Модуль VHM
Технологии виртуальной реальности
Модуль управления обратным отсчетом времени VHM - 013 DC 12V - DIY
1. Направления исследований в области технологий виртуальной реальности
Виртуальная реальность - это комплексная технология, объединяющая компьютерную графику, технологию интерфейса человека и машины, сенсорные технологии, психологию, эргономику и искусственный интеллект. В « Титанике» есть сцена, в которой с помощью монитора шлема и пульта дистанционного управления поднимаются предметы, оставленные на затонувшем корабле; Люди, которые участвовали в виртуальных ролевых играх и виртуальных сообществах, также погружаются в свою реальность и опыт дистанционного представления. Общее ощущение, которое они дают людям, заключается в том, что нет четкой границы между виртуальностью и реальностью. Перспективы широкого применения виртуальной реальности делают ее одной из самых влиятельных технологий в настоящее время. Модуль таймера VHM
Технология виртуальной реальности объединяет технологию компьютерной графики, технологию компьютерного моделирования, сенсорную технологию, технологию отображения и другие науки и технологии. Он создает виртуальную информационную среду в многомерном информационном пространстве, которая дает пользователям ощущение присутствия, способность взаимодействовать с окружающей средой и помогает вдохновлять идеи. Он стал важным инструментом для создания виртуальных прототипов и важным инструментом для поддержки технологии виртуальных прототипов. Виртуальный прототип представляет собой сложную систему, которая в основном проявляется в сложных структурах, сложных взаимодействиях с внешней средой, сложных процессах разработки, различных типах моделирования и тематических областях, широком спектре применений и т. Д. Виртуальный прототип представляет собой консорциум моделей, состоящий из распределенных, разработанных различными инструментами и даже изомерных подсистем, которые в основном включают модель CAD продукта, модель внешнего вида продукта, модель моделирования функций и производительности продукта, различные модели анализа продукта (производительность, сборочные линии и т. Д.), модель технического обслуживания продукта и модель окружающей среды. С помощью виртуальных прототипов дизайнеры могут моделировать различные движущиеся и динамические характеристики продукта в реальной среде с помощью зрелой трехмерной компьютерной графики и оптимизировать дизайн продукта на основе результатов моделирования. Системы виртуальной реальности обычно состоят из пяти ключевых компонентов: виртуальный мир, программное обеспечение виртуальной реальности, компьютеры, устройства ввода и вывода.
2. Моделирование виртуальной реальности
Моделирование виртуальной среды является основой виртуальной реальности и в основном включает в себя трехмерное визуальное моделирование и трехмерное слуховое моделирование. Визуальное моделирование в основном включает в себя геометрическое моделирование, кинематическое моделирование, физическое моделирование, моделирование поведения объектов и разделение моделей. Геометрическое моделирование описывает форму (многоугольник, треугольник и вершина) и внешний вид объекта (текстура, отражение поверхности, цвет). Форма объекта может быть создана с нуля с помощью графических библиотек, таких как PHIGS, GL и XGL, но обычно для повышения эффективности используются специальные инструменты моделирования. Самый простой способ - использовать программное обеспечение для 3D - моделирования, такое как PROE, Adams, AutoCAD и т. Д. Для получения высококачественных 3D - баз данных обычно используются специальные инструменты моделирования VR, такие как MultiGen, Vega, vrt3 и т. Д. Моделирование движения в основном используется для определения местоположения 3D - объектов в мировой системе координат и их движения в виртуальном мире. Движение объекта ограничено иерархическими отношениями между отцом и сыном, и движение родительского объекта влияет на него. Другим аспектом моделирования движения является настройка способа наблюдения за миром, то есть движения виртуальной камеры. Наконец, изображения камеры необходимо преобразовать и проецировать в двумерное окно дисплея, обеспечивая визуальную обратную связь для пользователей.
Физическое моделирование полностью отражает физические характеристики объекта, включая вес, инерцию, твердость поверхности, мягкость, деформационные режимы и т. Д. Эти характеристики и поведение объекта обеспечивают большую подлинность модели виртуального мира. Вычислительная нагрузка, необходимая для физического моделирования, распределяется по тактильным каналам рендеринга. Моделирование поведения в основном осуществляется виртуальными людьми. Модели поведения виртуальных агентов включают эмоции, правила поведения и поведение. Поведение агента является иерархическим, а нижний уровень - рефлекторным. Рефлексивное поведение блокируется каждый раз, когда вы видите противника. Эмоциональное поведение фильтрует воспринимаемые данные через любовь, нелюбовь, гнев и страх, поэтому оно выше, чем простое рефлексивное поведение. Управление моделями включает в себя технологии, которые помогают VR - движкам рисовать сложные виртуальные среды Скорость взаимодействия без существенного влияния на качество моделирования.
