虚拟现实之立体显示技术
虚拟现实的关键技术
4.3 三维虚拟声音的实现技术
• 4.3.3 语音合成技术
• 语音合成技术（Text To Speech，TTS）是指用人工的方法生成语 音的 技术，当计算机合成语音时，如何能做到听话人能理解其意图 并感知其情 感，一般对语音的要求是可懂、清晰、自然、具有表现 力。语音合成技术 是一门综合性的前沿新技术，该技术相当于给机 器装上了人工嘴巴。它涉 及声学、语言学、数字信号处理、计算机 科学等多个学科技术。
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4.2 环境建模技术
• 4.2.2 物理建模技术
• 1．分形技术 • 分形技术是指可以描述具有自相似特征的数据集。自相似的典型例
子是树，若不考虑树叶的区别，当我们靠近树梢时，树梢看起来也像 一 棵大树。由相关的一组树梢构成一根树枝，从一定距离观察时也 像一棵大 树。当然，由树枝构成的树从适当的距离看时自然是棵树。 虽然，这种分 析并不十分精确，但比较接近。这种结构上的自相似 称为统计意义上的自 相似。 • 自相似结构可用于复杂的不规则外形物体的建模。该技术首先被用于 河流和山体的地理特征建模。例如，取三角形三边的中点并按顺序连 接起 来，将三角形分割成4个三角形。同时，在每个中点随机地赋予 一个高度 值，然后，递归上述过程，就可产生相当真实的山体。
后，语音识别软件便开始以用户输 入的声音样本与事先储存好的声 音样本进行对比工作，声音对比工作 完成之后，系统就会输入一个 它认 为最“像”的声音样本序号，由此可以知道用户刚才念的声音是 什么意义，进而执行此命令。说起来简 单，但要真正建立识别率高 的语音 识别系统，是非常困难而专业的。 目前，世界各地的研究人 员还在努 力研究最好的方式。
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4.2 环境建模技术
基于立体投影技术的虚拟现实显示系统
的无延 时 同步 显 示 。 它 保 留 了更 多 的 图 像 细 致 特 征， 所有 图像 处理 都 在计算 机 内部完 成 ， 因此 既可 以 实 现立 体显 示 ， 又可 良好 的运行 于非 立体 坏境 ， 支持
・
多 通道 环幕 投 影 系 统 主要 包 括 ： 清 主 动 立 体 高 投影 仪 、 图像 边 缘融 合及 非 线性 失真 校正 处理 机 、 环
１ ・ ５ １
立体 与非 立体 之 间 的实 时切 换 ， 时还 降低 了硬件 同
被 动 式立 体成 像 系统 由投 影 机 、 支持 主动 立 体
放映的服务器 、 高增益金属银幕和普通偏振 眼镜组 成 。计 算 机端 信号 特性 没 有 任 何 变 化 ， 将 图像 输 先
出到信 号 分转 设备 ， 连 接 到两 台有 立 体 显 示 功 能 再
的投影 机 ， 左 右 眼 图像 分 别 同 时 投 射 到 屏 幕 上 。 将
化 与 教 育技 术 对教 学 的 支持 。
・
１４ ・ １
此 眼镜 内集 成无 线接 收器 和 电源 。无 线接 收器 接 收
形金属硬幕等 ３部分。原理 图如 图 １ 所示 。
电脑同步器发射的同步信号， 用来控 制眼镜左右 眼 的开 与关 ， 使人 左 、 眼看 到 的影像 和此 时 投影 机分 右
果 上表 现 为重叠 部分 为一亮 条 。边 沿融合 在 简单 重
闪烁现象。该技术可视角度广 ， 光线利用率高 ， 例如 Ｂ Ｒ Ｏ 的 Ｄ Ｐ或 Ｃ Ｔ采 用 外 部 偏 振 方 法 ， 线 利 Ａ Ｃ Ｌ Ｒ 光
用率 最 高 为 ３ ％ 。但 对 屏 幕 表 面 材 料 质 量 要 求 高 ８
像 立体 亮 度过低 也 是 主 动立 体 技 术 的一 个 缺 陷 ， 进
立体显示技术
4.1立体显示技术对于显示模式，在虚拟现实系统中立体显示必不可少，采用哪种立体显示实现模式需根据实际的应用而定。
目前的立体显示实现模式有主动立体显示技术、被动立体显示技术、光谱立体显示技术等三种。
4.1.1主动立体显示技术主动立体技术是利用高端投影机配置的特殊定制的电子处理部件和DLP 投影技术实现高的视频刷新率（一般96Hz 以上，最高120Hz ），交替镜，对应投影机显示图像通道红外发射的同步信号交替开合左右眼，从而实现立体显示。
主动立体显示克服了以前刷新率低的缺点，最高120Hz 可保证左右眼各60Hz ，保证无闪烁。
其优点是对于屏幕和观察位置没有要求，适用于多人多角度观看的工作模式，另外立体区分率高，通过Christie Mirage 投影机内置Dark Interval 功能可确保立体区分度达99.99%，实现最佳立体效果。
科视公司在主动立体技术方面又有了突破性的创新，研发了投影机立体倍频技术（Frame Doubling ）。
立体倍频技术要求计算机输出较低的60Hz 刷新率, 但投影机可以输出120全刷新率的立体图像。
图2 主动立体显示原理图图3 倍频显示信号时序图倍频技术完全消除了以前立体显示刷新率无法达到120Hz（立体显示时分配到左右眼不到60Hz）引起的立体视觉疲劳问题，同时大大降低度了对信号传输环节的要求，做到无损传输，实现最佳显示立体效果。
