基于DirectSound的战场环境三维音效实现

对三维(以下均称3D)音效、DirectSound关键技术以及3D声音效果的MFC实现方法进行了论述。基于DirectSound的关键技术,可以设定声音的各种3D效果参数,使得声音能随物体距离、方向、速度的变化而变化,从而在降低仿真系统的成本的前提下提高声音模拟的逼真程度。     

面向图像感知的轮廓力渲染技术研究

随着力觉交互技术的不断发展,力觉感知将在娱乐、助盲、科普等更多领域发挥作用。力觉渲染是实现逼真的力觉感知效果的关键问题。研究面向图像的二维轮廓力渲染技术,使用者操作二维力反馈鼠标与平面图像进行交互,通过鼠标的反馈力感知图像的轮廓形状。首先提取目标图像的边界轮廓,将离散的边界点拟合为有向轮廓线,然后基于虚拟工具和图像轮廓之间的位置关系和最小距离进行碰撞检测。基于轮廓力的连续性特征,提出一种轮廓力渲染算法,使系统获得较好的稳定性。设计了一个通过反馈的轮廓力来识别生肖动物的实验,分析了系统的实时性、稳定性以及对图像轮廓的识别率,验证了文中算法的可行性和有效性。     

虚拟环境中的视觉心理研究

结合Tsunehiro Takeda等人针对视觉功能的试验曲线,对虚拟环境所运用的显示技术,如透视、浓淡处理、运动视差以及双眼视差等对视觉心理的影响进行了详细论述,并分析了作为影响视觉心理的生理基础---双眼调节和辐辏功能,在观看图象期间所发生的变化,着重分了视差原理中调节和辐辏的状态对视觉心理,尤其是深度感知方面的影响。并由此从理论上得出了这样的结论,即在虚拟环境中,虚拟空间是一个深度压缩了的空间。     

实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法

虚拟力计算和渲染是虚拟现实力觉显示系统的核心技术。针对人与虚拟环境通过工具进行接触交互的任务,讨论了提高力觉显示逼真度的方法。静态物体采用三角片模型,运动的虚拟工具采用质点模型。用均匀划分包围盒方法和基于三角片元素拓扑关系及最短距离迭代的方法,分别解决虚拟力计算的碰撞检测和碰撞响应问题。针对物体几何特征逼真度显示给出了渲染判据,实现了逼真度和稳定性的矛盾折衷。基于力觉交互设备Phantom,开发了力觉仿真系统平台,通过感知具有典型几何特征的物体形状,验证了虚拟力计算和渲染方法的有效性。     

虚拟现实的公路BIM感知与工程评价方法研究

虚拟现实为公路建筑信息建模(BIM)从二维到三维的感知和协同提供新的手段。论文分析公路工程特征和交通参与者出行体验的现实需求,研究虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、增强现实等公路BIM感知与工程评价方法,结合不同交通参与者对工程评价的具体需求,开展以人为本的公路BIM感知、工程评价、协同工作和设计优化。实验结果表明,虚拟现实的公路BIM感知与工程评价连通了BIM模型与人的感知,有助于实现更高的沟通效率和质量。     

多用户虚拟北邮校园漫游系统的设计开发

介绍了一个多用户虚拟校园漫游系统的开发设计过程,该系统是基于B/S结构,以UML(统一建模语言)为工具,应用JAVA及VRML实现的。对系统的交互界面、多用户数据库管理、虚拟化身驱动、三维场景建模与优化等关键技术的方法与原理进行了详细论述,建立了一个多人的、能使各用户相互感知以及化身交互的三维交互环境。     

协同渲染技术初探

随着虚拟现实技术的发展，对虚拟环境沉浸感的要求越来越高，各种高沉浸感的虚拟现实系统（如CAVE系统、投影阵列）相继出现，此时对单个场景的渲染已经不能满足这些系统的需要。为了同时对多个场景进行渲染，并满足相互之间的约束关系，引入了协同的思想，提出了协同渲染这一新的概念．对协同渲染的概念和特征进行了初步定义和探索，对渲染任务的划分和分配、协同渲染中的约束关系进行了研究，最后以构建的协同渲染平台在MOVE系统中的应用为例，验证了协同渲染思想的合理性和正确性。     

支持并行渲染的虚拟现实开发平台

高性能3D图形卡的发展使得基于PC集群的高分辨率沉浸式虚拟现实(VR)环境开始普及.通过对OpenGL渲染流水线的并行性分析和研究,提出并实现了一个并行虚拟现实开发平台(PVRDP)体系结构,并对平台的关键实现技术,如分布式场景树管理、负载平衡、离屏渲染、渲染资源管理等进行了研究,该平台基于普通PC集群和千兆局域网实现了海量多边形模型的实时并行渲染、输出图像的融合与校正处理.应用表明,PVRDP能够显著降低各类虚拟现实应用系统的开发复杂度,可支持低成本、高性能的沉浸式VR环境.     

多平台协同控制与协同目标分配方法

由于平台之间信息和计算是高度分布的,平台的运动以及通信拓扑的变化,使得集中式协调控制结构很难实现.以最小通信量为基础的分散协同控制具有可扩展性、异构性和动态可重构性等特点,可靠性和鲁棒性较好.提出了集中和分散相结合的多平台协同控制系统结构,集中控制主要实施任务分配,通信管理以及编队管理,而平台之间则可在有限通信基础上实施分散化的局部规划、协调与控制,研究了多平台协同任务管理,规划与控制等主要关键技术.并以多平台协同多目标跟踪为例,研究了信息滤波与分散化信息融合算法,以多平台对目标感知总的互信息增量作为效能指标,实现了多平台多目标最优任务分配及多平台协同感知目标信息的极大化.     

