可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實仿真(29張)課件

1、8 可視化、多媒體與虛擬現(xiàn)實仿真科學(xué)計算及仿真可視化多媒體仿真虛擬現(xiàn)實仿真8/9/20221飛行器工程系 單家元博士8.1 科學(xué)計算可視化含義把計算中所涉及和所產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、以圖像或圖形信息表示的、隨時間和空間變化的物理現(xiàn)象和物理量呈現(xiàn)在研究者面前，使他們能夠觀察到模擬和計算，同時提供與模擬和計算的視覺交互手段。通過人的視覺和現(xiàn)象思維，促進(jìn)對所觀察數(shù)據(jù)的進(jìn)一步理解，飛行客觀世界隱藏的現(xiàn)象和規(guī)律。8/9/20222飛行器工程系 單家元博士8.1 科學(xué)計算可視化可視化的三個層次后處理將計算與可視化（事后）分開進(jìn)行。僅可視化可以交互。跟蹤邊計算，邊顯示，以監(jiān)視計算過程，只可中止計算，但

2、不能。修改參數(shù)駕馭實時觀察計算結(jié)果，實時干預(yù)、調(diào)整參數(shù)8/9/20223飛行器工程系 單家元博士8.1 科學(xué)計算可視化主要技術(shù)問題可視化映射技術(shù)數(shù)據(jù)類型：標(biāo)量、矢量和張量；二維、三維或高維；靜態(tài)，動態(tài)；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)映射：圖形元素、顏色、透明度等數(shù)據(jù)管理與操縱技術(shù)數(shù)據(jù)管理：存儲、分類數(shù)據(jù)操作：過濾、變換8/9/20224飛行器工程系 單家元博士8.1 科學(xué)計算可視化主要技術(shù)問題人機(jī)界面技術(shù)：圖形交互、數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)：可視語言和程序可視8/9/20225飛行器工程系 單家元博士8.1 科學(xué)計算可視化科學(xué)計算可視化框架模型模擬仿真數(shù)據(jù)操作可視化映射圖形繪制用戶界面用戶數(shù)據(jù)圖像可視化

3、過程8/9/20226飛行器工程系 單家元博士8.2 多媒體仿真多媒體仿真概念多媒體：文本、圖形、動畫、圖像和聲音多媒體仿真：使人的感官和思維進(jìn)入仿真回路的一種手段。基本技術(shù)數(shù)字化信息處理技術(shù)；音頻和視頻技術(shù)；人工智能和模式識別技術(shù)；圖形圖像技術(shù)；通訊技術(shù)8/9/20227飛行器工程系 單家元博士8.2 多媒體仿真多媒體仿真的研究方法面向仿真對象面向多個媒體面向交互決策8/9/20228飛行器工程系 單家元博士8.2 多媒體仿真多媒體仿真的主要研究內(nèi)容多媒體仿真模型和仿真算法表現(xiàn)方法與表現(xiàn)腳本生成技術(shù)多媒體仿真數(shù)據(jù)庫地理景物表現(xiàn)技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)8/9/20229飛行器工程系 單家元博士8.3

4、虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展概況位置跟蹤通道視覺通道聽覺通道觸覺/力反饋通道虛擬場景8/9/202210飛行器工程系 單家元博士8.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本概念虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）：是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)系統(tǒng)。虛擬環(huán)境（Virtual Environment） ：是一種由計算機(jī)和電子技術(shù)生成的，通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與一般交互式仿真技術(shù)的區(qū)別信息的多維性人機(jī)交互的自然性人對虛擬環(huán)境感覺的真實性知識性與智能性8/9/202211飛行器工程系 單家元博士8.

5、3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成基本特征沉浸(Immerion)：真實感受交互(Interaction)：多方位參與創(chuàng)意(Imagination)：感性與理性的結(jié)合基本技術(shù)計算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識別人工智能、多傳感器、多媒體信息處理網(wǎng)絡(luò)、并行處理、智能控制系統(tǒng)建模與仿真、系統(tǒng)集成8/9/202212飛行器工程系 單家元博士8.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征及系統(tǒng)的基本構(gòu)成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)基本構(gòu)成虛擬環(huán)境產(chǎn)生器應(yīng)用系統(tǒng)：目標(biāo)生成（三維建模、造型）；用戶應(yīng)用系統(tǒng)（定義操作內(nèi)容）和仿真管理器（管理仿真過程）計算機(jī)系統(tǒng)：高速的運算、圖形處理、輸入輸出能力效果產(chǎn)生器頭盔顯示器：采用雙視原理生成的

6、雙屏圖象位置與方位跟蹤器：人眼視線、眼球位置變化、手的位置方位和曲伸觸覺/力反饋裝置：測量人對作用對象的作用力，進(jìn)而生成反作用力。接口設(shè)備硬件設(shè)備：信號轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸入輸出接口軟件設(shè)備：8/9/202213飛行器工程系 單家元博士8.3.2 虛擬現(xiàn)實發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展立體電影飛行模擬器三維立體顯示：1965年VR先鋒， Sutherland力反饋裝置：1981年，F(xiàn)redrick Brooks頭盔顯示器：1985年，Myron Krueger數(shù)據(jù)手套：1985年，Scott Fisher,NASA虛擬現(xiàn)實概念：1989年，Jaron Lanier提出8/9/202214飛行器工程系 單家元博士8.3.

