Was sind die Klassifizierungen von Virtual-Reality-Systemen?

4 Typen: 1. Immersives Virtual-Reality-System, das ein völlig immersives Erlebnis bietet und den Benutzern das Gefühl gibt, in der realen Welt zu sein. 2. Das Desktop-Virtual-Reality-System nutzt Personalcomputer und Low-Level-Workstations, um interaktive Szenen im dreidimensionalen Raum zu erzeugen. 3. Das erweiterte Virtual-Reality-System ermöglicht es Benutzern, die reale Welt zu beobachten und gleichzeitig virtuelle Bilder mit realen physischen Objekten zu überlagern. 4. Verteiltes Virtual-Reality-System, ein System, bei dem mehrere Benutzer oder virtuelle Welten, die sich an verschiedenen physischen Orten in der virtuellen Welt des Netzwerks befinden, über das Netzwerk verbunden sind, um Informationen auszutauschen.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Mit der rasanten Entwicklung und Anwendung neuer Technologien wie Computertechnologie, Netzwerktechnologie und künstlicher Intelligenz hat sich auch die Virtual-Reality-Technologie rasant weiterentwickelt und vielfältige Entwicklungstrends gezeigt, und auch ihre Konnotation wurde stark erweitert. Virtual-Reality-Technologie bezieht sich nicht nur auf Technologien, die eine Reihe teurer Geräte wie High-End-Visualisierungsarbeitsplätze und High-End-Helmdisplays verwenden, sondern umfasst auch alle damit verbundenen Technologien und Methoden mit natürlicher Interaktion und realistischer Erfahrung Virtual-Reality-Technologie soll realitätsnahe Erfahrungen und naturbasierte Interaktionen ermöglichen, und normale Einheiten oder Einzelpersonen können sich den Preis für teure Hardwareausrüstung und entsprechende Software nicht leisten. Daher sagen wir, dass das System einige der oben genannten Zwecke erfüllen kann kann als Virtual-Reality-System bezeichnet werden.

In praktischen Anwendungen unterteilen wir die Virtual-Reality-Technologie basierend auf dem Grad der „Immersion“ und dem Grad der Interaktion in vier typische Typen: immersives Virtual-Reality-System, Desktop-Virtual-Reality-System und Augmented-Virtual-Reality-System, verteiltes Virtual-Reality-System.

Dabei wird das Desktop-Virtual-Reality-System aufgrund seiner sehr einfachen Technologie, seiner guten Praktikabilität und seiner geringen Investitionskosten häufig in praktischen Anwendungen eingesetzt (Immersive VR) ist ein fortschrittliches und ideales Virtual-Reality-System, das ein völlig immersives Erlebnis bietet und den Benutzern das Gefühl gibt, in der realen Welt zu sein. Normalerweise werden Geräte wie höhlenartige stereoskopische Anzeigegeräte oder am Helm montierte Displays verwendet, um zunächst das Sehen, Hören und andere Sinne des Benutzers abzuschotten und einen neuen, virtuellen Sinnesraum bereitzustellen, indem räumliche Positionstracker, Datenhandschuhe und drei- dimensionale Mäuse. und andere Eingabegeräte sowie visuelle, akustische und andere Geräte, die es den Benutzern ermöglichen, das Gefühl zu haben, voll und ganz in die Szene eingebunden zu sein. Das immersive Virtual-Reality-System weist die folgenden 5 Eigenschaften auf:

1) Höchste Echtzeitleistung

Um in einem immersiven Virtual-Reality-System das gleiche Gefühl wie in der realen Welt zu erzielen, muss es über ein hohes Maß an Echtzeitleistung verfügen. Wenn sich beispielsweise der Kopf einer Person dreht, um den Beobachtungspunkt zu ändern, muss das räumliche Positionsverfolgungsgerät dies rechtzeitig erkennen und der Computer muss Berechnungen durchführen, um die entsprechende Szene der Ausgabe zu ändern Verzögerung, und die Änderung muss kontinuierlich und reibungslos erfolgen. 2) Hohes Maß an Immersion

Das immersive Virtual-Reality-System nutzt eine Vielzahl von Ein- und Ausgabegeräten, um eine virtuelle Welt zu erschaffen und den Benutzer darin einzutauchen, wodurch eine Welt entsteht, die „real aussieht und real klingt“, sich wie real anfühlt „Riecht wie echt, schmeckt wie echt“ ist eine multisensorische dreidimensionale virtuelle Welt, bei der der Benutzer vollständig von der realen Welt isoliert wird und nicht von der realen Außenwelt beeinflusst wird, was zu einem hohen Grad an Immersion führen kann.

