书城教材教辅新传媒技术概论
18668100000015

第15章 新传媒技术要素(9)

我们平常在娱乐场所或者展会上看到的虚拟现实系统一般都采用了三维立体眼镜,三维眼镜是用于观看立体游戏、立体电影、仿真效果的计算机装置,是基于页交换模式(pagefilp)的立体眼镜,分有线和无线两种,是目前最为流行和经济适用的虚拟现实观察设备。然而,在应用要求较高的沉浸式系统中,三维眼镜的效果往往不能满足需求,我们一般采用应用较为广泛的头盔显示器,头盔显示器又称数据头盔或数字头盔,是用于跟踪头部运动的虚拟现实头套。我们知道,在传统的计算机图形技术中,视觉方向的改变是通过移动鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。另一个优点是,用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境。头盔还可单独连接主机,以接受来自主机的立体或非立体图形信号,通常的头盔显示器的视野范围为70”,角度30度左右,一般和头部跟踪器配合使用,使用者可以不受外界环境的干扰,在视觉上可以达到沉浸式效果。

3.方位跟踪器

方位跟踪器主要用来测量用户的头部或者身体的某个部位的空间位置和角度,一般与其他虚拟现实设备结合使用,如:头盔、立体眼镜、数据手套等,用户在空间上能够自由移动、旋转。目前有六自由度和三自由度两种产品。

4.数据手套

数据手套是一种多模式的输入设备,通过软件编程,将用户的动作转换为计算机输入信号,如可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作,也可以利用它的多模式性,用作一种控制场景漫游的工具。数据手套是VR 系统常用的人机交互设备,它可测量出手的位置和形状从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操纵。Cyber Glove 通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器,确定手及关节的位置和方向。数据手套由很轻的弹性材料构成,该弹性材料紧贴在手上,同时附着许多位置、方向传感器和光纤导线,以检测手的运动。光纤可以测量每个手指的弯曲和伸展,而通过光电转换,手指的动作信息可以被计算机识别。

2.6.4 虚拟现实系统关键技术

如此神奇的虚拟现实技术的实现是由多种综合性技术来完成的,从系统组成上来看,虚拟现实系统包括检测模块、反馈模块、传感器模块以及建模模块,在系统中,采用的主要技术有:高性能的计算处理技术、模型构建技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感跟踪技术、系统集成技术等。

1.高性能的计算处理技术

虚拟现实是以计算机技术为核心的现代高新科技,计算机处理技术的高低成为虚拟现实系统性能好坏的决定因素。具有高计算速度、强处理能力、大存储容量和强联网特性等特征的高性能计算处理技术主要包括以下内容:

(1)服务于实物虚化和虚物实化的数据转换和数据预处理;

(2)实时、逼真图形图像生成与显示技术;

(3)多种声音的合成与声音空间化技术;

(4)多维信息数据的融合、数据转换、数据压缩、数据标准化以及数据库的生成;

(5)模式识别。如命令识别、语音识别,以及手势和人的面部表情信息的检测、合成和识别;

(6)高级计算模型的研究。如专家系统、自组织神经网、遗传算法等;

(7)分布式与并行计算,以及高速、大规模的远程网络技术。

2.模型构建技术

基本模型的构建是应用计算机技术生成虚拟世界的基础,它将真实世界的对象物体在相应的三维虚拟世界中重构,并根据系统需求保存部分物理属性。模型构建首先要建立对象物体的几何模型,确定其空间位置和几何元素的属性。例如,通过CAD/CAM或二维图纸构建产品或建筑的三维几何模型;通过GIS数据和卫星、遥感或航拍照片构造大型虚拟战场。当几何模型和物理模型很难准确地刻画出真实世界中存在的某些特别对象或现象时,可根据具体的需要采用一些特别的模型构建方法。例如,可以对气象数据进行建模生成虚拟环境的气象情况采用动态环境建模技术,获取与实际环境一样的三维数据,并根据这些三维数据建立所需的虚拟环境模型。同时,我们也可以采用CAD技术或非接触式视觉建模技术获取三维数据,两种技术的有效结合,能大大提高获取数据的效率,这项技术也是虚拟环境生成的基础技术。

