虚拟现实史上最全分类告诉你全面的VR

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VR虚拟现实已经成为未来几年的技术发展趋势,也将是未来发展的又一新领域。 VR虚拟现实将为我们带来不一样的观看体验。 沉浸式交互和3D环绕会让人眼花缭乱。 现实与虚拟。 不过,根据目前市场上的技术,现阶段还不可能有完美的体验。 因此,技术上还有很大的改进空间。 VR虚拟现实目前有桌面虚拟现实、沉浸式虚拟现实、增强现实虚拟现实、分布式虚拟现实四大类。

(1)桌面虚拟现实

桌面VR系统也称为窗口VR,如下图。 它利用个人计算机或图形工作站等设备,利用三维图形、自然交互等技术,在三维空间中生成交互场景。 计算机屏幕被用作观察虚拟世界的手段。 通过各种输入设备与虚拟世界交互的窗口。

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桌面VR系统

桌面VR系统一般要求参与者使用空间位置跟踪定位设备和其他输入设备,例如数据手套和6自由度三维空间鼠标,这样,尽管用户坐在显示器前,他们可以通过电脑屏幕内的虚拟世界进行360°范围的观察。

在桌面VR系统中,计算机屏幕是用户观察虚拟世界的窗口。 借助一些VR工具软件,参与者可以在模拟过程中进行各种设计。 使用的硬件设备主要是立体眼镜和一些交互设备(如数据手套、空间位置跟踪定位设备等)。 立体眼镜用于在计算机屏幕上观看虚拟三维场景的立体效果。 它带来的立体视觉可以给用户一定程度的沉浸感。 有时为了增强桌面VR系统的效果,可以在桌面VR系统中添加专业的投影设备,以增加屏幕的观看范围。

桌面VR系统具有以下主要特点:

硬件要求极低。 有时仅添加计算机或数据手套、空间位置跟踪和定位设备。

缺乏完全沉浸感,参与者没有完全沉浸其中,因为即使他们戴着立体眼镜,他们仍然会受到周围现实世界的干扰。

它被广泛使用是因为其成本相对较低,而且对沉浸式VR系统也有一定的技术要求。 作为开发者和用户,从成本等角度考虑,桌面VR技术的使用往往被认为是VR研究的必经阶段。

常见的桌面VR系统工具有:全景技术软件QuickTime VR、虚拟现实建模语言VRML、网络三维交互Cult3D、Java3D等,主要用于CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造) )、建筑设计、桌面游戏等领域。

(2)沉浸式虚拟现实

沉浸式VR系统,如下图所示,提供了完全沉浸式的体验,给用户完全处于虚拟世界的感觉。 它通常采用头盔式显示器、洞穴式三维显示器等设备,封闭参与者的视觉、听觉等感官,提供一个全新的、虚拟的感官空间,利用空间位置跟踪定位设备、数据手套、和其他手。 控制输入​​设备、声音设备等可以让参与者感觉完全投入、沉浸其中。 是一个理想的VR系统。

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沉浸式VR系统的特点:

沉浸度高。 沉浸式VR系统利用多种输入输出设备创建虚拟世界,让用户沉浸其中。 同时也可以将用户与现实世界完全隔离,不受外界现实世界的影响。

实时性高。 为了在虚拟世界中实现与现实世界中相同的感觉,例如,当人移动时,空间位置跟踪定位设备需要及时检测到,并通过计算机计算,输出相应的场景变化,而且这个改变一定要及时,耽误的时间要很小。

沉浸式VR系统的分类:

常见的沉浸式VR系统包括基于头盔显示器和远程系统的VR系统。

基于头盔显示器或投影显示系统的VR系统,利用头盔显示器或投影显示系统来实现全沉浸感。 它将现实世界与其隔离开来,让参与者从听觉到视觉都沉浸在虚拟环境中。

远程呈现系统是一种远程控制形式,通常用于将 VR 系统与机器人技术相结合的系统中。 在网络中,当某个地方的操作员操作VR系统时,结果会发生在遥远的另一个地方。 该系统需要立体显示器和两个摄像头来生成三维图像。 这种环境使得操作人员在观看虚拟世界时有一种深度沉浸感,因此更加清晰。 有时操作员可以佩戴头盔式显示器,该显示器连接到远程网络平台上的摄像机。 输入设备中的空间位置跟踪定位装置可以控制摄像机的方向和移动,甚至可以控制自动机械手或机械手进行自动操纵。 该手臂可以向操作员提供远程状态反馈,使他能够准确定位和操纵机械臂。

(3)增强现实虚拟现实

在沉浸式VR系统中,强调的是人的沉浸感,即沉浸在虚拟世界中。 人们所处的虚拟世界与现实世界是隔绝的,无法感受到现实世界的存在。 增强VR系统被称为增强现实(AR)。 ,它允许用户看到现实世界以及叠加在现实世界上的虚拟对象。 它是一个将真实环境和虚拟环境结合起来的系统,可以减少构成复杂场景的开销(因为有些虚拟环境是由真实环境组成的),并且可以操纵真实的物体(因为有些物体是真实环境) ),真正达到了现实与幻想并存的境界。 在增强VR系统中,虚拟物体提供的信息往往是用户无法用自己的感觉器官直接感知的深层信息。 用户可以利用虚拟对象提供的信息来增强对现实世界的理解。 这就是增强虚拟现实。 VR系统,如图所示。

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增强型VR系统

增强型VR系统具有以下三个特点:

现实世界与虚拟世界融为一体; 具有实时人机交互功能; 现实世界和虚拟世界在三维空间中融为一体。 增强的VR系统可以将虚拟物体添加到真实环境中。 例如,在室内设计中,可以在门窗上添加装饰材料,并改变各种样式、颜色等来审查最终效果,以达到增强现实的目的。

常见的增强 VR 系统包括:

基于桌面图形显示器的系统、基于单眼显示器的系统(一只眼睛在显示器上看到虚拟世界,另一只眼睛看到现实世界)、基于透视头盔显示器的系统。

目前,增强型VR系统普遍应用于医疗可视化、军机导航、设备维护、娱乐、文物修复等领域。 一个典型的例子是,医生在进行手术时,可以佩戴透明头盔显示器,这样就可以看到手术现场的真实情况以及手术过程中需要的各种信息。

(4)分布式虚拟现实

近年来,计算机与通信技术同步发展、相互促进,成为全球信息技术和产业快速发展的主要特征。 特别是网络技术的迅速崛起,使信息应用系统的深度和广度发生了质的变化。 分布式虚拟现实系统(DVR)就是一个典型的例子。 DVR系统是VR技术与网络技术发展结合的产物。 它是一个将位于网络虚拟世界中不同物理位置的多个用户或多个虚拟世界通过网络连接起来以共享信息的系统。 DVR系统的目标是基于沉浸式VR系统,通过网络将多个地理分布的用户或多个虚拟世界连接在一起,使每个用户可以同时加入一个虚拟空间(逼真的三维图形、立体) ,通过联网计算机与其他用户交互,共同体验虚拟体验,达到协同工作的目的。 它将虚拟性提升到了一个更高的水平。

VR系统运行在分布式世界有两个原因:一方面,它充分利用了分布式计算机系统提供的强大计算能力; 另一方面,有些应用本身就具有分布式的特点,比如通过网络进行多人游戏、虚拟战争等。 模拟等

分布式VR系统的特点:

每个用户都有一个共享的虚拟工作空间; 伪实体的行为是现实的; 支持实时交互和共享时钟; 多个用户可以通过不同的方式相互通信; 资源信息共享并允许用户自然地操纵虚拟世界中的物体。

分布式VR系统的分类:

根据分布式VR系统中运行的共享应用系统的数量,可以将其分为集中式结构和复制式结构两种类型。

集中式结构是指在中央服务器上运行共享的应用系统。 该系统可以是会议代理或对话管理进程。 中央服务器管理多个参与者的输入和输出操作,允许多个参与者共享信息。 集中式结构的优点是结构简单。 同时,由于同步操作仅在中央服务器上完成,因此实现起来相对容易。 缺点是:由于输入和输出必须广播到所有其他工作站,因此对网络通信带宽有较高要求; 所有活动都必须通过中央服务器进行协调。 当参与者数量较多时,中央服务器往往成为整个系统的瓶颈; 另外,由于整个系统对网络延迟非常敏感,并且高度依赖于中央服务器,因此这种结构的系统鲁棒性不如复制结构。

复制结构是指在每个参与者的计算机上复制中央服务器,使得每个参与者进程都拥有共享的应用系统。 中央服务器接收来自其他工作站的输入信息,并将该信息传输到本地机器上运行的应用系统。 应用系统执行所需的计算并生成必要的输出。 复制结构的优点是:所需网络带宽小; 由于每个参与者仅与应用系统的本地备份进行交互,因此交互响应效果良好。 输出在本地主机上生成,这简化了异构机器环境。 手术; 复制应用系统仍然是单线程的,并在必要时将其状态多播给其他用户。 其缺点是比集中式结构更加复杂,并且难以在共享应用系统中维护多个备份的信息或状态一致性。 需要一种控制机制来确保每个用户获得相同的输入事件序列,以实现共享的应用系统。 同步数据库中的所有备份,并且用户收到的输出应该一致。

目前最典型的应用是SIMNET系统。 SIMNET是将坦克模拟器通过网络连接而成,用于部队联合训练。 通过SIMNET,德国的模拟器和美国的模拟器可以在同一个虚拟世界中运行,参加同一个实战演习。

附:国内外虚拟现实企业

======头戴式显示设备======

电脑版

【oculus系列】oculus; [索尼系列]睡眠计划; 【HTC系列】vive; 【雷蛇系列】OSVR; 福芙; 苏伦皮质; [接触互动] avegant的雕文

——国内与国际的分界线————

精卫三杯; 大象科技的游戏狂人; EMAX 视觉; 【联想系列】蚂蚁视觉科技的蚂蚁视觉头盔; UC眼镜; 完美视力镜; VR门

移动终端

【谷歌系列】纸板; [三星系列] Gear VR

——国内与国际的分界线————

乐视头盔; 宝峰镜; 玻璃幻影; 帕拉玻璃; SVR玻璃; 张王科技星轮viulux; 梦想VR; 格拉苏; 爱可视; 尼比鲁梦境

一台机器

光环遮阳板

——国内与国际的分界线————

第二现实; Bossnel头戴式影院; Hi Mirror(视频流观看)

光学

利达光电

裸眼3D

张王科技裸眼系列

======输入======

处理

【oculus系列】触摸; 【索尼系列】PS move; 【Razer系列】Hydra(手柄)

——国内国外的划分线——

PP枪; 蚁视体感枪

全身动作捕捉

【微软系统】kinect(人体结构检测、人脸识别)

——国内与国际的分界线————

Noitom;n-show(身体贴合)

跟踪装置

【oculus系列】Pebbles接口; 【苹果系列】PrimeSense(体感交互); [intel系列] Omek; 【索尼系列】Dualshock; 软动力; 抓点; 眼力; 手势图标; 点头; 触觉反馈; 世界可视化; 莫维迪乌斯

眼控、视线追踪

【苹果系列】Tobii; 眼联; 斯米; 眼部落

——国内与国际的分界线————

齐心一味; 深度VR(xight); 眼睛; 上海青岩

声音

歌尔; 东方酷声Coolhear(3D空间降噪、全息3D声场还原)

手势识别

【oculus系列】Nimble Sense; 【oculus系列】第13实验室; 跳跃动作(近距离、高精度手指动作捕捉)

——国内与国际的分界线————

采用&灵感科技; 微动; 神经肌肉电; MYO(神经肌肉电,肌肉活动识别手势)

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