虚 拟 现 实 家 居 娱 乐 系 统 口 王 然 口 谢溪凌 口 郑卫刚z 1．武汉理工大学 物流工程学院 武汉 430063 2．武汉理工大学 工程训练中心 武汉 430063 摘 要 ：在现有家居基础上 ，融入虚拟现实(VR)技术和 图形系统，综合运用传感技术、数字信号处理器 (DSP)控制技 术以及数据实时通信技术 ，实现在虚拟环境 中的人机交互，设计形成一种家用娱乐虚拟现实系统 。该虚拟现实系统不仅 将 家居和娱 乐紧密结合，更增加 了人机交互式体验。 关键词 ：虚拟现实系统 传感技术 数字信号处理器 实时通信 中图分类号：TP391．9 文献标识码：B 文章编号：1000—4998(2013)08—0013—02 随着社 会 现代 化 程 度 的不 断提 升 ，人 们愈 发 关注 2．1 理 论 模 型 功 OSG 提 高幸 福指 数 ，能够 满 足人 们 对 于 虚拟 场 景 和真 实体 虚拟 现 实 家 能 层 信号处理系统 验双 重需 求 的娱 乐方 式应 运 而 生 。虚 拟现 实技 术 El又 居 娱 乐 系 统 理论 称 为 虚 拟环 境 技术 ．在计 算 机 技 术 生成 逼 真 的视 听 触 模 型 如 图 1所 力、频率 觉一 体 化 的虚 拟 环境 E23中 ，用 户 借 助必 要 的装 备 与 虚 示 ．基 于 虚 拟现 信 号 拟 环 境 的对 象 进 行 交 互 作 用 、相互 影 响 ．从 而 产 生 身 实 3I特 质 ，为 满 层 临其 境 的感 受 和 体 验 ，能够 充 分 满 足人 们 的娱 乐 和 锻 足沉 浸一交 互一构 炼 需求 E31。虚拟 现 实技术 以其 “虚实 结合 ”的特点 ，在建 想 的设 计 要 求 ． 硬件支持 数显模块 筑 渲 染 、地 质 建模 等 领 域 已经 有 了一 定 的应 用 。将 其 本 系 统 由 3个 相 物 理 气缸模块 与家 居 用 品如 椅 子 等相 互 融合 ，能够 在 虚 拟 场景 中进 互 关 联 的 层 组 层 四杆机构 行 划船 和骑 自行 车等项 目。虚拟 现 实家 居娱 乐 系统 在 成 ：物 理 层 、信 号 达 到 一 机多 用 效果 的 同时 ，为 用 户提 供 人 机交 互 式 体 层 、功 能层 。 ▲图 1虚拟现实家居娱乐系统的理论模型 验 ，可 实施 性强 ，节 约 空间 ，提 高生 活质 量 。 (1)物 理层 。由四杆 机构 、气 缸模 块 、计 算机 显示 模 块 构 成 ．是 虚拟 现 实家 居 娱 乐机 实 现 的物 理基 础 ， 1 国内外研究现状 物 理层 实现 了娱 乐 系统 的使用 及人 机交 互 。 20世纪 60年代 。被称 为 “美 国 的虚拟 现 实技 术 之 (2)信 号层 。由四杆机 构 的频率传感 器 、舵 机 、数 父 ”MortonHeiling构 造 了第 一个 多感 知仿 真 环境 的原 字 信 号处 理 器 DSP、USB转 串 口组 成 ．信 号 层 是 用 户 型 。研 制 一 种 多 感 知 、多 用 途 的虚 拟 接 口环境 系 统 与 娱 乐 系统 之 间 的接 口，直 接采 集 物理 模 块 中 的力 学 (VirtualInteractive EnvironmentW orkstation，VIEW )， 信 号 及 控 制 信 号 。是 连接 物 理 层 与 功 能层 的重 要 部 操 作 者 可 以通 过 头 部 姿 势 、语 音 、手 部 动 作 控 制 计 算 分 。 机 生成 的三维 图形 。 目前 ，~x3．