。在聽(tīng)揚(yáng)聲器時(shí)， 每個(gè)耳都分別聽(tīng)到兩個(gè)揚(yáng)聲器的聲音。 1974年

35、plenge認(rèn)為，進(jìn)入耳的聲音的形式，會(huì)產(chǎn)生外 部的聲音舞臺(tái)的感覺(jué)。對(duì)于耳機(jī)（特別是插入式耳塞）， 感覺(jué)的聲音舞臺(tái)是內(nèi)部的。如果驅(qū)動(dòng)耳機(jī)的左右通道可以 由電子設(shè)備構(gòu)成聲音，則人會(huì)感覺(jué)聲音有外部的真實(shí)性。 為此要求知道聲音的形狀，或由聲源到耳內(nèi)部的傳遞函數(shù) 。這個(gè)由聲源到耳內(nèi)部的傳遞函數(shù)稱為頭部有關(guān)的傳遞 函數(shù) (head-related transfer functions, hrtf)，它反映頭和耳對(duì) 傳聲的影響，不同的人有不同的hrtf。 hrtf的測(cè)量方法如下。對(duì)空間每個(gè)位置的聲源，安放 在耳中接近耳膜的小麥克風(fēng)測(cè)量收到的信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過(guò)處 理，補(bǔ)償非線性頻率響應(yīng)。由此得到hrtf。 現(xiàn)有

36、的現(xiàn)有的vr系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮的人耳的因素有哪些？系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮的人耳的因素有哪些？ 現(xiàn)有的vr系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮的因素包括：聲音 方向，聲音舞臺(tái)，以及頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)。 其他因素還沒(méi)有充分考慮到。 虛擬現(xiàn)實(shí)有關(guān)的人的因素-身體感覺(jué) 在在vr環(huán)境中，我們說(shuō)的身體感覺(jué)，主要是對(duì)哪些事環(huán)境中，我們說(shuō)的身體感覺(jué)，主要是對(duì)哪些事 物的感覺(jué)？物的感覺(jué)？ 感覺(jué)表面粗糙、振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)、位置、壓力、疼 痛和溫度。 現(xiàn)有的現(xiàn)有的vr系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮了觸覺(jué)和力覺(jué)顯示。但系統(tǒng)中，已經(jīng)考慮了觸覺(jué)和力覺(jué)顯示。但 是有關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)還沒(méi)有充分考慮到。是有關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)還沒(méi)有充分考慮到。 按身體不同部位，身體感覺(jué)可分四類。按身體

37、不同部位，身體感覺(jué)可分四類。 (a)深部感覺(jué) 它提供關(guān)節(jié)、骨、腱、肌肉和其它組織的信息，涉及壓 力、疼痛和振動(dòng)。 (b)內(nèi)臟感覺(jué) 它提供胸腹腔中的內(nèi)臟的狀況，主要是疼痛 (c)本體感覺(jué) 它提供身體的位置，平衡和肌肉感覺(jué)。也涉及與其它物 體的接觸，如站在地上、躺在床上。本體感覺(jué)接受器位 于關(guān)節(jié)、肌肉和深部組織。 (d)外感受感覺(jué) 它是身體表面的接觸感覺(jué) vr系統(tǒng)中，對(duì)眾多的人的因素是如何考慮的？系統(tǒng)中，對(duì)眾多的人的因素是如何考慮的？ 在vr中，某些人的因素明顯被考慮，如hmd中考慮瞳距。 另外一些人的因素未明顯考慮，如運(yùn)動(dòng)眩暈運(yùn)動(dòng)眩暈。 defence research agency研究了沉浸感

38、顯示的副作用。有些 人認(rèn)為用hmd看不同遠(yuǎn)處物體時(shí)，不能用會(huì)聚和調(diào)節(jié)，使 人不適應(yīng)。有人認(rèn)為hmd與內(nèi)瞳距不匹配也使眼疲勞。有 人認(rèn)為眼不是會(huì)聚，而是在發(fā)散。有些用戶很敏感運(yùn)動(dòng)刺 激，如汽車、船、飛機(jī)、火車等。 有人實(shí)驗(yàn)研究了vr引起運(yùn)動(dòng)眩暈問(wèn)題。在150個(gè)實(shí)驗(yàn)者中 ，有8人產(chǎn)生強(qiáng)烈眩暈。其它實(shí)驗(yàn)者經(jīng)歷了20分鐘沉浸環(huán) 境。5分后有22%的人眩暈，10分后有32%人眩暈，15分后 有40%人眩暈，20分后有45%人眩暈。在沉浸經(jīng)歷以后5分 鐘，還有36%的人眩暈，10分鐘后還有27%的人眩暈。 在vr中，具有圖像生成的延遲，視覺(jué)和前庭器官信息的時(shí) 間不同步也造成感覺(jué)（視覺(jué)與本體感覺(jué)）的沖突?？?/p>