并且由于只需可视化集群主机输出60Hz立体视频而非120Hz，从而减少了可视化主机图形内存占用，提高了图形内存在图形计算时的效率（帧缓存，一般立体显示时需前后左右四个帧缓存，可视化计算完成后的每一帧图像就会以数字图像的方式存在缓存内，由图形GPU的DG（display generator）将其转化为视频输出，输出的视频刷新率越低，则占用图形内存的时间越少，图形内存利用率越高，越有利用图形计算），减轻图形集群的计算工作量，增加了图形运算性能。
立体显示技术
3D立体显示技术虚拟现实是一种新兴的、极有应用前景的计算机综合性技术。
采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。
立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感，立体显示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。
研究立体成像技术并利用现有的微机平台，结合相应的软硬件系统在平面显示器上显示立体视景。
一、立体显示原理由于人眼有 4 - 6cm的距离，所以实际上我们看物体时两只眼睛中的图象是有差别的。
两幅不同的图象输送到大脑后，我们看到的是有景深的图象。
这就是计算机和投影系统的立体成像原理。
依据这个原理，结合不同的技术水平有不同的立体技术手段。
只要符合常规的观察角度，即产生合适的图象偏移，形成立体图象并不困难。
从计算机和投影系统角度看，根本问题是图象的显示刷新率问题，即立体带宽指标问题。
如果立体带宽足够，任何计算机、显示器和投影机显示立体图象都没有问题。
二、四种立体显示技术下面就介绍4种技术如何将片源输送给双眼，其中前三种，分色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次是在眼睛端：1)分色技术：分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分只进入右眼。
我们眼睛中的感光细胞共有4种，其中数量最多的是感觉亮度的细胞，另外三种用于感知颜色，分别可以感知红、绿、蓝三种波长的光，感知其它颜色是根据这三种颜色推理出来的，因此红、绿、蓝被称为光的三原色。
要注意这和美术上讲的红、黄、蓝三原色是不同的，后者是颜料的调和，而前者是光的调和。
显示器就是通过组合这三元色来显示上亿种颜色的，计算机内的图像资料也大多是用三原色的方式储存的。
分色技术在第一次过滤时要把左眼画面中的蓝色、绿色去除，右眼画面中的红色去除，再将处理过的这两套画面叠合起来，但不完全重叠，左眼画面要稍微偏左边一些，这样就完成了第一次过滤。
第二次过滤是观众带上专用的滤色眼镜，眼镜的左边镜片为红色，右边的镜片是蓝色或绿色，由于右眼画面同时保留了蓝色和绿色的信息，因此右边的镜片不管是蓝色还是绿色都是一样的。
立体显示技术
虚拟现实立体显示技术虚拟现实是一种新兴的、极有应用前景的计算机综合性技术。
采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。
立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感，立体显示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。
研究立体成像技术并利用现有的微机平台，结合相应的软硬件系统在平面显示器上显示立体视景。
一、立体显示原理由于人眼有4 - 6cm的距离，所以实际上我们看物体时两只眼睛中的图象是有差别的。
两幅不同的图象输送到大脑后，我们看到的是有景深的图象。
这就是计算机和投影系统的立体成像原理。
依据这个原理，结合不同的技术水平有不同的立体技术手段。
只要符合常规的观察角度，即产生合适的图象偏移，形成立体图象并不困难。
从计算机和投影系统角度看，根本问题是图象的显示刷新率问题，即立体带宽指标问题。
如果立体带宽足够，任何计算机、显示器和投影机显示立体图象都没有问题。
二、四种立体显示技术下面就介绍4种技术如何将片源输送给双眼，其中前三种，分色、分光、分时技术的流程很相似，都是需要经过两次过滤，第一次是在显示器端，第二次是在眼睛端：1)分色技术：分色技术的基本原理是让某些颜色的光只进入左眼，另一部分只进入右眼。
我们眼睛中的感光细胞共有4种，其中数量最多的是感觉亮度的细胞，另外三种用于感知颜色，分别可以感知红、绿、蓝三种波长的光，感知其它颜色是根据这三种颜色推理出来的，因此红、绿、蓝被称为光的三原色。
要注意这和美术上讲的红、黄、蓝三原色是不同的，后者是颜料的调和，而前者是光的调和。
显示器就是通过组合这三元色来显示上亿种颜色的，计算机内的图像资料也大多是用三原色的方式储存的。
分色技术在第一次过滤时要把左眼画面中的蓝色、绿色去除，右眼画面中的红色去除，再将处理过的这两套画面叠合起来，但不完全重叠，左眼画面要稍微偏左边一些，这样就完成了第一次过滤。
