(完整版)VRAR全息的技术解析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
VR AR和全息投影
社会学1701 张泽宇 张啸林 刘鹏飞
N AT U R A L
WILD
1. VR技术的概念
虚拟现实技术（vr）是一种 可以创建和体验虚拟世界 的计算机仿真系统，它利 用计算机生成一种模拟环 境，是一种多源信息融合 的、交互式的三维动态视 景和实体行为的系统仿真， 使用户沉浸到该环境中。
虚拟皮肤感应触点：要实现虚拟世界与用户皮肤交互， 感觉反馈
使得用户可以获得真实的触觉体验。
VR画面的运行原理
由于计算机屏幕只有一个，而我们却有两个眼睛，又必须要让左、右眼所 看的图像各自独立分开，才能有立体视觉。这时，就可以通过3D立体眼 镜，让这个视差持 续在屏幕上表现出来。通过控制IC送出立体讯号(左眼>右眼->左眼->右眼->依序连续互相交替重复)到屏幕，并同时送出同 步讯 号到3D立体眼镜，使其同步切换左、右眼图像，换句话说，左眼看到左
• (3) 通讯设备
• (4) 计算能力
Current production of AR
VR&AR
VR
AR
在虚拟场景中展示现实和虚拟的元素
在现实场景中展现现实和虚拟的元素
全息投来自百度文库技术
front-projected holographic display
一.定义
全息投影技术，也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并 再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术不仅可以产生立体 的空中幻象，还可以使幻象与表演者产生互动，一起完成表演，产 生令人震撼的演出效果。 全息投影适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、 酒吧娱乐、场所互动投影等。
该系统使用增强现实和人脸跟踪技术， 在通话的同时在通话者的面部实时叠加 一些如帽子、眼镜等虚拟物体，在很大 程度上提高了视频对话的趣味性。
医生可以利用增强现实技术，轻易地 进行手术部位的精确定位
部队可以利用增强现实技术，进行方 位的识别，获得实时所在地点的地理数 据等重要军事数据。
增强现实的开发人员的目标是将这三个组件集成到一个单元中。 1.头戴式显示器 2.跟踪系统 3.移动计算能力
真实世界和虚拟的信息集成 具有实时交互性（同步性）
在三维尺度空间中增添定位虚拟物体 可应用领域广泛
Monitor-Based
在基于计算机显示器的AR实现方 案中，摄像机摄取的真实世界图像输 入到计算机中，与计算机图形系统产 生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显 示器。用户从屏幕上看到最终的增强 场景图片。它虽然简单，但不能带给 用户多少沉浸感。Monitor-Based增强 现实系统实现方案如下图所示。
光学透视式
头盔式显示器(Head-mounted displays,简称HMD)被广泛应用于虚拟 现实系统中，用以增强用户的视觉沉 浸感。增强现实技术的研究者们也采 用了类似的显示技术，这就是在AR中 广泛应用的穿透式HMD。根据具体实 现原理又划分为两大类，分别是基于 光学原理的穿透式HMD(Optical Seethrough HMD)和基于视频合成技术的 穿透式HMD(Video See-through HMD)。 光学透视式增强现实系统实现方案如 右图所示。
视频透视式
视频透视式增强现实系统采用的基 于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HM)
文化古迹的信息以增强现实的方式提 供给参观者，用户不仅可以通过HMD看 到古迹的文字解说，还能看到遗址上残 缺部分的虚拟重构。
增强现实游戏可以让位于全球不同地 点的玩家，共同进入一个真实的自然场 景，以虚拟替身的形式，进行网络对战。
这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越 来越广。
虽然经过了十几年的研究，开发了以上的许多种工具包，但是几乎所有 AR 系统仍然处于实 验室内使用，研究者已经开始考虑 AR在实用中面临的一些基本问题，主要有以下几个方面：
• (1) 景物的生成与显示
• (2) 定位错误
三.实验技术
空气投影和交互技术：在美国麻省一位叫ChadDyne的29岁理 工研究生发明了一种空气投影和交互技术，这是显示技术上的 一个里程碑，它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的 图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气液化 形成的小水珠上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体 感很强的图像。 激光束投射实体的3D影像：这种技术是利用氮气和氧气在空 气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中 形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行 小型爆破来实现的 360度全息显示屏：这种技术是将图像投影在一种高速旋转的 镜子上从而实现三维图像。
四.应用
阿 凡 达 人 类 基 地 全 息 沙 盘
息钢 面铁 板侠
中 的 全
舞台技术的应用
舞台上的梦幻裙子
全息复原迈克尔·杰克逊的舞台表演
全息投影的虚拟歌姬
THANKS
4.VR技术广泛的应用范围
医疗 娱乐
军事航天
VR的应用
室内设计 地理探索
游戏中的vr场景
2020/2/20
科技感极强的VR体验馆
AR（Augmented Reality 增强现实技术 ）
增强现实技术，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D 模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。简单地说， 可以说是一种同步式的后期特效。
