可视化、多媒体与虚拟现实仿真(29张)课件

1、8 可视化、多媒体与虚拟现实仿真科学计算及仿真可视化多媒体仿真虚拟现实仿真8/9/20221飞行器工程系 单家元博士8.1 科学计算可视化含义把计算中所涉及和所产生的数字信息转变为直观的、以图像或图形信息表示的、随时间和空间变化的物理现象和物理量呈现在研究者面前，使他们能够观察到模拟和计算，同时提供与模拟和计算的视觉交互手段。通过人的视觉和现象思维，促进对所观察数据的进一步理解，飞行客观世界隐藏的现象和规律。8/9/20222飞行器工程系 单家元博士8.1 科学计算可视化可视化的三个层次后处理将计算与可视化（事后）分开进行。仅可视化可以交互。跟踪边计算，边显示，以监视计算过程，只可中止计算，但

2、不能。修改参数驾驭实时观察计算结果，实时干预、调整参数8/9/20223飞行器工程系 单家元博士8.1 科学计算可视化主要技术问题可视化映射技术数据类型：标量、矢量和张量；二维、三维或高维；静态，动态；结构化数据，非结构化数据映射：图形元素、颜色、透明度等数据管理与操纵技术数据管理：存储、分类数据操作：过滤、变换8/9/20224飞行器工程系 单家元博士8.1 科学计算可视化主要技术问题人机界面技术：图形交互、数据交互系统实现技术：可视语言和程序可视8/9/20225飞行器工程系 单家元博士8.1 科学计算可视化科学计算可视化框架模型模拟仿真数据操作可视化映射图形绘制用户界面用户数据图像可视化

3、过程8/9/20226飞行器工程系 单家元博士8.2 多媒体仿真多媒体仿真概念多媒体：文本、图形、动画、图像和声音多媒体仿真：使人的感官和思维进入仿真回路的一种手段。基本技术数字化信息处理技术；音频和视频技术；人工智能和模式识别技术；图形图像技术；通讯技术8/9/20227飞行器工程系 单家元博士8.2 多媒体仿真多媒体仿真的研究方法面向仿真对象面向多个媒体面向交互决策8/9/20228飞行器工程系 单家元博士8.2 多媒体仿真多媒体仿真的主要研究内容多媒体仿真模型和仿真算法表现方法与表现脚本生成技术多媒体仿真数据库地理景物表现技术人机交互技术8/9/20229飞行器工程系 单家元博士8.3

4、虚拟现实仿真技术虚拟现实技术的特征及系统的基本构成虚拟现实技术的发展概况位置跟踪通道视觉通道听觉通道触觉/力反馈通道虚拟场景8/9/202210飞行器工程系 单家元博士8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构成基本概念虚拟现实（Virtual Reality）：是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟环境（Virtual Environment） ：是一种由计算机和电子技术生成的，通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉。虚拟现实技术与一般交互式仿真技术的区别信息的多维性人机交互的自然性人对虚拟环境感觉的真实性知识性与智能性8/9/202211飞行器工程系 单家元博士8.

5、3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构成基本特征沉浸(Immerion)：真实感受交互(Interaction)：多方位参与创意(Imagination)：感性与理性的结合基本技术计算机图形学、图象处理与模式识别人工智能、多传感器、多媒体信息处理网络、并行处理、智能控制系统建模与仿真、系统集成8/9/202212飞行器工程系 单家元博士8.3.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构成虚拟现实系统基本构成虚拟环境产生器应用系统：目标生成（三维建模、造型）；用户应用系统（定义操作内容）和仿真管理器（管理仿真过程）计算机系统：高速的运算、图形处理、输入输出能力效果产生器头盔显示器：采用双视原理生成的

6、双屏图象位置与方位跟踪器：人眼视线、眼球位置变化、手的位置方位和曲伸触觉/力反馈装置：测量人对作用对象的作用力，进而生成反作用力。接口设备硬件设备：信号转换与数据输入输出接口软件设备：8/9/202213飞行器工程系 单家元博士8.3.2 虚拟现实发展状况发展立体电影飞行模拟器三维立体显示：1965年VR先锋， Sutherland力反馈装置：1981年，Fredrick Brooks头盔显示器：1985年，Myron Krueger数据手套：1985年，Scott Fisher,NASA虚拟现实概念：1989年，Jaron Lanier提出8/9/202214飞行器工程系 单家元博士8.3.

