在虛擬現實中,三維立體顯示是實現浸入性的必要手段,也是最吸引人的地方。
盡管普通的計算機屏幕也能顯示三維物體的透視圖,但當我們從屏幕上觀看三維景象時,圖象固定在屏幕上,不管您怎樣移動頭部,圖象仍固定不動,正如平面照片一樣,二維屏幕永遠也不能讓我們產生身臨其境的感覺。在虛擬現實的顯示系統中,圖象是立體的,而且不再凝固在屏幕上,當觀察者移動位置時,可以看到一個變化的場景。立體顯示在幫助我們分析和理解三維物體或三維數據的空間特征方面具有無可比擬的優越性,虛擬現實創造了三維數據可視化的全新方式。
在人的立體視覺中,視差是產生立體深度感的基礎,當我們用雙眼觀看同一景物時,由于左右眼的位置不同,使看到的景象不完全一致,略有差異,這種差異稱為視差,兩幅有視差的圖象經過大腦的處理、融合后成為一幅有立體深度感的圖象。立體顯示系統利用了這一原理,通過向左右眼分別輸入兩幅帶有視差的圖象而使觀察者獲得立體感。由于一幅立體圖象是由兩幅有視差的圖象融合而成,相當于同時看兩幅圖象,因此它所包含的信息量比一幅普通的平面圖象(包括三維透視圖)要大得多。
在現實世界中,我們可以看到被光照射的物體,而實際上我們看到的是被照射物體上反射的光。在虛擬現實系統中,計算機生成的虛擬物體代替了現實世界中的真實物體,人的眼睛并不接收來自真實世界的反射光,而是接收由虛擬現實顯示設備所產生的替代光線,人的大腦同樣能對它進行處理從而造成觀察者看見了物體的感覺。
在虛擬現實系統中,只要用數據描述了一個物體的形態、觀察者的位置和視角,計算機就能根據光學原理計算出觀察者的雙眼所能看到的光線,再通過顯示設備輸入到雙眼,從而使眼睛看到了立體圖象。在這里,物體不是以“實體”的方式存在,而是以數據模型的方式“虛擬”存在。在虛擬現實系統中,盡管帶有視差的圖象是根據光學原理計算出來的,但實際上它對應著一個由數據方式描述的真實物體所能產生的圖象,從視覺接口(即視網膜成像)上與真實光線一樣。現實生活中我們所看到的鏡中花、水中月、以及海市蜃樓等景象與此類似,這并不是眼睛欺騙了我們,而是傳統的視覺經驗和視覺模式誤導了我們,造成了錯覺,虛擬現實正是利用了這種錯覺。理想的虛擬現實系統應該達到使人身臨其境、難辨真假的效果,利用多種感覺讓人沉浸并投入到這個虛擬的環境中去,并與之交互作用,從而達到解決某種問題的目的。
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