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研究生:蔡享冀
研究生(外文):Xiang-Ji Cai
論文名稱:馬模型動態場景之製作與周邊軟硬體的搭配
論文名稱(外文):Dynamic Modeling and Scene Creation of VR-based Horse Simulation System with Matchment of Some Hardware and Software
指導教授:林進燈林進燈引用關係
指導教授(外文):Chin-Teng Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電機與控制工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:沖淡濾波器
外文關鍵詞:washout
相關次數:
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本論文研究主要在於一個虛擬實境馬場景的製作,首先大略地介紹虛擬實境的概念,其中包括了物件的美工製作、虛擬實境運作的流程、座標系的基本定義等等。接著介紹如何結合動態運動方程式及建立一馬模型物件於虛擬實境之中。最後加入周邊軟、硬體設備加以操縱與展示馬匹的動向動態與加強場景的逼真性等等。虛擬實境場景搭配的周邊軟、硬體其中包括了一般搖桿、史都華六軸運動平台、鍵盤、滑鼠、力回饋搖桿與投影設備等等,而針對連結場景動態的六軸運動平台的研究部分,為了使運動空間受限的六軸運動平台仍能夠讓乘坐者感受場景的動態狀況,因此本論文發展出一可控制六軸運動平台姿態的沖淡濾波器在有限空間內用來模擬乘坐馬匹時人的真實感受。另外在虛擬實境場景的投影方面,因有些投影展示室的硬體設施為一些較為特殊的投影面,所以投影時會產生一些畫面偏差,因此本論文也做了一些投影畫面的矯正、改進的研究工作。

This research subject majorly lies in virtual reality horse. At first, we introduce a general idea of virtual reality, including the art designing of 3D models, the flow path of virtual reality, and the basic definition of coordinates. Then, we introduce how to build up a model of horse’s shape, and we integrate dynamic motion formula into our simulation environment. We also combine some hardware and software to operate、exhibit the dynamic movement of horse, enhance the reality of our simulation environment etc. to let its interaction confirm with actual application.
Among the hardware which we often equip the virtual reality with includes the joystick of general purpose 、Stewart motion platform with six axes、keyboard、mouse、specific joystick which can send force back、equipment of projection and etc. Then we discuss the Stewart Platform which is connected with the dynamic simulation environment. In order to let the passengers on the Stewart platform, which is restricted to a limited working space, can still feel the dynamic condition of the simulation environment realistically, we develop a washout filter which can control the motion of the Stewart platform. We then use it to simulate the real motion of the passengers on the horses. Besides the exhibition of the VR simulation environment is projecting the picture of simulation environment onto the projective surface, and for some specific reason, the facility for projection of exhibitive room is concave and curved surface, so there will be some deviation of the projection picture. Thus, we also study how to correct and improve the projective pictures.

摘  要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 簡介與文獻回顧 1
1.3 發展軟體與實驗設備系統介紹 2
1.4 論文架構 3
第二章 馬模型動態場景的製作 4
2.1 WTK基本概念介紹 4
2.1.1 節點 4
2.1.2 節點的串接與座標系的定義 6
2.2 動態建立不定數目的馬匹 7
2.3 建構馬匹於場景中的受控模型 7
2.4 馬匹姿態變換的架構設計 11
2.5 加強馬匹與虛擬場景的互動貼地關係 15
第三章 馬匹姿態值的推導 19
3.1 基本向量、矩陣的定義、推導 19
3.2 馬匹姿態正向推導的應用 22
3.3 馬匹姿態逆向推導的應用 23
3.3.1 如何由馬匹姿態的逆向推導求得 、 的解 24
3.3.2 如何由馬匹姿態的逆向推導求得 的解 27
3.4 由馬匹姿態逆向推導求解的舉例 29
第四章 沖淡濾波器的設計 30
4.1 沖淡濾波器研究動機與目的 30
4.2 史都華平台系統設備介紹 30
4.3 史都華平台控制 31
4.4 沖淡濾波器之原理( Washout Filter ) 35
4.5 比例力、參考座標系基本定義 36
4.6 人體的感覺模型 37
4.7 傳統型沖淡濾波器( Classical Washout Filter )的架構 38
4.7.1 高頻平移運動通道 ( High-Pass Specific Force Channel ) 40
4.7.2 高頻轉動運動通道 ( High-Pass Angular Rate Channel ) 41
4.7.3 低頻平移運動通道( Low-Pass Specific Force Channel ) 41
4.8 實驗結果 43
第五章 曲面投影影像矯正 48
5.1 投影成像的目標 48
5.2 投影畫面的處理流程 50
5.3 放射平面尺寸、高度的測量 52
5.4 定義基準座標系 54
5.5 投影點座標系的轉換 55
5.6 找出投影點對應之放射點座標 56
5.7 找出放射點座標在放射面上對應之像素(pixel)座標 57
5.8 畫面的修補 58
5.9 各種成像畫面的圖案 59
第六章 VR場景周邊軟、硬體設備的搭配 62
6.1 滑鼠 63
6.2 鍵盤 63
6.3 一般搖桿 63
6.4 力回饋搖桿 64
6.5 機台連線 65
6.6 視點 66
6.7 聲音(音樂、音效) 67
第七章 結論及未來展望 69
7.1 結論 69
7.2 未來展望 69
參考文獻 71

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【28】 楊健貴,“C入門與Turbo系統”,松崗電腦圖書資料股份有限公司 出版

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