第二次过滤是观众带上专用的滤色眼镜，眼镜的左边镜片为红色，右边的镜片是蓝色或绿色，由于右眼画面同时保留了蓝色和绿色的信息，因此右边的镜片不管是蓝色还是绿色都是一样的。
3D立体显示技术的研究与应用
3D立体显示技术的研究与应用随着科技的不断发展，3D立体显示技术已经成为互联网发展中的一个热门领域，越来越多的人们将其应用于娱乐、教育、医疗等领域。
3D立体显示技术的应用涵盖面广，成为了各行各业竞相探索的领域，由此发展起了一个完整的产业链。
本文将介绍3D立体显示技术的研究与应用。
一、3D立体显示技术的发展历程3D立体显示技术的源起可以追溯到19世纪50年代，最初主要应用于印刷、摄影等领域。
20世纪80年代，3D技术得到了巨大的发展，电影、游戏、广告等行业开始采用3D技术，开启了3D技术在娱乐领域的广泛应用。
随着经济社会的不断发展，3D立体显示技术的应用领域不断扩大，进入了医疗、教育、智能交互等多个领域，而且一些公司也在不断尝试将3D技术与实际生产和生活融合。
二、3D立体显示技术的原理3D立体显示技术主要是基于视差原理实现的。
我们生活中所见到的物体就是以双眼观察到的不同视角融合后的图像。
3D立体显示技术就是将双眼观看的图像通过特殊的技术分别传递到左右眼，然后两幅图像在人的大脑中形成一个立体效果，从而突破平面的视觉显示效果，形成一种立体的效果。
三、3D立体显示技术的应用1、娱乐领域电影、游戏、VR等娱乐领域是3D立体显示技术最为广泛的应用领域之一。
电影作为传统的应用领域，3D电影也受到越来越多的观众欢迎。
3D电影依靠特殊的眼镜，将左右两侧影像投射在大银幕上，使观众感受到真实的立体感。
同时，随着VR技术的不断完善，将3D立体显示技术应用于游戏和VR已经不再成为梦想。
2、医疗领域3D立体显示技术在医学领域也具有广泛的应用前景。
3D打印技术通过扫描患者身体的CT或MRI扫描结果，将其转化为3D模型，再通过3D打印技术处理出病灶的立体模型，使医生可以更直观地进行手术操作，提高手术成功率，减少手术时间和难度，并能提高患者的治疗体验。
3、教育领域3D立体显示技术也是教育领域的一个重要应用方向。
在生物、地理、历史等学科中应用3D打印技术，可以将抽象的概念物体化，让学生更加直观地感受学科内容。
虚拟现实技术的原理及其应用案例展示
虚拟现实技术的原理及其应用案例展示随着科技的不断发展，虚拟现实技术也逐渐进入了人们的视野。
虚拟现实技术是通过计算机等设备模拟出真实世界的场景和感官体验，让人们可以身临其境地体验各种场景，比如游戏、电影、教育等领域。
本文将从虚拟现实技术的原理、应用案例等方面进行探讨。
一、虚拟现实技术的原理虚拟现实技术的原理可以分为三个方面：显示技术、感应技术和交互技术。
1. 显示技术虚拟现实技术的显示技术一般采用头戴式显示器或者立体显示器。
头戴式显示器通过头戴式设备将图像投射到人们的眼睛中，让人们感觉自己身处于场景中。
而立体显示器则是将图像进行分层显示，然后分别投射到左右眼中，让人们产生深度感和立体感。
2. 感应技术虚拟现实技术所用的感应技术也较为广泛，包括摄像头、红外线、超声波、光学跟踪器和加速度计等等。
摄像头通过拍摄用户的动作并对其进行解析，然后通过计算机将解析后的动作转化为图像来进行场景渲染。
红外线、超声波等技术则通过反射、回声等来对环境进行感应。
3. 交互技术交互技术包括手柄、头戴设备、全身动作捕捉等等。
手柄一般被用来代表手的位置和动作，头戴设备则是用来捕捉头部的运动和方向，全身动作捕捉则可以实现真实的动作反馈，能够让用户体验到真正的身临其境。
二、虚拟现实技术的应用案例虚拟现实技术的应用案例也非常广泛，涵盖游戏、电影、教育等多个领域。
1. 游戏游戏是虚拟现实技术最为常见的应用场景之一。
通过虚拟现实技术，游戏的场景可以变得非常真实，配合手柄等设备能够让用户感受到身临其境的游戏体验，如《Beat Saber》、《Half-Life: Alyx》等。
2. 电影虚拟现实技术也可以用在电影中，提高观众的观影体验。
以2018年上映的电影《头号玩家》为例，该电影采用虚拟现实技术，让观众能够身临其境地进入游戏世界。
这种观影体验是传统电影所不能提供的。
3. 教育虚拟现实技术的应用在教育中也越来越普及。
通过虚拟现实技术，学生可以亲身体验一些难以到达的地方，例如植物园、博物馆等。
虚拟现实立体显示技术研究
虚拟现实立体显示技术研究虚拟现实(VirtualReality)是一种新兴的、极有应用前景的计算机综合性技术。
采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。
立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它使人在虚拟世界里具有更强的沉浸感，立体显示的引入可以使各种模拟器的仿真更加逼真。
研究立体成像技术并利用现有的微机平台，结合相应的软硬件系统在平面显示器上显示立体视景。
立体视觉概述据研究，人的大脑能从以下4个方面获得深度(距离)线索：静态图像中的深度线索、由运动造成的深度线索、生理上的深度线索以及双目视差线索，这里仅研究双目视差线索。
