专利汇可以提供在VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种VR中关于 虚拟环境 和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1:建立 虚拟现实 系统的环境数学模型,当输入各个环境变量时自动调整虚拟现实系统中环境画面的表现方式;步骤S2:在 密闭空间 内或者通过环境变量改变装置来模拟环境 信号 ;待模拟的环境信号的来源为真实环境中 传感器 采集到的信号或通过VR系统中提前做好的某个动态库获得。当待模拟环境的相关变量发生改变时,采用本发明的技术方案能第一时间反应出来,使得VR场景更加真实,提高用户体验。,下面是在VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法专利的具体信息内容。
1.一种VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤S1:建立虚拟现实系统的环境数学模型,当输入各个环境变量时自动调整虚拟现实系统中环境画面的表现方式;
步骤S2:在密闭空间内或者通过环境变量改变装置来模拟环境信号;待模拟的环境信号的来源为现实环境中传感器采集到的信号或通过VR系统中提前做好的某个动态库获得;
其中步骤S1的环境数学模型建立包括以下步骤:
在虚拟现实系统中环境变量的表现方式由光源种类模块(LT)、光源参数模块(LP)、特效处理模块(S)、材质模块(M)、粒子模块(P)、雾模块(R)共同作用呈现,上述各个模块的元素集合分别记做A、B、C、D、E、F,定义集合Y:Y=A∪B∪C∪D∪E∪F,定义y∈Y,其中A⊆Y,B⊆Y,C⊆Y,D⊆Y,E⊆Y,F⊆Y;环境变量以温度(t),湿度(h),PM2.5或PM10(p),光照(i)为主要环境变量因子,考虑到相同的一组环境变量(t,h,p,i)对不同模块中元素y的取值影响各不相同,分别记作函数:LT(t,h,p,i)、LP(t,h,p,i)、S(t,h,p,i)、M(t,h,p,i)、P(t,h,p,i)、R(t,h,p,i);
y1=LT(t,h,p,i),其中y1∈A;
y2=LP(t,h,p,i),其中y2∈B;
y3=S(t,h,p,i),其中y3∈C;
y4=M(t,h,p,i),其中y4∈D;
y5=P(t,h,p,i),其中y5∈E;
y6=R(t,h,p,i),其中y6∈F;
当各个子集A、B、C、D、E、F中元素y的值都确定以后,虚拟现实系统环境中的光源种类模块(LT)、光源参数模块(LP)、特效处理模块(S)、材质模块(M)、粒子模块(P)、雾模块(R)表现方式就确定了。
2.根据权利要求1所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
考虑到不同场景下或其他未考虑到的变量对y的影响,即使(t,h,p,i)值相同,但是表现效果可能不一样,特设置修正系数N,对光源种类模块(LT)、光源参数模块(LP)、特效处理模块(S)、材质模块(M)、粒子模块(P)、雾模块(R)对应的修正系数分别为 、 、 、、 、 ,最终表示为:
y1=LT(t,h,p,i)+ ,其中y1∈A;
y2=LP(t,h,p,i)+ ,其中y2∈B;
y3=S(t,h,p,i)+ ,其中y3∈C;
y4=M(t,h,p,i)+ ,其中y4∈D;
y5=P(t,h,p,i)+ ,其中y5∈E;
y6=R(t,h,p,i)+ ,其中y6∈F。
3.根据权利要求1所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
所述步骤S1中还包括调用环境数学模型,具体步骤如下:
1)将所述环境数学模型以动态链接库的方式指向虚拟现实系统的环境变量模块;
2)在VR场景通过后台程序对该模型进行调用,此时模型尚未启用;
3)根据VR场景的真实情况,给该数学模型设定环境的初始变量;