Интерфейс виртуальной реальности
Интерфейс устройства ввода
Трехмерный трекер местоположения: В технологии виртуальной реальности специальным аппаратным оборудованием для измерения изменений положения и направления трехмерных объектов в реальном времени является трекер. В приложениях виртуальной реальности для управления направлением наблюдения и управления объектами необходимо измерять движения головы, рук и конечностей пользователя. Другая информация, которую нужно отслеживать, - это трехмерная звуковая информация. Параметры производительности трехбитного трекера включают: точность, дрожание, отклонение и задержку. К числу широко используемых трекеров относятся: механические трекеры, электромагнитные трекеры, электромагнитные трекеры переменного тока, электромагнитные трекеры постоянного тока, ультразвуковые трекеры, оптические трекеры и гибридные инерционные трекеры.
(1) Интерфейс роуминга и управления Интерфейс представляет собой устройство, которое, выбирая и манипулируя интересующими виртуальными объектами, может интерактивно изменять виртуальную среду и вид во время исследования. Маршрутизация и манипулирование могут осуществляться в системах абсолютных или относительных координат. Другим способом управления местоположением объектов технологии виртуальной реальности является относительный датчик, то есть приемник относительно неподвижен, и абсолютные данные о местоположении никогда не будут равны нулю. Для датчика относительного положения, если не происходит никаких действий, он всегда возвращает 0. Часто используемые интерфейсы роуминга и управления включают в себя: интерфейсы роуминга / управления на основе трекеров, трекеры и трехмерные зонды.
(2) Интерфейс жестов - это устройство, которое измеряет положение пальцев пользователя в реальном времени. Его цель - реализовать естественное взаимодействие на основе распознавания жестов в виртуальной среде. В настоящее время большинство интерфейсов жестов встроены в сенсорные перчатки для измерения положения каждого пальца относительно головы. Основные различия между различными перчатками датчиков заключаются в следующем: тип используемого датчика, количество датчиков, выделяемых на каждый палец, сенсорное разрешение, скорость отбора проб в перчатках и то, беспроводны они или ограничены. Перчатки, используемые на рынке, включают Pinchglove, 5DT Data, Didjiglove и Cyberglove.
Интерфейс выходного устройства
В качестве специального аппаратного устройства выходное устройство предоставляет пользователям обратную связь с этими входами в процессе моделирования и через эти интерфейсы предоставляет пользователям сенсорные каналы обратной связи, включая зрение (через графическое устройство отображения), слух (через трехмерное устройство отображения звука) и сенсорное (через сенсорное устройство отображения).
(1) Графическое устройство отображения - это устройство компьютерного интерфейса, которое отображает синтетические изображения мира одному или нескольким пользователям, взаимодействующим с виртуальным миром. При описании устройства графического отображения можно использовать следующие функции: тип генерируемого изображения, разрешение изображения, поле зрения, технология отображения, эргономические факторы и цены. Сегодня устройства графического отображения делятся на: персональные устройства графического отображения (мониторы шлема, портативные дисплеи, устройства отображения с наземной поддержкой, реалистичные устройства с поддержкой рабочего стола), большие дисплеи (большие дисплеи на основе дисплеев, дисплеи на основе проекторов).
(2) Устройство отображения звука представляет собой компьютерный интерфейс, который обеспечивает синтетическую голосовую обратную связь пользователям, взаимодействующим с виртуальным миром. Звук может быть одноканальным или двухканальным. Компания Crystal River Engineering заключила контракт на первый трехмерный генератор звука для НАСА в 1988 году. Этот процессор фактических данных, известный как сверточный Votron, состоит из набора совместимых двойных карт ПК, вращающихся в корпусе. С развитием цифровых чипов обработки сигналов и микроэлектроники сверточные трубки сегодня более компактны. Они состоят из « сверточного двигателя», который обрабатывает каждый источник звука. В настоящее время наиболее часто используется трехмерный звук, основанный на громкоговорителях, простейшим из которых является стереозвук. В последние годы появились относительно дешевые трехмерные звуковые карты для ПК. Используемый чип DSP обрабатывает стереозвук или звук в формате 5.1 и выводит реальный трехмерный звук через сверток.