基于自组织特征映射网络的聋人无损听觉补偿方法的研究

利用其他感知通路提供的信息可以对聋人进行无损的听觉补偿.提出了一种基于自组织特征映射网络的聋人无损听觉补偿方法.聋人利用自组织特征映射网络输出层的可视化信息监听自己的声音.结果表明,自组织特征为提高聋人的语言功能提供一种新的途径.     

面向电力变压器虚拟装配的多感官融合交互方法

虚拟装配技术旨在真实还原设备和物理场景,在真实环境中人们可以通过视觉、听觉、触觉等多种感官与物理世界进行信息交互。针对已有虚拟装配系统的真实感受限于单一感官人机交互方式的问题,提出一种多感官融合的信息交互方法,以提升沉浸感和操作性。提出一种在待装配体零部件体积差异性大的情况下的改进八叉树AABB包围盒碰撞检测算法,提升计算精度的同时极大减少计算量。实验结果表明：该方法在提高操作性和沉浸感方面有优越性。     

分布式虚拟海战视景生成

一个虚拟环境是否逼真 ,是否能使用户产生沉浸感 ,视觉效果是关键因素之一。在分布式虚拟环境网络平台DVENET上开发的虚拟海战视景生成系统 ,实现了作战实体、不同波级的海浪、舰船行进中的浪花和一些特殊效果的生成。生成的视景既有较好的真实感 ,又具有良好的实时性 ,满足了用户的需要     

基于视景通道的透镜成像过程仿真技术研究

针对计算机成像模型在使用过程中存在的不足,提出了对该模型进行完善与改进的方法。首先根据数字变焦原理,推导出放大倍率与视锥角的关系公式,实现了视景通道的变焦功能,该方法计算量小,效果逼真;其次,提出了一种镜头对焦过程的仿真方法,它充分利用粒子系统技术模拟对焦成像由模糊到清晰的过程,不仅获得更真实的图像效果,且满足实时性要求。上述改进后模型与实际摄像系统原理基本一致,增强了仿真系统视觉效果逼真性与沉浸感。由于该方法在工程上极易实现,可以在虚拟现实系统中广泛应用。

Abstract：

A way that could be improved was brought forward on the pin-hole camera model in allusion to the problems of the insufficient cue of depth. The relation formulas of the magnification and aspect angle were concluded according to the principles of digital zoom and the zooming function of visual channels was realized. The implementation of this method is simple and the effect is realistic. Besides,a simulation method for the course of adjusting focus was proposed,which brought blurry images into focus by particle system. Both vivid images and real time requirement could be achieved. The ameliorated model runs in the same way as the real camera system on the theory,thus enhancing the fidelity and immersion of visual effects. It is so easy to implement in project that this approach can be used universally in VR systems.     

组合圆形活塞声源远场指向特性的仿真研究

依据本文构造的组合圆形活塞声源,导出了该声源远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真研究。仿真果表明:这种结构的组合声源,不仅能有效地抑制副极大,减小主瓣宽度;而且所有声频均有指向性,声频愈高,指向性愈强。     

结构声辐射的虚边界元最小二乘法及仿真研究

提出用虚边界元最小二乘法研究结构体声辐射,推导了该方法计算振动结构辐射声场的计算公式,与常规边界元法相比,虚边界元最小二乘法避免了奇异积分的数值处理,且系数矩阵是对称的,通过仿真计算与解析解验证。结果表明,本文方法思想简单,程序处理容易,能够有效克服特征频率处解的非唯一问题,在边界附近解的精度较高等优点,便于工程应用。     

膜乐器声音仿真的物理模型研究

基于物理模型的膜乐器声音仿真技术是运用声学和力学理论，通过二维振动偏微分方程（2D—PDE）来精确描述乐器的发声，该方法已逐步成为目前乐器仿真、声音合成技术领域内的研究热点。文章分析争证明了一个著名二堆振动方程的局限性，利用弹性力学理论提出了新的物理模型，并证明了新模型的合理性。     

一种飞行模拟器音响仿真系统的研究与实现

为了使飞行仿真更加逼近真实飞行，给飞行模拟器配置相应的音响系统是十分必要的。提出了一种基于波表合成技术的声音建模方法，和通常在频域建模或插值的方法相比，该方法具有处理速度快、计算简单、编程实现容易、能够方便处理大量声音样本等特点。给出了基于该方法的直升机座舱噪声环境仿真方案并设计实现了基于上述方案的数字音响仿真系统。实验证明，该系统能够较好的模拟直升机飞行过程中座舱内的声音环境从而提高了飞行模拟的逼真度。     

虚拟现实与城市规划

讨论了虚拟现实技术在城市规划中的应用 ,并结合实际开发经验 ,对虚拟环境下用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游、音效等有关技术进行了探讨。     

数字式声纳的实时信号处理

实时数字信号处理是声纳系统中的重要组成部分 ,通过对水声信号的分析处理完成对目标的搜寻和测量。处理过程不仅计算任务繁重 ,I/O数据率高 ,而且数据流分支较多 ,给设计带来了一定困难。介绍了用 DSP处理器阵列进行水声信号实时数字处理的实现方案 ,着重介绍其中的流水线并行处理。     

虚拟时间反转镜Pattern时延差编码水声通信

提出虚拟时间反转镜(VTRM)算法,并基于Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,研究了VTRM在水声通信中的应用。PDS水声通信体制利用Pattern码元出现在码元窗的时延差值进行时延编码,具有稳健的通信性能。虚拟时间反转镜技术具有空间聚焦和信道均衡的性质,将其应用于PDS体制水声通信中,较时间反转镜(TRM)简单易行却又具有TRM的性质。计算机仿真结果表明,VTRM有效地抑制了水声信道严重的多途扩展对Pattern波形的畸变,提高了通信质量。