关于即将爆发的VR,都涉及哪些技术?

2023-06-09 0 1,061

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VR是一种综合型的控制技术,由三大组件组成,依次是二维表明控制技术、情景可视化控制技术和自然交互控制技术,总的来看。

关于即将爆发的VR,都涉及哪些技术?

责任编辑将向大家简单介绍以上四种控制技术的相关科学知识。

【1】二维表明控制技术

二维表明控制技术是以可见光的二维听觉基本概念为依据的。因此,研究可见光的二维听觉机制,掌握二维听觉的规律,对设计二维表明系统是尤为重要的。如果想在交互式的当今世界中看见二维的效用,就须要知道可见光二维听觉产生的基本概念,然后皮德盖一定的控制技术借由表明电子设备还原成二维二维效用。

(1)HMD戴著表明控制技术

HMD戴著表明控制技术的基本基本概念是让影像借由反射镜散射之后,进入人的眼睛在角膜中成像,创造出在超长距离内看大容量萤幕的效用,所以具备足够多高的分辨率。因为戴著表明器通常拥有三个表明器,而三个表明器会由计算机系统依次驱动力向两只眼睛提供相同的影像。这样就形成了眼睛视差,再借由人的大脑将三个影像结合以获得广度交互,从而获得二维的影像。

非主流的沉浸式VR戴著电子设备大体上都是如前所述双表明屏控制技术的,包括Oculus Rift、HTC Vive、Sony Playstation VR、3Glasses、蚁视AntVR等。

(2)激光二维控制技术

3D激光二维控制技术能分为延展激光二维和散射激光二维两种,是激光摄影家控制技术的反向展现。和传统的二维表明控制技术利用眼睛视差基本概念相同,3D激光二维控制技术能借由将强光延展在空气或者特定的电介质上真正呈现3D的影像。人们能从360度的任何角度观赏影像的相同前部,获得与观赏现实当今世界中球体完全一致的听觉效用。

现阶段我们经常看见的各类现场表演中所采用的激光二维控制技术都须要加进激光膜这种特定的电介质,所以须要提前在T台上做各种高精度的成像精心设计。虽然看上去效用绚烂至极,但成本昂贵,操作复杂,须要专业培训,并非每个平凡人都能随心所欲享用到。从某种意义上来说,现阶段的非主流商采用的激光二维控制技术只能被称作“伪激光二维”。

(3)光场成像控制技术

神秘的Magic Leap采用了所谓的“光场成像”控制技术,从某种意义上来说能算作“准激光二维”控制技术。其基本概念是用螺旋状震动的光纤来形成影像,并直接让强光从光纤弹射到人的角膜上。简单来说,就是用光纤向角膜直接延展整个数字光场(Digital Lightfield),产生所谓的电影级现实(Cinematic Reality)。

【2】情景可视化控制技术

为了打造完美的VR体验,我们须要从零开始构建一个位于异度空间的交互式当今世界,或是将现实生活中的情景人物转化成交互式当今世界的一部分。那么这种交互式当今世界又是如何构建的呢?

现阶段来说,主要借由3D计算机系统可视化和3D实景扫描等方式来实现。

(1)3D计算机系统可视化

先从大多数人比较熟悉也都接触过的3D计算机系统可视化说起。简单来说,3D计算机系统可视化就是借由各种二维软件在交互式的二维空间中构建出具有二维数据的模型。这个模型又被称作3D模型,可以借由名为“3D渲染”的过程以二维的平面影像呈现出来,或是用在各种物理现象的计算机系统模拟中,或是用3D打印电子设备创造出来。

除了游戏之外,3D计算机系统可视化还广泛应用在影视、动画、建筑设计和工业产品的设计中。目前在游戏、影视和动画领域最常用的3D可视化软件包括3Ds Max、Maya、Cinema4D、Blender、Softimage等,而在建筑和工业设计中最常用的则是AutoCAD、Rhino等软件。

(2)3D扫描

在构建VR当今世界的时候,除了采用常规的3D可视化控制技术和实景拍摄控制技术,我们还能采用3D扫描控制技术将真实环境、人物和球体进行快速可视化,将实物的二维信息转化成计算机系统能直接处理的数字模型。

