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虚拟世界杯(虚拟世界杯币)

work NBA 2022-12-01 20:42:23 44 0 虚拟世界杯

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央视转播2010世界杯的节目豪门盛宴,虚拟球场和球员的技术是怎样的?大致原理是什么?

增强现实(Augmented Reality,简称AR),也被称之为混合现实。它通过电脑技术,将虚拟的信息应用到真实世界,真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

世界杯开始了,晚上在看张斌主持的豪门盛宴的时候,一个镜头让我从沙发上差点蹦起来,并且脱口而出:AR!

AR是Augmented Reality的简称,我们国内称为增强现实,它是虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术的延伸。和虚拟现实技术不同,增强现实有两个特点:第一在概念上,认为数字空间中的视频环境即是真实环境;第二在技术上,通过图像与几何模型的无缝结合实现虚实融合。简单地说,VR是纯粹虚拟的,而AR是在现实场景中的叠加虚拟的对象,并加上一些交互。增强现实技术的研究已有十几年,最早一般都需要佩戴透视式头盔显示器,使用户在观察现实物理对象时,可以直接叠加上虚拟对象。随着技术的发展,近年来增强现实技术开始通过二维码类的标记来定位,摄像头捕捉到标记图像后由软件计算出内容。AR至少需要几个基本硬件设备:

1.mark--用于图像识别

2.捕捉marker图案的摄像头

3.计算机(如有投影屏幕效果更好)

摄像头拍摄现实场景,并通过计算机视觉技术捕获marker标记实时记录其位置和方向,将虚拟的3D对象叠加到该位置,构成虚实融合的景象。豪门盛宴中的AR场景如下

图1 虚实融合的场景,图正中的球场是虚拟的 图2 现实场景,现场观众看不到虚拟场景,只能通过投影屏幕或者电视屏幕看得到

图3 一个小破绽,张斌不小心走到虚拟场景后面去了

现场上的观众包括主持人张斌和童可欣是看不到的,只有在输出的电视信号上才能看到,而且我猜摄像机捕获的mark标记就是中间绿色的标记。图3是个露出破绽的场景,因为中间的球场是虚拟的,张斌看不见,所以一不留神他就走到这个虚拟球场背后去了。估计导播此时通过耳麦大喊让他快走到边上去,或者赶紧将虚拟球场remove掉^_^

技术的发展日新月异,CCTV5中用到的技术并不高超,因为只是纯粹将静态的模型展示出来,没有过多的交互功能,展示纯静态模型在学术界这已经是比较成熟的技术了(当然我知道从实验室的Demo到商业化的product一定会有很多诸如鲁棒性、工程化的问题)。不过对于新技术,谁能在某个具体行业领域快一步,谁就能占得先机获得产业化的机会。我在这段时间研究的AR在教育领域的应用程序完全是凭自己的兴趣,其实自己并不想当一个企业家商人,因为那会牵涉很多额外精力。当然如果在教育行业有人有这方面的想法,想进行合作,我是很乐意成为一个在具体行业领域将计算机虚拟现实、计算机图形学的新技术进行实用化、推广化的先行实践者。

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3D投影,气体成像式投影技术

现场的人员也是可以看见

基本来说,这种技术的名称是AR(Augmented Reality),也就是“增强现实”。AR(增强现实)与我们都很熟悉的VR(虚拟现实)的区别就在于,VR是“脱离”现实场景的,而AR是在真实场景上增加虚拟内容。

AR技术的应用从2000至今,还在不断探索和实验中,目前还没有出现所谓的Killer App,所以也就没有被广泛应用。至今为止,最具有实用意义的应用,应该是某家汽车品牌的专家级工程师所使用的AR 电子说明书,简言之,就是工程师戴上HMD(head mounted display)设备,通过HMD上的透明显示器,可以观察到现实中的汽车配件的各个细节(用肉眼也能看见的那些),同时,HMD上会根据所观察的零件不同,显示出该零件的一切数字化信息,这样,工程师就不需要爬到山一样的文档中去查找这些信息了。用电脑搜索不也是一样的吗,为什么要用AR?很简单,因为并不是所有的零件上都有标号可以查询,面对一个光突突没有任何标记的螺丝帽,用电脑也无济于事,而AR技术是可以识别的。当然,这是一个高级的例子

最终呈现在屏幕上的效果类似于这样:(如图)

1.摄像头-用来捕捉标记图案

2.可识别的唯一图案

3.现实设备

4.当然所有这些设备都需要连接到运行AR toolkit的电脑上

这些都完成之后,摄像头就可以自由活动了,合成的3D内容(静态模型或动画都可以)也会随着摄像机镜头的活动而活动,当然视角很重要。

cctv5南非世界杯中的3D虚拟球场就是这么实现的:

图案识别后,合成任何3D模型和动画都可以,还可以与3D内容互动(需要类似电子手套或鼠标之类的输入设备):

最后,主持人走入3D球场区域后,现场观众什么都看不到。

目前家庭影院型投影机虽然能够提供身临其境的感受,但效果最多与电影院相当。

目前在投影机领域的3D显示技术主要有3种,分别是气体成像式投影技术、偏光技术以及120Hz技术。这三项技术虽然都能实现3D投影的显示效果,但总结起来还是有3点不同。

1、气体成像式投影技术不必佩戴专用眼镜。

2、偏光技术和120Hz技术都是通过欺骗大脑的视觉差来得到3D效果。

3、这3项技术的应用范围略有不同。

下面我们将分别来介绍这3种技术。

气体成像式投影技术——大卫科波菲尔的利器

优势:不需佩戴眼镜

劣势:只能在专用投影系统上方展示

不知有多少人看过大卫·科波菲尔的魔术,他的绝妙之处在于让科学与艺术相爱,从而创造出奇妙的世界。特别是穿越长城的节目,业内已经公认是依靠全息影像技术得以实现的。那么什么是气体成像式投影技术?它有哪些特色?是如何实现影像的动态立体展示的呢?

