仮想現実システムは何に分類されますか?

4 種類: 1. 没入型​​仮想現実システムは、完全に没入型の体験を提供し、ユーザーが現実世界にいるかのように感じます。 2. デスクトップ仮想現実システムは、パーソナル コンピュータと低レベルのワークステーションを使用して、3 次元空間にインタラクティブなシーンを生成します。 3. 拡張仮想現実システムにより、ユーザーは現実の物理的オブジェクトに仮想イメージを重ね合わせながら現実世界を観察できます。 4. 分散型仮想現実システム。ネットワーク上の仮想世界の物理的に異なる場所にある複数のユーザーまたは仮想世界がネットワークを介して接続され、情報を共有するシステム。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

コンピュータ技術、ネットワーク技術、人工知能などの新技術の急速な発展と応用に伴い、仮想現実技術も急速に発展し、多様な開発傾向を示し、その意味合いも大幅に拡大しました。バーチャル リアリティ テクノロジーとは、ハイエンドの視覚化ワークステーションやハイエンドのヘルメット装着型ディスプレイなどの一連の高価な機器を使用するテクノロジーだけを指すのではなく、自然なインタラクションとリアルな体験を備えたすべての関連テクノロジーと方法も含まれます。

仮想現実技術 その目的は、現実の体験と自然に基づくインタラクションを実現することであり、通常のユニットや個人には高価なハードウェア機器と対応するソフトウェアの価格を支払う余裕はありません。上記の目的のいくつかを達成できる場合、それは仮想現実システムと呼ぶことができます。

実際のアプリケーションでは、「没入感」の度合いとインタラクションの度合いに基づいて、仮想現実テクノロジーを 4 つの典型的なタイプに分類します。没入型仮想現実システム、デスクトップ仮想現実システム、拡張現実システム仮想現実システム、分散型仮想現実システム。

その中でも、デスクトップ仮想現実システムは、その非常にシンプルな技術、高い実用性、低い投資コストにより、実用的なアプリケーションで広く使用されています。

##1、イマーシブ VR システム#イマーシブ VR システム (Immersive VR) は、ユーザーがまるで現実世界にいるかのような完全な没入体験を提供する、高度で理想的な仮想現実システムです。通常、洞窟型立体表示装置やヘルメット装着型ディスプレイなどの機器を使用して、まずユーザーの視覚、聴覚、その他の感覚を遮断し、空間位置トラッカー、データグローブ、次元マウスやその他の入力デバイス、視覚、聴覚、その他のデバイスを使用することで、ユーザーはその場にいるような感覚を持ち、完全に関与して没頭できます。

##1) 高いリアルタイム性

没入型仮想現実システムにおいて、現実世界と同じ感覚を実現するには、高いリアルタイム性が必要です。パフォーマンス。たとえば、人の頭が回転して観察点が変わると、空間位置追跡デバイスがそれを時間内に検出し、コンピュータが計算を実行して出力の対応するシーンを変更する必要があります。遅延があり、変化は継続的かつスムーズでなければなりません。

2) 高度な没入感

没入型仮想現実システムは、さまざまな入出力デバイスを使用して仮想世界を作成し、ユーザーをその世界に没入させ、「まるでそのような見た目」を作成します。現実である、現実に聞こえる、現実に感じる、現実に匂いがする、現実に味がする、多感覚の三次元仮想世界。また、ユーザーを現実世界から完全に隔離し、外部の現実世界の影響を受けず、高い体験を生み出すことができます。没入度。

3) 優れたシステム統合と統合パフォーマンス

ユーザーが全面的な没入感を実現するには、複数のデバイスが複数の関連ソフトウェアと対話する必要があり、それぞれのソフトウェアと対話することはできません。

4) 優れたオープン性

仮想現実技術が急速に発展する理由は、他の先進技術の成果を採用しているためです。 。没入型仮想現実システムでは、最先端のハードウェア機器、ソフトウェア技術、およびソフトウェアを可能な限り使用する必要があり、そのためには、仮想現実システムがハードウェア機器とソフトウェア技術を容易に改善できる必要があります。システムのソフトウェアとハ​​ードウェアの構造。

5) 同時に並行して動作する複数の入出力デバイスをサポートできます

没入感を実現するには、包括的なアプリケーションに複数のデバイスが必要になる場合があります。オブジェクトを手で操作する場合は、データ グローブを使用する必要があります。空間位置トラッカーと他のデバイスは同期して動作します。したがって、複数の入出力デバイスを同時にサポートする並列処理は、仮想現実システムを実現するために不可欠な技術です。一般的な没入型仮想現実システムには、ヘルメットに取り付けられたディスプレイベースのシステム、投影型仮想現実システム、およびリモート プレゼンス システムが含まれます。

