自制虛擬現(xiàn)實(shí)VR眼鏡發(fā)展歷程與原理課件

1、VR技術(shù)的發(fā)展歷程VR技術(shù)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality) 是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能等技術(shù)，制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知的高級(jí)的人機(jī)交互技術(shù)。1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念用戶(hù)在多維信息空間中，依靠感知和認(rèn)知能力全方位獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，形成新的概念。 交互性參與者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度。VR技術(shù)的發(fā)展歷程1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征沉浸感構(gòu)想性又稱(chēng)臨場(chǎng)感，指用戶(hù)感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)之外，還有聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感，甚至包括

2、味覺(jué)、嗅覺(jué)等。多感知性人機(jī)交互技術(shù)一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。VR技術(shù)的發(fā)展歷程人工智能 研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)技術(shù)科學(xué)。傳感技術(shù) 關(guān)于從自然信源獲取信息，并對(duì)之進(jìn)行處理和識(shí)別的一門(mén)多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。 1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)支持VR眼鏡的原理VR眼鏡的原理 要理解虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的工作原理，首先要搞懂眼鏡是如何看到事物的。其次要弄懂 人眼視覺(jué)的立體感是如何產(chǎn)生的。2.1透鏡與人眼成像的原理如果眼鏡注視著遠(yuǎn)方，注視點(diǎn)是無(wú)

3、限遠(yuǎn)的。也就意味著光線是平行的，晶體處于休息狀態(tài)。VR眼鏡的原理如果物體就像這只小蒼蠅靠近你的眼睛，你一直看著它，那晶狀體就會(huì)彎曲，光線平行狀態(tài)就會(huì)打破。想要一直看著這只蒼蠅的話，所有從蒼蠅身上發(fā)出的單一的光，都需要聚焦在眼睛的一點(diǎn)上。 如果蒼蠅靠近太近的話，晶狀體彈性不夠，無(wú)法彎曲，眼睛就失去了焦點(diǎn)。VR眼鏡的原理 因?yàn)楣馐菑牟煌慕嵌壬涞骄铙w的，所以會(huì)感覺(jué)眼睛與事物的距離較遠(yuǎn)，而事實(shí)上距離沒(méi)那么遠(yuǎn)。 這就是為什么VR眼鏡需要特制的透鏡，以便能修正晶狀體的光源的角度，重新被人眼讀取。VR眼鏡的原理2.2人眼立體成像的原理 人的兩眼相距約5872mm。因此，用雙眼同時(shí)觀看同一物體時(shí)，左、右

4、兩眼視線方位不同，物體在左、右兩眼視網(wǎng)膜上所成的像亦稍有差異。稱(chēng)這種差異為雙眼視差。人的大腦可以根據(jù)這種圖像差異來(lái)判斷物體的空間位置關(guān)系，從而使人產(chǎn)生立體視覺(jué)。這一原理稱(chēng)為雙目視差原理。 當(dāng)用雙眼觀看一個(gè)立方體時(shí)，如果左眼只看到立方體的前平面和上平面，而右眼除了能看到這兩個(gè)平面外，還能看到立方體的右側(cè)平面。此外，即使是左、右兩眼都能看到的前平面和上平面，在左、右眼視網(wǎng)膜上所成的像也稍有差異。雙眼視差的大小與空間物體的位置有決定性的關(guān)系。因而，大腦通過(guò)檢測(cè)雙眼視差的大小就可辨別物體的深度。3D電影：就是利用雙眼立體視覺(jué)原理，使觀眾能從銀幕上獲得三維空間感視覺(jué)影像的電影。VR眼鏡的原理拍攝方式：利

5、用兩臺(tái)并列安置的電影攝影機(jī)，分別代表人的左、右眼，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫(huà)面。2.33D電影的拍攝和成像原理3D電影的原理圖VR眼鏡的原理放映方式：放映時(shí)，將兩條電影影片分別裝入左、右電影放映機(jī)，并在放映鏡頭前分別裝置兩個(gè)偏振軸互成90度的偏振鏡。兩臺(tái)放映機(jī)需同步運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)將畫(huà)面投放在金屬銀幕上，形成左像右像雙影。當(dāng)觀眾戴上特制的偏光眼鏡時(shí)，由于左、右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直，并與放映鏡頭前的偏振軸相一致；致使觀眾的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通過(guò)雙眼匯聚功能將左、右像疊和在視網(wǎng)膜上，由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺(jué)效果。VR眼鏡的制作與運(yùn)用VR眼鏡的制作3.1制作過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示

