Módulo VHM
Tecnologia de Realidade Virtual,
Módulo de controle de contagem regressiva VHM-013 DC 12V - Kit DIY
1. Direção de pesquisa da tecnologia de realidade virtual
A realidade virtual é uma tecnologia abrangente que integra computação gráfica, tecnologia de interface homem-máquina, tecnologia de detecção, psicologia, ergonomia e inteligência artificial. Em Titanic, há uma cena de resgate de itens deixados em um navio naufragado com a ajuda de um visor montado no capacete e um manipulador remoto; As pessoas que participaram de jogos de RPG virtuais e comunidades virtuais também ficarão imersas em sua experiência realista e de telepresença. O sentimento comum que trazem às pessoas é que não existe uma fronteira óbvia entre o virtual e a realidade. A ampla perspectiva de aplicação da realidade virtual a torna uma das tecnologias mais influentes da atualidade. Placa de interruptor de contagem regressiva do módulo temporizador VHM
A tecnologia de realidade virtual integra tecnologia de computação gráfica, tecnologia de simulação de computador, tecnologia de sensores, tecnologia de exibição e outras ciências e tecnologias. Ele cria um ambiente de informação virtual em um espaço de informação multidimensional, que pode permitir que os usuários tenham uma sensação de imersão, tenham a capacidade de interagir com o ambiente e ajudem a inspirar ideias. Tornou-se a construção de protótipo virtual, é uma importante ferramenta de suporte à tecnologia de prototipagem virtual. O protótipo virtual é um sistema complexo, que se manifesta principalmente em relações de composição complexas, relações de interação complexas com o ambiente externo, processos de desenvolvimento complexos, muitos tipos de simulação e campos temáticos envolvidos, ampla gama de aplicações e assim por diante. O protótipo virtual pode ser entendido como o uso da tecnologia de realidade virtual para transformar os dados do produto em um modelo digital em vez de um protótipo físico, enfatizando a visualização dos dados de simulação e exibindo de forma realista todas as características do produto em ambiente virtual. O protótipo virtual é um consórcio de modelos composto por ferramentas distribuídas, diferentes desenvolvidas e até mesmo submodelos heterogêneos, incluindo principalmente modelo CAD de produto, modelo de aparência de produto, modelo de simulação de função e desempenho de produto, vários modelos de análise de produto (capacidade de fabricação, linha de montagem, etc.), modelo de uso e manutenção do produto e modelo de ambiente. Com a ajuda do protótipo virtual, os designers podem simular vários movimentos e características dinâmicas dos produtos no ambiente real por meio de computação gráfica tridimensional madura e otimizar o esquema de design dos produtos de acordo com os resultados da simulação. O sistema de realidade virtual geralmente consiste em cinco partes principais: mundo virtual, software de realidade virtual, computador, dispositivo de entrada e dispositivo de saída.
2. Pesquisa em Modelagem de Realidade Virtual
A modelagem do ambiente virtual é a base da RV, incluindo principalmente modelagem visual tridimensional e modelagem auditiva tridimensional. A modelagem visual inclui principalmente modelagem geométrica, modelagem cinemática, modelagem física, modelagem de comportamento de objetos e segmentação de modelos. A modelagem geométrica descreve a forma (polígonos, triângulos e vértices) e a aparência (texturas, reflexos de superfície, cores) de um objeto. A forma do objeto pode ser criada do zero por meio de PHIGS, GL, XGL e outras bibliotecas gráficas, mas geralmente é realizada com ferramentas de modelagem especiais para melhorar a eficiência. O método mais simples é usar software de modelagem 3D, como PROE, Adams, AutoCAD, etc. Para obter um banco de dados 3D de alta qualidade, geralmente são usadas ferramentas especiais de modelagem VR, como MultiGen, Vega, vrt3, etc. é usado principalmente para determinar a posição de objetos 3D no sistema de coordenadas mundiais e seu movimento no mundo virtual. O movimento do objeto é restrito pelo relacionamento hierárquico pai-filho, e o movimento do objeto pai afetará o objeto filho. Outro aspecto da modelagem de movimento é definir a forma de observar o mundo, ou seja, o movimento da câmera virtual. Finalmente, a imagem da câmera precisa ser transformada e projetada na janela de exibição bidimensional para fornecer feedback visual aos usuários.