3) Gute Systemintegration und Integrationsleistung

Um ein umfassendes Eintauchen für Benutzer zu erreichen, ist es notwendig, dass mehrere Geräte mit mehreren verwandten Software interagieren, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, daher muss das System über eine gute Integrationsleistung verfügen｡

4) Gute Offenheit

Der Grund für die schnelle Entwicklung der Virtual-Reality-Technologie liegt darin, dass sie die Ergebnisse anderer fortschrittlicher Technologien übernimmt. Im immersiven Virtual-Reality-System müssen so weit wie möglich die fortschrittlichsten Hardware-Geräte, Software-Technologien und Software verwendet werden. Dies erfordert, dass das Virtual-Reality-System in der Lage ist, die Hardware-Ausrüstung und Software-Technologie einfach zu verbessern Die Software- und Hardwarestruktur des Systems ist flexibler aufgebaut.

5) Kann mehrere Eingabe- und Ausgabegeräte gleichzeitig unterstützen.

Um ein Eintauchen zu erreichen, sind möglicherweise mehrere Geräte für eine umfassende Anwendung erforderlich. Wenn Sie beispielsweise ein Objekt mit der Hand halten, müssen Sie synchronisieren Datenhandschuhe, räumliche Positionstracker und andere Geräte. Daher ist die Parallelverarbeitung, die mehrere Eingabe-/Ausgabegeräte gleichzeitig unterstützt, eine wesentliche Technologie für die Implementierung von Virtual-Reality-Systemen. Zu den gängigen immersiven Virtual-Reality-Systemen gehören am Helm montierte, displaybasierte Systeme, Projektions-Virtual-Reality-Systeme und Remote-Presence-Systeme.

Das helmbasierte Virtual-Reality-System nutzt ein am Helm montiertes Display, um eine stereoskopische visuelle Ausgabe und eine stereophone Toneingabeumgebung für einen einzelnen Benutzer zu erreichen, sodass der Benutzer vollständig eintauchen kann. Es isoliert die reale Welt davon und ermöglicht es Benutzern, vom Hören bis zum Sehen in die virtuelle Umgebung einzutauchen. Das Projektions-Virtual-Reality-System verwendet eine oder mehrere Großbildprojektionen, um die stereoskopischen visuellen Effekte und stereoskopischen Soundeffekte eines großen Bildes zu erzielen, sodass sich mehrere Benutzer vollständig eintauchen können.

Remote Presence System ist eine Form der Fernbedienung, auch bekannt als Remote Control Operating System. Es besteht aus Menschen, einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und ferngesteuerten Robotern. Tatsächlich ersetzt der ferngesteuerte Roboter hier die reale Umgebung, in der der Roboter arbeitet. Es kann sich um eine Arbeitsumgebung handeln, die für Menschen nicht zugänglich ist. Eine Tiefsee-Arbeitsumgebung usw. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht das System durch die virtuelle Realität den Menschen, diese Umgebung auf natürliche Weise zu spüren und die Arbeit in dieser Umgebung abzuschließen.

2. Desktop-Virtual-Reality-System

Desktop-VR-System (Desktop-VR), auch bekannt als Windows-Virtual-Reality-System, verwendet einen PC oder eine primäre Grafik-Workstation und andere Geräte, um den Computerbildschirm als Benutzer zu nutzen Zur Beobachtung der virtuellen Welt Ein Fenster, das dreidimensionale Grafiken, natürliche Interaktion und andere Technologien nutzt, um eine interaktive Szene in einem dreidimensionalen Raum zu erzeugen. Die virtuelle Welt kann über verschiedene Eingabegeräte, einschließlich Tastatur, Maus und Torqueball, manipuliert werden Interaktion mit der virtuellen Welt.