7、2 虛擬現(xiàn)實發(fā)展?fàn)顩r關(guān)鍵技術(shù)實時圖形與圖象：15幀/秒，8000萬多邊形位置跟蹤與映射技術(shù)：手腕:3 m/s;眼睛:600/s;頭部:1000 /s觸覺/力反饋技術(shù)：01Khz振動，0.15mm位移人的心理因素：人的感知、認(rèn)知和大腦神經(jīng)系統(tǒng)集成技術(shù)：各種技術(shù)和設(shè)備接口不統(tǒng)一，沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。8/9/202215飛行器工程系 單家元博士8.3.3 位置跟蹤通道參與者與虛擬環(huán)境的互動直接互動：參與者的操作引起環(huán)境的變化間接互動：參與者位置的變化（頭、眼、手、身），導(dǎo)致環(huán)境必須隨之變化位置跟蹤技術(shù)：三維位置跟蹤器：頭的平移和轉(zhuǎn)動、手或關(guān)節(jié)的運動，眼球的運動基本技術(shù)：電磁、超聲波8/9/20221

8、6飛行器工程系 單家元博士8.3.3 位置跟蹤通道三維電磁傳感器三套正交線圈：空間坐標(biāo)、方位易受環(huán)境電磁干擾驅(qū)動電路計算機(jī)檢測電路磁場發(fā)送器接收器輸出8/9/202217飛行器工程系 單家元博士8.3.3 位置跟蹤通道超聲波三維傳感器三套超聲波發(fā)送，接收及控制部件不能遮擋，易受金屬干擾視景生成器計算機(jī)檢測電路超聲波發(fā)送器接收器(麥克風(fēng))頭部輸出頭盔顯示器控制單元8/9/202218飛行器工程系 單家元博士8.3.3 位置跟蹤通道數(shù)據(jù)手套一種位置跟蹤設(shè)備，一種數(shù)字化輸入設(shè)備手的6個自由度每個手指關(guān)節(jié)有兩個光導(dǎo)纖維傳感器，可測量關(guān)節(jié)的彎曲和相對位置8/9/202219飛行器工程系 單家元博士8.3

9、.4 視覺通道視景生成過程獲取圖象生成圖形生成語音集合變換投影變換生成音樂聲音、圖象與文字的集成、融合與同步左聲圖通道右聲圖通道視景生成命令8/9/202220飛行器工程系 單家元博士8.3.4 視覺通道三維立體圖象的生成算法單點透視投影雙點透視投影基于相關(guān)性的立體圖形光線跟蹤算法由左視點投影點可以計算出右視點投影點8/9/202221飛行器工程系 單家元博士8.3.4 視覺通道立體視覺設(shè)備種類：頭盔顯示器，立體眼睛，投影式顯示器頭盔顯示器顯示部件：液晶顯示屏。分辨率：1個微弧度，延時：0.1s，圖象質(zhì)量：豐富多彩，避免畸變。光學(xué)部件：光學(xué)系統(tǒng)使液晶成象于觀察者能夠看清的距離。（包括視場：雙眼

10、：水平180度，垂直135度）頭盔：定位部件與功能部件的集中：顯示、跟蹤、定位與音響集成。尺寸重量。8/9/202222飛行器工程系 單家元博士8.3.5 聽覺通道虛擬聲音的產(chǎn)生語音聲音語音識別與合成：聲音還原技術(shù)：存儲、選擇、輸出文本語音轉(zhuǎn)換技術(shù)：波形編輯、參數(shù)合成、基于規(guī)則的合成非語音聲音頻譜組合法，結(jié)合環(huán)境聲音模型庫錄音，結(jié)合物體與環(huán)境的交互庫8/9/202223飛行器工程系 單家元博士8.3.5 聽覺通道虛擬聲音的定位混響時間差：聲音傳遞到人的左右耳有時間差異混響壓力差：聲波對人的左右耳的壓強(qiáng)差8/9/202224飛行器工程系 單家元博士8.3.6 觸覺/力反饋人體觸覺系統(tǒng)觸覺系統(tǒng)不僅

11、可以感知環(huán)境，而且可以影響環(huán)境子系統(tǒng)：機(jī)械、感覺、運動和認(rèn)知機(jī)械、運動：人手有19塊骨頭，20條肌肉，22個自由度的運動感覺：接觸力：觸覺（皮膚接觸，刺激神經(jīng)），運動覺（肢體與物體相當(dāng)運動）認(rèn)知：探測、操作。8/9/202225飛行器工程系 單家元博士8.3.6 觸覺/力反饋觸覺/力反饋技術(shù)分類自由運動：與環(huán)境不產(chǎn)生物理接觸由不平衡力形成的接觸：指壓一個物體由平衡力形成的接觸：抓握、一點一個物體8/9/202226飛行器工程系 單家元博士8.3.6 觸覺/力反饋觸覺/力反饋技術(shù)發(fā)展概況力和力矩顯示裝置游戲桿：2、3個自由度手控器：6個自由度表面壓力反饋裝置：直接接觸（手有2個自由度）與間接接觸