二.技术原理
其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体 在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底 片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空 间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息 记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一 张全息图，或称全息照片。
眼该看到的景像，右眼看到右眼该看到的景像。
3D立体眼镜是一个穿透液晶镜 片，通 过电路对液晶眼镜开、
关的控制，开可以控制眼镜镜 片全黑，以便遮住一眼图像;关 可以控制眼镜镜片为透明的，
以便另一眼看到另一眼该看到 的图像。3D立体眼 镜就可以模 仿真实的状况，使左、右眼画
面连续互相交替显示在屏幕上， 并同步配合3D立体眼镜，加上 人眼视觉暂留的生理特性，就 可以看到真正的立体3D图 像。
其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹 如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍 射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像 立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的 光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还 可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
自主性
指虚拟环境中的物体依据 现实世界物理运动定律动 作的程度。
3.实现VR的技术难点
显示
双目立体视觉：当用户带上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧 图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同也就是 视差就产生了立体感。
声音
捕捉环绕立体声：现实生活里，当头部转动时，听到的 声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的方向 与用户头部的运动无关。
2.VR的特征
多感知性
具有视觉感知，听觉感知、触觉 感知、运动感知，甚至还包括味 觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟 现实应该具有一切人所具有的感 知功能
存在感
指用户感到作为主角存在于模拟 环境中的真实程度。理想的模拟 环境应该达到使用户难辨真假的 程度。
交互性
指用户对模拟环境内物体 的可操作程度和从环境得 到反馈的自然程度。
社会学1701 张泽宇 张啸林 刘鹏飞
N AT U R A L
WILD
1. VR技术的概念
虚拟现实技术（vr）是一种 可以创建和体验虚拟世界 的计算机仿真系统，它利 用计算机生成一种模拟环 境，是一种多源信息融合 的、交互式的三维动态视 景和实体行为的系统仿真， 使用户沉浸到该环境中。
虚拟皮肤感应触点：要实现虚拟世界与用户皮肤交互， 感觉反馈
使得用户可以获得真实的触觉体验。
VR画面的运行原理
由于计算机屏幕只有一个，而我们却有两个眼睛，又必须要让左、右眼所 看的图像各自独立分开，才能有立体视觉。这时，就可以通过3D立体眼 镜，让这个视差持 续在屏幕上表现出来。通过控制IC送出立体讯号(左眼>右眼->左眼->右眼->依序连续互相交替重复)到屏幕，并同时送出同 步讯 号到3D立体眼镜，使其同步切换左、右眼图像，换句话说，左眼看到左
• (3) 通讯设备
• (4) 计算能力
Current production of AR
VR&AR
VR
AR
在虚拟场景中展示现实和虚拟的元素
在现实场景中展现现实和虚拟的元素
全息投来自百度文库技术
front-projected holographic display
一.定义
全息投影技术，也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并 再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术不仅可以产生立体 的空中幻象，还可以使幻象与表演者产生互动，一起完成表演，产 生令人震撼的演出效果。 全息投影适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、 酒吧娱乐、场所互动投影等。
该系统使用增强现实和人脸跟踪技术， 在通话的同时在通话者的面部实时叠加 一些如帽子、眼镜等虚拟物体，在很大 程度上提高了视频对话的趣味性。
医生可以利用增强现实技术，轻易地 进行手术部位的精确定位
部队可以利用增强现实技术，进行方 位的识别，获得实时所在地点的地理数 据等重要军事数据。
增强现实的开发人员的目标是将这三个组件集成到一个单元中。 1.头戴式显示器 2.跟踪系统 3.移动计算能力
真实世界和虚拟的信息集成 具有实时交互性（同步性）
在三维尺度空间中增添定位虚拟物体 可应用领域广泛
Monitor-Based
在基于计算机显示器的AR实现方 案中，摄像机摄取的真实世界图像输 入到计算机中，与计算机图形系统产 生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显 示器。用户从屏幕上看到最终的增强 场景图片。它虽然简单，但不能带给 用户多少沉浸感。Monitor-Based增强 现实系统实现方案如下图所示。
光学透视式
