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计算机图形学与虚拟现实环境
光立方制作
双⽬视差、调节、收敛 双⽬视差 左右眼间的图像差别 朝所处环境的任意地⽅看，交替⽤两眼看，图像⽔平地从左到右然后从右到左地来回切换 调节 调节透镜让场景中的店对准焦点的过程 透镜受睫状肌控制 收敛 眼睛向内旋转以便让附近的对象进⼊焦点； 或者向外旋转，使视线趋于平⾏，以便让远处的对象进⼊焦点。 视域间隙 视⽹膜上与视神经相连的区域是相对的 线性透视、深度线索 视⽹膜上的图像尺⼨反⽐于对象离观察者的距离 线性透视、深度线索 计算机学中的投影中⼼ O 线性透视错觉 Ponzo错觉 Muller-Lyer错觉 纹理梯度 梵⾼的画 纹理梯度的抽象实例 阴影和明暗处理 阴影不仅能传达有关对象形状的信息，还能传递在场景⾥的深度关系信息，⼤⼤提⾼对深度的感知 对象的阴影是对象的另外⼀个视图—由光源产⽣的视图 阴影提供了每个对象与周围表⾯间空间关系的直接信息 见阴影深度线索图 遮挡与光照 遮挡 当⼀个对象部分地遮挡其他对象的时候，它提醒⼈们该对象⽐较靠近观察者 见图Kanizsa三⾓形错觉 光照 光能量的衰减与距离的平⽅成⽐例 远处对象与近处对象相⽐，颜⾊⽐较淡，⽐较模糊。 时间和空间不变性 是外界的差别在刺激我们的视觉，如果我们完全固定视线，不久之后我们会什么也看不见，就像连续背景噪声滴答声被忽略。 每⼀次眨眼就是⼀次视觉中断，通常我们不注意眨眼的事实，认募捐箱>微型显示器
为我们的视觉是连续⽽不间断的。 视觉系统执⾏⼀个预报性的预计算，提供了时间和空间上的不变性 视觉记忆假设 我们所看见的东西主要依赖于我们的内部认知模型 扫描路径既与我们个性相关，也与我们所见实物相关，同时是不断重复的 视觉记忆以最⼤概率迅速导向⽬标，这是基于多⽅⾯因素的，例如：先验知识、暗⽰、经验以及周围的上下⽂等 视觉记忆在假设之间转换例图 * 虚拟现实技术 主讲：杨⽂晖 感知、光、颜⾊和数学 投影的虚幻世界 虚拟环境的数学基础 关照—光亮度⽅程 颜⾊以及⼈对光的反应 图形的真实和实时 计算机图形的绘画隐喻 局部光照和光线跟踪 照相机的⼀般化 场景构造、照相机模型的实现 裁剪多边形、、可见性确定 多边形渲染、图像空间渲染和纹理⽣成 计算机图形学与虚拟现实环境 什么是“计算机图形学”？ 有关建模、光照、虚拟世界的动态特性以及⼈们在集中活动⽅式的理论。 起源于Ivan Sutherland发表的论⽂ ，论⽂描述了⼀个称为Sketchpad的画板系统。 该画板系统允许⽤户使⽤“光笔”交互在屏幕上画图 “计算机图形学”的结果是什么？ 产⽣⼀个“投影的虚幻世界”，也叫“虚拟环境”、“虚拟现实” 是⼀个将三维空间中的对象表⽰投影到⼆维显⽰器上所形成的表现。 “⽹络虚拟环境”？ 多领域技术的集成，这些技术包括不同地域间异质⽹络互联技术，⽀持视觉、听觉、触觉/⼒觉反馈技术以及相应的多种交互设备。 “虚拟环境”有三个主要组成部分？ 内容 内容由“对象”组成，构成整个环境 每⼀个对象都有⼀个“描述”和⼀个“状态” 对象的特殊⼦集叫做“参与者” ⼏何 ⼏何包括维度、度量和环境的范围或边界 动态特性 由对象之间的相互规则组成，例如碰撞检测 虚拟环境系统⽰意图 关于“场景数据库” 内容 包含对所有对象的总描述信息和那些必须对整个场景给出的任何其他信息存储 ⼀定在维持共享虚拟环境的计算机⽹上的某处存储 更新 ⼀定要以某种⽅式及时
反映到分布环境的所有节点上。 “CAVE”虚拟环境“CAVE”含义？ CAVE是⾃动虚拟环境的缩写 理想的CAVE？ 拥有六⾯墙壁当做投影屏幕的房间 参与者—⽴体眼镜、头部跟踪器 CAVE 例图 关于VE的“真实感”和“实时性” 产⽣并维持虚拟“真实感”感觉的条件？ 环境被显⽰出来 参与者被实时跟踪 场景表现充分 计算机图形学中“真实感”的含义？ ⼏何真实感 光照真实感 ⾏为真实感 ⼏何真实感 什么是“⼏何真实感”？ 与要描述的真实世界中对象具有⼗分相似⼏何外形的⼀个图形对象。 三维⼏何图形由什么构成？ 是由平⾯多边形(⼀般是三⾓形)来构造的。 对象表⾯区域越是完全，所需要的三⾓⾯⽚数⽬就会越多。 “⼏何真实感”的实际⽤处？ 虚拟原型设计 建⽴真正物理实体之前的虚拟的构造过程 检测对象在特定位置时候产⽣的影响等 ⼈脸扫描仪—点云---3D---渲染 ⼈脸的激光扫描产⽣的3D点云，64 028个顶点，扫描过程10秒 点组成三⾓形，形成了126 108个三⾓形 表⾯进⾏明暗处理，⽣成的3D⼈脸 光照真实感 光照真实感的计算复杂吗？ 是⼀种极端复杂的计算，是计算机图形学中计算最精深的⽅⾯ 光照计算分为两种？ 局部光照 假设每个对象是场景中除了光源之外唯⼀的对象 全局光照 对环境中光分布的正确计算，对象间的反射也要考虑 局部光照和全局光照渲染的场景图 ⾏为真实感 情感共
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