≤El futuro de las películas 4D: ¿qué es la “realidad virtual”≥
Introducción
La tecnología de realidad virtual es una dirección importante de la tecnología de simulación. Integra tecnología de simulación, gráficos por computadora, tecnología de interfaz hombre-computadora, tecnología multimedia, tecnología de detección, tecnología de redes y otras tecnologías. Es un tema y un campo de investigación desafiantes que atraviesan fronteras tecnológicas. La tecnología de realidad virtual incluye entornos simulados, percepciones, habilidades naturales y dispositivos de detección. Un entorno simulado es una imagen realista tridimensional dinámica, en tiempo real y generada por computadora. La percepción significa que la realidad virtual ideal debería tener la capacidad de percibir a todos. Además de la percepción visual generada por la tecnología de gráficos por ordenador, también existen los sentidos del oído, el tacto, la fuerza y el movimiento, e incluso el olfato y el gusto, lo que también se llama multisensorial. Las habilidades naturales se refieren a la rotación de la cabeza, los ojos, los gestos u otros movimientos humanos de una persona. La computadora procesa datos en función de los movimientos del participante, responde a las entradas del usuario en tiempo real y retroalimenta los cinco sentidos del usuario, respectivamente. Los equipos de detección se refieren a equipos interactivos tridimensionales.
Historia del desarrollo
La historia de la evolución de la tecnología de realidad virtual se puede dividir a grandes rasgos en cuatro etapas. La simulación de sonidos, formas y dinámicas fue la primera fase (1963) que englobó la idea de realidad virtual. Hace muchos años que la realidad virtual brotó y entró en su segunda etapa (1963-1972). El surgimiento del concepto de realidad virtual y la formación inicial de la teoría es la tercera etapa (1973-1972).
Características
Percepción multisensorial
Además de la percepción visual general por computadora, también existen la percepción auditiva, la percepción táctil, la percepción del movimiento e incluso el gusto. olfato y percepción. La realidad virtual ideal debería tener capacidades sensoriales que todos tengan.
Asistencia
Se refiere al grado de realidad que el usuario, como protagonista, siente en el entorno de simulación 3D. El entorno de simulación ideal debería ser tal que a los usuarios les resulte difícil distinguir entre lo real y lo falso.
Interactividad
Se refiere a la operatividad de los objetos en el entorno simulado por parte del usuario y la naturalidad de obtener retroalimentación del entorno.
Independencia
Se refiere al grado en que los objetos en el entorno virtual se mueven de acuerdo con las leyes físicas del movimiento en el mundo real.
Tecnologías clave
La realidad virtual es una combinación de múltiples tecnologías, incluida la tecnología de gráficos por computadora tridimensionales en tiempo real, la tecnología de visualización estereoscópica de gran angular (amplio campo de visión) y el uso de tecnología de realidad virtual en la cabeza, los ojos y las manos del observador. Tecnología de seguimiento, retroalimentación táctil/de fuerza, sonido estéreo, transmisión de red, tecnología de entrada y salida de voz, etc. Estas técnicas se explican a continuación.
Gráficos por computadora tridimensionales en tiempo real
Relativamente hablando, no es demasiado difícil utilizar modelos de computadora para generar imágenes gráficas. Con un modelo suficientemente preciso y tiempo suficiente, podemos generar imágenes precisas de varios objetos bajo diferentes condiciones de iluminación, pero la clave aquí es el tiempo real. Por ejemplo, en los sistemas de simulación de vuelo, la actualización de la imagen es muy importante y los requisitos de calidad de la imagen también son muy altos. Si a esto le sumamos un entorno virtual muy complejo, el problema se vuelve bastante difícil.
Visualización
Cuando las personas miran el mundo que les rodea, obtienen imágenes ligeramente diferentes debido a la posición de sus ojos. Estas imágenes se mezclan en sus mentes para formar una imagen general del mundo que los rodea, incluida información sobre las distancias. Por supuesto, la información de la distancia también se puede obtener mediante otros métodos, como la distancia focal del ojo, la comparación del tamaño del objeto, etc.
La visión estereoscópica binocular juega un papel muy importante en los sistemas de realidad virtual. Se generan y muestran en diferentes monitores diferentes imágenes vistas por los ojos del usuario. Algunos sistemas utilizan un solo monitor, pero el usuario usa gafas especiales para que un ojo sólo pueda ver imágenes impares y el otro ojo sólo pueda ver imágenes pares. La diferencia entre fotogramas pares e impares, conocida como paralaje, crea la ilusión de tridimensionalidad.
Seguimiento del usuario (cabeza, ojos)
En un entorno artificial, cada objeto tiene una posición y actitud relativa al sistema de coordenadas del sistema, y el usuario también. La escena que ve el usuario está determinada por la posición del usuario y la orientación de la cabeza (ojos).