6、VR眼鏡的制作設(shè)計(jì)制作VR眼鏡的外形盒，并延指示切割線方向折疊、挖孔，直至能紙折疊成VR眼鏡的外形。3.2制作過(guò)程詳細(xì)步驟VR眼鏡的制作裝配成像透鏡：注意將透鏡凸出一面的朝向向外，并將透鏡固定在紙板上，再將紙板固定在VR眼鏡盒子的正中央位置。VR眼鏡的制作安裝磁石：用盒子的兩邊各開(kāi)一個(gè)小孔，剪成圓形，將磁石放入到VR盒子之中。VR眼鏡的制作安裝手機(jī)固定后蓋，并將黑色粘貼紙固定在合適的位置。實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究4.1、將凸透鏡突出面朝向往內(nèi)側(cè)安放，成像會(huì)有什么不同？4.2、試一試磁鐵的作用是什么？它是通過(guò)什么原理工作的？是否必須要用一對(duì)磁鐵才能達(dá)到目的？4.3、手機(jī)視頻影像是同屏同步的，那么視頻畫(huà)面

7、顯示的是一模一樣的嗎？為什么？實(shí)驗(yàn)探究4.2、眼鏡左側(cè)的磁鐵充當(dāng)控制器使用。因?yàn)槭謾C(jī)放進(jìn)去后無(wú)法觸控屏幕，所以其采取磁感控制的方式，通過(guò)移動(dòng)磁鐵改變手機(jī)周邊磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化被手機(jī)的磁感應(yīng)器檢測(cè)到，然后實(shí)現(xiàn)模擬點(diǎn)擊屏幕的功能，讓手機(jī)識(shí)別動(dòng)作，完成操作。由于磁場(chǎng)是由內(nèi)部磁鐵產(chǎn)生的，外部磁鐵只起一個(gè)控制器的作用，所以，我們可以使用能夠和磁鐵相互吸引的材料來(lái)替換外部磁鐵，比如左圖所示的鐵質(zhì)的金屬環(huán)。Back4.3、不是一模一樣的，因?yàn)?，視頻的兩個(gè)畫(huà)面要分別反饋給人的左眼和右眼，而人是通過(guò)左右眼的視覺(jué)差異來(lái)獲得立體感知的，所以?xún)僧?huà)面會(huì)有略微的差異實(shí)驗(yàn)探究延伸思考5.1、根據(jù)你對(duì)VR眼鏡的體驗(yàn)談一下它的應(yīng)

8、用前景5.2、VR眼鏡對(duì)眼睛有傷害嗎？延伸思考延伸思考5.1 VR的前景和應(yīng)用電子游戲市場(chǎng)通過(guò)把用戶(hù)置于全新的虛擬世界中，而讓電子游戲的用戶(hù)體驗(yàn)大大提升?，F(xiàn)場(chǎng)直播市場(chǎng)軍事領(lǐng)域市場(chǎng)直播（例如體育、音樂(lè)會(huì)和世界新聞的直播）使得無(wú)論什么人在什么地點(diǎn)，都可以如同坐在事件發(fā)生的地點(diǎn)一樣。仿真訓(xùn)練主要包括戰(zhàn)斗模擬、戰(zhàn)爭(zhēng)模擬和醫(yī)療兵訓(xùn)練。房地產(chǎn)領(lǐng)域市場(chǎng)VR在激勵(lì)消費(fèi)者房地產(chǎn)領(lǐng)域消費(fèi)具有潛能，讓潛在買(mǎi)房者通過(guò)VR設(shè)備看房。延伸思考5.2 VR眼鏡是否損傷眼睛VR眼鏡采用“透鏡+屏幕”的成像方式，透鏡在眼前2-3cm處，屏幕距透鏡3-6cm，虛像成像在眼前25cm-50cm左右。這樣視線持續(xù)聚焦在25cm-50cm處無(wú)法移動(dòng)，并且視野里全部是電子顯示屏，時(shí)間長(zhǎng)后眼部肌肉會(huì)極度疲勞。感到疲勞原因其一屏幕亮度過(guò)高，其二是焦平面、立體視覺(jué)感知到的距離。頭盔的焦平面是在無(wú)限遠(yuǎn)的，即通過(guò)鏡片看到屏幕的時(shí)候晶狀體是完全松弛的，跟看天空沒(méi)本質(zhì)區(qū)別。通過(guò)視覺(jué)差異，大腦會(huì)生成出一個(gè)3D畫(huà)面。但是如果這個(gè)畫(huà)面里有距離很近的東西時(shí)。人眼會(huì)試圖聚焦在這個(gè)近處的東西上，但是事實(shí)上聚焦在遠(yuǎn)處時(shí)的畫(huà)面才是最清晰的。這種違和