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多媒体技术处于非常活跃的发展时期,已经显示出蓬勃的生命力。日新月异的多媒体技术每时每刻都在改变着人们的生活。在多媒体应用方面,人机交互技术的普及应用、虚拟现实技术的开发应用等越来越多的新技术不断涌现,不断丰富着多媒体应用技术。
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虚拟现实(Virtual Reality)技术简称VR技术,是20世纪末兴起的一门综合性信息技术,融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,能够使用户沉浸到其环境中。虚拟现实的本质是人与计算机进行交流的方法。虚拟现实为很多计算机应用提供了相当有效的、逼真的三维交互接口。虚拟现实技术具有以下4个重要特征。
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(1)多感知性(Multi-Sensory)。多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是传感技术的限制。目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等。
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(2)沉浸感(Immersion)又称临场感,指用户感到自己作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切看上去都是真的,听上去都是真的,动起来都是真的,甚至闻起来、尝起来等一切感觉也都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。
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(3)交互性(Interactivity)指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如,用户可以用手直接抓取模拟环境中的虚拟物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感知物体的质量,视野中被抓取的物体也能立刻随着手的移动而移动。
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(4)构想性(Imagination)强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间,可拓宽人类的认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以构想客观不存在的,甚至是不可能产生的环境。
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由于沉浸感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I,所以这三个特性又通常被统称为31特性。
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移动多媒体通信是指在一次呼叫过程中能同时提供多种媒体信息,如声音、图像、图形、数据、文本等新型通信方式,它是通信技术和计算机技术结合的产物。移动多媒体通信带宽分为四个等级:可视电话数据速率(64~384Kb/s);VCD数据速率(384Kb/s~2Mb/s);DVD数据速率(4~15Mb/s);HDTV数据速率(38.4Mb/s)。宽带移动多媒体通信研究的等级相当于标准清晰度3(DVD数字电视)以上的高数据速率的移动视频发送、传输和接收技术。
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移动多媒体通信系统可以实现移动中图像、语音、数据的实时、同步、双向通信传输。移动多媒体通信系统由移动多媒体系统中心站和远端站为核心,配合移动通信车、现场图像采集系统、中心站监控显示系统及其他车载辅助系统(车载计算机数据通信子系统,供电、照明、广播等控制辅助子系统)组成。
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移动多媒体通信系统采用了一系列先进的扩频通信技术、调制解调技术、信道编解码技术、差错控制技术,并结合数字图像压缩等多媒体网络传输技术,能够在高速移动环境下实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、同步传输。移动多媒体传输系统具有覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰减能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出等显著优点,为指挥、抢险、救灾等应急通信提供远距离、高质量、高速率、无线实时传输的理想解决方案。宽带移动多媒体数据通信的应用环境极其广阔,在车载电视、个人掌上电脑等移动接收体,大城市轻轨和磁悬浮列车,城市高架桥上行驶的公共汽车、出租汽车,靠近市区的轮渡站等高速移动和有城市楼群遮挡等环境下都有应用。
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增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的新兴技术,可以在用户看到的真实场景上叠加由计算机生成的虚拟景象,是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中,从而实现对现实的“增强”。增强现实技术将计算机生成的虚拟物体或关于真实物体的非几何信息叠加到真实世界的场景之上,实现了对真实世界的增强。同时,由于用于与真实世界的联系并未被切断,交互方式也会显得更加自然。
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增强现实技术包含多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下人类无法感知的信息。增强现实技术的特点是虚实结合与实时交互。
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由于人们对多媒体内容呈现方式的需求不同,使得多媒体的显示技术也种类繁多,但不管采用何种技术,总的发展方向是更逼真、更方便。下面简单介绍立体显示技术、OLED显示技术、触摸屏技术和柔性显示技术。
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立体显示技术是指通过立体眼镜、头盔等设备让人们能够直接看到立体的多媒体数据,如下图所示。立体显示的原理是人眼有4~6cm的间距,所以实际上人们在看物体时两只眼睛中的图像是有差别的。两幅不同的图像输送到大脑后,人们看到的便是有景深的图像,这就是计算机和投影系统的立体成像原理。
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柔性显示器是由柔软的材料制成的可变形、可弯曲的显示装置,像纸一样薄,即使切断电源,内容也不会消失,也被称为“电子纸”,如上图所示,它使用了PHOLED磷光性OLED技术,具有功耗低、柔性面板直接可视、由柔软的材料制成、可变形、可弯曲的特点,主要是为未来飞机的驾驶舱所设计,使用非玻璃材质,不会影响弹射跳伞时的安全性。
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OLED(Organic Light Emitting Display)即有机发光显示器,在手机LCD上属于新型产品,被誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,其无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著地降低耗电量。
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触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式,与传统的键盘和鼠标输入方式相比,触摸屏输入更直观。配合识别软件,触摸屏还可以实现手写输入,它可以让使用者只用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字,就能实现对主机的操作,摆脱了键盘和鼠标操作,使人机交互更为直截了当。触摸屏技术具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点。
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人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等,人通过输入设备向机器输入有关信息、回答问题及提示请示等。狭义地讲,人机交换主要是人与计算机之间信息的交换,主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
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人机交互技术与认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实技术紧密相关。其中,认知心理学和人机工程学是人机交互技术的理论基础,而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互技术是相互交叉与渗透的。
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人机交互的方式有很多,下面介绍几种最常见的方式,如下图所示。
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触摸式交互目前应用得非常广泛,随着触摸屏手机、触摸屏计算机、触摸屏相机、触摸屏电子广告牌等产品的广泛应用与发展,触摸屏与人们的距离越来越近,真正到了可以“触摸”的程度。触摸屏由于其便捷、简单、自然、节省空间、反应速度快等优点被人们广泛接受,成为时下最便捷的人机交互方式。
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语音识别技术的目的是将人类语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入,例如按键、二进制编码或者字符序列。不可否认,语音识别是未来最被看好的人机交互方式。
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体感识别也称动作识别或手势识别。动作感应技术主要通过光学感知物体的位置,通过加速度传感器感知物体运动的加速度,从而判断物体所做的动作,继而进行交互活动。动作感应技术几乎是目前所有互动体感娱乐产品的核心技术。
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