当用双眼看同一景物时，由于左、右眼在空间所处位置不同，两只眼晴的视角会有所不同，看到的图像也不一样，会有视差，如图1a所示。
具有视差的双眼图像经大脑融合，可产生含有立体深度信息的立体图像。
一般将双目所见的一对具有视差的二维图像称为立体图像对。
若模仿产生这一对平面图像，并采取技术措施，使左眼只能看见右边的图像，而右眼只能看见左边的图像，则人类的视觉系统就会融合该二维空间中一对稍有差别的图像，从而生成具有立体感受的图像。
根据投影面、人眼以及观察对象之间的相对位置，可有正视差(图1b)、负视差(图1c)和零视差(图1d)之分。
双中心投影算法由以上研究可知，立体图像对的产生是由于左、右眼观察到的物体透视结果不同。
因此在立体显示的视景仿真中设置两只虚拟的眼睛，一个获取左眼的图像，另一个获取右眼的图像，分别将左右眼的图像传送给相应的眼睛。
因此。
在立体显示中，需要采用包含两个视点的透视投影方法一双中心投影算法。
图2为双中心投影。
左视点Leye和右视点Reye均位于X轴上，两视点间的距离为e，两视点连线中心为坐标原点，则左视点的坐标为(-e／2，0，0)，右视点的坐标为(+e／2，0，0)。
投影平面平行于XY平面，到左右视点的距离均为d。
三维空间中一点P(xp，yp，zp)在左视点投影中的坐标为(xl，yl，zl)，在右视点投影中的坐标为(xr，yr，zr)，则zl=zr=d。
立体显示技术介绍
3、立体显示分类
透镜成图像对于大的视场要求高分辨率。对两个视场必须实时显示， 而且图像被切片并放在透镜后面的垂直条中。可显示的视场的数目受 到圆柱透镜聚焦能力不完善性的限制。透镜畸变和光的绕射减少了透 镜方向性，于是由背面屏幕聚焦的图像，不是以平行射线出现，而是 以某种角度散布。这种散布限制了彼此区分的子区域数目。透镜面显 示的另一个关键问题是背部屏幕图像必须对准缝口或透镜，否则子区 域图像将不会导向合适的子区域。
2、3D立体显示技术的原理
人眼的另一种工作方式是注视近处的固定点F。这时两眼的光轴的交 角就是图中的会聚角。因为两眼的光轴都通过点F，所以F点在两个 视图中都在中心点。这时，与F相比距离人眼更远或更近的其他点， 会存在视差。人眼也可以利用这种视差，判断物体的远近，产生深度 感。 目前市场上的3D立体技术的产品主要围绕着裸眼立体和非裸眼立体 两种方式，其中涉及的主要产品有：液晶显示设备、等离子显示设备、 便携式显示终端设备、投影设备等。
3、立体显示分类
切片堆积显示技术
切片堆积方法描绘一个照亮的体积，使物体是透明的，而被遮档的物 体不能消隐。对空间数据集和固体建模问题这可能是理想的。但它不 适于有消隐表面的照片和真实图像。增加头部跟踪就允许消隐表面在 绘制步骤对一个观看者近似地去掉。然而，不是所有表面都可以正确 绘制，因为两眼可能由不同位置观看。
3、立体显示分类
视差挡板显示技术
3、立体显示分类
切片堆积显示技术
切片堆积显示也称为多平面显示。它由多层二维 图像（切片）构成三维体积。正如发光二极管 （LED）的旋转线可以产生平面图像感，LED的 旋转平面可以产生体图像。运动镜面必须以高频 运动很大距离，所以也可以用变焦距镜面。一般 用30Hz声音信号振动反射膜片。在镜面振动时， 聚焦长度改变，反射的监示器在截断的金字塔型 观看体积中形成图像。镜面连续改变其放大率， 使随时间扫描的图像连续改变其深度。
虚拟现实VRML技术
虚拟现实VRML技术摘要:虚拟现实技术是利用计算机的图形环境和电子技术外设产生逼真的视、听、触、力等伪物质三维感觉环境。
本文简要介绍了虚拟现实VRML技术的概念、技术特征，并讨论了虚拟现实VRML技术在先进制造业中的应用。
关键词:计算机；虚拟现实；VRML引言虚拟现实(Viamal Reality)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，是一种新的人一机界面形式。
它追求的是将传统的计算机从一种需要人用键盘、鼠标对其进行操作的设备变成了人处于计算机创造的人工环境中。
用户借助物定装备(如数据手套、头盔等)以自然方式与虚拟环境交互作用、相互影响，从而获得与真实世界等同的感受以及在现实世界中难以经历的体验。
1 VRML的概念VRML (Virtral Reality Modeling Language)是虚拟现实造型语言的缩写形式。
它是描述虚拟场景的一种标准。
它定义了三维应用系统中常用的语言描述，如层次变换、光源、试点、几何、动画、雾、材料特性和纹理映射等，并具有简单的行为特征描述功能。
虚拟现实VRML技术（简称VR技术）是在Internet、Intranet或本地构造3D对象的语言，提供了完整的3D图形和多媒体的交互功能。
它采用SGI（silicon graphyicsinc）公司的OPen Inventer ASCll文件格式作为语言的基础。
VRML的主要目的是为了在计算机网络中建造一个虚拟的三维世界，使信息的表现形式更加生动，给人以身临其境的感觉。
其最新版本VRML 2.0增加了支持动画虚拟世界的功能，其结构与1.0版本有较大区别，现在使用的都是VRML 2.0版本。