-于对 硬件 、软 件要 求更 (3)功 能层 。包 含信 号处 理 系统 及计 算 机 图形 系 高 的军事 应 用 ，虚 拟 现实在 娱 乐应 用 中降低 了对 真实 统 (OpenSceneGraph，OSG)，是 虚 拟现 实 家 居 娱 乐 系 感 的要 求 ，虚 拟现 实丰 富 的感 觉 能 力 、3D显 示 背 景 、 统 的核 心 部 分 ，它 处 理 由信 号层 传 人 的数 据 。经 过解 有 限 的空 间 占用 及 良好 的交 互 性 。使 之成 为理 想 的视 析 后 在 虚 拟 场景 中实 时反 映 出来 ．最 终 实 现 人 机 交 频 娱乐 游戏 工具 。同 时 ，为使 家 居与 娱乐 两 者结 合 ， 互 。 将 游 戏 贯 穿 于 日常 生 活 中 ，是 目前 研 究 的热 点 ，市 场 2．2 典 型 家居 娱 乐 系 统 设计 上 新兴 产 品也都 有 对 虚 拟现 实 的应用 ，虚 拟现 实 在 家 以划 船 机 系 统 和 自行 车 系 统 两 种 预 计 应 用 最 广 庭娱 乐 中具 备 良好 的发 展前 景 。 泛 的系 统为 例 ，实 现虚 拟 现实家 居娱 乐 系统 的设计 。 2．2．1 划船机 系 统 2 结合家居的虚拟现实交互系统设计 该 系统 通过 建立 3D虚拟 场 景 ．实 现人 机 之 间 的 交互 性 [5]。物 理层 上 ，当参 与者 坐在智 能 家具 变形 而成 收稿 日期 ：2013年2月 机械制造51卷 第588期 2013／8 程度 和实 时显示 速度方 面找 到一 个平 衡点 ，让 虚拟 场 设定阻尼值 景 的真 实性 、实 时性能 与 当前 条件 下 的硬件 合理 匹 配 ， 检测 1号数 字 口电平 计算频率 建立 一个 支持 漫游 的虚拟 场景 系统 。首 先用 3D MAX 软件 进行 3D建模 ，转换 成 为模 型数据输 出 ，在 OSG 中 认 重新 绘 制 ，并 对模 型进 行 各种 变 换 、差 色 、光 照 、纹 理 、 串 口发送 Y 交互 操作 。完 成 的虚拟场 景效 果如 图 3所 示 。 Y 设定本次 l Y，／发送 划船圈数 l 计数加 1I N ／ 接收 ＼ 完毕 ＼＼完毕／ Y上 数值 确认 被按 ／ 于＼设定值 读取实时 V v ／ 阻尼值 fY Y V 游戏结束 驱动舵机 ▲图2 划船机系统控制流程 的划船 机 上运 动锻 炼 时。可 以通 过置 于 四连 杆上 的触 发 传感 器对气 缸 阀 门的调节 ，进 而控 制划 船 的速 度 ，由 左 右两个 桨 的频率 和气 缸力 控制 虚拟 的 “船 ”前 行和 转 向。信 号层 中 ，这 些数 据 由传感 器实 时采 集 ，经 由 DSP 控 制 电路进 行 转换 ，通 过 USB转 串 口传 送 到功 能层 ， 即外 接 的计 算 机 中。分析 处理 后 在虚 拟 界 面 中展现 上 述 动作 ，其控 制 流程如 图 2所示 。 4 总结 划 船机 的 主轨道 上装有 气缸 ．并 在进 气 出气管 上 安 装 由舵机 控制 的气 阀 ，以调节 划船 时 的阻力值 。装 有 娱 乐休 闲 已成为 当代社 会人 们不 可缺 少 的生 活方 频率 传 感器 的四杆 机构 可 检 测 “划 船者 ”操作 的频 率 ， 式 之 一 ，而如 何提 高娱 乐 品质 从 而提升 生活 质量 也 已 并及 时将 信号 回传 ，而利 用两边 四杆机构 运 动 的频 率 成 为大众关 注 的问题 。 