Quelles sont les classifications des systèmes de réalité virtuelle ?

4 types : 1. Système de réalité virtuelle immersive, offrant une expérience complètement immersive, donnant aux utilisateurs l'impression d'être dans le monde réel. 2. Le système de réalité virtuelle de bureau utilise des ordinateurs personnels et des postes de travail de bas niveau pour générer des scènes interactives dans un espace tridimensionnel. 3. Le système de réalité virtuelle augmentée permet aux utilisateurs d'observer le monde réel tout en superposant des images virtuelles sur des objets physiques réels. 4. Système de réalité virtuelle distribué, système dans lequel plusieurs utilisateurs ou mondes virtuels situés dans différents emplacements physiques du monde virtuel du réseau sont connectés via le réseau pour partager des informations.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Avec le développement et l'application rapides de nouvelles technologies telles que la technologie informatique, la technologie des réseaux et l'intelligence artificielle, la technologie de réalité virtuelle s'est également développée rapidement et a montré des tendances de développement diversifiées, et sa connotation s'est également considérablement élargie. La technologie de réalité virtuelle fait non seulement référence aux technologies qui utilisent une série d'équipements coûteux tels que des postes de travail de visualisation haut de gamme et des écrans haut de gamme montés sur casque, mais comprend également toutes les technologies et méthodes associées avec une interaction naturelle et une expérience réaliste. la technologie de réalité virtuelle vise à réaliser l'expérience de réalité et l'interaction basée sur la nature, et les unités ou individus ordinaires ne peuvent pas se permettre le prix d'un équipement matériel coûteux et des logiciels correspondants. Par conséquent, nous disons que tant que le système peut atteindre certains des objectifs ci-dessus, il. peut être appelé un système de réalité virtuelle.

Dans les applications pratiques, nous divisons la technologie de réalité virtuelle en 4 types typiques en fonction du degré d'« immersion » et du degré d'interaction : système de réalité virtuelle immersive, système de réalité virtuelle de bureau et système de réalité virtuelle augmentée, système de réalité virtuelle distribuée.

Parmi eux, le système de réalité virtuelle de bureau est largement utilisé dans des applications pratiques en raison de sa technologie très simple, de sa grande praticabilité et de son faible coût d'investissement｡

1. Système de réalité virtuelle immersiveImmersive Le système de réalité virtuelle. (Immersive VR) est un système de réalité virtuelle avancé et idéal qui offre une expérience complètement immersive, donnant aux utilisateurs l'impression d'être dans le monde réel. Il utilise généralement des équipements tels que des dispositifs d'affichage stéréoscopiques de type grotte ou des écrans montés sur un casque pour d'abord sceller la vision, l'audition et les autres sens de l'utilisateur, et fournir un nouvel espace sensoriel virtuel, en utilisant des trackers de position spatiale, des gants de données et trois- souris dimensionnelles et autres dispositifs d'entrée et dispositifs visuels, auditifs et autres, permettant aux utilisateurs d'avoir le sentiment d'être sur la scène, pleinement impliqués et immergés dans celle-ci. Le système de réalité virtuelle immersive présente les 5 caractéristiques suivantes :

1) Performances en temps réel

Dans un système de réalité virtuelle immersive, pour obtenir la même sensation que le monde réel, il doit avoir un degré élevé de performances en temps réel. Par exemple, lorsque la tête d'une personne tourne pour changer de point d'observation, le dispositif de suivi de position spatiale doit le détecter à temps et l'ordinateur doit effectuer des calculs pour changer la scène correspondante de la sortie. Il est nécessaire qu'il y ait un suffisamment petit. retard, et le changement doit être continu et fluide.

2) Haut degré d'immersion

Le système de réalité virtuelle immersive utilise une variété de périphériques d'entrée et de sortie pour créer un monde virtuel et y immerger l'utilisateur, créant un monde qui « a l'air réel et semble réel » et qui semble réel. , sent le vrai, a le goût du vrai monde virtuel tridimensionnel multisensoriel, tout en isolant complètement l'utilisateur du monde réel et en n'étant pas affecté par le monde réel extérieur, ce qui peut produire un haut degré d'immersion.

