虚拟现实技术PPT课件-第三章 虚拟现实的计算机技术.ppt

虚拟现实技术
主讲:杨文晖
第三章虚拟现实的计算机技术
◇课前索引
◇第一节虚拟现实的计算机体系结构
◇第二节虚拟现实的软件系统
◇第三节虚拟现实的网络和通讯
◇章节小结
◇课后习题
〖课前思考〗
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〖学习目标〗
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,了解分布式仿真。
,软件和分布式仿真。
〖学习指南〗
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〖难重点〗
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1 虚拟现实的计算机体系结构
虚拟现实的计算机体系结构
虚拟现实对计算机系统的要求
基于PC的虚拟现实机器的组成结构
基于工作站的虚拟现实机器组成结构
高度并行的虚拟现实机器组成结构
虚拟现实对计算机系统的要求
问题一:
前面我们讲解了很多虚拟现实技术的指标,例如:位姿、视觉、听觉、力觉触觉显示等,是否都是在现有手段范围内,对计算机系统实施必要要的要求呢?
只包括了视觉显示对计算机系统的要求。原因是:
位姿传感器的数据处理,一般不在主计算机上进行,而是由专用的电子设备完成。
听觉显示,力觉触觉显示,研究工作和实际应用还较少,对其计算要求的认识还较少。听觉显示和力觉触觉显示的计算,往往由专用计算机完成。
所以,当前的虚拟现实计算机,主要完成视觉显示的计算任务。
问题二:
视觉显示对计算机系统的要求有哪些?


视觉显示对计算机系统的要求---帧频和延迟时间
VR要求高帧频和快速响应,这是由于其内在的交互性质决定的。
两个概念:
帧频
来自动态图像技术。在动图像显示中,每一帧实际上是静止照片。如果新照片快速接替旧照片,就产生连续运动的幻觉
修改率
是在屏幕上的显示改变的速率。为符合基本的动图像技术,理想的修改率是每秒20帧(新图像)。
对计算机硬件,帧频有几个含义。
它们大致分类为
图形的帧频
计算的帧频
数据存取的帧频
哪种帧频是最重要的?
为了维持在VR中的临场和沉浸感,图形帧频是关键。原因:
这些帧频可能是独立的,图像场景可能变化,而没有来自用户视点运动的计算和数据存取。这时,图形的帧频大于计算的帧频和数据存取的帧频。经验表明,图形帧频率应尽可能高,低于每秒10帧的帧频严重降低临场的幻觉。
如果图形显示依靠计算和数据存取,则计算和数据存取帧频必须为8到10帧/秒,维持用户看到时间演化的幻觉。
什么情况下,希望VR具备快速响应?
如果应用允许交互控制,就要求快速响应。
长响应时间(滞后时间,延迟时间)最直接的影响是什么?
严重降低用户性能。
响应时间的通常恒量值是多少?
多于几毫秒的延迟会影响用户性能,。
例举一个响应时间影响用户性能的例子
延迟时间是如何计算的?
从用户的动作开始(如用户转动头部),经过位姿传感器感知用户位姿,
把位姿信号传送给计算机,计算机计算新的显示场景
把新的场景传送给视觉显示设备,直到视觉显示设备显示出新的场景为止。
影响延迟的因素
这些延迟在计算机系统中来自很多因素:
如数据存取时间
计算时间
绘制时间
输入设备数据处理时间。
类似帧频的情况,延迟的来源分成:
数据存取
计算
图形显示。