基 于虚 拟现 实技术 的家居 娱乐 差 值信 号并 结合 拟合 出来 的速度 信号 可输 出为 转弯 信 系统 ．满足 了大众 当前 对 于新 型可玩 性高 的娱 乐 系统 号 ，并 与 3D 图像信 息 进行 比对 ，当超 出赛道 范 围 时报 的渴求 。虚拟 现实家 居娱乐 系统 ，通过 建立 3Dng28(中国)网站虚 拟场 警 ，游 戏 中断 。软件 界面 中预设 不 同难度 的划 船赛 道 。 景 ．实 现人 机交互 性 ，并在 物理层 上利 用 四连杆 和 气缸 由用 户 自行 选择 ，增强 了本 机 的娱乐 性 。 之 间的-f#动 频率 信号 ，实现 虚拟 图像 信 息 与现 实运 动 2．2．2 自行 车 系统 信 息 同步 ，大大增 强 了娱乐性 简 化游 戏操作 。同 时 ，该 同划 船机 实景建 模控 制 系统相 似 ， 自行 车锻炼 仿 系统 与 日常家 居结合 ，提 高空 间利用 率 ，拓展 家居 应用 真系 统也采 用人 机交 互界 面 。当智 能家具 转 变成 自行 途 径 ，在 多功能智 能家居 的设计 中有很 大 的应 用前景 。 车模 拟器 时 ，健 身 者 的脚 踏力 由健 身车 传动 部件传 递 参考文献 给气 缸 ，减 速度 可 由制动 部件控 制 。转 向由手 柄上 的按 [1J 陈定方，罗亚波．虚拟设计 [M]．北京：机械工业 出版社， 钮控 制 ，气缸 与安装 在 四杆机 构上 的频 率触 发器 可产 2007． 生频 率 信号 ，经 过 处理 ，得 到 速度 一时 间模 拟 信 号 。转 [2] 郭蕴华，陈定方．面向分布式虚拟设计的协同工作环境研究 速越 快 ，频 率越 高 ，反 映到虚 拟 环境 中 ，角色 的行进 速 [J]．计算机辅助设计与图形学学报，2005，17(1)：143—150． 度就 越快 。 [3] 周 自强，沈连娼，李木军，等．面向用户的虚拟设计环境 的 同理 ，计 算机提 供 预设 的游戏 场景 可模 拟实 际 自 研究 [J]．机械工程学报，2005，41(6)：l37—142 行车赛道竞赛过程 ，并根据地形不 同随时控制气缸 阀 [4] 严隽琪．数字化与网络化制造 [J]．工业T程与管理，2000， 门大小 ，以调整 阻尼值 。 5(1)：8-l1． [5] 胡小强．虚拟现实技术 [M]．北京：北京邮电大学出版社， 3 虚拟场景构建 2005． 虚 拟环 境 的建立 是 虚拟 现 实 技术 的核 心 内容 ，难 △ 点 在于 3D 建模 和 实 时图像 显 示 ，需 要在 模 型 的准 确 (编 辑 丁 罡 ) 2013／8 机械制造51卷 第588期

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　高考化学一轮复习 第21讲 化学反应速率作业-人教版高三化学试题.doc

　　高考历史一轮复习 专题一 中国古代文明的起源与奠基——先秦 第2讲 先秦时期的经济练习-人教版高三历史试题.doc

　　高考化学一轮复习 第39讲 物质的制备作业-人教版高三化学试题.doc

　　高考化学一轮复习 热点题型十五 基本概念与理论综合作业-人教版高三化学试题.doc

　　高考化学一轮复习 阶段检测三 化学反应原理-人教版高三化学试题.doc

　　高考化学一轮复习 第10讲 无机非金属材料的主角——碳、硅作业-人教版高三化学试题.doc

　　石家庄经济技术开发区污水处理厂升级改造暨中水回用环境影响评价环评.doc

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者