论头部追踪在球幕影院中实现虚拟漫游的可行性

摘要

头部追踪[1]（Head Tracking）是在虚拟世界中，用户和虚拟物体互动的一种很重要的方式。观察者可以移动或者旋转头部来以不同的角度观察当前的3D场景。一般来说头部追踪是在一个六面体房间内使用，或者使用于一个平面的屏幕上。球幕影院[2]有一个半球形的屏幕，并且配置了多个投影仪协同工作才能在整个半球形屏幕上投影出整个场景。当用户在球幕影院里进行头部追踪时，半球形屏幕可以给用户带来非常强烈的沉浸感。由于在半球形屏幕投射一个场景需要几台投影仪协同合作，因此需要使用集群系统[3]（cluster system）来操控这几部投影仪使它们协同工作。在前面已经介绍了头部追踪的基本概念和其一般使用范围为六面体房间内部或者一个平面屏幕。但是球幕影院里巨大的半球形屏幕能给用户一种强烈的沉浸感。沉浸感和互动性是判定虚拟现实是否成功的非常重要的指标。沉浸感是指用户处于该虚拟环境中时，能通过该虚拟场景中的各种设置，如声音，场景围绕和与虚拟物体之间的互动来使得用户在精神上觉得该虚拟环境是真实的，自己正处于这个环境中而忘记外面真正真实的世界。用户和虚拟物体之间的互动是通过模拟一些物理感触来实现的。举个例子，比如当前3D场景出现了一个球，用户想要触摸它，当用户在虚拟环境中定义球体的位置“触摸”到球体时，虚拟系统给用户一个反馈的触感，可以是平滑可以是粗糙，这依据虚拟系统对该球体的定义。但是，球幕影院的最初开发不是为虚拟现实技术服务的。它的控制多个投影仪协同投影的集群系统并没有兼容虚拟现实中的追踪技术部分。该论文的目的就是找寻一种切入点可以在现有的球幕影院的投影集群系统的平台上进行再开发，使得头部追踪在球幕影院变得可行，从而实现通过头部追踪在球幕影院中进行虚拟漫游。