Casco de realidad virtual que rastrea el movimiento de la cabeza: en la tecnología de gráficos por computadora tradicional, los cambios en el campo de visión se logran a través del mouse o el teclado, y el sistema visual del usuario y el sistema de percepción del movimiento están separados. Al utilizar el seguimiento de la cabeza para cambiar la perspectiva de una imagen, el sistema visual del usuario y el sistema de percepción de movimiento se pueden conectar para sentirse más realista. Otra ventaja es que los usuarios no sólo pueden comprender el entorno a través de la visión estéreo binocular, sino también observar el entorno a través de los movimientos de la cabeza.
En la interacción entre usuarios y ordenadores, el teclado y el ratón son actualmente las herramientas más utilizadas, pero no son adecuadas para el espacio tridimensional. Dado que hay seis grados de libertad en el espacio tridimensional, nos resulta difícil encontrar una forma más intuitiva de mapear el movimiento plano del mouse en un movimiento arbitrario en el espacio tridimensional. Hoy en día existen dispositivos que ofrecen seis grados de libertad, como el 3Space Digitalizador y el SpaceBall. Otros dispositivos que funcionan bien son los guantes y la ropa de datos.
Sonido
Las personas pueden juzgar muy bien la dirección de una fuente de sonido. En la dirección horizontal, determinamos la dirección del sonido a través de la diferencia de fase y la diferencia de intensidad del sonido, porque el tiempo o la distancia cuando el sonido llega a los dos oídos es diferente. El efecto estéreo común se logra cuando los oídos izquierdo y derecho escuchan diferentes sonidos grabados en diferentes posiciones, por lo que hay un sentido de dirección. En la vida real, cuando giras la cabeza, cambia la dirección de los sonidos que escuchas. Pero actualmente en los sistemas de realidad virtual, la dirección del sonido no tiene nada que ver con el movimiento de la cabeza del usuario.
Retroalimentación sensorial
En el sistema VR, el usuario puede ver una taza virtual. Puedes intentar agarrarlo, pero tu mano en realidad no toca la copa y podría atravesar la "superficie" de la copa virtual, lo cual no es posible en la vida real. Un dispositivo común para solucionar este problema es instalar unos contactos vibratorios en la capa interna del guante para simular el tacto.
Voz
En los sistemas VR, la entrada y salida de voz también son muy importantes. Esto requiere que el entorno virtual sea capaz de comprender el lenguaje humano e interactuar con las personas en tiempo real. Es bastante difícil para las computadoras reconocer el habla humana debido a la "multilateralidad" y la complejidad de las señales del habla y del lenguaje natural. Por ejemplo, no hay una pausa obvia entre las palabras cuando se pronuncian continuamente, y la pronunciación de la misma palabra y la misma palabra se ve afectada por las palabras anteriores y posteriores. No sólo diferentes personas dicen la misma palabra de manera diferente, sino que la pronunciación de la misma persona también puede verse afectada por influencias psicológicas, fisiológicas y ambientales.
Actualmente, existen dos problemas con el uso del lenguaje natural humano como entrada de computadora. El primero es la eficiencia. Para que la computadora lo entienda, el discurso de entrada puede ser bastante largo. En segundo lugar, está la cuestión de la corrección. La forma en que las computadoras entienden el habla es mediante contraste, pero no tiene la inteligencia de los humanos.
Campos de aplicación
La tecnología de realidad virtual se puede utilizar en muchos campos, incluidos medicina, entretenimiento, aeroespacial militar, diseño de interiores, desarrollo inmobiliario, simulación industrial, deducción de emergencia, reliquias culturales y juegos. , y Web 3D, carreteras y puentes, geografía, educación, estudios, hidrogeología, mantenimiento, formación y prácticas, construcción naval, simulación de automoción, tránsito ferroviario, sector energético, biomecánica, formación en rehabilitación y tierra digital. ...
Cinco obstáculos principales
La tecnología de realidad virtual se convertirá en un nuevo avance para cambiar nuestro estilo de vida en el futuro. En la conferencia de desarrolladores de Oculus Rift de primera generación, todos los asistentes pudieron ver una posible plataforma de realidad virtual.
Pero desde el punto de vista actual, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que la tecnología de realidad virtual pueda entrar realmente en el mercado de consumo, incluido Oculus. Dentro de Oculus también se discuten los problemas que enfrenta la tecnología de realidad virtual y se buscan soluciones constantemente. Si bien todas las preguntas eventualmente serán respondidas, es poco probable que se resuelvan de la noche a la mañana.
En la actualidad, todavía existen grandes limitaciones técnicas en la forma en que los desarrolladores pueden proporcionar a los usuarios una experiencia de juego o aplicación verdaderamente inmersiva, y algunos problemas aún no se han resuelto bien.
La Alianza de la Industria de Realidad Aumentada de China (AR Alliance o ARA) resume las siguientes cuestiones: 1. No existe una forma real de ingresar al mundo virtual, 2. Cómo "entrar" es un gran problema, 3. No existe un estándar unificado4. Esto puede hacer que las personas se sientan cansadas fácilmente. El dispositivo es voluminoso y antiestético.