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      基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的人機交互系統(tǒng)研究

      2021-01-02 16:29:49黃文鶴
      關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù)大數(shù)據(jù)技術(shù)

      摘要:虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建的是一個三維立體空間,其形成的是其形成的效果是仿現(xiàn)實效果。這一種深度的環(huán)境體驗,不僅能夠讓用戶更好地了解當(dāng)下的環(huán)境,同時也優(yōu)化了人機交互模式。在進(jìn)行信息傳遞時,其不再是二維空間的信息傳遞,而是能夠從多方面、多角度形成多重視角的信息交互。當(dāng)前在進(jìn)一步研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)時,是從聽覺、視覺、觸覺等多種不同的感官,深入了解人機交互的規(guī)律,為日后研究提供相關(guān)的參考。

      關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù);人機交互系統(tǒng);大數(shù)據(jù)技術(shù)

      引言:虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際運行的過程中,通過模擬三維空間,能夠讓人們仿佛置身于一個全新的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬自然技能、環(huán)境信息、傳感效果等。通過實時生成動態(tài)的三維數(shù)據(jù)信息,促使輸出設(shè)備與感應(yīng)設(shè)備相連接,其所形成的視覺效果相對較好,將信息傳遞給用戶的過程中,形成了極強的視覺感知效果,除了視覺感知。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),還可以形成多種不同的感知維度,例如聽覺、觸覺等來近似模擬一個真實的環(huán)境。

      一、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的人機交互系統(tǒng)的意義

      通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行人機交互,能夠確保人機交互的效果得到提升。人機交互是實現(xiàn)用戶與計算機之間進(jìn)行信息溝通交換的最佳渠道,從最初人們進(jìn)行人機交互是利用鼠標(biāo)鍵盤。隨著時代和科技的發(fā)展,當(dāng)前人機交互的方式漸漸增多,無論是體感交互,觸屏交互,手勢交互等,其交互效果都得到了提升,而人機交互一直以來都是科技發(fā)展研究中的熱門課題之一。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為當(dāng)前一種新興的、熱門的人機交互方式,其能夠通過沉浸感、交互性、共享性等不同的角度出發(fā),進(jìn)而形成一個虛擬環(huán)境,這是一個全新的三維交互方式。由于人們一直以來都生存在三維空間中,能夠?qū)θS空間中的事物進(jìn)行更好地把握,而原本的交互過程中,利用鼠標(biāo)和鍵盤在電腦上進(jìn)行操作及操作,并不是特別的直觀。而通過三維映射能夠更加直觀地幫助人們?nèi)ジ兄?dāng)下的狀況。在分析心虛擬現(xiàn)實技術(shù)人機交互時,還需要了解到究竟什么是人機交互。從狹義的角度分析,是指人利用計算機來達(dá)成相應(yīng)的任務(wù),操作者既人在終端設(shè)備輸入本次需要完成的任務(wù)以及類型。通過相應(yīng)程序的設(shè)定,可以讓計算機既輸出設(shè)備完成預(yù)期的計算結(jié)果,這種計算機設(shè)備與用戶之間所形成的信息交換,就可以將其稱之為人機交互。然而從廣義的角度進(jìn)行分析,人機交互是指隨著科技和大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展,近幾年計算機技術(shù)的發(fā)展速度越來越快,人類在與計算機進(jìn)行溝通時,也漸漸地從原本的復(fù)雜性逐步走向功能性和易用性。在現(xiàn)代科技的演化過程,其中人機交互更加傾向于利用計算機主動解決生成、演化,并且計算出在該項任務(wù)中人類的需求中最重要的預(yù)期數(shù)據(jù)是什么。在面對不同的文化背景、不同操作習(xí)慣、應(yīng)用規(guī)律,所形成的效果也有著一定的區(qū)別,這也是當(dāng)前研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)人機交互時主要最重要的意義。

      二、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的人機交互系統(tǒng)的研究路徑

      1.通過三維圖像進(jìn)行人機交互

      分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)人機交互運行機制時,首先可以考慮到的是三維計算機圖形技術(shù),這是一個在當(dāng)前使用頻率較高,并且能夠增強人際交互信息傳遞速率的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用計算機系統(tǒng)生成相對較為復(fù)雜的圖像信息,或者是一個三維立體信息結(jié)合當(dāng)前的技術(shù),其并不是一個難點問題,但在圖像生成過程中,會存在著精準(zhǔn)度不足這一問題,導(dǎo)致用戶在虛擬空間中其行為定位存在一定的偏差。應(yīng)明確任何一個精準(zhǔn)圖像,在三維視角的體感觀下,針對虛擬物體其精準(zhǔn)圖像顯得尤為重要,這是增強體驗效果與沉浸感的重要方式。三維計算機圖形技術(shù)需要在不同的光照、不同的角度下對物體所發(fā)生的視覺效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。例如,在飛行模擬器的人機交互中,圖像信息需要根據(jù)空間移動的頻次進(jìn)行實時的刷新。要求即便是在模擬相對復(fù)雜的環(huán)境下,仍舊能夠保證輸出圖像質(zhì)量較高的信號,輸出質(zhì)量應(yīng)達(dá)到三維模擬技術(shù)的需求,并全方位考慮到用戶的體驗度,滿足當(dāng)前人機交互模式的實際需求,增強用戶自身的感知。