设计VRML的一个主要目标就是保证它成为多个虚拟现实系统或其组成部分间有效的三维文件交换格式，并且，这些虚拟现实系统或其组成部分可分布在网络的不同计算机处。
2 VRML的发展历史1994年5月。
在瑞士日内瓦召开的万维网(www)会议上。
关于立体视觉与真三维立体显示技术
Sep.2009，总第104期现代显示Advanced Display关于立体视觉与真三维立体显示技术摘要：真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术，文章从人的视觉生理学角度介绍立体显示的相关原理，阐述真三维立体显示的相关概念。
然后将目前的立体显示器进行分类，着重介绍目前现有的真三维立体显示以及其最新的技术发展情况。
最后，通过比较这几种最新技术的优劣和应用领域，展望了自主开发真三维显示技术的可能性。
关键词：立体视觉；体三维立体显示；真三维立体显示中图分类号：TP391文献标识码：AAbout Stereoscopic Vision and True 3D VolumetricDisplay TechnologyWANG Dong-cui,WANG Hui-nan(Department of Biomedicine Engineering College of Automation Engineering ，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ，Nanjing Jiangsu 210016，China)Abstract ：True 3D volumetric display is a completely new 3D display technique.Based on the research of visual physiology some principles of stereoscopic displays is introduced,and concepts related to True 3D volumetric display is worked out.Then,give out the classification of the stereoscopic display,focus in True 3D volumetric display some latest new technology's developments are listed.At the end comprising those technologies and application fields we have a conclusion that is we can develop it by ourselves according to our demand.It is new area that have many possibility.Keywords ：stereoscopic vision ；volumetric three-dimensional display ；true 3D volumetric display王冬翠，王惠南（南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系，江苏南京210016）文章编号：１００６－６２６８（２００９）０９－００１６－１１收稿日期：2009-06-09引言显示技术是由影像来描述客观实体的一项综合技术，是在人们认知世界的过程中产生、发展而来的，为人类深刻认识客观世界提供了必要技术条件，它丰富生活，扩展视角，使人们足不出户就上天入地，并且有身临其境的感觉。
虚拟现实之立体显示技术
实验室部分研究项目
课题名称
多兵种武器平台级分布式 虚拟战术综合演练场
编号
2001AA1 15130
负责人 赵沁平
起止 时间
20012003
经费/万 元
520/520
类别 863计划
多兵种武器平台级分布式 2004AA1 梁晓辉 2004- 680/680
虚拟战术综合演练场
15130
2005
863计划
Байду номын сангаас
分布式虚拟环境技术
2002CB31 2100
虚拟奥运博物馆关键技术 60533070
的研究
F020501
2008年北京奥运会开（闭） Z0005191 幕式创意仿真支撑平台及 041211
逼真演示环境开发
基于IPV6的高性能视频传 CNGI-04-
输和共享虚拟现实
15-8A
教育部考试中心网络系统 的研究和实施
吴威 赵沁平 郝爱民
周忠 夏春和
20022007
20052008
20052007
150/85 180/108 250/150
863计划
国家自然科 学基金重点 科技奥运专
项
20052006
20012005
400/200
270.8/ 270.8
国家发改委 教育部
2007-5-15
