五月影音知識問答

2012/5/8

Q:裸眼3D有何優缺點?

A:裸眼3D電視是組合目前我們擁有的面板技術和引擎技術實現的。裸眼3D電視采用在液晶面板前方配置雙凸透鏡的全景圖像(Integral Imaging)方式顯示影像的內容方面,通過圖像處理,可將已有的2D影像和3D影像(左眼和右眼的兩視差)轉換為9視差影像。如今主流的3D立體顯示技術,仍然不能使我們擺脫特制眼鏡的束縛,這使得其應用范圍以及使用舒適度都打了折扣。
1、光屏障式光屏障式3D技術也被稱為視差屏障或視差障柵技術,其原理和偏振式3D較為類似,是由夏普歐洲實驗室的工程師十余年的研究成功。
優點:與既有的LCD液晶工藝兼容,因此在量產性和成本上較具優勢
缺點:畫面亮度低,分辨率會隨著顯示器在同一時間播出影像的增加呈反比降低
2.柱狀透鏡柱狀透鏡技術也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術,其最大的優勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡,使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上,這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素,這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。
優點:3D技術顯示效果更好,亮度不受到影響
缺點:相關制造與現有LCD液晶工藝不兼容,需要投資新的設備和生產線
3、指向光源對指向光源3D技術投入較大精力的主要是3M公司,指向光源3D技術搭配兩組LED,配合快速反應的LCD面板和驅動方法,讓3D內容以排序方式進入觀看者的左右眼互換影像產生視差,進而讓人眼感受到3D三維效果。
優點:分辨率、透光率方面能保證,不會影響既有的設計架構,3D顯示效果出色
缺點:技術尚在開發,產品不成熟
 