4)输入环境参数后,开始启用数学模型,和VR画面自动进行关联适配;
5)当需要手工模拟环境变化时,输入新的环境变量参数,VR内容中的画面呈现效果自动发生变化。
4.根据权利要求3所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
步骤4)、5)中VR画面自动进行关联适配或变化具体包括以下几种情况:
1、光照信号
在VR系统接收到前端的光照传感器传送的时实信号后,经虚拟现实系统的数据解析处理,自动适配到环境的数学模型中;根据场景所模拟的自然或人工环境,结合待模拟场景所处的不同经纬度、海拨高度、因时间变化而产生的日夜转换及天气变化特性所接收到的自然光照信息或人工光源信号,将得到的数值匹配到以下能表现光照变化而产生视觉效果的VR系统模块中:
在光源种类模块、光源参数模块、特效处理模块中,将解析出的时实信号作为一个变量值和其他环境变量因子共同确定集合A,B,C中的元素y1、y2、y3 的值,来模拟虚拟现实环境中因光照信息变化而产生的环境整体或是局部变化的视觉效果;
2、温度信号
在VR系统接收到前端温度传感器传送的时实信号后,经VR系统的数据解析处理,自动适配到环境的数学模型中;根据场景所模拟的不同地理环境,结合场景所处的不同经纬度、海拨高度、气侯变化或是沙漠、海洋、高原、溶洞、水底、篝火边及其他特殊环境与情景的特征,感受到的不同温度强度的特性,将得到的数值匹配到以下能表现温度变化而产生视觉效果的VR系统模块中:
A、在各种会因温度变化而产生自我属性值变化的光源体中,将解析出的时实信号转送到因温度变化而发生亮度、颜色及其他属性变化的光源参数模块,来模拟虚拟现实环境中因温度变化而产生的光源环境整体或是局部变化的视觉效果;
B、在后期特效处理模块中,将解析出的时实信号转送到后期特效模块,模拟虚拟现实环境中因温度变化产生的光源环境整体或是局部变化的视觉效果;
C、物体的物理特征会随着温度而发生改变,在模拟物体因温度变化而发生自我物理属性形态变化的各模型、材质、粒子特效模块中预先设好模型的大小变化参数值及物理属性参数值;将解析出的时实信号转送到各种模型材质与粒子模块中,模拟虚拟现实环境中,因温度变化产生的冰融化、水蒸汽产生、物体燃烧并产生的火焰与烟尘变化的视觉效果;
3、湿度信号
在VR系统接收到前端湿度传感器传送的时实信号后,经VR系统的数据解析处理,自动适配到环境的数学模型中;根据场景所模拟的地理环境,结合经纬度、海拨高度或是洞穴、沼泽、丛林及其他特殊环境的特征,将得到的数值匹配到以下能表现湿度变化而产生视觉效果的VR系统模块中:
A、将解析出的时实信号转送到雾属性模块中,来模拟虚拟现实环境中因湿度产生的雾气浓度变化的视沉觉效果;
B、在模型材质模块中,针对容易产生湿度变化视觉效果的云雾模型材质、各类物体的模型表面材质,将解析出的时实信号转送到各种模型材质中,模拟虚拟现实环境中,因湿度变化产生的能见度与各物体表面程现出的干燥或潮湿的视觉效果;
C、将解析出的时实信号转送到后期特效处理模块中,模拟虚拟现实环境中,因湿度变化产生的环境整体或是局部的亮度、饱和度、色温与能见度变化的视觉效果。
4、PM2.5\PM10
在VR系统接收到PM2.5\PM10传感器传送的时实信号后,经VR系统的数据解析处理,自动适配到环境的数学模型中;根据场景所模拟的环境,结合会产生PM2.5\PM10的自然源和人为源因素,将得到的数值匹配到以下能表现PM2.5\PM10变化而产生视觉效果的VR系统模块中:
A、将解析出的时实信号转送到雾属性模块中,模拟虚拟现实环境中因湿度产生的
PM2.5\PM10浓度变化的视沉觉效果;
B、将解析出的时实信号转送到各种模型材质与粒子模块中,模拟虚拟现实整体或是局部环境中,因PM2.5\PM10变化产生的颗粒物的能见度大小、浓度、运动变化及其他视觉效果;
C、将解析出的时实信号转送到后期特效处理模块中,模拟虚拟现实环境中因PM2.5\PM10变化产生环境整体或是局部的能见度与大气浓度变化发生的亮度、饱和度、色温与能见度变化的视觉效果;