(3) Тактильную обратную связь можно разделить на две модели: контактную обратную связь и силовую обратную связь. Контактная обратная связь передает информацию в реальном времени о геометрии контактной поверхности, твердости поверхности, температуре и т. Д. Она не будет активно сопротивляться движению прикосновения пользователя и не может помешать пользователю пройти через виртуальную поверхность. Обратная связь с силой обеспечивает информацию в реальном времени, такую как поверхностная адаптивность виртуального объекта, вес и инерция объекта. Он может активно сопротивляться сенсорным движениям пользователей и предотвращать их. Часто используемые интерфейсы тактильной обратной связи: тактильная мышь, перчатки Cybertouch, перчатки с обратной связью температуры, джойстик с обратной связью силы, фантомная рука, осязание
Мозговой интерфейс виртуальной реальности
Общий обзор
Мозго - компьютерный интерфейс (BCI) - это новая технология внешнего обмена информацией и управления, которая не зависит от традиционных каналов выхода информации из мозга (периферических нервных и мышечных тканей) между человеческим мозгом и компьютером или другими электронными устройствами. Первая очевидная цель интерфейса мозга - предоставить новый тип вспомогательных двигательных функций и внешних средств обмена информацией для людей с нормальным мышлением, но неполными двигательными функциями. Таким образом, с момента рождения интерфейса мозг - компьютер основным направлением его исследований и разработок было управление внешними устройствами, замена некоторых функций, отсутствующих у пациентов, или вспомогательное текстовое выражение. В частности, в последние годы был достигнут значительный прогресс в оказании помощи инвалидам в контроле за протезами, инвалидными колясками и даже орфографией и машинописью, онлайн - играми и т. д. В последнее время в мультимедийной и развлекательной областях появилась новая модель применения интерфейса мозга и компьютера: сочетание технологии интерфейса мозга и компьютера с виртуальной реальностью сформировало новый интерфейс мозга и компьютера на основе виртуальной реальности. Самый простой способ объединить интерфейсы мозга и виртуальной реальности - разработать систему интерфейсов мозга и компьютера, которая предоставляет пользователям захватывающую трехмерную среду виртуальной реальности и обратную связь на месте для использования в режиме реального времени. Как только появилась новая технология BCI VR, она продемонстрировала неожиданные эффекты сцены и привлекательные перспективы применения на двух уровнях.
С одной стороны, как входное устройство системы bci - vr, интерфейс мозга и компьютера внедряет новшества в режим ввода традиционной системы vr, что может полностью изменить способ взаимодействия с виртуальной средой (VE); В то же время интерфейс « мозг - компьютер» более интуитивно понятен, чем традиционный режим ввода системы VR, и его можно рассматривать как взаимодействие и управление, аналогичное тактильному зондированию и VE. С другой стороны, технология виртуальной реальности стала очень полезным инструментом обратной связи в интерфейсных системах мозга и компьютера. По сравнению с традиционным простым режимом обратной связи для интерфейса мозг - компьютер (на экране отображаются масштабируемые двумерные полосы, отражающие выход информации о мозге), VE может предоставить пользователям интерфейса мозг - компьютер более позитивный, красочный и стимулирующий режим обратной связи с сценарием (тесно связанный с выходом информации о мозге). Таким образом, обратная связь VR может улучшить обучаемость интерфейса мозга и сократить время обучения, а VE может служить самым дешевым, реалистичным, надежным и безопасным сценарием обучения и тестирования для пользователей интерфейса мозга и компьютера перед использованием на месте. Появление новой технологии BCI VR не только принесло пользу ее традиционным пользователям - инвалидам, но и стало особенно популярным среди широкой общественности. Он обещает стать новым фаворитом умных игр и модных развлечений.
Учитывая, что новая технология BCI - VR может объединить преимущества интерфейса мозга и виртуальной реальности и дополнять друг друга, она открывает путь к структурным преобразованиям и прикладным инновациям в обеих технологиях, демонстрируя привлекательные широкие перспективы применения. В этой статье представлены основные достижения BCI - VR в последние годы с точки зрения базового состава системы BCI - VR, управляемого преобразования интерфейса мозга в виртуальную реальность и инноваций обратной связи VR в интерфейсе мозга и компьютера, а также обобщены существующие трудности и возможные будущие тенденции на основе опыта автора, Чтобы общаться с читателями, совместно продвигайте быстрое развитие новых технологий BCI - VR.