气体成像式投影技术利用海市蜃楼的成像原理,一套投影系统包括一台投影机和一个空气屏幕系统,空气屏幕系统可以制造出由水蒸气形成的雾墙,投影机将画面投射在上面,由于空气与雾墙的分子震动不均衡,可以形成层次感和立体感很强的图像。

不过这项技术不能全空间任意显示,只能在投影系统上放空间处播放画面。而且由于承载影像的介质是空气而不是固体,所以播放的影像并不是固定位置的,存在画面随着空气流动的同时晃动的感觉。而且还要求播放环境必须很暗,才能获得较清晰的图像,这也正是为什么穿越长城的魔术只能在晚间进行。

偏光技术——最为亲民的3D显示效果

优势:原理比较简单

劣势:调试略显繁琐,需要佩戴眼镜,效果一般

成像原理

人的视觉之所以能分辨远近,是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分,两只眼睛除了瞄准正前方以外,看任何一样东西,两眼的角度都不会相同。

虽然差距很小,但经视网膜传到大脑里,脑子就用这微小的差距,产生远近的深度,从而产生立体感。根据这一原理所实现的3D显示技术就称为“偏光原理”。

专业摄像机

目前这项技术广泛应用于3D立体电影的制作,而投影机领域也有相应的产品推出。它以人眼观察景物的方法,利用两台并列安置的电影摄影机,分别代表人的左、右眼,同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时,将两条电影影片分别装入左、右电影放映机,并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转,同时将画面投放在金属银幕上,形成左像右像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时,由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直,并与放映镜头前的偏振轴相一致;致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像,通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果。

不过这项技术对于片源有特殊要求,而且最终的成像效果也一般。

120Hz技术——通吃显示领域

优势:完美实现3D成像效果

劣势:整套设备组成较复杂

目前在液晶显示器领域非常火爆的120Hz3D成像技术也来到了投影机领域,而且这项技术的原理与偏光技术相类似,都是依靠欺骗“双眼”,实现视觉差来实现的。

高科技十足的眼镜

这项技术的主要技术在眼镜上。它的眼镜片是可以分别控制开闭的两扇小窗户,在同一台放映机上交替播放左右眼画面时,通过液晶眼镜的同步开闭功能,在放映左画面时,左眼镜打开右眼镜关闭,观众左眼看到左画面,右眼什么都看不到。同样翻转过来时,右眼看右画面,左眼看不到画面,就这样让左右眼分别看到左右各自的画面,从而产生立体效果。

演示现场

这种技术从原理上来讲是最正统的3D技术,而且效果也非常出色,同时成本的控制也相对简单。最重要的是这种技术对于片源或是游戏根本没有要求,可以马上实现3D效果。

cctv5世界杯 巅峰时刻 的虚拟球场是什么显示技术?

CCTV5直播世界杯《豪门盛宴》中的虚拟3D球场的技术是怎么实现的

CCTV5《豪门盛宴》在解读2010年世界杯的时候,在节目现场展示了虚拟技术合成的3D南非世界杯各个球场,而且可以随着镜头的变化发生视角和纵深的变化,今天看到网上很多人对这个技术很感兴趣,暂时还没有人出来具体解释这种技术,我在这里就大胆抛砖引玉,把我2004年时候做的研究生项目拿出来解释一下原理,虽然时隔6年,各种技术,从互动程序到3D合成和电视播出,都比2004年要先进太多了,但是他们实现的基本原理还是相似的,我就大胆揣测一下吧。

基本来说,这种技术的名称是AR(Augmented Reality),也就是“增强现实”。AR(增强现实)与我们都很熟悉的VR(虚拟现实)的区别就在于,VR是“脱离”现实场景的,而AR是在真实场景上增加虚拟内容。

AR技术的应用从2000至今,还在不断探索和实验中,目前还没有出现所谓的Killer App,所以也就没有被广泛应用。至今为止,最具有实用意义的应用,应该是某家汽车品牌的专家级工程师所使用的AR 电子说明书,简言之,就是工程师戴上HMD(head mounted display)设备,通过HMD上的透明显示器,可以观察到现实中的汽车配件的各个细节(用肉眼也能看见的那些),同时,HMD上会根据所观察的零件不同,显示出该零件的一切数字化信息,这样,工程师就不需要爬到山一样的文档中去查找这些信息了。用电脑搜索不也是一样的吗,为什么要用AR?很简单,因为并不是所有的零件上都有标号可以查询,面对一个光突突没有任何标记的螺丝帽,用电脑也无济于事,而AR技术是可以识别的。当然,这是一个高级的例子,言归正传,《豪门盛宴》中所使用的AR技术并没有这么高级,而是像我当年做的那种最初级的技术。

互动投影可以在墙上或者地面使用吗?

是的。

成都泛思互动虚拟互动影像系统属于识别非接触式交互技术,使每一个参与者都能如此贴近高科技,参与者只要把手放到非接触屏幕、图案中,或者在非接触屏幕、图案中走动、变换动作随着参与者动作的大小和速度变幻出各种奇妙的场景和音效。该套系统具有极强的互动性、趣味性与娱乐性。 互动投影系统奇幻的视觉效果和美妙的动感将吸引所有的顾客、现场观众甚至是路人的驻足停留和互动观看,并通过其互动画面和声音变幻使所有的顾客和观众参与其中,投影在地面的图案好似魔毯一般,走在上面即可产生不断变化的图案,您甚至可以在上面进行虚拟“世界杯”足球赛,也可以让花儿为您摇曳舞动。

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