3) Bonnes performances d'intégration du système et d'intégration

Afin d'obtenir une immersion complète pour les utilisateurs, il est nécessaire que plusieurs appareils interagissent avec plusieurs logiciels associés sans s'affecter les uns les autres, le système doit donc avoir de bonnes performances d'intégration｡

4) Bonne ouverture

La raison pour laquelle la technologie de réalité virtuelle se développe rapidement est qu'elle adopte les résultats d'autres technologies avancées. Dans le système de réalité virtuelle immersive, l'équipement matériel, la technologie logicielle et les logiciels les plus avancés doivent être utilisés autant que possible. Cela nécessite que le système de réalité virtuelle soit capable d'améliorer facilement l'équipement matériel et la technologie logicielle. construit de manière plus flexible qu'auparavant. La structure logicielle et matérielle du système.

5) Peut prendre en charge plusieurs périphériques d'entrée et de sortie fonctionnant en parallèle en même temps

Afin d'obtenir une immersion, plusieurs appareils peuvent devoir être intégrés. Par exemple, si vous tenez un objet avec votre main, vous devez synchroniser les données. gants, trackers de position spatiale et autres appareils fonctionnent. Par conséquent, le traitement parallèle prenant en charge plusieurs périphériques d’entrée/sortie en même temps est une technologie essentielle pour la mise en œuvre de systèmes de réalité virtuelle. Les systèmes de réalité virtuelle immersive courants comprennent les systèmes basés sur un affichage monté sur casque, les systèmes de réalité virtuelle par projection et les systèmes de présence à distance.

Le système de réalité virtuelle basé sur un casque utilise un écran monté sur un casque pour obtenir une sortie visuelle stéréoscopique pour un seul utilisateur et un environnement d'entrée sonore stéréophonique, permettant à l'utilisateur d'être complètement immergé. Il en isole le monde réel, permettant aux utilisateurs de s'immerger dans l'environnement virtuel, de l'ouïe à la vision. Le système de projection de réalité virtuelle utilise une ou plusieurs projections sur grand écran pour obtenir les effets visuels stéréoscopiques et les effets sonores stéréoscopiques d'une grande image, permettant à plusieurs utilisateurs de se sentir complètement immergés.

Le système de présence à distance est une forme de contrôle à distance, également connu sous le nom de système d'exploitation de contrôle à distance. Il se compose d’humains, d’interfaces homme-machine et de robots télécommandés. En fait, le robot télécommandé remplace l'ordinateur. L'environnement est ici l'environnement réel dans lequel le robot travaille. Cet environnement est éloigné de l'utilisateur. Il peut s'agir d'un environnement de travail dans lequel les humains ne peuvent pas pénétrer, comme un environnement nucléaire. un environnement de travail en haute mer, etc. À l'heure actuelle, grâce à la réalité virtuelle Le système permet aux gens de ressentir naturellement cet environnement et de terminer le travail dans cet environnement.

2. Système de réalité virtuelle de bureau

Le système de réalité virtuelle de bureau (Desktop VR), également connu sous le nom de système de réalité virtuelle de fenêtre, utilise un ordinateur personnel ou une station de travail graphique principale et d'autres équipements pour utiliser l'écran de l'ordinateur en tant qu'utilisateur. pour observer le monde virtuel Une fenêtre qui utilise des graphiques tridimensionnels, une interaction naturelle et d'autres technologies pour générer une scène interactive dans un espace tridimensionnel. Le monde virtuel peut être manipulé via divers périphériques d'entrée, notamment un clavier, une souris et une boule dynamométrique. interaction avec le monde virtuel.

Les systèmes de réalité virtuelle de bureau exigent généralement que les participants utilisent un tracker de position spatiale et d'autres périphériques de saisie (tels que des gants de données et une souris spatiale tridimensionnelle avec 6 degrés de liberté), de sorte que même si l'utilisateur est assis devant le moniteur , ils peuvent observer à 360 degrés à travers l'écran de l'ordinateur ° au sein du monde virtuel. Dans un système de réalité virtuelle de bureau, l'écran de l'ordinateur est une fenêtre permettant aux utilisateurs d'observer le monde virtuel. À l'aide d'un logiciel d'outil de réalité virtuelle, les participants peuvent réaliser diverses conceptions au cours du processus de simulation.

Les dispositifs matériels utilisés sont principalement des lunettes stéréoscopiques et certains appareils interactifs (tels que des gants de données et des dispositifs de suivi spatial, etc.). Les lunettes stéréoscopiques sont utilisées pour visualiser l'effet stéréoscopique de scènes virtuelles en trois dimensions sur un écran d'ordinateur. La vision stéréoscopique qu'elles apportent peut offrir aux utilisateurs un certain degré d'immersion. Parfois, afin d'améliorer l'effet du système de réalité virtuelle de bureau, un équipement de projection professionnel peut également être utilisé dans le système de réalité virtuelle de bureau pour augmenter la portée de l'écran et permettre à plusieurs personnes de regarder.

