计算机虚拟现实仿真技术介绍
VR的基本特征:
沉浸感(Immersion):不和传统计算机接口技术,使用者使用自然的方式交互,完全沉浸于计算机所营造的虚拟环境中。
交互性(Interaction):与传统三维动画特征的区别,是使用者不在是被动地接受信息或者是旁观,而是使用交互输入设备操纵虚拟物体,改变虚拟世界。
构想(Imagination):使用者利用VR得到感性和理性的认识,从而深化概念和萌发新意。
VR虽是多学科的综合体,但它是以仿真技术为核心的,所以也可以把它看作一种类型的仿真系统,在仿真中VR可以看作三维仿真模型的高级界面。仿真的目的是决策问题,决策分为宏观决策和微观决策,目前的VR系统的应用属于微观决策一类,虽然有些VR系统规模很大,但涉及的却都是局部决策。
(1) 视景仿真是计算机仿真的重要分支,它着重于达到非常逼真的三维仿真效果;
(2) 视景仿真是VR的重要表现形式,使用了很多的VR技术,VR在某种意义上是视景仿真的延伸,是三维视景的高级阶段;
(3) 视景仿真目前更侧重于视觉和听觉的身临其境,VR向全方位的身临其境发展,有触觉、嗅觉等其它感官。VR是更先进的计算机接口技术。
在仿真与VR之间的关系需要进一步研究,尽管同行之间看法不完全一致,这是各学科综合交叉的结果,但经过深入科学研究之后就会逐步统一起来,目前首要的任务是把先进技术利用到实际中去。
二、三维视景实时成像理论
三维视景实时成像技术又称真实感图像实时生成技术是视景仿真和VR的基础,它不仅决定了仿真系统对人的视觉感受,而且决定了客观世界中的对象本质及其联系在计算机上的体现。
1 三维视景的生成原理
(1) 视景生成过程
一个视景仿真系统由三部分组成:视景数据库、图像生成器和显示系统。视景的显示是由计算机提供的。视景数据库由2部分组成,一是直接或间接存储的图像数据,二是以向量或参数方式存储的图形数据。由于视景是随时间变化的三维世界的再现,因此,除了三维投影和立体视觉等与光学有关的问题外,还有三维物体运动的实时计算问题。