7、2 虚拟现实发展状况关键技术实时图形与图象：15帧/秒，8000万多边形位置跟踪与映射技术：手腕:3 m/s;眼睛:600/s;头部:1000 /s触觉/力反馈技术：01Khz振动，0.15mm位移人的心理因素：人的感知、认知和大脑神经系统集成技术：各种技术和设备接口不统一，没有统一的技术标准。8/9/202215飞行器工程系 单家元博士8.3.3 位置跟踪通道参与者与虚拟环境的互动直接互动：参与者的操作引起环境的变化间接互动：参与者位置的变化（头、眼、手、身），导致环境必须随之变化位置跟踪技术：三维位置跟踪器：头的平移和转动、手或关节的运动，眼球的运动基本技术：电磁、超声波8/9/20221

8、6飞行器工程系 单家元博士8.3.3 位置跟踪通道三维电磁传感器三套正交线圈：空间坐标、方位易受环境电磁干扰驱动电路计算机检测电路磁场发送器接收器输出8/9/202217飞行器工程系 单家元博士8.3.3 位置跟踪通道超声波三维传感器三套超声波发送，接收及控制部件不能遮挡，易受金属干扰视景生成器计算机检测电路超声波发送器接收器(麦克风)头部输出头盔显示器控制单元8/9/202218飞行器工程系 单家元博士8.3.3 位置跟踪通道数据手套一种位置跟踪设备，一种数字化输入设备手的6个自由度每个手指关节有两个光导纤维传感器，可测量关节的弯曲和相对位置8/9/202219飞行器工程系 单家元博士8.3

9、.4 视觉通道视景生成过程获取图象生成图形生成语音集合变换投影变换生成音乐声音、图象与文字的集成、融合与同步左声图通道右声图通道视景生成命令8/9/202220飞行器工程系 单家元博士8.3.4 视觉通道三维立体图象的生成算法单点透视投影双点透视投影基于相关性的立体图形光线跟踪算法由左视点投影点可以计算出右视点投影点8/9/202221飞行器工程系 单家元博士8.3.4 视觉通道立体视觉设备种类：头盔显示器，立体眼睛，投影式显示器头盔显示器显示部件：液晶显示屏。分辨率：1个微弧度，延时：0.1s，图象质量：丰富多彩，避免畸变。光学部件：光学系统使液晶成象于观察者能够看清的距离。（包括视场：双眼

10、：水平180度，垂直135度）头盔：定位部件与功能部件的集中：显示、跟踪、定位与音响集成。尺寸重量。8/9/202222飞行器工程系 单家元博士8.3.5 听觉通道虚拟声音的产生语音声音语音识别与合成：声音还原技术：存储、选择、输出文本语音转换技术：波形编辑、参数合成、基于规则的合成非语音声音频谱组合法，结合环境声音模型库录音，结合物体与环境的交互库8/9/202223飞行器工程系 单家元博士8.3.5 听觉通道虚拟声音的定位混响时间差：声音传递到人的左右耳有时间差异混响压力差：声波对人的左右耳的压强差8/9/202224飞行器工程系 单家元博士8.3.6 触觉/力反馈人体触觉系统触觉系统不仅