Le système de réalité virtuelle de bureau présente principalement les trois caractéristiques suivantes :

1) L'utilisateur se trouve dans un environnement incomplètement immersif et n'a pas la sensation d'immersion et d'immersion complète. Même s'il porte des lunettes stéréoscopiques, il sera toujours affecté par le système de réalité virtuelle de bureau. interférence du monde réel environnant ;

2) Les exigences en matière d'équipement matériel sont extrêmement faibles, et certains modèles simples ne nécessitent même qu'un ordinateur, ou ajoutent des gants de données, des paramètres de suivi spatial, etc. ; Les systèmes de réalité virtuelle de bureau sont relativement faibles. L'application est relativement courante et présente également certaines exigences techniques pour les systèmes de réalité virtuelle immersifs.

Les systèmes de réalité virtuelle de bureau utilisent moins d'équipement et ont de faibles coûts de mise en œuvre. Pour les développeurs et les utilisateurs, l'application de la technologie de réalité virtuelle de bureau est la première étape de la recherche sur la réalité virtuelle.

3. Système de réalité virtuelle augmentée (système de réalité virtuelle immersive) Dans le système de réalité virtuelle immersive, l'accent est mis sur le sentiment d'immersion des gens, c'est-à-dire s'immerger dans le monde virtuel et dans le monde virtuel. et la réalité là où se trouvent les gens. Le monde est isolé et le monde réel ne peut être ni vu ni entendu. Le système de réalité virtuelle augmentée (Augmented VR) permet aux utilisateurs de voir à la fois le monde réel et des objets virtuels superposés au monde réel. C'est un système qui combine l'environnement réel et l'environnement virtuel. Il permet de réduire le coût de construction d'un réel complexe. (car une partie de l'environnement réel est remplacée par un environnement virtuel) et peut opérer sur des objets réels (car certains objets sont des environnements réels), réalisant ainsi véritablement un domaine à la fois réel et fantastique. Dans les systèmes de réalité virtuelle augmentée, les informations fournies par les objets virtuels sont souvent des informations profondes que les utilisateurs ne peuvent pas percevoir directement avec leurs propres organes sensoriels. Les utilisateurs peuvent utiliser les informations fournies par les objets virtuels pour améliorer la cognition dans le monde réel.

Le système de réalité virtuelle augmentée présente principalement les trois caractéristiques suivantes :

1) Le monde réel et le monde virtuel sont intégrés

2) Il a une fonction d'interaction homme-machine en temps réel ; et le monde virtuel sont en trois dimensions intégrés dans l'espace.

Le système de réalité virtuelle augmentée peut ajouter des objets virtuels à l'environnement réel. Par exemple, en design d'intérieur, vous pouvez ajouter des matériaux décoratifs aux portes et fenêtres, modifier différents styles, couleurs, etc. pour revoir l'effet final afin d'obtenir l'effet. de réalité augmentée.

Les systèmes de réalité virtuelle augmentée courants comprennent : les systèmes basés sur des écrans graphiques de bureau, les systèmes basés sur des écrans monoculaires (un œil voit le monde virtuel sur l'écran et l'autre œil voit le monde réel), les systèmes basés sur la perspective optique. affichage, système basé sur un affichage vidéo transparent monté sur un casque.

Actuellement, les systèmes de réalité augmentée sont couramment utilisés dans la visualisation médicale, la navigation des avions militaires, la maintenance et la réparation d'équipements, le divertissement, la restauration de reliques culturelles, etc. Un exemple typique est celui où un médecin porte un écran transparent monté sur un casque lors d'une intervention chirurgicale virtuelle. Il peut voir non seulement la situation sur le site opératoire, mais également diverses informations nécessaires pendant l'opération.

4. Système de réalité virtuelle distribué

Ces dernières années, le développement simultané et la promotion mutuelle des ordinateurs et des technologies de communication sont devenus les principales caractéristiques du développement rapide des technologies de l'information et de l'industrie dans le monde. En particulier, l'essor rapide de la technologie des réseaux a entraîné des changements essentiels dans la profondeur et l'étendue des systèmes d'application d'informations. Les systèmes de réalité virtuelle distribués (Distributed VR) en sont un exemple typique. Le système de réalité virtuelle distribué est le produit du développement et de la combinaison de la technologie de réalité virtuelle et de la technologie de réseau. Il s'agit d'un système dans le monde virtuel du réseau dans lequel plusieurs utilisateurs ou plusieurs mondes virtuels situés dans différents emplacements physiques sont connectés via le réseau. partager des informations.