3.实时三维图形生成技术

如果有足够准确的模型,又有足够的时间,我们就可以利用计算机生成不同光照条件下各种物体的精确图像,但是这里的关键是实时。实时三维图形生成技术是图像生成的关键,因此,对图像的帧速率要求较高,最好高于30帧/秒才能保证高质量的实时图像。例如在飞行模拟系统中,图像的刷新相当重要,同时对图像质量的要求也很高,再加上非常复杂的虚拟环境,问题就变得相当困难。

4.立体显示和传感跟踪技术

虚拟现实的交互功能主要依靠立体显示和传感器技术来实现。用户通过传感装置可以直接对虚拟环境进行操作,并得到实时的三维显示和反馈信息(如触觉、力觉反馈等)。空间跟踪,主要是通过HMD(头盔显示器)、数据手套、数据衣等交互设备上的空间传感器,确定用户的头、手、躯体或其他操作物在虚拟环境中的位置和方向。声音跟踪,利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差、声压差等进行虚拟环境的声音跟踪。视觉跟踪,使用从视频摄像机到平面阵列、周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影,计算被跟踪对象的位置和方向。

5.系统集成技术

虚拟现实系统的形成采用了大量的感知信息和模型,其中的技术更是纷繁复杂,如何将这些先进复杂的技术有机整合起来,这同样是一个难题,因而,系统的集成技术就显得至关重要。集成技术包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、数据管理模型和识别技术等。

2.6.5 虚拟现实技术在传媒中的作用

1.规避现场危险,延伸感觉器官,弥补缺失信息

虚拟现实技术在信息传播过程中可以重构有潜在危险的新闻现场,让受众在虚拟的战争、火灾、水灾、地震、雪崩以及火山喷发等新闻现场切身感受到全息的信息,不仅能看到现场的形色与动态,能和听到现场的声音,还能嗅到现场的气味,能触到现场的质感与分量等。如第二次海湾战争报道中,有的广播电视媒体也初步部分地借用了虚拟现实的手法,分析作战双方的战略战术,在新闻信息传播中获得了普遍的赞誉。

2.打破时空限制,建立娱乐社区,增强交互功能

虚拟现实提供的是全息的信息感知,媒体可以借助虚拟社区打破时空限制,建立虚拟社区,在这个社区中,不同物理空间的参与者可以通过交互系统,作为虚拟社区的一员,与其他参与者处于“同一个时空”,大家可以在虚拟的环境中“围坐在圆桌旁”讨论共同的话题,或者参与者在“主持人”的组织下,同时参与一种游戏比赛,如参与者可以在虚拟的环境中进入方程式赛车,与其他的参与者共同驰骋在赛道上,体验比赛过程直到比赛结束。

3.重构事物原型,夸张表现世界,提供直观体验

对事物进行直观体验,建立直接经验需求在虚拟现实中是很容易实现的。

通过交互系统,我们可以超越时空进入虚拟现实的侏罗纪驱车遨游,与恐龙打交道,远可闻其声,近可观其形,甚至可以“走近”性情温和的恐龙,触摸它的肌肤,感觉它的体温,了解它的气味等。对于宏观世界的认识,我们可以乘着虚拟的宇宙飞船进入逼真的虚拟太空,可以像阿波罗号一样来一次完美的登月旅行,也可以在缩小了时空的宇宙中向木星靠近……当然,我们也可以进入放大了的微观世界,在血液循环系统中.游,甚至可以选择进入红细胞,去探求其中的奥秘。虚拟现实技术可以缩短时间,把需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程在很短的时间内呈现出来。例如,生物中的孟德尔遗传定律,用果蝇做实验往往要几个月的时间,而虚拟技术在短短的十几分钟内就可以实现。所有这一切无法亲历的世界却被虚拟现实带到了我们身边,把直观的感受给了我们,把直接的经验奉献给我们,这就是虚拟现实在教育类信息传播中的最重要的贡献。

4.重现历史事件,再现历史人物,参与历史进程

无所不能的虚拟现实会把我们带入任何历史时代,我们可以和远古的大禹一起翻山越岭去治水,体验治水的艰辛;我们可以在太平盛世的大唐,登上宝殿,与唐王李世民分享大唐文明;我们还可以面对大清的慈禧太后,与她争6辩中国的历史前程;我们还可以和历史伟人毛泽东并肩战斗,促膝.谈国运,.谈国际国内政治;我们可以参加抗日战争,游历历史古战场……历史唯物主义认为,历史就是历史,是无法改变的。但是,我们渴求了解历史的最好方法就是亲历和参与,在漫漫的历史进程中,我们可以作为某个历史阶段的一员参与其中,在虚拟的历史阶段,体验特定阶段的文明和特征,真切感受历史文明的进程。

