(VRML)虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)與VRML編程ppt課件

1、虛擬現(xiàn)實(shí)根底與VRML編程授課教師：趙應(yīng)丁:zhaoyingding163江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院第十三講 VRML交互功能1.接觸傳感器2.環(huán)境傳感器3.感知傳感器4.碰撞編組.第十三講 VRML交互功能接觸傳感器:TouchSensor傳感節(jié)點(diǎn)。環(huán)境傳感器:PlaneSensor傳感節(jié)點(diǎn)、SphereSensor傳感節(jié)點(diǎn)以及CylinderSensor傳感節(jié)點(diǎn)。感知傳感器：VisibilitySensor傳感節(jié)點(diǎn)和ProximitySensor傳感節(jié)點(diǎn).碰撞編組：Collision傳感節(jié)點(diǎn).1.接觸傳感器接觸傳感器TouchSensor節(jié)點(diǎn)用于創(chuàng)建檢測用戶基于指點(diǎn)設(shè)備(如鼠標(biāo)和支

2、配桿等)的動作，并將其轉(zhuǎn)換后以各種方式的事件加以輸出。TouchSensor節(jié)點(diǎn)可以作為任何編組節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)運(yùn)用，并感知用戶對該編組節(jié)點(diǎn)中一切外型的指點(diǎn)動作。TouchSensor傳感器本身并不創(chuàng)建任何幾何外型或其他可視對象。.1.接觸傳感器(續(xù))TouchSensor節(jié)點(diǎn)語法格式如下：TouchSensor enabled TRUE isOver isActive touchTime hitPoint_changed hitNormal_changed hitTexCoord_changed.1.接觸傳感器(續(xù))Enabled域的域值設(shè)置場景中能否激活該接觸傳感器。isOver出事件當(dāng)用戶支

3、配指點(diǎn)設(shè)備位于被傳感的三維外型上時(shí)，引發(fā)該事件，且事件為TRUE；反之，當(dāng)用戶支配指點(diǎn)設(shè)備分開被傳感的三維外型上時(shí)，再度引發(fā)該事件，且事件值為FALSE。isActive出事件當(dāng)用戶支配指點(diǎn)設(shè)備指向、選取并堅(jiān)持選取被傳感的三維外型時(shí)，引發(fā)該事件，且事件值為TRUE；當(dāng)用戶釋放設(shè)備點(diǎn)擊形狀后，再度引發(fā)該事件，且事件值為FALSE。TouchTime出事件當(dāng)用戶支配指點(diǎn)設(shè)備指向并選取被感知的三維外型，同時(shí)堅(jiān)持指點(diǎn)設(shè)備指向且釋放指點(diǎn)設(shè)備時(shí)，引發(fā)該事件，事件值是釋放指點(diǎn)設(shè)備時(shí)的系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間。.2.環(huán)境傳感器環(huán)境傳感器在閱讀者選取、堅(jiān)持選取并挪動指點(diǎn)設(shè)備時(shí)產(chǎn)惹事件輸出。平面?zhèn)鞲衅鳎篜laneSenso

4、r節(jié)點(diǎn)圓柱體傳感器：CylinderSensor節(jié)點(diǎn)球體傳感器：SphereSensor節(jié)點(diǎn).2.環(huán)境傳感器(續(xù))PlaneSensor傳感器PlaneSensor enabled TRUE offset 0.0 0.0 0.0 autoOffset TRUE minPosition 0.0 0.0 maxPosition 1.0 1.0 isActive tracePoint_changed translation_changed.2.環(huán)境傳感器(續(xù))Offset域的域值用于設(shè)置人為設(shè)置外型被指點(diǎn)設(shè)備初始觸發(fā)時(shí)的缺省偏移量。.2.環(huán)境傳感器(續(xù))SphereSensor節(jié)點(diǎn)語法格式如下：Sp

5、hereSensor enabled TRUE offset 0.0 1.0 0.0 0.0 autoOffset TRUE isActive trace_changed rotation_changed.2.環(huán)境傳感器(續(xù))CylinderSensor節(jié)點(diǎn)語法格式如下：CylinderSensor enabled TRUE offset 0.0 autoOffset TRUE minAngle 0.0 maxAngle 1.0 diskAngle 0.262 isActive trackPoint_changed rotation_changed.3.感知傳感器感知用戶在場景中能否可見其中的

6、外型或用戶與外型的接近程度。VisibilitySensor節(jié)點(diǎn)ProximitySensor節(jié)點(diǎn).3.感知傳感器(續(xù))可視傳感器VisibilitySensor節(jié)點(diǎn)用來從閱讀者所在的方位(包括空間位置及空間朝向)感知一個(gè)立方體區(qū)域在當(dāng)前場景中何時(shí)可見、何時(shí)不可見，并產(chǎn)生多種事件輸出。VisibilitySensor節(jié)點(diǎn)語法格式如下：VisibilitySensor enabled TRUE center 0.0 0.0 0.0 size 0.0 0.0 0.0 isActive enterTime exitTime.3.感知傳感器(續(xù))接近傳感器ProximitySensor節(jié)點(diǎn)用來從閱讀者

7、所在的方位感知用戶何時(shí)進(jìn)入、退出和挪動于當(dāng)前坐標(biāo)系內(nèi)的一個(gè)立方體區(qū)域，并產(chǎn)生多種事件輸出。ProximitySensor 節(jié)點(diǎn)語法格式如下：ProximitySensor enabled TRUE center 0.0 0.0 0.0 size 0.0 0.0 0.0 isActive enterTime exitTime position_changed orientation_changed.2. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(續(xù))按傳感器與人的感官分類視覺聽覺觸覺前庭器官嗅覺或味覺.2. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類(續(xù))按隔離與交融分類隔離是指計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界被人所感知時(shí)與人所處的真實(shí)世界相互隔離，即用戶