A modelagem física reflete de forma abrangente as características físicas do objeto, incluindo peso, inércia, dureza superficial, suavidade, modo de deformação, etc. Essas características e o comportamento dos objetos trazem maior realismo ao modelo do mundo virtual. A carga computacional necessária para a modelagem física é atribuída ao pipeline de renderização tátil. A modelagem de comportamento é realizada principalmente por humanos virtuais. O modelo de comportamento do agente humano virtual inclui emoções, regras de comportamento e ações. O comportamento do agente é hierárquico e a camada inferior é o comportamento reflexivo. O comportamento de reflexão é bloquear toda vez que você vê seu oponente. O comportamento baseado na emoção filtra os dados perceptivos através de gosto, antipatia, raiva e medo, por isso é superior ao simples comportamento reflexivo. O gerenciamento de modelos inclui tecnologias que ajudam o mecanismo de VR a desenhar ambientes virtuais complexos em velocidade interativa, sem impacto significativo na qualidade da simulação.
Interface de realidade virtual
Interface do dispositivo de entrada
Rastreador de posição tridimensional: na tecnologia de realidade virtual, o equipamento de hardware especial usado para medir a mudança em tempo real da posição e direção de objetos tridimensionais é o rastreador. Nas aplicações de realidade virtual, para controlar a direção de observação e manipular os objetos, é necessário medir o movimento da cabeça, mãos e membros do usuário. Outro tipo de informação a ser rastreada é a informação sonora tridimensional. Os parâmetros de desempenho do rastreador de três bits incluem: precisão, jitter, desvio e atraso. Os rastreadores comumente usados são: rastreadores mecânicos, rastreadores eletromagnéticos, rastreadores eletromagnéticos AC, rastreadores eletromagnéticos DC, rastreadores ultrassônicos, rastreadores ópticos e rastreadores inerciais híbridos.
(1) Interface de roaming e manipulação esta interface é um dispositivo que permite alterações interativas no ambiente virtual e a visualização no processo de exploração por meio da seleção e manipulação de objetos virtuais de interesse. O roaming e a manipulação podem ser concluídos no sistema de coordenadas absolutas ou no sistema de coordenadas relativas. Outro método para controlar a posição do objeto da tecnologia de realidade virtual é através do sensor relativo, ou seja, o receptor é relativamente estático e os dados de posição absoluta nunca serão 0. Para o sensor de posição relativa, se nenhuma ação ocorrer, ele sempre retornará 0. As interfaces de roaming e manipulação comumente usadas incluem: interface de roaming/manipulação baseada em rastreador, bola de rastreamento e sonda tridimensional.
(2) A interface de gestos é um dispositivo para medir a posição em tempo real dos dedos dos usuários. Seu objetivo é realizar a interação natural baseada no reconhecimento de gestos em ambiente virtual. Atualmente, a maioria das interfaces de gestos são incorporadas com luvas sensoras, que são usadas para medir a posição de cada dedo em relação à cabeça. As principais diferenças entre as diversas luvas com sensores são: o tipo de sensor utilizado, o número de sensores atribuídos a cada dedo, a resolução de detecção, a velocidade de amostragem das luvas e se são sem fio ou com alcance limitado. As luvas de sensor comumente usadas no mercado incluem pinchglove, 5DT dataglove, didjigglove e cyberglove.
Interface do dispositivo de saída
Como um tipo de equipamento de hardware especial, os dispositivos de saída fornecem aos usuários feedback do processo de simulação nessas entradas e fornecem aos usuários canais sensoriais para feedback por meio dessas interfaces, incluindo visão (por meio de dispositivo de exibição gráfica), audição (por meio de exibição de som tridimensional). dispositivo) e toque (através de dispositivo de exibição tátil).
(1) Dispositivo de exibição gráfica é um dispositivo de interface de computador que exibe a imagem do mundo sintetizada para um ou mais usuários interagindo com o mundo virtual. Ao descrever um dispositivo de exibição gráfica, podem ser utilizados os seguintes recursos: tipo de imagem gerada, resolução da imagem, campo de visão, tecnologia de exibição, fatores ergonômicos e preço. Hoje em dia, os dispositivos de exibição gráfica são divididos em: dispositivos de exibição gráfica pessoais (tela montada em capacete, tela portátil, dispositivos de exibição suportados no solo, dispositivos realistas suportados em desktop), dispositivos de exibição grandes (dispositivos de exibição grandes baseados em monitores, monitores baseados em projetores).
(2) O dispositivo de exibição de som é um tipo de interface de computador que pode fornecer feedback sonoro sintético aos usuários que interagem com o mundo virtual. O som pode ser mono ou duplo. O primeiro gerador de som tridimensional foi contratado pela Crystal River Engineering para a NASA em 1988. Este processador de sinal de dados, denominado convol votron, consiste em um conjunto de placas duplas compatíveis com PC girando no invólucro. Com o progresso dos chips de processamento digital de sinais (DSP) e da tecnologia microeletrônica, o convovotron atual é mais compacto. Eles são compostos por um “motor de convolução” que processa cada fonte sonora. Já o mais utilizado é o som tridimensional baseado em alto-falantes, e o mais simples é o estéreo. Nos últimos anos, surgiram placas de som tridimensionais para PC relativamente baratas. O chip DSP usado processa o som em formato estéreo ou 5.1 e emite o som tridimensional real por meio de convolução.