Desktop-Virtual-Reality-Systeme erfordern in der Regel von den Teilnehmern die Verwendung eines räumlichen Positionstrackers und anderer Eingabegeräte (z. B. Datenhandschuhe und eine dreidimensionale Weltraummaus mit 6 Freiheitsgraden), sodass der Benutzer zwar vor dem Monitor sitzt Sie können 360 Grad durch den Computerbildschirm ° innerhalb der virtuellen Welt beobachten. In einem Desktop-Virtual-Reality-System ist der Computerbildschirm ein Fenster, durch das Benutzer die virtuelle Welt beobachten können. Mithilfe einer Virtual-Reality-Tool-Software können die Teilnehmer während des Simulationsprozesses verschiedene Designs erstellen.

Bei den verwendeten Hardwaregeräten handelt es sich hauptsächlich um stereoskopische Brillen und einige interaktive Geräte (z. B. Datenhandschuhe und Geräte zur räumlichen Verfolgung usw.). Stereoskopische Brillen werden verwendet, um den stereoskopischen Effekt virtueller dreidimensionaler Szenen auf einem Computerbildschirm anzuzeigen. Durch die stereoskopische Sicht kann der Benutzer ein gewisses Maß an Immersion erreichen. Um die Wirkung des Desktop-Virtual-Reality-Systems zu verstärken, können manchmal auch professionelle Projektionsgeräte im Desktop-Virtual-Reality-System verwendet werden, um die Bildschirmreichweite zu vergrößern und mehreren Personen das Zuschauen zu ermöglichen.

Das Desktop-Virtual-Reality-System weist hauptsächlich die folgenden drei Merkmale auf:

1) Der Benutzer befindet sich in einer unvollständig immersiven Umgebung und es fehlt ihm das Gefühl des vollständigen Eintauchens und Eintauchens. Selbst wenn er eine stereoskopische Brille trägt, wird er dennoch davon betroffen sein umgebende reale Welt.

2) Die Anforderungen an die Hardware-Ausstattung sind äußerst gering, und einige einfache Modelle erfordern sogar nur Datenhandschuhe, räumliche Tracking-Einstellungen usw.; Desktop-Virtual-Reality-Systeme sind relativ gering, die Anwendung ist relativ häufig und es gibt auch einige technische Anforderungen für immersive Virtual-Reality-Systeme.

Desktop-Virtual-Reality-Systeme benötigen weniger Ausrüstung und haben niedrige Implementierungskosten. Für Entwickler und Benutzer ist die Anwendung der Desktop-Virtual-Reality-Technologie die Anfangsphase der Virtual-Reality-Forschung.

3. Augmented Virtual Reality System (immersives Virtual Reality System) Im immersiven Virtual Reality System liegt der Schwerpunkt auf dem Gefühl der Immersion der Menschen, also des Eintauchens in die virtuelle Welt und in die virtuelle Welt und Realität, wo Menschen sind. Die Welt ist isoliert und die reale Welt kann weder gesehen noch gehört werden. Das Augmented Virtual Reality-System (Augmented VR) ermöglicht es Benutzern, sowohl die reale Welt als auch virtuelle Objekte über die reale Welt zu sehen. Es ist ein System, das die reale Umgebung und die virtuelle Umgebung kombiniert. Es kann die Kosten für den Aufbau einer komplexen realen Welt senken Umgebung (da ein Teil der realen Umgebung durch eine virtuelle Umgebung ersetzt wird) und kann mit tatsächlichen Objekten arbeiten (da einige Objekte reale Umgebungen sind), wodurch wirklich ein Bereich sowohl der Realität als auch der Fantasie erreicht wird. In Augmented-Virtual-Reality-Systemen handelt es sich bei den von virtuellen Objekten bereitgestellten Informationen oft um tiefe Informationen, die Benutzer nicht direkt mit ihren eigenen Sinnesorganen wahrnehmen können. Benutzer können die von virtuellen Objekten bereitgestellten Informationen verwenden, um die Wahrnehmung in der realen Welt zu verbessern.