8、既看不到真實(shí)世界系統(tǒng)、也聽不到真實(shí)世界聲音，完全被虛擬環(huán)境所封鎖，該類系統(tǒng)即稱為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。交融是指計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界可以疊加在人所能感知的真實(shí)世界之上，即虛擬境界直接與人看到的真實(shí)世界疊加在一同，該類系統(tǒng)近年來被稱之為加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。.3.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件組成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件由4部分組成：虛擬境界生成設(shè)備，感知設(shè)備、跟蹤設(shè)備和基于自然方式的人與環(huán)境交互設(shè)備。1.虛擬境界生成設(shè)備虛擬境界生成設(shè)備可以是一臺或多臺高性能計(jì)算機(jī)，通常又可分為：基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于高性能圖形任務(wù)站和基于分布式異構(gòu)計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三大類。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對于計(jì)算機(jī)硬件的圖形處置性能要求較高。.3.虛擬現(xiàn)

9、實(shí)系統(tǒng)硬件組成(續(xù))虛擬境界生成設(shè)備的主要功能如下：(1)視覺通道信號的生成與顯示。(2)聽覺通道信號的生成與展現(xiàn)。(3)觸覺與力覺通道信號。(4)支持實(shí)時(shí)人機(jī)交互操作，包括3維空間定位、碰撞檢測、語音識別以及人與環(huán)境實(shí)時(shí)對話環(huán)境。.3.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件組成(續(xù))(2)感知設(shè)備視覺感知設(shè)備。聽覺感知設(shè)備。觸覺感知設(shè)備。.3.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件組成(續(xù))(3)跟蹤設(shè)備跟蹤設(shè)備是用于跟蹤并檢測用戶位置和朝向的安裝，用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中基于自然方式的人機(jī)交互操作。跟蹤設(shè)備普通都由一個(gè)或多個(gè)信號發(fā)射器以及多個(gè)接受器組成。.3.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件組成(續(xù))(4)人與環(huán)境交互設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所運(yùn)用的交互設(shè)備運(yùn)用

10、手勢、體勢、眼勢以及自然言語的人機(jī)交互設(shè)備，常見的有數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、眼球跟蹤器以及語音識別安裝。.4.虛擬現(xiàn)實(shí)研討內(nèi)容虛擬現(xiàn)實(shí)的研討內(nèi)容大致可分為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用兩大類。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人機(jī)自然交互技術(shù)基于圖形學(xué)的研討基于圖像的建模和渲染碰撞技術(shù)基于Internet的研討聲音技術(shù)。.4.虛擬現(xiàn)實(shí)研討內(nèi)容(續(xù))虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用真實(shí)世界仿真。籠統(tǒng)概念建模，也稱為可視化。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概念加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)生的一個(gè)新興的研討方向。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)沉浸感，要求使人覺得與其所處的環(huán)境完全隔離。加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為對真實(shí)世界的一種補(bǔ)充和加強(qiáng)，豐富了用戶對真實(shí)世界的感知和人機(jī)交

11、互。加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)具有以下3個(gè)主要特征：真實(shí)世界與虛擬境界要求在三維空間上加以整合。具有實(shí)時(shí)人機(jī)交互功能。加強(qiáng)特征適用于一切感知通道，不僅有景象，還應(yīng)包括聲音等；也可以運(yùn)用加強(qiáng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)削。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的中心是如何將真實(shí)世界與虛擬境界在視覺領(lǐng)域完美交融，現(xiàn)有兩類根本技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)：基于光學(xué)的技術(shù)和基于視頻的技術(shù)。基于光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬交融的根本原理是經(jīng)過半透明、半反射的光學(xué)鏡片將虛擬境界和真實(shí)世界疊加在一同；基于視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)交融的根本原理是經(jīng)過攝像機(jī)將真實(shí)世界采樣圖像在圖形處置器中與虛擬對象疊加在一同后再顯示出來?；诠鈱W(xué)的透視式HMD實(shí)現(xiàn)方

12、法是把光學(xué)交融器放置在用戶眼前來實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的?；谝曨l的封鎖式HMD實(shí)現(xiàn)方法是把一個(gè)封鎖的視頻頭盔同1-2個(gè)視頻攝象機(jī)結(jié)合在一同。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))基于光學(xué)方法的主要優(yōu)點(diǎn)有：簡單和廉價(jià)。顯示分辨率高。系統(tǒng)平安性好。無眼睛位置偏移。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))基于視頻技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：交融靈敏。圖像延時(shí)匹配較好?；兛善ヅ洹Ａ炼绕ヅ淙菀?。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)聚焦與對比度。交融精度與實(shí)時(shí)性問題。系統(tǒng)可挪動性。傳感系統(tǒng)。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)運(yùn)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。機(jī)械制造、維修。可視化運(yùn)用。文娛運(yùn)用。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身

13、加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。所謂隨身計(jì)算技術(shù)，實(shí)踐上是一種無線聯(lián)網(wǎng)的挪動多媒體計(jì)算技術(shù)。隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要概念是把整套加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括虛擬場景生成器、HMD和跟蹤設(shè)備可帶，這滿足了加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)對系統(tǒng)可挪動性的要求，也進(jìn)一步拓寬了加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用領(lǐng)域。.5. 加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與隨身加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(續(xù))近年來，隨著現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬環(huán)境以及加強(qiáng)方法運(yùn)用的不斷充實(shí)、提高和完善。著名學(xué)者Paul Milgram提出了一種分類學(xué)方法-真假一致體(Virtual Continnum,VC)。 現(xiàn)實(shí)環(huán)境(Real Environment,RE)，指真實(shí)存在的現(xiàn)實(shí)世界。虛擬環(huán)境(Virtual