波音公司日前获得一份6880万美元不确定交付/不确定数 量的严格固定价格合同，合同订购全速产品4（FRP 4）联合 头盔显示系统（JHMCS）。截至目前，全部资金已交付。工 作将于2009年12月完成。位于俄亥俄州Wright-Patterson空军基 地的空军材料指挥司令部签署该合同（F33657-01-D-0026/交 付订单0058）。
3D立体显示技术的发展与应用
3D立体显示技术的发展与应用一、引言立体显示技术是当今科技领域一个备受关注的热门话题。
随着人们对视觉体验的不断追求，立体显示技术正在以前所未有的速度迅猛发展。
本文将探讨3D立体显示技术的发展与应用，从技术原理、发展历程、应用场景等多个方面进行剖析。
二、技术原理3D立体显示技术是指通过特定的成像方式，使观看者感受到画面具有深度和逼真感。
目前，主要的3D显示技术包括立体影像显示、全息成像技术和体感交互技术。
立体影像显示是通过左右眼看到不同角度的图像来产生立体效果，全息成像技术则是通过载体上的全息图来还原真实物体的立体影像，体感交互技术则是通过利用人体动作或手势来进行3D空间内的交互。
三、发展历程3D立体显示技术的发展历程可以追溯到上世纪四十年代，当时科学家开始尝试用不同角度的图像来生成立体效果。
之后，立体眼镜的问世进一步促进了3D立体显示技术的发展。
随着计算机技术的快速进步，3D立体显示技术也得到了长足发展。
近年来，随着虚拟现实技术和增强现实技术的崛起，3D立体显示技术的应用领域进一步拓宽。
四、应用场景1. 娱乐领域：3D立体显示技术在电影、游戏等娱乐领域有着广泛的应用。
通过观影者戴上特殊的3D眼镜，就可以在电影院里体验到身临其境的视觉效果。
同时，游戏开发商也将3D立体显示技术引入到游戏中，提升玩家的沉浸感和参与感。
2. 医疗领域：在医疗诊断和手术操作中，3D立体显示技术也发挥着巨大的作用。
医生可以通过观看3D立体影像，更加清晰地了解病情，为患者提供更准确的诊断和治疗。
此外，一些复杂的手术操作也可以利用3D立体显示技术来进行模拟和指导。
3. 教育领域：3D立体显示技术在教育领域的应用也日益增多。
通过在教室中安装3D立体显示设备，教师可以实时呈现3D立体影像，让学生能够更加直观地理解和学习知识。
这种互动式的教学方法能够激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
4. 工程设计领域：在工程设计和建筑设计中，3D立体显示技术也发挥着重要作用。
3D立体显示技术的发展与应用
3D立体显示技术的发展与应用随着科技的不断进步，3D立体显示技术在近年来迅速发展并得到广泛应用。
本文将从技术发展、应用领域以及未来展望三个方面探讨3D立体显示技术的发展与应用。
一、技术发展3D立体显示技术的发展可以追溯到几十年前。
最初的3D技术是基于红蓝眼镜的原理，将两幅不同颜色的图像分别给左右眼观看，通过不同颜色的滤光片将对应的图像过滤出来，使得人眼产生立体的错觉。
然而，这种技术很容易导致观看者眼部疲劳，并且图像效果也不够清晰。
随着技术的进步，全息投影技术成为了新的研究重点。
全息投影技术利用激光光束在光敏材料上记录并再现物体三维信息，从而实现真正的三维效果。
这项技术在军事、医学以及教育等领域得到广泛应用，例如在医学中，全息投影可以帮助医生更好地观察病变组织，从而提高诊断效果。
另外，眼球跟踪技术也是3D立体显示技术的重要发展方向之一。
通过感知观看者眼球的位置和方向，系统可以调整图像的投射方向，使得观看者在不同角度下也能获得立体效果。
这种技术被广泛应用于游戏、虚拟现实等领域，提供了更加沉浸式的体验。
二、应用领域3D立体显示技术的应用领域非常广泛。
首先，电影和电视行业是3D显示技术最为常见的应用领域之一。
如今，许多影院都提供3D影片的放映，观众可以通过戴上特制的眼镜享受更加逼真的观影体验。
同时，许多电视制造商也推出了3D电视，观众可以在家中观看3D内容。
此外，3D立体显示技术还在教育和培训领域发挥重要作用。
通过3D投影仪或者虚拟现实设备，教师可以将生动的三维模型投影到课堂上，帮助学生更好地理解抽象的概念。
在培训中，3D立体显示技术可以模拟现实环境，提供更真实的训练体验，例如在飞行模拟器中，飞行员可以进行虚拟飞行培训。
除此之外，工业设计、建筑和医疗等领域也广泛应用3D立体显示技术。
工业设计师可以使用3D打印技术将设计图像转化为真实的产品模型，提高设计效率。
在建筑领域，通过使用3D建模软件和虚拟现实技术，建筑师可以更好地展示设计方案，并提供客户更直观的参考。
基于虚拟现实技术的三维模型设计与展示
基于虚拟现实技术的三维模型设计与展示虚拟现实技术已经逐渐渗透到各个领域，为我们带来了无限的可能性。
其中，基于虚拟现实技术的三维模型设计与展示正逐渐成为热门话题。
本文将深入探讨三维模型设计与展示的相关内容，包括其定义与应用、技术原理、设计流程以及展示方法。
首先，让我们来了解一下什么是三维模型设计与展示。
三维模型是利用计算机图形学的技术手段，将现实世界中的物体以三维的形式进行建模并呈现出来。
而基于虚拟现实技术的三维模型设计与展示，则将三维模型与虚拟现实技术完美结合，使用户能够通过虚拟现实设备，如头戴式显示器或手持设备，进入虚拟的三维环境中，并与模型进行交互，获得更加沉浸式的体验。