L'objectif du système de réalité virtuelle distribuée est de connecter plusieurs utilisateurs ou plusieurs mondes virtuels répartis dans différents emplacements géographiques à travers le réseau basé sur le système de réalité virtuelle « immersive », afin que chaque utilisateur puisse participer en même temps à un environnement virtuel. Dans l'espace, l'ordinateur interagit avec d'autres utilisateurs via le réseau pour vivre ensemble des expériences virtuelles afin d'atteindre l'objectif du travail collaboratif. Il élève l'application de la réalité virtuelle à un niveau supérieur.

Il y a deux raisons pour lesquelles le système de réalité virtuelle fonctionne sous un système distribué : d'une part, c'est pour utiliser pleinement la puissante puissance de calcul fournie par le système informatique distribué, d'autre part, certaines applications elles-mêmes ont été distribuées ; caractéristiques, telles que plusieurs personnes jouant à des jeux via le réseau et des simulations de guerre virtuelle, entre autres.

Le système de réalité virtuelle distribué présente les caractéristiques suivantes :

• 1) Chaque utilisateur dispose d'un espace de travail virtuel partagé

• 2) Le comportement des pseudo-entités est réaliste

• 3) Supporte les réalités ; interaction temporelle et partage Horloge ;

• 4) Plusieurs utilisateurs peuvent communiquer entre eux de différentes manières

• 5) Partage d'informations sur les ressources et permettant aux utilisateurs de manipuler naturellement des objets dans le monde virtuel.

Selon le nombre de systèmes d'applications partagés exécutés dans le système distribué, le système de réalité virtuelle distribué peut être divisé en deux types : la structure centralisée et la structure de réplication. La structure centralisée fait référence à l'exécution d'un système d'application partagé sur un serveur central. Ce système peut être un agent de conférence ou un processus de gestion de dialogue. Le serveur central gère les opérations d'entrée/sortie de plusieurs participants et permet à plusieurs participants de partager des informations. L'avantage de la structure centralisée est qu'elle est simple dans sa structure. En même temps, puisque l'opération de synchronisation s'effectue uniquement sur le serveur central, elle est relativement facile à mettre en œuvre. L'inconvénient est le suivant : étant donné que les entrées et les sorties doivent être diffusées sur tous les autres postes de travail, les exigences en matière de bande passante de communication réseau sont plus élevées et toutes les activités doivent être coordonnées via le serveur central. Lorsque le nombre de participants est important, le serveur central devient souvent. le goulot d'étranglement de l'ensemble du système.

De plus, étant donné que l'ensemble du système est très sensible aux retards du réseau et fortement dépendant du serveur central, la robustesse du système de cette structure n'est pas aussi robuste que la structure de réplique. La structure répliquée fait référence à la réplication du serveur central sur la machine où se trouve chaque participant, de sorte que chaque processus participant dispose d'un système d'application partagé. Le serveur reçoit les informations d'entrée provenant d'autres postes de travail et transmet les informations au système d'application exécuté sur la machine locale. Le système d'application effectue les calculs requis et produit la sortie nécessaire.

L'avantage de la structure de réplique est qu'elle nécessite moins de bande passante réseau. Étant donné que chaque participant n'interagit qu'avec une sauvegarde locale du système d'application, l'effet de réponse interactive est bon et la sortie est générée sur l'hôte local, ce qui simplifie le fonctionnement dans l'environnement machine hétérogène. Le système d'application répliqué est toujours monothread. , et si nécessaire, multidiffusez votre statut à d'autres utilisateurs.

Les inconvénients sont les suivants : c'est plus complexe qu'une structure centralisée, et il est plus difficile de maintenir la cohérence des informations ou de l'état de plusieurs sauvegardes dans un système d'application partagé. Un mécanisme de contrôle est nécessaire pour garantir que chaque utilisateur obtient la même séquence. d'événements d'entrée pour garantir que chaque utilisateur reçoit la même séquence d'événements d'entrée. Toutes les sauvegardes d'un système d'application partagé doivent être synchronisées et la sortie reçue par les utilisateurs doit être cohérente.

L'application la plus courante à l'heure actuelle est le système SIMNET. SIMNET est constitué de simulateurs de chars connectés via le réseau et est utilisé pour l'entraînement conjoint des troupes. Grâce à SIMNET, les simulateurs allemands et américains peuvent fonctionner dans le même monde virtuel et participer aux mêmes exercices de combat.

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