ヘルメットベースの仮想現実システムは、ヘルメットに取り付けられたディスプレイを使用して、シングルユーザーの立体視出力と立体音響入力環境を実現し、ユーザーが完全に没入できるようにします。現実世界を現実世界から隔離し、ユーザーが聴覚から視覚に至るまで仮想環境に没入できるようにします。プロジェクション仮想現実システムは、1 つまたは複数の大画面プロジェクションを使用して、大きな画像の立体的な視覚効果と立体的な音響効果を実現し、複数のユーザーが完全に没入感を感じることができます。

リモート プレゼンス システムは、リモート コントロールの一種であり、リモート コントロール オペレーティング システムとも呼ばれます。それは、人間、マンマシンインターフェース、遠隔制御ロボットで構成されます。実際、遠隔操作ロボットはコンピュータの代わりになります。ここでの環境は、ロボットが動作する実際の環境です。この環境はユーザーから遠く離れています。核環境など、人間が立ち入ることのできない作業環境である可能性があります。このとき、仮想現実を通じて、その環境を自然に体感し、その中で作業を完了できるシステムです。

2. デスクトップ仮想現実システム

デスクトップ VR システム (デスクトップ VR) は、ウィンドウ仮想現実システムとしても知られ、次のようなパーソナル デバイスを使用します。コンピュータまたはプライマリ グラフィックス ワークステーションは、ユーザーが仮想世界を観察するためのウィンドウとしてコンピュータ画面を使用し、3 次元グラフィックスや自然なインタラクションなどのテクノロジを使用して、キーボード、マウス、仮想世界を操作し、仮想世界と対話します。

デスクトップ仮想現実システムでは、通常、参加者が空間位置トラッカーやその他の入力デバイス (データ グローブや 6 自由度の 3 次元空間マウスなど) を使用する必要があります。モニターの前に座っていると、コンピューター画面を通過して 360° の範囲内の仮想世界を観察できます。デスクトップ仮想現実システムでは、コンピュータ画面が仮想世界を観察するためのウィンドウとなり、仮想現実ツール ソフトウェアの助けを借りて、参加者はシミュレーション プロセス中にさまざまなデザインを作成できます。

使用されるハードウェア デバイスは、主に立体メガネといくつかのインタラクティブ デバイス (データ グローブや空間追跡デバイスなど) です。立体メガネは、コンピュータ画面上で仮想的な 3 次元シーンの立体効果を観察するために使用され、その立体視によってユーザーにある程度の没入感を与えることができます。場合によっては、デスクトップ仮想現実システムの効果を高めるために、デスクトップ仮想現実システムでプロ仕様の投影装置を使用して、画面範囲を広げ、複数人で視聴できるようにすることもあります。

デスクトップ仮想現実システムには、主に次の 3 つの特徴があります。

1) ユーザーは不完全な没入環境にあり、たとえ立体視メガネを着用していても、完全な没入感や没入感が得られません。 、彼は依然として周囲の現実世界によって干渉されます;

2) ハードウェア機器の要件は非常に低く、一部の単純なモデルではコンピューターのみが必要な場合や、データ グローブ、空間追跡設定などを追加する場合もあります。 .;

##3) デスクトップ仮想現実システムの実装コストは比較的低いため、そのアプリケーションは比較的一般的であり、没入型仮想現実システムのいくつかの技術要件もあります。

デスクトップ仮想現実システムは、使用する機器が少なく、実装コストが低い開発者とユーザーにとって、デスクトップ仮想現実テクノロジーの適用は仮想現実研究の初期段階です。

3. 拡張仮想現実システム (イマーシブ仮想現実システム)

イマーシブ仮想現実システムにおける人間の没入感、つまり没入感を強調します。仮想世界では、人が住んでいる仮想世界は現実世界から隔離されており、現実世界は見えず、聞こえません。拡張仮想現実システム（Augmented VR）は、現実世界と現実世界に仮想オブジェクトを重ね合わせて見ることができる、現実環境と仮想環境を組み合わせたシステムであり、複雑な現実空間の構築コストを削減することができます。環境（現実環境の一部が仮想環境に置き換えられるため）であり、実際のオブジェクト上で動作することができ（一部のオブジェクトは現実環境であるため）、まさに現実とファンタジーの両方の領域を実現します。拡張仮想現実システムでは、仮想オブジェクトによって提供される情報は、ユーザーが自分の感覚器官で直接認識できない深い情報である場合が多く、ユーザーは仮想オブジェクトによって提供される情報を現実世界の認知機能の向上に利用できます。

拡張仮想現実システムには、主に次の 3 つの特徴があります:

1) 現実世界と仮想世界の統合;

2) リアルタイム性がある人間とコンピュータのインタラクション機能;

3) 現実世界と仮想世界が三次元空間で統合されます。

拡張仮想現実システムでは、現実の環境に仮想オブジェクトを追加できます。たとえば、インテリア デザインでは、ドアや窓に装飾素材を追加したり、さまざまなスタイルや色などを変更して、最終的な効果を確認したりできます。 . 拡張現実の目的を達成します。