三维模型设计与展示有广泛的应用领域。
在建筑设计方面，设计师可以通过虚拟现实技术，让客户在虚拟环境中体验到建筑的实际效果，提前解决可能出现的问题，从而提高设计质量。
在教育领域，虚拟现实技术的运用可以为学生提供更加生动、直观的学习体验。
在医疗领域，三维模型的使用可以辅助医生进行手术规划和模拟，提高手术的精确性和安全性。
在娱乐产业，基于虚拟现实技术的三维模型设计与展示可以给用户带来沉浸式的游戏体验，增加游戏的趣味性。
在技术原理方面，三维模型设计与展示借助了计算机图形学、虚拟现实技术以及计算机视觉等相关技术。
首先，设计师需要使用专业的三维建模软件进行模型的创建。
然后，利用图形学的方法对模型进行渲染，赋予其真实的外观和纹理。
接下来，利用虚拟现实技术将模型转化为适配各种虚拟现实设备的格式，并与设备进行交互。
最后，通过计算机视觉技术，将用户在虚拟环境中的动作转化为对模型的交互命令，实现模型的操控与展示。
在进行三维模型设计与展示的过程中，设计师需要遵循一定的设计流程。
首先，明确设计目标和需求，确定模型的用途和展示方式。
然后，进行初步的概念设计，包括模型的整体结构和形状。
接着，进行详细的建模和纹理设计，需要考虑模型的每个细节，并赋予其真实的外观。
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维空间中，从而可以充分发挥人的灵感和想象 力，使设计的成功性和用户驾驭对象的能力得 到空前的提高。
2007-5-15
虚拟现实系统的基本组成
2007-5-15
虚拟现实技术的应用
目前国内许多高校都在研究虚拟现实技术， 并拥有自己的虚拟现实实验室，其中以北京航 天航空大学为代表，并有武汉大学、浙江大学、 山东科技大学、西南交通大学等。
吴威 赵沁平 郝爱民
周忠 夏春和
20022007
20052008
20052007
150/85 180/108 250/150
863计划
国家自然科 学基金重点 科技奥运专
项
20052006
20012005
400/200
270.8/ 270.8
国家发改委 教育部
2007-5-15
波音公司日前获得一份6880万美元不确定交付/不确定数 量的严格固定价格合同，合同订购全速产品4（FRP 4）联合 头盔显示系统（JHMCS）。截至目前，全部资金已交付。工 作将于2009年12月完成。位于俄亥俄州Wright-Patterson空军基 地的空军材料指挥司令部签署该合同（F33657-01-D-0026/交 付订单005863计划、国家自然科学基金 重点项目、国防科技预研计划、装备型号、CNGI和科技奥运等 重大国家科研任务。5年纵向课题到款额超过3600万元，具有 自主开发运行大型虚拟现实开发运行平台的能力，已经推出分 布交互仿真开发与运行平台BHHLA/RTI 和实时三维图形平台 BH_GRAPH；获得国家科技进步二等奖1项，省部及科技进步一 等奖2项，其它省部级奖励3项，发表学术论文225篇，获得授 权发明专利6项。
2007-5-15
The forerunners of the Visette® Pro have been tested in the most demanding of environments. Operating in LBE centres for up to 12 hours a day, 365 days a year, every possible problem has been experienced and corrected by global support operation. The result is (probably) the most reliable headset in the world. A product that Cybermind is now able to offer to application developers as the answer to their requirements for professional.
2007-5-15
HMD800,the 5DT Head Mounted Display (HMD) offers the user affordable quality, high resolution (SVGA), a crisp image and superior sound quality packaged in a sleek, comfortable and extremely light headmount design. The HMD provides for user configurable immersion levels. Other features are adjustable top/back ratchets, a mounting base for head trackers and a flipup mode for reality checks. SVGA, PAL and NTSC input signals are accepted.
