靈境技術

靈境技術

【定義】 靈境(VR)技術又稱虛擬現實技術，是一種全部或部分由計算機生成的視覺、聽覺、觸覺等多維感覺環境。通過頭盔顯示器、數據手套等輔助感測設備，給人提供一個觀察並與虛擬環境進行互動作用的多維人機接口，使人可以進入這個虛擬環境中直接觀察事物的內在變化並與事物發生互動作用，給人一種"身臨其境"的真實感。靈境技術是繼多媒體技術之後的新一代人－系統接口技術。靈境技術綜合了計算機圖形技術、計算 機仿真技術、感測技術、顯示技術等多種科學技術的最新成果。 從概念上講，靈境技術主要包括兩方面： 1．資料庫計算機生成的虛擬環境實際上是一個數據空間，包括視覺、聽覺、手感和體感等各種數據。有了這些數據，通過可感信息的生成，才能進行實時的環境渲染。數據可以是真實採錄的，也可以是人為製作的。靈境的數據空間，也稱虛擬世界或虛擬環境，實際上是一種感覺模型資料庫。 2．接口技術人與虛擬環境進行互動作用，必須通過人機接口。人使用計算機從機器代碼開始，發展到藉助高級語言工具和滑鼠，使人們使用計算機越來越方便。靈境技術採用數據手套和頭盔顯示器作為接口，使人機接口技術產生質的飛躍。 靈境系統的組成： 典型的靈境系統由效果產生器、實景仿真器、套用系統和幾何結構系統組成。一個基本的虛擬現實系統包括一套三維圖象顯示設備、一套三維互動設備，以及存儲和處理物理模型的主計算機。其中互動設備較為複雜和先進，這也是虛擬現實技術發展的重點和難點。計算機生成環境實際上就是靈境，它包括三個子系統：感測器子系統主要用於跟蹤和傳輸參與者的運動信息，以確保系統對參與者的運動作出正確的回響。常用的感測器有體位感測器、頭部位置感測器、眼睛凝視感測器和包括語音識別的音頻感測器。控制子系統是虛擬環境的核心，它的模型描述虛擬環境中的對象特徵和狀態信息。對象特徵包括對象的幾何模型、視覺特徵、物理特性、聲音特性和其他屬性。狀態信息包括位置、方位、加速度、速度，以及與其他對象的接觸關係等。執行機構子系統處理虛擬環境的輸出部分，給參與者提供真實的感覺。常用的執行機構有頭盔顯示器、簡單的音頻再現裝置、三維音頻裝置、與數據手套一體化的觸覺執行機構和力執行機構。 VR系統一般需要以下軟體和硬體支持：高性能計算機VR系統必須有運算速度快、圖形能力強的計算機硬體支持以實時處理複雜的圖象並縮短參與者的視覺延遲。例如，SGI公司的Reality Engine2每秒可以處理60萬個貼圖多邊形，並可實現高達每秒30幀的圖象更新率。頭盔顯示器頭/眼/手/體位跟蹤定位裝置；三維/六維滑鼠和空間球立體聲音響和三維空間定域裝置觸覺 /力量反饋裝置軟體環境及開發工具.其他的設備：VR系統有時採用動感生成裝置（運動平台），語音識別和合成系統等。 靈境技術的研究範圍： 1990年在美國召開的國際會議討論了靈境的主要技術構成，包括實時三維圖形生成技術，多感測器互動技術和高解析度顯示技術。目前已經面世的三維顯示和互動設備有：三維圖形工作站、三維滑鼠器、數據手套、數據服、眼動跟蹤裝置、頭盔式立體顯示器、正交電磁場定位裝置及聲、光、磁跟蹤系統等。 靈境技術主要著眼於給人創造一個虛擬的局部世界，人可以與虛擬的世界進行自然互動，並能獲得眼、耳、鼻、舌、身的各種刺激。 VR技術要求實現人體接觸的觸覺感覺，味覺和嗅覺的感覺也要逐漸實現。衡量VR 技術的優劣的主要指標是沉浸度。計算機實時成象技術和三維圖象顯示技術、立體聲仿真技術和三維運動仿真技術等都是VR技術所需要的。但VR技術使用了Polhemus定位裝置、數據手套、數據服，以及超聲、磁學或光學跟蹤系統等，技術上有很大的突破。VR技術是從人的各種自然動作、手的姿態、眼球的運動、語言甚至表情的變化中獲取信息，實現人機互動。 靈境系統具有三個特點： ?多感知性 靈境系統具有感知視、聽、觸、嗅、味等多種信息的能力 ?互動性 用戶可以通過三維互動設備從內到外或從外到內與VR系統實時對話 ?沉浸感 使用戶暫時與外部環境脫離而"融合"到這種虛擬環境中 在仿真環境中，靈境提供嵌入式的新型人機接口關係，使仿真用戶產生投入感；提供多通道人機接口, 使仿真用戶產生沉浸感；提供三維人機界面, 使仿真用戶與有深度和體積感的三維虛擬世界進行人機互動作用。靈境系統與現有的計算機環境相比，有著不可比擬的優越性。它使用戶進入虛擬世界內部直接觀察事物內在的變化，並可直接參與事物的相互作用，成為虛擬世界的一部分。人－系統接口技術能充分影響和擴展戰鬥人員和維護人員的能力。美國防部估計, 在人－系統接口中大量採用靈境技術將使乘員數量減少約50%，使傷亡減少約80%， 使成本降低約33%，作戰人員操作過程的差錯率接近零，使探測機率和目標瞄準精度提高10倍左右，地－地和空－空的自傷機率減少約75%，並使對敵殺傷能力成倍地增長。

其它

文化藝術,生活娛樂,人物百科,社會人文,中外歷史...