虚拟制造和数位学习ppt课件

1、虛擬製造與數位學習課程日期：93/2/26參考書目lEasy to Know 虛擬實境l陳瀚昇 全欣資訊圖書股份有限公司l深入虛擬實境VRl林政宏 碁峰資訊 lVRML虛擬實境網頁語言l嚴子翔 知城數位l虛擬實境應用實例l董基良，許光城，施乃中，陳建旭，王兆華，丁鏞，姚文隆，林均燁，黃維信等著 瑋特擬真科技lForce and Touch Feedback for Virtual RealitylGrigore C. Burdea John Wiley & Sons, Inc.課程大綱l何謂虛擬實境l虛擬實境發展史l虛擬實境種類l虛擬實境的硬體虛擬實境(Virtual Reality)

2、lVPL Research 公司的創辦人Jaron Lanier所提出。l是一個無中生有的環境，但是卻可以讓人覺得跟真實環境一樣。l是一種由電腦所模擬出來的幻覺，經過我們的感官之後，產生一種令人難以分辨真假的感覺。l整合了繪圖、聲音、影像、動畫及相關的週邊設備，是一種可讓使用者的視覺、聽覺、觸覺能與機器互動的人機介面。 虛擬實境之特點l必須是由電腦所產生。l必須是3D立體空間。l可以和這個空間的事物產生互動性。l使用者可以依個人意志自由的遊移在這個空間中。l必須要有融入感及參與感。 虛擬實境之特點(續)Immersion融入感 Imagination想像力 Interaction互動性 lVR

3、是一種新的包裝方法，一種新的人機界面。l與多媒體、動畫一線之隔l即時性l互動性虛擬實境的3I虛擬實境系統3D ModelComputerPersonHead/eye/hand tracking/SimulatorGraphics, Sound, Tactile,TasteShape, Color, Patterns, Textures, Lighting, Viewpoints, Behaviors.虛擬實境發展歷史1956Sensorama1961Philco Corp.1965Ultimate Display, Harvard1967Haptic Display,Univ North Ca

4、rolina1975Virtual Push button systemLeep OpticalSystemDataglove1981-82NASA Ames1985VPL Research1987British AerospaceVR Cockpit19901945虛擬實境發展大事紀l1968美國國防部建立美國國防部建立TCP/IP標準標準l1984NASA將將VR應用在太空任務應用在太空任務l1985LCD顯示器顯示器l1987互動式手套互動式手套l1989HMDl1990觸覺手套觸覺手套l1991486PCl1992NASA發展發展3D聲音聲音虛擬實境發展大事紀(續)l1993586(P

5、entium)l1994VRML 1.0標準標準l2019686(Pentium Pro)l2019Java風行、風行、VRML 2.0標準標準l2019Direct 3D Library、Pentium IIl2019Pentium IIIl2019Pentium IVl2019迅馳迅馳(Wireless)VR發展應用軍事太空醫學電影遊戲擬真實驗系統設計與製作擬真實驗系統設計與製作虛擬實境在建築上之應用虛擬實境在建築上之應用物件塑形與數位內容之整合物件塑形與數位內容之整合擴增真實擴增真實虛擬彈性製造系統虛擬彈性製造系統虛擬加工虛擬加工企業機能與創造力之整合企業機能與創造力之整合虛擬實境的種類

6、-依視覺產生方式桌上型虛擬實境模擬型虛擬實境Driving SimulatorProjectors in DomeIOWA DSLeeds DSDriving Simulator駕駛座艙之改善駕駛座艙之CCD支撐架 駕駛模擬座艙 駕駛座艙之後視鏡 加裝阻力彈簧增加力回饋感覺駕駛模擬器改善場景l以89年的類8字形的主線段為主，整合及擴充各場景資料庫，如轉彎、標誌標線、叉路、氣候、時間等轉彎叉路直線路標誌高架路虛擬復健系統(駕駛)投射型虛擬實境融入型虛擬實境CAVE (Cave Automatic Virtual Environment)虛擬實境的建構方式l幾何式(Geometry-based V

7、R)l影像式(Image-based VR)l360環場(Panoramic Image VR)l360物件(Object Movie)l混合式(Hybrid VR)l擴張真實(Augmented Reality, AR)幾何式虛擬實境之優點l可提供3D立體視覺效果。l可自由創造虛擬場景。l可與使用者產生互動，提供與真實相仿的操作方式。l可在虛擬場景中自由遊走。幾何式虛擬實境之缺點l真實性較低l製作成本及難度較高l製作時間較長l硬體配備需求較高l搭配網路電子商務，需要較大的網路頻寬。幾何式虛擬實境工具lEON lWorld Tool Kid (WTK)lWorld UplDivisionlSu

8、perscape (VRT)lVirtoolsl幾何式虛擬實境製作工具l3DS、 Maya、Solidworks、Lightwave、SolidEdge、AutoCad、Pro/E.l軟體簡化工具：TriSpective、RainDrop、3DSl檔案格式石門鄉風箏節虛擬社區導覽影像式虛擬實境之優點l製作簡單迅速(照片)l真實性較高(實景拍照)l硬體配備需求較低l搭配網路電子商務，較不受網路頻寬之影響。影像式虛擬實境之缺點l互動性較差，無法在場景中自由遊走。l無法處理不存在之場景。l無法提供具景深之立體效果。l缺乏場景間之相對關係，需配合地圖或導引系統進行導覽。影像式虛擬實境之製作l場景拍攝及

9、數位化l使用數位相機進行拍攝，減少後製之時間。l保持拍攝時相機之水平(雲台)。l相鄰相片中需有影像重疊之部份(30%)l影像處理lWarping、Stitchl影像輸出影像式虛擬實境製作工具lQuick Time VRlLive Picture、PhotoVistalIPIXlVR360lFlashl影像式虛擬實境-飯店導覽影像式虛擬實境-飯店導覽(續)混合式虛擬實境之優點l結合了物件式及影像式的部份優點。l縮短了整體場景製作的時間。l具備某種程度的真實感。l提供部份的互動功能。l在搭配網路電子商務時，可降低對網路頻寬的需求。混合式虛擬實境之缺點l兩種模式結合處易有破綻與不協調的狀況。l無法提

10、供完全的互動，及在場景中自由遊走。虛擬實境的硬體l顯像設備l追蹤系統l輸入及力回饋裝置l音效系統l味覺系統HMD (Head Mounted Display)頭戴式支臂式投影式顯示系統之挑選l依使用上的活動範圍挑選有線或無線 l顯示色彩的數目越多，與解析度越高則顯示效果越真實與越清晰l重量會直接影響穿戴的舒適性及長久性，儘可能挑選重量輕的顯示系統l越寬廣的視野可提供越融入的模擬效果l消耗功率會影響使用的時間長短。 TrackerInertialMagneticMechanicalOptical (Motion Star)Ultrasonic模擬器病(Cyber Sickness)Magnetic Tracker正常磁場被扭曲磁場系統連接架構圖Ultrasonic Tracker系統架構圖Input DeviceEXOS Dextrous Hand MasterSpace BallJoystickMouseData Glove & Force FeedbackCybergolveForce FeedbackGlove5DTSensor Glove手指各關節彎曲關係圖l正常人手指彎曲關係，可用以