39、速處 理和予測(cè)算法有可能緩解這種不同步。 章內(nèi)小節(jié) 介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和有關(guān)的人的因素。介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和有關(guān)的人的因素。 虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境是人工構(gòu)造的，存在于計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境是人工構(gòu)造的，存在于計(jì) 算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境，包括人類操作者、人機(jī)接口和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的環(huán)境，包括人類操作者、人機(jī)接口和計(jì) 算機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個(gè)特點(diǎn)。算機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個(gè)特點(diǎn)。 人的視覺(jué)問(wèn)題和聽(tīng)覺(jué)問(wèn)題，都是和虛擬現(xiàn)實(shí)有人的視覺(jué)問(wèn)題和聽(tīng)覺(jué)問(wèn)題，都是和虛擬現(xiàn)實(shí)有 關(guān)的人的因素。關(guān)的人的因素。 習(xí)題 一、一、 填空題填空題 1、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)部分是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)部分是 2、 遙操作系統(tǒng)的三個(gè)部分是遙操作系統(tǒng)的三

40、個(gè)部分是 3、 增強(qiáng)顯示系統(tǒng)是增強(qiáng)顯示系統(tǒng)是 4、 合成顯示系統(tǒng)是合成顯示系統(tǒng)是 5、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)是 6、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)i是是 7、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是 8、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域是 。 9、 視覺(jué)交叉的結(jié)果是，腦左半球處理視覺(jué)交叉的結(jié)果是，腦左半球處理 10、 人眼的屈光度是人眼的屈光度是 。眼球的焦距是。眼球的焦距是 11、 人眼的分辨率在人眼的分辨率在10m距離上為距離上為 12、 中央視覺(jué)特點(diǎn)是中央視覺(jué)特點(diǎn)是 。主要利用的細(xì)胞是。主要利用的細(xì)胞是

41、13、 周圍視覺(jué)特點(diǎn)是周圍視覺(jué)特點(diǎn)是 。主要利用的細(xì)胞是。主要利用的細(xì)胞是 14、 確定電影和電視的幀頻應(yīng)該考慮人眼的確定電影和電視的幀頻應(yīng)該考慮人眼的 現(xiàn)象現(xiàn)象 15、 人耳的人耳的hrtf的中文名稱是的中文名稱是 。其含義是。其含義是 。其測(cè)量方法是。其測(cè)量方法是 16、 飛行仿真中，發(fā)生眩暈的原因是飛行仿真中，發(fā)生眩暈的原因是 一、一、 填空題填空題 1、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)部分是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)部分是人類操作者、人機(jī)人類操作者、人機(jī) 接口和計(jì)算機(jī)接口和計(jì)算機(jī) 2、 遙操作系統(tǒng)的三個(gè)部分是遙操作系統(tǒng)的三個(gè)部分是人類操作者、人機(jī)接人類操作者、人機(jī)接 口和遙機(jī)器人口和遙機(jī)器人 3、 增強(qiáng)顯示系統(tǒng)是增強(qiáng)顯示系統(tǒng)是組合了虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境組合了虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境 4、 合成顯示系統(tǒng)是合成顯示系統(tǒng)是遙操作系統(tǒng)，虛擬環(huán)境系統(tǒng)，遙操作系統(tǒng)，虛擬環(huán)境系統(tǒng)， 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等的總稱增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等的總稱 5、 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三個(gè)特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)提供是計(jì)算機(jī)提供環(huán)境環(huán)境, 不不 是是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), 信息信息。這改變了人機(jī)接口的內(nèi)容。這改變了人機(jī)接口的內(nèi)容。 2操操 作者由視覺(jué)作者由視覺(jué),聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)覺(jué),力覺(jué)感知環(huán)境力覺(jué)感知環(huán)境, 由自然的動(dòng)作操作由自然的動(dòng)作操作 環(huán)境環(huán)境, 不是由屏幕不是由屏幕,鍵盤鍵盤,鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。