2011國際計算機圖形交互技術大會
來源:科技日報 更新時間:2012-04-13

虛擬盛宴 展望2011國際計算機圖形交互技術大會 
   我們常說“耳聽為虛,眼見為實”,但在借助計算機技術所模擬出來的視覺、聽覺、觸覺等感官環境中,親耳所聞、親眼所見的也未必是真。這種通過一定的裝置讓人沉浸到計算機系統所創建的虛擬環境中,并能與其進行互動的技術就被稱為虛擬現實(VR)。

  一年一度的國際計算機圖形和交互技術大會(SIGGRAPH)便是這種新興技術的一次集中展示,不少全球知名的廠商和研究機構都會在大會上對最新的研究成果進行發布,因此SIGGRAPH大會也被稱為計算機圖形界的奧斯卡。今年的SIGGRAPH年會將于8月在加拿大溫哥華舉行。6月10日,英國《新科學家》雜志網站對即將在年會上亮相的5種技術進行了介紹,讓我們一起先睹為快。

聽火焰的聲音

  用耳朵感受熊熊烈火

  火是虛擬世界中最常見也是最不可或缺的,無論是引人入勝的網絡游戲還是實用的消防安全教育系統,熊熊的烈火總是隨處可見。而火好畫,聲難調——由于涉及低頻和高頻聲音的復雜組合,火焰的聲音被公認為是最難人工合成的聲音之一。

  由美國康奈爾大學的杰夫·查德維克和同事開發出的聲音模擬系統就能很好地解決這一問題。該系統能夠根據火焰的燃燒程度和運動幅度,對其聲音做出真實的模擬。在具體技術上,查德維克采用了一種合成聲音組合技術:低頻上通過大量的計算來還原火焰運動時的獨特聲音,高頻則主要通過錄音剪輯來彌補細節,兩者合成在一起就能產生較為真實的聲音效果。在實驗中,無論是噴火的巨龍、吹滅的蠟燭還是舞動的火把,這些聲音都得到了逼真的再現。

  但查德威克對此還并不滿意,他說:“我們的目標是制造出身臨其境的視覺和聽覺環境。大部分用戶更喜歡在虛擬環境中體驗那些他們從未見過、聽過的事物,如果僅憑錄制的聲音是遠遠不夠的。下一步,我們將努力完善這項技術,使其更貼近用戶的真實感受”。

 椅子上體驗飛馳的賽車

  借助一把普通的椅子就能在賽車游戲中感受到轉彎和加速的感覺,這并非癡人說夢,美國迪斯尼研究中心匹茲堡實驗室的伊萬·普匹萊夫和他的團隊設計的這款裝備就能實現你的夢想。

  這套被普匹萊夫稱作“環繞觸覺”的游戲系統,在外觀上看起來就如同一個軟墊,使用時將其套在椅子的靠背上并與游戲機或電腦相連即可。通過安裝在上面的網格狀震動裝置,你在賽車游戲中看到和聽到的景象都會在其上獲得體感回饋。在3D模式下進行游戲時,無論是轉彎時的抖動還是剎車時的驟停都會變得更加真實自然,你會感覺到如同真正在駕駛一輛飛馳的賽車一般。

  普匹萊夫稱,除了能讓玩家感受到較為強烈的沖擊和振動外,通過人體錯覺原理,該系統還能讓人感覺到更為微弱的觸覺,這會使游戲體驗更為逼真。除了家用外,該系統還可以安裝到游樂園和電影院中,為參與者和觀眾提供更加身臨其境的真實感。

 動作捕捉讓小丑魚更逼真

  看過《海底總動員》的朋友們一定對可愛的小丑魚尼莫印象深刻,但其后期制作人員的辛苦卻不是每個人都能想得到的。拋開其中臺詞較多的近十個主要角色不說,其中一個小丑魚尼莫游過一大片粉色水母的場景就讓人大傷腦筋。據制作人員稱,這些水母的數量總共有7.7萬個,為了讓整個畫面看起來更加真實自然,他們不但要讓水母的姿態隨著水流的速度不斷改變,還需使不同位置的水母保持不同的移動速度和漂浮方向。無論是對技術人員還是藝術家來說,這都是一項艱巨的任務。

  日前,由美國佐治亞理工學院的格雷格·特克和他的同事所開發出的一套計算機模型就能在解決類似問題上派上大用場。

  通過該模型,只需借助一種類似于樂高玩具的分段式動物模型,計算機就能自動模擬出流暢和逼真的水生動物動畫。此外,該系統還會考慮到水的流速、流向以及動物在水中前進時所產生的波紋,從而讓整個動畫更趨自然逼真。據研究人員稱,除了制作動畫外,這套系統還可以用于水下機器人的研制。

 模擬系統讓動畫自己出聲

  為配合電子游戲中復雜的視頻特效,美國康奈爾大學的鄭昌西(音)和他的同事開發出了一套系統,能夠準確重現物體在碰撞時產生的撞擊聲。

  在實驗中,研究人員對一段視頻中的聲音進行了模擬。視頻中有12顆金屬球從高處依次沿軌道滾落,在通過一段復雜的路徑后,最后在重力的作用下使一個金屬制成的兔子模型跌落到了一個購物車中。模擬如此復雜的聲音對此前的技術而言非常困難,即便能夠完成也需要耗費大量的人力物力。而借助新的模擬系統,在動畫播放的同時就可以得到逼真的聲音效果。

  鄭說,這只是該技術所完成的第一步。目前這套系統在聲音傳輸上只考慮到了每個單獨物體的聲音而并沒有將聲音的散射考慮在內。該團隊正在開發一種更為強大的算法,如果實驗成功,例如勺子掉入碗中這樣的聲音會被電腦模擬得更加自然。

懷孕的感覺男人同樣可以體驗

  無論性別和年齡,可能很多人都曾想象過懷孕是什么樣的感覺,在虛擬現實技術的幫助下,即便是這樣天馬行空的想法也能立馬得到實現。

  日前,日本北陸先端科學技術大學(JAIST)的研究人員開發出了一套能夠讓使用者體驗懷孕感受的虛擬現實系統。通過這套可穿戴式設備,即便是男性也能親身感受到懷孕時胎兒的重量、溫度、運動以及心跳等特征。

  為了模擬胎兒的溫度和體重,系統包含一個充滿了溫水的水袋;胎兒蹬踹等動作由其中可自如縮放的45個氣球來模擬;擺動的模擬則通過一種網格狀振動裝置來實現;為了模擬與胎兒的交流,該系統還內置有速度感應器和觸摸傳感器,可對使用者的動作進行實時回饋。

  當這套裝置與計算機相連接后,軟件會顯示出胎兒實時的三維模型和懷孕期間的注意事項。通過計算機,使用者既可逐日逐月地慢慢體會十月懷胎的辛苦過程,也可以讓整個過程濃縮到兩分鐘。

  研究小組稱,希望這套系統能夠幫助人們更好地理解女人懷孕期間的感受,并為育齡期女性提供更形象直觀的教育。(王小龍)



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