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增强现实、虚拟现实、头戴式显示器详解

文章来源:SouVR 作者:Sunny 发布时间:2013年03月13日 点击数: 字号:

增强现实是近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一。增强现实技术不仅在与增强现实技术相类似的应用领域,诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用,而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性,在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域,具有比VR技术更加明显的优势。这种称为增强现实的新技术,将通过增强我们的所见、所听、所感和所闻,进一步模糊真实世界与计算机所生成的虚拟世界之间的界线。 

像是2010世界杯, CCTV 5也为球迷们献上了精心策划的《豪门盛宴》。《豪门盛宴》在解读世界杯的时候,在节目现场展示了3D的南非世界杯的各大球场以及逼真的虚拟球员,而且这些虚拟场景可以随着镜头的变化,发生视角和纵深的变化。其实运用的是一种叫做增强现实的技术,那么什么又是增强现实呢?

增强现实(AR),也被称之为混合现实。通过电脑技术,将虚拟的信息应用到真实世界,真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

增强现实提供了在一般情况下,不同于人类可以感知的信息。它不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来,两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中,用户利用头戴式显示器,把真实世界与电脑图形多重合成在一起,便可以看到真实的世界围绕着它。

头戴式显示器

VirtualRealities Mirage增强现实头戴式显示器
增强现实借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象,并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中,借助显示设备将虚拟对象与 真实环境融为一体,并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点。

虚拟现实(创建身临其境的、计算机生成的环境)和真实世界之间的光谱来看,增强现实更接近真实世界。其增强现实技术,它是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过科学技术模拟仿真后再叠加到现实世界被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。

虚拟现实 (Virtual Reality,简称VR,又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术,也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。

头戴式显示器

VirtualRealities VR Pro ST 虚拟现实头戴式显示器
虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是实际上可实现的,也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此,虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。

一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成。虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性(interaction).为了实现人机之间的充分交换信息,必须设计特殊输入工具和演示设备,以识别人的各种输入命令,且提供相应反馈信息,实现真正的仿真效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具,主要包括:头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式、房式立体显示系统、三维立体声音生成装置。而要使增强现实系统正常工作所需的三个组件是头戴式显示器、跟踪系统、移动计算能力。

从这就发现无论是虚拟现实还是增强现实所使用的工具工具中都有头戴式显示器。什么是头戴式显示器呢?头戴式显示器,又称数字头盔,是比较常见的虚拟现实硬件。头戴式显示器 (HMD)由德国弗劳恩霍弗光学微系统研究所研制。它形如眼镜,却通过感应人们眼部活动,接受指令,呈现图像。所有玄机就在显示器内部的芯片上,让你直接在眼镜上读取各种数据。

头戴式显示器的优势在于可以使佩戴者沉浸于虚拟的世界,从而达到逼真的体验效果。在人机工程学领域,当操作者在虚拟投影环境中需要做转身的动作时,无法看到投影中的内容从而影响了交互,此时,头盔可以很好的解决这一问题。目前,主要的厂家有5DTVirtual RealitiesTrivisioCybermind等公司。

头戴式显示器

5DT HMD 800-40 3D 虚拟现实头戴式显示器
增强现实(Augmented Reality,简称AR),是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术,也被称之为混合现实。是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术,将虚拟的信息应用到真实世界,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中,从而实现对现实的增强。增强现实通常是以透过式头盔显示系统和注册(增强现实系统中用户观察点和计算机生成的虚拟物体的定位)系统相结合的形式来实现的。

作为新型的人机接口和仿真工具,增强现实受到的关注日益广泛,并且已经发挥了重要作用,显示出了巨大的潜力。增强现实技术是充分发挥创造力的科学技术,为人类的智能扩展提供了强有力的手段,对生产方式和社会生活产生了巨大的深远的影响。

随着技术的不断发展,其内容也势必将不断增加。而随着输入和输出设备价格的不断下降、视频显示质量的提高以及功能很强大但易于使用的软件的实用化,增强现实的应用必将日益增长。增强现实技术在人工智能、CAD、图形仿真、虚拟通讯、遥感、娱乐、模拟训练等许多领域带来了革命性的变化。

总体来讲,头戴显示器的应用范围很广,军事,医学以及娱乐都有头戴显示器的用武之地。头戴显示器的应用范围很广,军事,医学以及娱乐都有头戴显示器的用武之地。头戴显示器的应用作用可以概括为AR(augmented reality),翻译过来就是增强现实的意思。这和VR(virtul reality) 虚拟现实的作用不同。虚拟现实是利用计算机虚拟的图像世界来进行计算,而增强现实则是在人眼观测到的真实世界中进行信息标注或者信息计算。比如,搜维尔【SouVR】的VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器就集成了增强现实的功能,应用范围也很广泛。

头戴式显示器

VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器
VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器,是一款高分辨率的增强现实头戴式显示器HMD)!它有一种颜色、SVGA、USB摄像头和一个VGA输入。集成摄像头和VGA信号可由一台PC机进行扩充,并作为眼镜内部的一个虚拟形象一起观看。相机的视差平面(收敛)为手动调节,在不同的工作距离具有逼真的3D效果。VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器提供VGA(640×480)与SVGA(800×600)两个版本。

VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器机身重量不到5盎司,结构紧凑舒适。VirtualRealities VR Pro 增强现实头戴式显示器自带耳塞喇叭、A/ C电源适配器和电池/充电器。非常的适用于训练、模拟、医疗和虚拟现实等领域。

最早的头戴式显示器多为单目式的头盔模式,比如二十世纪80年的阿帕奇直升机在机头驾驶舱的前突部位部署了前视红外线传感器,从这个传感器上得到的图像最终传到头戴式显示器的目镜之上。随后双目头戴式显示器也开始出现,并且逐渐应用其它领域,比如医学领域。

我们平时开会或在家和电影院看电影都是使用投影机来将图像或视频投射到幕布上的,虽然帮我们解决的很多问题,但是投影机能随身携带吗?答案是不能,有的虽然很轻但是携带起来也不方便。头戴式显示器的出现回答了这个问题,那就是投影机不仅仅可以随身携带,而且还会具备许多之前没有的功能。头戴式显示器并非是单纯的显示设备,这和电脑的显示器不同,和普通的投影机也不同。通常头戴式显示器通常还具有交互的功能,未来还可能配备了语音指令,体感交互,拍照,导航等众多最新的科技,总体来说,头戴式显示器更像一个“漂浮”在空中智能手机。

注:本文为搜维尔原创内容,如需转载请联系我们!邮箱:frank@souvr.com

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