      2.立體聲與觸覺的人機交互技術(shù)

      用戶在通過計算機接受接收信息時立體聲聽覺效果也是必要且基礎(chǔ)條件之一。在傳統(tǒng)的人機交互技術(shù)中,立體聲效大多數(shù)通過單一的音頻設(shè)備輸出,無法達(dá)到三維立體的感官需求,但是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),可以實現(xiàn)左右耳之間不同的立體聲效同時輸出,其聲音效果本身具備一定的方向感,這也是在模擬現(xiàn)實世界中不同聲音的效果。無論是其聲音的強弱或者是角度,都會跟隨著聽覺角度的改變而出現(xiàn)一定的改變,這是由于在現(xiàn)實世界中,聲音是來自四面八方的,而不同地方的聲音,由于強弱、角度等,會隨著聽聲音本人的角度改變而出現(xiàn)一定的變化,甚至有一些聲音會由于角度問題而出現(xiàn)自主偏離人機交互效果??v觀當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實技術(shù),有關(guān)立體聲聽覺效果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其無法達(dá)到聽覺感知中利用方位判斷的位移效果,這也是虛擬技術(shù)有待完善的關(guān)鍵技術(shù)之一。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中,需要能夠達(dá)到的是觀察不同物體,不僅僅可以通過視覺效果來進(jìn)行感受,也能通過觸覺方面的感知功能,獲取更多的信息。用戶可以通過數(shù)據(jù)感知事物,了解虛擬事物的光滑度、震動感等等,這種觸覺效果也是加強人機交互感知過程中的重要方式之一。

      3.視覺的人機交互系統(tǒng)

      視覺對人機交互技術(shù)而言始終是最重要的,用戶能夠接受計算機系統(tǒng)所提供的一系列視覺信息,但是這種視覺信息是有限的。例如,在imax技術(shù)出現(xiàn)之前,圖像信息在終端界面所展現(xiàn)出的視角僅僅為雙眼焦距所能夠適應(yīng)的范圍,其虛擬物體的距離與大小處于相對適中的狀態(tài)?;诋?dāng)時的科技發(fā)展?fàn)顟B(tài),人機交互信息始終處于距離信息對實體景物模擬的信號單元,在這一過程中無法加強人對視覺的整體感知效果,但是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以有效地改變這一問題,直接推進(jìn)了雙目立體視覺效果,增強其感知性,為人機交互模式創(chuàng)造了一個極為有利的環(huán)境和條件。用戶可以在虛擬現(xiàn)實技術(shù)所創(chuàng)建的虛擬空間內(nèi)進(jìn)行觀察,但是當(dāng)傳統(tǒng)的顯示設(shè)備無法達(dá)到虛擬現(xiàn)實技術(shù)人機交互的效果時,需要利用虛擬現(xiàn)實完成交互技術(shù),用戶也可以借助相應(yīng)的設(shè)備,利用雙眼感受不同的圖像。例如,在左邊的眼睛中,能夠感受到的是奇數(shù)幀的圖像,而在右邊眼睛中就可以感受到偶數(shù)幀的圖像,通過奇偶真的迭代演化與信息疊加,進(jìn)而形成視差效應(yīng)的立體感。同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)人機交互中也可以實現(xiàn)隨著視角變動而發(fā)生同為變化,這是由于物體坐標(biāo)系根據(jù)同時姿態(tài)或位置遷移而進(jìn)行景象的遷移,用戶所觀察到的景象也如同現(xiàn)實世界中的位置變化,這種虛擬現(xiàn)實效果提高了人機交互的質(zhì)量,也拓寬了用戶在進(jìn)行動態(tài)觀察時的視覺廣度以及環(huán)境認(rèn)知效果。

      結(jié)語

      綜上所述,基于虛擬現(xiàn)實人機交互系統(tǒng),能夠為操作者提供更為簡單、沉浸性更強的控制平臺。對操作者而言人機交互所帶來的感官是十分直觀的,給人一種身臨其境的體驗效果,能夠更好地了解到在操作過程中存在哪些問題有待解決,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)也為人機提供了全新的交互系統(tǒng),能夠讓人類與機器人在進(jìn)行溝通時更加順暢,其交互效果也會隨之得到提升,促進(jìn)其交互狀態(tài)達(dá)到最佳的運行效果。

      參考文獻(xiàn):

      [1]王震,蓋孟,許恒碩.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維場景圖像表面重建算法[J/OL].吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版):1-6[2021-09-09].

      [2]陳鵬,劉煜天,王怡心.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在房車及客制化領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2021,11(23):156-161.

      作者簡介:黃文鶴(1986.08.),女,漢族,遼寧省大連市人,遼寧輕工職業(yè)學(xué)院,講師,研究方向:數(shù)字媒體設(shè)計、虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

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