5.建构故事情节,塑造人物角色,再造影视样式

基于虚拟现实的影视剧完全就是生活本身,原因在于虚拟现实只是建构了故事环境,包括灯光、场景、道具和服饰等等,剧情中的角色由参与者本人担任,每个参与者(不是演员)带着角色进入虚拟场景中,看似在演戏,其实是在经历酣.淋漓的情感游戏和生活本身。有了虚拟现实的影视剧,我们也可以进入《007》的剧情,任意替换角色,任意选配搭档,共同完成007所应负有的任务。虚拟现实技术介入影视领域,将会彻底改变影视样式,让影视从银幕走向生活。

6.搭建购物平台,综合多种业务,创新个性服务

基于虚拟现实的交易平台可以提供逼真的市场空间,终端的客户可以借用交互系统进入虚拟的市场环境,亲自“动手”选择商品,并且可以触摸它的质感,品尝它的口感,一切就像在现实的市场中购物一样。虽然购得的物品依然需要在现实环境中由物流的商家负责配送,但就购物的前端过程而言,顾客受到完善的、人性的和个别化服务。基于虚拟现实的交易平台不只是提供“商场购物”,还可以提供多种业务,只要是现实空间存在的交易,都可以移到虚拟现实中进行。虚拟现实不仅提供了实实在在的交易,更重要的是它提供了一种创新的个性化全程服务。凡是进入虚拟现实交易系统的客户,都可以受到“服务员”的引导和完善的服务,只要硬件系统允许,虚拟现实的服务员便可以实现一对一的服务。虚拟现实带给我们的将是全新的交易服务体验。

2.7 移动数据通信技术

通信技术和传媒一直密不可分。每一次的通信技术变革都对传媒业产生了重要的影响:19世纪50年代电报技术的发明,解决了信息远距离传播的难题;广播、电视的产生和发展更是与数字技术、通信技术的进步息息相关。

2.7.1 移动通信技术的概念

1.移动通信网与移动数据网

近年来,我国移动通信快速发展,移动通信网已实现从模拟网向数字网的转换。移动通信网与固定通信网一样,不论从用户对业务的需求,还是从网络运营商提供的服务以及通信设备研发生产商来看,都可以分为三个层次:语音;数据;视频和多媒体。可以将后两个层次的业务通称为移动数据业务,例如,短消息、传真、电子邮件、文件、图像、浏览网页等。能为用户提供移动数据业务的移动通信网,又可称为移动数据网。也有专门提供移动数据业务而不提供语音业务的,称为专用移动数据网(或简称为移动数据网,或无线分组数据网)。随着技术的发展,语音和视频等实时业务将完全以分组数据的形式传送,那时,移动通信网也就完全变成了移动数据网。

2.移动数据通信与无线数据通信

这两个术语的含义比较相近,但有一定的区别。它们的共同点在于数据通信都是通过无线信道和网络进行的,而主要区别就在于“移动”与“无线”二词。“移动”一词表示通信终端的三种运动状态:归属区静止、运动和漫游(访问区静止),实际上“移动”主要是指“运动和漫游”这两种状态。因此,“移动数据通信”就是指终端在三种运动状态下都能进行数据通信。而“无线数据通信”一词主要含义是指在静止状态进行数据通信,但如果无线网络能提供漫游服务,那么这种情况下的“无线数据通信”也是“移动数据通信”。能提供无线数据通信最典型的例子是无线局域网(WLAN)。随着网络技术的发展以及移动、无线网络与互联网的逐步演进和相互融合,传统的无线数据网也能支持终端在运动状态下进行数据通信。那时,无线数据通信与移动数据通信也就没有什么区别了。目前,如果分析和讨论的问题不涉及终端是否在运动中,只要不影响问题的实质,人们也常将这两种术语混用。

2.7.2 移动通信网的组成

移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动终端提供接入网络服务,核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。从通信技术层面看,移动通信网的基本技术可分为传输技术和交换技术两大类。