Das erweiterte Virtual-Reality-System weist hauptsächlich die folgenden drei Merkmale auf:

1) Die reale Welt und die virtuelle Welt sind integriert.

2) Es verfügt über eine Echtzeit-Mensch-Computer-Interaktionsfunktion.

3) Die reale Welt und die virtuelle Welt sind dreidimensional im Raum integriert.

Das Augmented-Virtual-Reality-System kann der realen Umgebung virtuelle Objekte hinzufügen. Beispielsweise können Sie in der Innenarchitektur Türen und Fenster mit dekorativen Materialien versehen, verschiedene Stile, Farben usw. ändern, um den endgültigen Effekt zu erzielen der erweiterten Realität.

Zu den gängigen Augmented-Virtual-Reality-Systemen gehören: Systeme, die auf Desktop-Grafikdisplays basieren, Systeme, die auf monokularen Displays basieren (ein Auge sieht die virtuelle Welt auf dem Display und das andere Auge sieht die reale Welt), Systeme, die auf der optischen Perspektive basieren. Am Helm montiert Display, System basierend auf einem durchsichtigen, am Helm montierten Videodisplay.

Derzeit werden Augmented-Reality-Systeme häufig in der medizinischen Visualisierung, der Navigation von Militärflugzeugen, der Wartung und Reparatur von Geräten, der Unterhaltung, der Restaurierung kultureller Relikte usw. verwendet. Ein typisches Beispiel ist, wenn ein Arzt während einer virtuellen Operation ein durchsichtiges Display am Helm trägt. Er kann nicht nur die Situation am Operationsort, sondern auch verschiedene Informationen sehen, die während der Operation benötigt werden.

4. Verteiltes Virtual-Reality-System

In den letzten Jahren sind die gleichzeitige Entwicklung und gegenseitige Förderung von Computern und Kommunikationstechnologien zu den Hauptmerkmalen der rasanten Entwicklung der Informationstechnologie und der Industrie auf der ganzen Welt geworden. Insbesondere der rasante Aufstieg der Netzwerktechnologie hat zu wesentlichen Veränderungen in der Tiefe und Breite von Informationsanwendungssystemen geführt. Ein typisches Beispiel sind verteilte Virtual-Reality-Systeme (Distributed VR). Das verteilte Virtual-Reality-System ist das Produkt der Entwicklung und Kombination von Virtual-Reality-Technologie und Netzwerktechnologie. Es handelt sich um ein System in der virtuellen Welt des Netzwerks, mit dem mehrere Benutzer oder mehrere virtuelle Welten an verschiedenen physischen Standorten über das Netzwerk verbunden sind Informationen teilen.

Das Ziel des verteilten Virtual-Reality-Systems besteht darin, mehrere Benutzer oder mehrere an verschiedenen geografischen Standorten verteilte virtuelle Welten über das Netzwerk basierend auf dem „immersiven“ Virtual-Reality-System zu verbinden, sodass jeder Benutzer gleichzeitig an einer virtuellen Welt teilnehmen kann Im Raum interagiert der Computer über das Netzwerk mit anderen Benutzern, um gemeinsam virtuelle Erfahrungen zu machen und so den Zweck der kollaborativen Arbeit zu erreichen. Dadurch wird die Anwendung der virtuellen Realität auf eine höhere Ebene gehoben.

Es gibt zwei Gründe, warum das Virtual-Reality-System unter einem verteilten System läuft: Einerseits soll die leistungsstarke Rechenleistung des verteilten Computersystems voll ausgenutzt werden, andererseits sind einige Anwendungen selbst verteilt Merkmale wie unter anderem das Spielen mehrerer Personen über das Netzwerk und virtuelle Kriegssimulationen.