3D扫描仪就是利用3D扫描控制技术将真实当今世界球体或环境快速建立数字模型的工具。3D扫描仪有多种类型,但通常能分为两大类:接触式3D扫描仪和非接触式3D扫描仪。现阶段看来,每种3D扫描控制技术都存在一定的局限性和特点。

总的来说,3D扫描控制技术现阶段还处于发展的早期阶段,仍然欠缺方便易用的消费级解决方案。

(3)SLAM

在AR/MR电子设备中,为了让真实当今世界与交互式当今世界完美地结合在一起,须要采用即时定位与地图构建控制技术(SLAM)。现阶段,微软的HoloLens电子设备就支持SLAM控制技术。而在AR SDK层面上,Wikitude SDK和苹果最新推出的ARKit均实现了对SLAM的支持。

【3】 自然交互控制技术

随着AR/VR时代的来临,传统的交互方式已经远远不能满足人们的需求。因此,模仿人类本能的自然交互控制技术成为VR控制技术的重要基础。要实现完美的沉浸感,VR的当今世界中须要加进什么样自然交互控制技术呢?

(1)动作捕捉

为了实现和VR世界中情景和人物之间的自然交互,我们须要捕捉人体的基本动作,包括手势、身体运动等。实现手势识别和动作捕捉的非主流控制技术分为两大类,一类是成像动作捕捉,另一类是非成像动作捕捉。成像动作捕捉包括主动成像捕捉和被动成像捕捉,而非成像动作捕捉控制技术则包括惯性动作捕捉、机械动作捕捉、电磁动作捕捉甚至超声波动作捕捉。

现阶段有多个厂商在采用类似Kinect的3D光感应控制技术提供手势识别和姿势控制的解决方案,也便于用户采用。采用类似控制技术的产品或解决方案还包括Intel Realsense、Softkinetic、Leap Motion、Google Project Tango等。但总的来说,3D光感应控制技术还属于前期的探索阶段,并没有非常成熟的。

(2)眼动追踪

眼动追踪的基本概念其实很简单,就是采用摄像头捕捉可见光或脸部的影像,然后用算法实现人脸和可见光的检测、定位和跟踪,从而估算用户的视线变化。现阶段主要采用光谱成像和红外光谱成像两种影像处理方法,前一种须要捕捉虹膜和巩膜之间的轮廓,而后一种则跟踪瞳孔轮廓。

(3)语音交互

在和现实当今世界进行交流的时候,除了眼神、表情和动作之外,最常用的交互控制技术就是语音交互了。一个完整的语音交互系统包括对语音的识别和对语义的理解两大部分,不过人们通常用“语音识别”这一个词来概括。语音识别包含了特征提取、模式匹配和模型训练三方面的控制技术,涉及的领域很多,包括信号处理、模式识别、声学、听觉心理学、人工智能等。

相比其他几种交互控制技术,语音交互控制技术更多的属于算法和软件的范畴,但其开发的难度及可提升的空间却丝毫不逊于任何一种交互控制技术。

(4)触觉控制技术

触觉控制技术又被称作所谓的“力反馈”控制技术,在游戏行业和交互式训练中一直有相关的应用。具体来说,它会借由向用户施加某种力、震动或是运动,让用户产生更加真实的沉浸感。触觉控制技术能帮助在交互式的当今世界中创造和控制交互式的球体,训练远程操控机械或机器人的能力,甚至是模拟训练外科实习生进行手术。

(5)嗅觉及其他感觉交互控制技术

在VR的研究中,对听觉和听觉交互的研究一直占据非主流位置,而对其他感觉交互控制技术则相对忽视,但仍然有一些研究机构和创业团队在着手解决这些问题。

(6)脑机接口

脑机接口(Brain Computer Interface, BCI)就是神经系统和计算机系统直接进行交互,有时候又被称为意识-机器交互、神经直连。脑机接口是人或者动物神经系统和外部电子设备间建立的直接连接通道,又分为单向脑机接口和双向脑机接口。单向脑机接口只允许单向的信息通讯,比如只允许计算机系统接受神经系统传来的命令,或者只允许计算机系统向神经系统发送信号(比如重建影像)。而双向脑机接口则允许神经系统和外部计算机系统电子设备间实现双向的信息交换。

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