Q:何謂虛擬現實仿真技術?
A:虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR),是一種基于可計算信息的沉浸式交互環境,具體地說,就是采用以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境, VR帶來了人機交互的新概念、新內容、新方式和新方法,使得人機交互的內容更加豐富、形象,方式更加自然、和諧。
深度創藝虛擬現實仿真的技術目前主要有實物虛化、虛物實化、高性能計算處理技術和分布式虛擬顯示四種。
1、實物虛化
實物虛化主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術,這些技術使得真實感虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可能。
基本模型構建技術
基本模型的構建是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎,它將真實世界的對象物體在相應的三維虛擬世界中重構,并根據系統需求保存部分物理屬性。深度創藝的模型構建首先是要建立對象物體的幾何模型,確定其空間位置和幾何元素的屬性并通過GIS數據或者遙感來增強虛擬環境的真實感,并在虛擬環境中遵循一定的運動和動力學規律。當幾何模型和物理模型很難準確地刻畫出真實世界中存在的某些特別對象或現象時,可根據具體的需要采用一些特別的模型構建方法。
2)空間跟蹤技術
虛擬環境的空間跟蹤主要是通過頭盔顯示器、數據手套(DATAGLOVE),立體眼鏡,數據衣等交互設備上的空間傳感器,確定用戶的頭、手、軀體或其他操作物在三維虛擬環境中的位置和方向。跟蹤系統一般由發射器、接收器和電子部件組成。目前,深度創藝的跟蹤系統有電磁、機械、光學、超聲等幾類。數據手套是VR系統常用的人機交互設備,它可測量出手的位置和形狀從而實現環境中的虛擬手及其對虛擬物體的操縱。Cyber Glove通過手指上的彎曲、扭曲傳感器和手掌上的彎度、弧度傳感器,確定手及關節的位置和方向。
3)聲音跟蹤技術
利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差、聲壓差等進行虛擬環境的聲音跟蹤是深度創藝為客戶打造實物虛化的重要組成部分。聲音跟蹤一般包括若干個發射器、接受器和控制單元。它可以與頭盔顯示器相連,也可以與數據衣、數據手套等其他設備相連。
4)視覺跟蹤與視點感應技術
實物虛化的視覺跟蹤技術使用從視頻攝像機到X-Y平面陣列,周圍光或者跟蹤光在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的投影,計算被跟蹤對象的位置和方向。視覺跟蹤的實現必須考慮精度和操作范圍間的折衷選擇,采用多發射器和多傳感器的設計能增強視覺跟蹤的準確性,但使系統變得復雜并且昂貴。深度創藝的視點感應是必須與顯示技術相結合的,采用了多種定位方法(眼罩定位、頭盔顯示、遙視技術和基于眼肌的感應技術),可確定用戶在某一時刻的視線。例如將視點檢測和感應技術集成到頭盔顯示系統中,飛行員僅靠注視就可在某些非常時期操縱虛擬開關或進行飛行控制。
2、虛物實化
確保用戶在虛擬環境中獲取視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認知的關鍵技術,是虛物實化的主要研究內容。
1)視覺感知
虛擬環境中大部分具有一定形狀的物體或現象,可以通過多種途徑使用戶產生真實感很強的視覺感知。CRT顯示器、大屏幕投影、多方位電子墻、立體眼鏡、頭盔顯示器(HMD)等是VR系統中常見的顯示設備。不同的頭盔顯示器具有不同的顯示技術,根據光學圖像被提供的方式,頭盔顯示設備可分為投影式和直視式。能增強虛擬環境真實感的立體顯示技術,可以使用戶的左、右眼看到有視差的兩幅平面圖像,并在大腦中將它們合成并產生立體視覺感知。頭盔顯示器、立體眼鏡是兩種常見的立體顯示設備。目前,深度創藝基于激光全息計算的立體顯示技術、用激光束直接在視網膜上成像的顯示技術正在研究之中。
2)聽覺感知
聽覺是僅次于視覺的感知途徑,虛擬環境的聲音效果,可以彌補視覺效果的不足,增強環境逼真度。
3)力覺和觸覺感知
能否讓參與者產生沉浸感的關鍵因素之一是用戶能否在操縱虛擬物體的同時,感受到虛擬物體的反作用力,從而產生觸覺和力覺感知。由于人的力覺感知非常敏感,一般精度的裝置根本無法滿足要求,而研制高精度力反饋裝置又相當困難和昂貴,這是人們面臨的難題之一。如果沒有觸覺反饋,當用戶接觸到虛擬世界的某一物體時容易使手穿過物體。深度創藝解決這種問題的有效方法是在用戶的交互設備中增加觸覺反饋。觸覺反饋主要是基于視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經肌肉模擬等方法來實現的。
3、高性能計算處理技術
虛擬現實是以計算機技術為核心的現代高新科技,高性能的計算處理技術是直接影響系統性能的關鍵所在。具有高計算速度,強處理能力,大存儲容量和強聯網特性等特征的高性能計算處理技術是深度創藝研究的主要內容。
分布式虛擬現實
分布式虛擬現實的研究目標是建立一個可供多用戶同時異地參與的分布式虛擬環境,處于不同地理位置的用戶如同進入到一個真實世界,不受物理時空的限制,通過姿勢、聲音或文字等在一起進行交流、學習、研討、訓練、娛樂,甚至協同完成同一件比較復雜的產品設計或進行同一艱難任務的演練。深度創藝分布式虛擬現實的研究有兩大陣營。一個是國際互聯網上的分布式虛擬現實,如基于VRML標準的遠程虛擬購物。另一個是在由軍方投資的高速專用網,如采用ATM技術的美國軍方國防仿真互聯網DSI
目前我國影視制作三維虛擬現實技術的實現手段多是采用同期國外現成的三維圖形引擎進行二次開發。目前比較流行,相對效率較高的三維圖形引擎主要有VegaVegaprimVtreeVirtoolsQuest3D等。Vega系列的引擎的設計層次太多,直接導致了頂層系統難以直接有效的發揮硬件圖形設備的特性,而使其運行隨著數據量的增加變得異常緩慢。
仿真技術的應用在軍事與航天工業、城市規劃與經營、建筑設計、房地產開發、科技館、博物館、專業展示館、產品的設計與展示、古文化遺產還原以及保護、模擬訓練設備、游戲、娛樂等眾多領域中。
除此之外,虛擬現實技術在航天、通信、交通、醫療、教育、藝術、體育、分子化學、科學計算可視化等多個領域都有廣泛的應用。我們甚至可以大膽的預測,在不久的將來虛擬現實技術將滲透到所有與信息系統相關的學科和領域。
 

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