Das verteilte Virtual-Reality-System weist die folgenden Eigenschaften auf:

• 1) Jeder Benutzer verfügt über einen gemeinsamen virtuellen Arbeitsbereich

• 2) Das Verhalten von Pseudo-Entitäten ist realistisch;

• 3) Unterstützt reale Zeitinteraktion und gemeinsame Nutzung der Uhr;

• 4) Mehrere Benutzer können auf unterschiedliche Weise miteinander kommunizieren

• 5) Ressourceninformationen teilen und Benutzern die natürliche Manipulation von Objekten in der virtuellen Welt ermöglichen.

Je nach der Anzahl der gemeinsam genutzten Anwendungssysteme, die im verteilten System ausgeführt werden, kann das verteilte Virtual-Reality-System in zwei Typen unterteilt werden: zentralisierte Struktur und Replikationsstruktur. Die zentralisierte Struktur bezieht sich auf die Ausführung eines gemeinsamen Anwendungssystems auf einem zentralen Server. Dieses System kann ein Konferenzagent oder ein Dialogverwaltungsprozess sein. Der zentrale Server verwaltet die Eingabe-/Ausgabevorgänge mehrerer Teilnehmer und ermöglicht es mehreren Teilnehmern, Informationen auszutauschen. Der Vorteil der zentralisierten Struktur besteht darin, dass sie einfach aufgebaut ist. Da der Synchronisierungsvorgang jedoch nur auf dem zentralen Server durchgeführt wird, ist er relativ einfach zu implementieren. Der Nachteil besteht darin, dass Ein- und Ausgaben an alle anderen Workstations gesendet werden müssen, wodurch höhere Anforderungen an die Netzwerkkommunikationsbandbreite gestellt werden und alle Aktivitäten über den zentralen Server koordiniert werden müssen. Bei großer Teilnehmerzahl wird häufig der zentrale Server verwendet Der Engpass des gesamten Systems.

Da das gesamte System außerdem sehr empfindlich auf Netzwerkverzögerungen reagiert und stark vom zentralen Server abhängig ist, ist die Systemstabilität dieser Struktur nicht so robust wie die der Replikatstruktur. Die replizierte Struktur bezieht sich auf die Replikation des zentralen Servers auf dem Computer, auf dem sich jeder Teilnehmer befindet, sodass jeder Teilnehmerprozess über ein gemeinsames Anwendungssystem verfügt. Der Server empfängt Eingabeinformationen von anderen Workstations und übermittelt die Informationen an das Anwendungssystem, das auf dem lokalen Computer ausgeführt wird. Das Anwendungssystem führt die erforderlichen Berechnungen durch und erzeugt die erforderliche Ausgabe.

Der Vorteil der Replikatstruktur besteht darin, dass sie weniger Netzwerkbandbreite benötigt. Da jeder Teilnehmer nur mit einer lokalen Sicherung des Anwendungssystems interagiert, ist der interaktive Antworteffekt gut und die Ausgabe wird auf dem lokalen Host generiert, was den Betrieb in der heterogenen Maschinenumgebung vereinfacht. Das replizierte Anwendungssystem ist immer noch Single-Threaded und senden Sie Ihren Status bei Bedarf per Multicast an andere Benutzer.

Die Nachteile sind: Es ist komplexer als eine zentralisierte Struktur und es ist schwieriger, die Informations- oder Statuskonsistenz mehrerer Sicherungen in einem gemeinsam genutzten Anwendungssystem aufrechtzuerhalten. Es ist ein Kontrollmechanismus erforderlich, um sicherzustellen, dass jeder Benutzer die gleiche Reihenfolge erhält von Eingabeereignissen, um sicherzustellen, dass jeder Benutzer die gleiche Reihenfolge von Eingabeereignissen erhält. Alle Sicherungen eines gemeinsam genutzten Anwendungssystems müssen synchronisiert werden und die von den Benutzern empfangene Ausgabe sollte konsistent sein.

Die derzeit typischste Anwendung ist das SIMNET-System. SIMNET besteht aus über das Netzwerk verbundenen Panzersimulatoren und dient der gemeinsamen Ausbildung von Truppen. Durch SIMNET können Simulatoren in Deutschland und Simulatoren in den Vereinigten Staaten in derselben virtuellen Welt laufen und an denselben Kampfübungen teilnehmen.

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