一般的な拡張仮想現実システムには、デスクトップ グラフィックス ディスプレイに基づくシステム、単眼ディスプレイに基づくシステム (一方の目でディスプレイ画面上の仮想世界が見え、もう一方の目に現実世界が見えます)、光学式シースルー ヘルメット取り付けディスプレイとビデオ シースルー ヘルメット取り付けディスプレイ。

現在、拡張現実システムは、医療視覚化、軍用機のナビゲーション、機器のメンテナンスと修理、エンターテイメント、文化遺物の修復などで一般的に使用されています。代表的な例としては、医師がヘルメットに装着したシースルーディスプレイを装着してバーチャル手術を行うことで、手術現場の状況だけでなく、手術中に必要なさまざまな情報を確認することができます。

4. 分散型仮想現実システム

近年、コンピュータと通信技術の同時発展と相互促進が、世界中の情報技術と産業の急速な発展の主な特徴となっています。特にネットワーク技術の急速な発展は、分散型VRシステムに代表されるように、情報応用システムの深さと幅に本質的な変化をもたらしています。分散型仮想現実システムは、仮想現実技術とネットワーク技術の開発と組み合わせの産物であり、物理的に異なる場所にある複数のユーザーまたは複数の仮想世界がネットワークを介して接続される、ネットワーク上の仮想世界におけるシステムです。情報共有。

分散型仮想現実システムの目標は、「没入型」仮想現実システムに基づいてネットワークを通じて、地理的に異なる場所に分散した複数のユーザーまたは複数の仮想世界を接続し、誰もが複数のユーザーが参加できるようにすることです。同時に仮想空間を利用し、コンピュータがネットワークを介して他のユーザーと対話し、一緒に仮想体験を体験して共同作業の目的を達成することで、仮想現実の応用をより高いレベルに引き上げます。

仮想現実システムが分散システムで実行される理由は 2 つあります: 1 つは、分散コンピュータ システムが提供する強力な計算能力を最大限に活用するためであり、もう 1 つは、一部のアプリケーション自体が複数人のゲームや仮想戦争シミュレーションがインターネット上で実行されるなど、分散型の特徴があります。

分散型仮想現実システムには次の特徴があります:

• 1) 各ユーザーは共有の仮想ワークスペースを持ちます;

• 2) 擬似エンティティの動作は現実的です;

• 3) リアルタイムの対話と共有クロックをサポートします;

• 4) 複数のユーザー相互に通信する;

• 5) リソース情報を共有し、ユーザーが仮想世界内のオブジェクトを自然に操作できるようにします。

分散システム内で実行される共有アプリケーション システムの数に応じて、分散仮想現実システムは集中構造と複製構造の 2 つのタイプに分類できます。集中型構造とは、中央サーバー上で共有アプリケーション システムを実行することを指します。このシステムは会議エージェントまたは対話管理プロセスであり、中央サーバーは複数の参加者の入出力操作を管理し、複数の参加者が情報を共有できるようにします。集中型構造の利点は、構造がシンプルであると同時に、同期操作が中央サーバー上でのみ完了するため、実装が比較的容易であることです。欠点は、入力と出力を他のすべてのワークステーションにブロードキャストする必要があるため、ネットワーク通信帯域幅の要件が高く、すべてのアクティビティを中央サーバーを通じて調整する必要があることです。参加者の数が多い場合、中央サーバーは多くの場合、負荷がかかります。システム全体のボトルネック。

さらに、システム全体がネットワーク遅延の影響を非常に受けやすく、中央サーバーに大きく依存しているため、この構造のシステムの堅牢性はレプリケーション構造ほど堅牢ではありません。複製構造とは、各参加者プロセスが共有アプリケーション システムを持つように、各参加者が配置されているマシン上に中央サーバーを複製することを指します。サーバーは他のワークステーションから入力情報を受信し、その情報をローカル マシン上で実行されているアプリケーション システムに送信し、アプリケーション システムは必要な計算を実行して必要な出力を生成します。

レプリカ構造の利点は、必要なネットワーク帯域幅が少なくて済むことです。各参加者はアプリケーション システムのローカル バックアップとのみ対話するため、対話型応答効果は良好であり、出力はローカル ホスト上で生成されるため、異種マシン環境での操作が簡素化されます。複製されたアプリケーション システムは依然としてシングルスレッドです。 、必要に応じてステータスを他のユーザーにマルチキャストします。

欠点は、集中構造よりも複雑であり、共有アプリケーション システム内の複数のバックアップ間で情報や状態の一貫性を維持することがより難しいことです。各ユーザーが確実にバックアップを取得できるようにするには、制御メカニズムが必要です。共有アプリケーション システムを実現するための一連のイベントは、すべてのバックアップ間で同期されている必要があり、ユーザーが受け取る出力は一貫している必要があります。

現在最も代表的なアプリケーションは、戦車シミュレータをネットワークで接続して構成され、部隊の共同訓練などに利用されるSIMNETシステムです。 SIMNET を通じて、ドイツのシミュレーターと米国のシミュレーターは同じ仮想世界で実行し、同じ戦闘演習に参加できます。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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