(3) O feedback tátil pode ser dividido em dois modos: feedback de contato e feedback de força. O feedback de contato transmite informações em tempo real, como a geometria da superfície de contato, a dureza da superfície, a temperatura e assim por diante. Ele não resistirá ativamente ao movimento de toque do usuário e não poderá impedir que o usuário passe pela superfície virtual. O feedback de força fornece informações em tempo real, como conformidade da superfície do objeto virtual, peso do objeto e inércia. Ele pode resistir ativamente ao movimento de toque do usuário e impedir o movimento. As interfaces de feedback tátil comumente usadas são: mouse tátil, luvas cybertouch, luvas de feedback de temperatura, joystick de feedback de força, braço fantasma, braço hapticmaster, luvas CyberGrasp, cy berforce, etc.
Interface cérebro-computador de realidade virtual
1. Geral
A interface cérebro-computador (BCI) é uma nova tecnologia externa de troca e controle de informações que não depende da via convencional de saída de informações cerebrais (nervo periférico e tecido muscular) entre o cérebro humano e computadores ou outros dispositivos eletrônicos. O primeiro uso óbvio do BCI é fornecer um novo tipo de função motora auxiliar e meio de troca externa de informações para pessoas com pensamento normal, mas com função motora incompleta. Portanto, desde o nascimento do BCI, a principal linha de sua pesquisa e desenvolvimento é controlar dispositivos externos e substituir algumas funções ausentes dos pacientes, ou expressão auxiliar de texto. Especialmente nos últimos anos, a BCI tem feito grandes progressos ajudando pessoas com deficiência a controlar próteses, cadeiras de rodas, até mesmo ortografia e digitação, jogos online e assim por diante. Recentemente, um novo modo de aplicação BCI surgiu no campo de multimídia e entretenimento: combinando a tecnologia BCI com realidade virtual (VR) para formar uma nova forma de interface cérebro-computador (bci-vr) baseada em realidade virtual. A maneira mais simples de realizar a combinação de BCI e VR é projetar um sistema BCI que possa fornecer aos usuários um ambiente de realidade virtual 3D imersivo e feedback de detecção no local para uso em tempo real. Assim que a nova tecnologia bci-vr aparece, ela mostra efeitos de cena inesperados e perspectivas de aplicação atraentes em dois níveis.
Por um lado, como dispositivo de entrada do sistema bci-vr, o BCI inova o modo de entrada do sistema VR tradicional, o que pode mudar completamente a forma de interação com ambientes virtuais (VE); Ao mesmo tempo, o BCI é mais intuitivo do que o modo de entrada do sistema VR tradicional, que pode ser considerado semelhante à detecção tátil e ao VE para interação e controle. Por outro lado, a tecnologia VR tornou-se uma ferramenta de feedback de informações muito útil no sistema BCI. Comparado com o modo de feedback simples tradicional do BCI (a tela exibe barras coloridas 2D escalonáveis para refletir a saída de informações do pensamento cerebral), o VE pode fornecer aos usuários do BCI um modo de feedback situacional mais proativo, colorido e estimulante (intimamente relacionado à saída de informações do pensamento cerebral). Portanto, o feedback de VR pode melhorar a capacidade de aprendizagem da BCI e reduzir o tempo de treinamento, e o VE pode ser usado como o cenário de treinamento e teste mais barato, mais realista, mais confiável e mais seguro para usuários da BCI antes do uso em campo. O surgimento da nova tecnologia bci-vr não só beneficia enormemente os seus utilizadores tradicionais - pacientes com deficiência, mas também é particularmente bem recebido por uma vasta gama de utilizadores públicos saudáveis. Espera-se que se torne um novo favorito em jogos inteligentes e entretenimento de moda.
Tendo em conta o facto de que a nova tecnologia bci-vr pode aproveitar as vantagens tanto da BCI como da VR e complementar-se, abriu o caminho para a transformação estrutural e inovação de aplicações destas duas tecnologias, mostrando perspectivas de aplicação atractivas e amplas. Este artigo apresenta o principal progresso da pesquisa do bci-vr nos últimos anos a partir dos aspectos da composição básica do sistema bci-vr, a transformação de controle do BCI em VE e a inovação de feedback de VR para BCI, e resume as dificuldades existentes e possíveis tendências de desenvolvimento no futuro de acordo com a experiência do autor, a fim de se comunicar com os leitores e promover conjuntamente o rápido desenvolvimento da nova tecnologia bci-vr.