2007-5-15
实验室部分研究项目
课题名称
多兵种武器平台级分布式 虚拟战术综合演练场
编号
2001AA1 15130
负责人 赵沁平
起止 时间
20012003
经费/万 元
520/520
类别 863计划
多兵种武器平台级分布式 2004AA1 梁晓辉 2004- 680/680
虚拟战术综合演练场
15130
2007-5-15
头盔显示器工作方式
2007-5-15
目前市场上头盔显示器显示表面的分类
CRT（阴极射线管）类显示表面 LCD（背光液晶显示器）类显示表面 VRD（虚拟现实显示器）类显示表面 等离子管类显示器 硅VLSI类显示器
HMD产品实物举例
IGlasses
2007-5-15
HMD800 Visette Pro / Visette Pro 45
IGlasses是一种便携、高品质、高分辨率的计算机显示器，对 于大多数的人群都比较合适，内建高保真立体声耳机。所有的 iglasses PC都是即插即用的产品，适合所有的PC机，笔记本电 脑甚至目前流行的PDA，现场感强、图象清晰、饱和多彩。为 计算机显示提供了很好的单通道解决方案。Iglasses PC可以用 在科研、仿真、娱乐等领域。
虚拟现实之立体显示技术
2007-5-15
虚拟现实技术
什么是虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)．又译为 临境、灵境等。它是由美国VPL Research Inc. 公司的nier在1989年造的一个词，通常是指 用头盔显示器和传感手套等一系列新型交互设 备构造出的一种计算机软硬件环境，人们通过 这些设施以自然的技能(如头的转动、身体的运 动等）向计算机送入各种命令，并得到计算机 对用户的视觉、听觉及触觉等多种感官的反馈。 随着人们动作的变化，这些感官反馈也随之改 变。
十一五期间，实验室确立了虚拟现实中的建模理论和方法、 增强现实与人机交互机制、分布式虚拟现实方法与技术、虚拟 现实的集成环境与工具四个方面的研究方向。进一步增强实现 虚拟现实领域国家重大科技目标 的能力，加强师资队伍建设， 特别是引进国外高水平学科带头人，健全规章制度，提高开关 水平，积极为国家的信息化和信息产业做出新的更大的贡献。
◇Affordable quality ◇Adjustable top ◇back rachets ◇Mono or stereo models ◇Cable organizer ◇Mounting base for head trackers ◇Crisp SVGA image ◇Extreme comfort ◇User configurable immersivity ◇Lightweight
Display Technology Dual poly-silicon TFT active matrix LCD's Video Format VGA Resolution 640 (h) x 480 (v), 307,200 pixels Pixel arrangement Diagonal mosaic Pixel pitch 0.042 x 0.042 Contrast ratio 200:1
2007-5-15
双眼立体光学模型
A1
2007-5-15
左图中，在左右
两个显示屏上的像 素分别为A1和A2, 它们在屏幕上的位 置之差,就是立体 视差。这两个像素 点在虚像显示屏上 的对应象互分别为 B1和B2。从每个 眼睛到虚像显示屏 上像素B1和B2的 视线在三维空间中 相交于C点，C点 就是用户看到的像 素在空间中的位置。
2007-5-15
虚拟现实的立体显示设备
HMD（Helmet Mounted Display） 头盔式显示器
BOOM（Binocular Omni-Orientational Monitor） 双目全方位显视器
立体投影显示 3D Stereo Eyes 3D立体眼镜
2007-5-15
HMD（头盔显示器）
该系统将用于美国空军F-15和F-16，MACH Brooks，美国 海军F/A-18平台，并对外售于波兰（F/16s），比利时（F16s），巴基斯坦（F-16s），希腊（F-16s），皇家澳大利亚 空军（F/A-18s），瑞士（F/A-18s）和加拿大（F/A-18s）。
在过去的6年中，波音公司已按合约生产了超过2000个 JHMCS系统。波音公司是JHMCS的主要承包商和集成商， JHMCS由美国加利福尼亚州San Jose的Rockwell Collins/Elbit联 合投资公司景象系统国际,LLC公司生产的。
2007-5-15
沉浸（Immersion） 虚拟现实系统中用户感知的环境是三维立
体的；信息是多通道的，不仅能够获得视觉， 还可感受听觉、触觉等多种反馈信息，使得用 户在虚拟环境中具有逼真的沉浸感。
交互（Interaction） 虚拟现实环境抛弃了鼠标的束缚，用户可
以采用更为自然的三维操作或手势、语音等多 通道信息来表达自己的意图。
目前关于虚拟现实技术的应用主要分布在 军事和民用两方面，其中，军事上多集中于头 盔显示器的研究，如波音公司生产的JHMCS系 统；而在民用上虚拟现实技术多应用于工业生 产中的机械制造和设计，以及日常娱乐设备。
2007-5-15
北航虚拟现实（Virtual Reality:VR）新技术教育部重点 实验室建立于2000年，是我国虚拟现实应用基础研究、应用系 统关键技术研究和高层创新人才培养的重要基地。实验室围绕 我国经济建设、社会发展、科技进步和国家安全的重大需求， 系统研究虚拟现实的有关理论和方法、重点突破前沿关键技术、 自主研制虚拟现实开发工具和平台、开发虚拟现实示范应用系 统，汇聚和培养高层次创新人才，努力建设国内一流、国际知 名的虚拟现实技术研究机构。
特性: 分辨率：800 x 600 RES 图象尺寸：72英寸 瞳孔调节范围：17mmH x 6mmV 显示：7‘10“, 100% Overlap, TBR VGA / SVGA / XVGA 输入， 800 x 600 RES 音频：立体声 通过调节可以适合所有观察者 控制参数：电源，音量，颜色，色彩，对比度，亮度，2D/3D 模式可选 HMD电缆配置：Audio 1/8“ 电源：9V AC，电池可选