5、降雨/降雪信号
在VR系统接收到前端传送的降雨\雪量传感器时实信号后,经VR系统的数据解析处理,根据场景所模拟不同环境的下雨或下雪情况,预先设好表现雨或雪的模型大小变化参数值、物理属性参数值;材质的各种参数;粒子模块的各种参数;将解析出的时实信号转送到各种模型材质与粒子模块所对应的属性参数预设值中,模拟虚拟现实环境中,因天气变化而发生下雨、下雪这类现象的视觉效果;
6、风速风向信号
在VR系统接收到前端传送的风速风向时实信号后,经VR系统的数据解析处理,根据场景所模拟的各类开放或密闭环境,将得到的数值匹配到以下能表现风速风向变化而产生视觉效果的VR系统模块中:
A、在虚拟现实中因受风速风向影响而产生运动或自身形态变化及其他视觉效果的物体,在这些物体的模型中通过绑定骨骼、刷模型顶点区分受力点变化或是在这些物体的模型材质物理属性模块中设置好各自物理属性的各类参数值,再结合增加粒子特效效果,来模拟物体受风力风速影响时产生出的各种视觉效果;
B、在各类型的风速风向属性模块中先分类设好风速参数值、阵风的最小与最大参数值、风向旋转参数值、风力范围参数值、衰减参数值及其他各类参数值;将解析出的时实信号转送到风速风向属性模块的各预设值中,来模拟虚拟现实环境中整体或局部风速参数值与风向的变化,从而反馈到因受风速风向变化而发生运动或自身形态变化物体所产生出的各种视觉效果;
C、利用各类型的重力模块来整体或局部模拟风速风向数值的变化,在重力属性模块中先分类设好重力参数值、所在世界位置变换参数值、重力方向旋转参数值、重力衰减参数值、重力范围参数值及其他各类可模拟风速风向的重力参数值;将解析出的时实信号转送到重力属性模块的各预设值中,来模拟虚拟现实环境中风速参数值与风向的变化,从而反馈到因受风速风向变化而发生运动或自身形态变化物体所产生出的各种视觉效果。
5.根据权利要求1所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
步骤S2包括以下步骤:
步骤S21:采集待模拟的环境信号;如需要模拟某些特殊场景的真实环境信号时,在该真实环境中安装各种环境类传感器后,将各种环境信号回传至虚拟现实系统,或虚拟现实系统通过天气预报直接获取环境信息;虚拟现实系统作为环境的主控单元对环境信号进行模拟;将真实环境的各种环境信号定义为第一环境信号;如需针对虚拟现实系统中的VR场景,当体验者到达虚拟现实中特定场景时,通过动态库的方式提取环境信号,在密闭的空间或者通过特殊的环境体验装置进行环境模拟,将此处环境信号也定义为第一环境信号;
步骤S22:所述环境信号改变装置安装在体验者所处的真实环境中,所述环境信号改变装置内预置温度、湿度、风速传感器,用于获取体验者所处的真实环境的环境变量信息,此处为第二环境信号;
步骤S23:将第一环境变信号和第二环境信号作为输入的参考值,计算二者环境信号的差值,通过环境信号控制单元采用闭环控制系统对第二环境信号进行调节,使第二环境变量无穷接近第一环境变量。
6.根据权利要求5所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
步骤S21中在动态库的制作,对虚拟现实系统中环境变量提取考虑主要以下3个维度:
A.基于三维坐标方式预设环境变量,每个物体模型对应三维坐标都有一个范围,在此范围内预设温度、湿度、风速、风向的值分别为( 、、 ,),,针对体验者可能到达的每一个区域分别预设不同的环境信号值;
B.对不同区域的环境信号的取值之间进行柔和过渡;
C.预设突发事件对环境信号值的影响,提前预设突发事件对体验者造成的环境值感受的变化。
7.根据权利要求5所述的VR中关于虚拟环境和真实环境相互模拟的方法,其特征在于:
所述环境信号改变装置包括温度湿度调节装置、风速调节装置。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
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