头盔式显示器(Head-mounted displays,简称HMD)被广泛应用于虚拟 现实系统中，用以增强用户的视觉沉 浸感。增强现实技术的研究者们也采 用了类似的显示技术，这就是在AR中 广泛应用的穿透式HMD。根据具体实 现原理又划分为两大类，分别是基于 光学原理的穿透式HMD(Optical Seethrough HMD)和基于视频合成技术的 穿透式HMD(Video See-through HMD)。 光学透视式增强现实系统实现方案如 右图所示。
视频透视式
视频透视式增强现实系统采用的基 于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HM)
文化古迹的信息以增强现实的方式提 供给参观者，用户不仅可以通过HMD看 到古迹的文字解说，还能看到遗址上残 缺部分的虚拟重构。
增强现实游戏可以让位于全球不同地 点的玩家，共同进入一个真实的自然场 景，以虚拟替身的形式，进行网络对战。
这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越 来越广。
虽然经过了十几年的研究，开发了以上的许多种工具包，但是几乎所有 AR 系统仍然处于实 验室内使用，研究者已经开始考虑 AR在实用中面临的一些基本问题，主要有以下几个方面：
• (1) 景物的生成与显示
• (2) 定位错误
三.实验技术
空气投影和交互技术：在美国麻省一位叫ChadDyne的29岁理 工研究生发明了一种空气投影和交互技术，这是显示技术上的 一个里程碑，它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的 图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气液化 形成的小水珠上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体 感很强的图像。 激光束投射实体的3D影像：这种技术是利用氮气和氧气在空 气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中 形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行 小型爆破来实现的 360度全息显示屏：这种技术是将图像投影在一种高速旋转的 镜子上从而实现三维图像。
四.应用
阿 凡 达 人 类 基 地 全 息 沙 盘
息钢 面铁 板侠
中 的 全
舞台技术的应用
舞台上的梦幻裙子
全息复原迈克尔·杰克逊的舞台表演
全息投影的虚拟歌姬
THANKS
4.VR技术广泛的应用范围
医疗 娱乐
军事航天
VR的应用
室内设计 地理探索
游戏中的vr场景
2020/2/20
科技感极强的VR体验馆
AR（Augmented Reality 增强现实技术 ）
增强现实技术，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D 模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。简单地说， 可以说是一种同步式的后期特效。
二.技术原理
其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体 在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底 片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空 间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息 记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一 张全息图，或称全息照片。
眼该看到的景像，右眼看到右眼该看到的景像。
3D立体眼镜是一个穿透液晶镜 片，通 过电路对液晶眼镜开、
关的控制，开可以控制眼镜镜 片全黑，以便遮住一眼图像;关 可以控制眼镜镜片为透明的，
以便另一眼看到另一眼该看到 的图像。3D立体眼 镜就可以模 仿真实的状况，使左、右眼画
面连续互相交替显示在屏幕上， 并同步配合3D立体眼镜，加上 人眼视觉暂留的生理特性，就 可以看到真正的立体3D图 像。
其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹 如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍 射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像 立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的 光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还 可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
自主性
指虚拟环境中的物体依据 现实世界物理运动定律动 作的程度。
3.实现VR的技术难点
显示
双目立体视觉：当用户带上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧 图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同也就是 视差就产生了立体感。
声音
捕捉环绕立体声：现实生活里，当头部转动时，听到的 声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的方向 与用户头部的运动无关。
2.VR的特征
多感知性
具有视觉感知，听觉感知、触觉 感知、运动感知，甚至还包括味 觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟 现实应该具有一切人所具有的感 知功能
存在感
指用户感到作为主角存在于模拟 环境中的真实程度。理想的模拟 环境应该达到使用户难辨真假的 程度。
交互性
指用户对模拟环境内物体 的可操作程度和从环境得 到反馈的自然程度。