12、（工具6個自由度）的力力學(xué)反饋手套：壓敏元件、壓力氣囊觸覺顯示裝置力顯示：位移顯示：形變軟件：觸覺交互軟件、虛擬物體和環(huán)境的物理模型、潤色觸覺圖象8/9/202227飛行器工程系 單家元博士8.3.7 虛擬場景的生成虛擬場景靜態(tài)模型建立靜態(tài)模型：幾何模型，灰度模型，紋理模型，渲染效果模型建立：工具：OpenGL、WTK、VRML方法：點、線、面、多邊形、貼圖虛擬場景動態(tài)模型的建立內(nèi)容：確立場景中對象在運動過程中的坐標(biāo)視點變化時場景的更新方法坐標(biāo)變換：本體坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系、窗口坐標(biāo)系、透視投影變換8/9/202228飛行器工程系 單家元博士結(jié)束！8/9/202229飛行器工程系 單家元博士1、

13、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何

14、必自尋煩惱，過好每一個當(dāng)下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進(jìn)取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢向上高聳入云的蓬勃生機(jī)中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強(qiáng)。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失

15、去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個拐彎處。10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟(jì)于事，還徒增了別人的煩惱。13、認(rèn)識到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生

16、為他人。14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以虛榮，但不能虛偽;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪蕩;可以生氣，但不能生事。17、人生沒有筆直路，當(dāng)你感到迷茫、失落時，找?guī)撞窟@種充滿正能量的電影，坐下來靜靜欣賞，去發(fā)現(xiàn)生命中真正重要的東西。18、在人

17、生的舞臺上，當(dāng)有人愿意在臺下陪你度過無數(shù)個沒有未來的夜時，你就更想展現(xiàn)精彩絕倫的自己。但愿每個被努力支撐的靈魂能吸引更多的人同行。1、想要體面生活，又覺得打拼辛苦；想要健康身體，又無法堅持運動。人最失敗的，莫過于對自己不負(fù)責(zé)任，連答應(yīng)自己的事都辦不到，又何必抱怨這個世界都和你作對？人生的道理很簡單，你想要什么，就去付出足夠的努力。2、時間是最公平的，活一天就擁有24小時，差別只是珍惜。你若不相信努力和時光，時光一定第一個辜負(fù)你。有夢想就立刻行動，因為現(xiàn)在過的每一天，都是余生中最年輕的一天。3、無論正在經(jīng)歷什么，都請不要輕言放棄，因為從來沒有一種堅持會被辜負(fù)。誰的人生不是荊棘前行，生活從來不會一

18、蹴而就，也不會永遠(yuǎn)安穩(wěn)，只要努力，就能做獨一無二平凡可貴的自己。4、努力本就是年輕人應(yīng)有的狀態(tài)，是件充實且美好的事，可一旦有了表演的成分，就會顯得廉價，努力，不該是為了朋友圈多獲得幾個贊，不該是每次長篇贅述后的自我感動，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不過是：但行好事，莫問前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力卻沒能實現(xiàn)的夢想，愛了很久卻沒能在一起的人，活得用力卻平淡寂寞的青春，遺憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔軟的心智、讓我們懂得累積時間的力量；那些孤獨沉寂的時光，讓我們學(xué)會守候內(nèi)心的平和與堅定。那些脆弱的不完美，都會在努力和堅持下，改變模樣。6、人生中總會有一段艱難的路，需要自己獨

19、自走完，沒人幫助，沒人陪伴，不必畏懼，昂頭走過去就是了，經(jīng)歷所有的挫折與磨難，你會發(fā)現(xiàn)，自己遠(yuǎn)比想象中要強(qiáng)大得多。多走彎路，才會找到捷徑，經(jīng)歷也是人生，修煉一顆強(qiáng)大的內(nèi)心，做更好的自己！7、“一定要成功”這種內(nèi)在的推動力是我們生命中最神奇最有趣的東西。一個人要做成大事，絕不能缺少這種力量，因為這種力量能夠驅(qū)動人不停地提高自己的能力。一個人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，最清晰的腳印，往往印在最泥濘的路上，所以，別畏懼暫時的困頓，即使無人鼓掌，也要全情投入，優(yōu)雅堅持。真正改變命運的，并不是等來的機(jī)遇，而是我們的態(tài)度。9、這世上沒有所謂的天才，也沒有不勞而獲的回報，你所看到的每個光鮮人物，其背后都付出了令人震驚的努力。請相信，你的潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有爆發(fā)出來，不要給自己的人生設(shè)限，你自以為的極限，只是別人的起點。寫給渴望突破瓶頸、實現(xiàn)快速跨越的你。10、生活中，有人給予幫助，那是幸運，沒人給予幫助，那是命運。我們要學(xué)會在幸運青睞自己的時候?qū)W會感恩，在命運磨練自己的時候?qū)W會堅韌。這既是對自己的尊重，也是對自己的負(fù)責(zé)。1