11、可以感知环境，而且可以影响环境子系统：机械、感觉、运动和认知机械、运动：人手有19块骨头，20条肌肉，22个自由度的运动感觉：接触力：触觉（皮肤接触，刺激神经），运动觉（肢体与物体相当运动）认知：探测、操作。8/9/202225飞行器工程系 单家元博士8.3.6 触觉/力反馈触觉/力反馈技术分类自由运动：与环境不产生物理接触由不平衡力形成的接触：指压一个物体由平衡力形成的接触：抓握、一点一个物体8/9/202226飞行器工程系 单家元博士8.3.6 触觉/力反馈触觉/力反馈技术发展概况力和力矩显示装置游戏杆：2、3个自由度手控器：6个自由度表面压力反馈装置：直接接触（手有2个自由度）与间接接触

12、（工具6个自由度）的力力学反馈手套：压敏元件、压力气囊触觉显示装置力显示：位移显示：形变软件：触觉交互软件、虚拟物体和环境的物理模型、润色触觉图象8/9/202227飞行器工程系 单家元博士8.3.7 虚拟场景的生成虚拟场景静态模型建立静态模型：几何模型，灰度模型，纹理模型，渲染效果模型建立：工具：OpenGL、WTK、VRML方法：点、线、面、多边形、贴图虚拟场景动态模型的建立内容：确立场景中对象在运动过程中的坐标视点变化时场景的更新方法坐标变换：本体坐标系、世界坐标系、窗口坐标系、透视投影变换8/9/202228飞行器工程系 单家元博士结束！8/9/202229飞行器工程系 单家元博士1、

13、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何

14、必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失

15、去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。10、有些事想开了，你就会明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎样，最后收拾残局的还是要靠你自己。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生

16、为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人

17、生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力。2、时间是最公平的，活一天就拥有24小时，差别只是珍惜。你若不相信努力和时光，时光一定第一个辜负你。有梦想就立刻行动，因为现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天。3、无论正在经历什么，都请不要轻言放弃，因为从来没有一种坚持会被辜负。谁的人生不是荆棘前行，生活从来不会一

18、蹴而就，也不会永远安稳，只要努力，就能做独一无二平凡可贵的自己。4、努力本就是年轻人应有的状态，是件充实且美好的事，可一旦有了表演的成分，就会显得廉价，努力，不该是为了朋友圈多获得几个赞，不该是每次长篇赘述后的自我感动，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不过是：但行好事，莫问前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力却没能实现的梦想，爱了很久却没能在一起的人，活得用力却平淡寂寞的青春，遗憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔软的心智、让我们懂得累积时间的力量；那些孤独沉寂的时光，让我们学会守候内心的平和与坚定。那些脆弱的不完美，都会在努力和坚持下，改变模样。6、人生中总会有一段艰难的路，需要自己独

19、自走完，没人帮助，没人陪伴，不必畏惧，昂头走过去就是了，经历所有的挫折与磨难，你会发现，自己远比想象中要强大得多。多走弯路，才会找到捷径，经历也是人生，修炼一颗强大的内心，做更好的自己！7、“一定要成功”这种内在的推动力是我们生命中最神奇最有趣的东西。一个人要做成大事，绝不能缺少这种力量，因为这种力量能够驱动人不停地提高自己的能力。一个人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，最清晰的脚印，往往印在最泥泞的路上，所以，别畏惧暂时的困顿，即使无人鼓掌，也要全情投入，优雅坚持。真正改变命运的，并不是等来的机遇，而是我们的态度。9、这世上没有所谓的天才，也没有不劳而获的回报，你所看到的每个光鲜人物，其背后都付出了令人震惊的努力。请相信，你的潜力还远远没有爆发出来，不要给自己的人生设限，你自以为的极限，只是别人的起点。写给渴望突破瓶颈、实现快速跨越的你。10、生活中，有人给予帮助，那是幸运，没人给予帮助，那是命运。我们要学会在幸运青睐自己的时候学会感恩，在命运磨练自己的时候学会坚韧。这既是对自己的尊重，也是对自己的负责。1