中航联创黄涛:VR从军工到民用的探索之路

青亭网讯?2月28日消息,VR/AR垂直新媒体青亭网与创业公社共同举办的2016年VR主题活动之技术的革命2月28日在北京举行,业内大佬齐聚一堂探讨VR的技术革命。同时,中关村首家虚拟现实加速器“亭基地”也落户国际创客中心,将成为国内最大的虚拟现实产业集群。中航联创光学博士后黄涛先生在活动上进行了主题演讲,与嘉宾分享了关于VR光学技术的心得。

黄涛

黄涛透露,中航工业当时成立联创的时候,希望在光电传感和外部机器人和3D重现的技术,在军事方针训练,医疗、教育等方面进行应用。中航工业为了发展民品也有自己的民品基金,也会成立相关的VR的基金,希望中航联创运用市场化的方式,脱离体系的限制,发展中航创联的VR产业,跟外部的资本和创业孵化企业一起合作,一起推动VR领域发展。

以下为演讲实录:

黄涛:各位同行,VR的发烧友,很高兴今天能有机会跟大家分享一下我们中航工业在VR显示方面的一些研究。

飞机的平视显示器,把飞机外部的一些实际的景物和飞机的相关信息,包括高度之飞行记录,流量,甚至瞄准相关的信息,叠加在实际的场景下。最右边是机载的实际产品,它是L的形状,一般在飞机的机头位置。

中航是全球生产平显的几家企业之一,目前国产所有的战机的平显头先都由中行工业集团研制。

在战机上另外也算标配的设计,就是机载头显这块,F-35头顶上有一个小包,主要是光电的定位,定位头盔,主要帮助飞行员定位瞄准。

还有飞行员的辅助培训系统,跟我们看到不一样的,就是目前不采用大屏幕的图显方式,基本上培训里面头上戴一个头盔,当飞机坠毁的时候会给他一个强烈的压迫感。

军事应用相关的技术,第一个就是HUD的关键指标。现场展示的两副跟悬浮显示相关的,平显就是这个原理。右边这个,中间有一块镜子,类似于叫半导半透镜,浴缸里面的水是透明的,通过这个镜子,我们可以把鱼的影响放在这个火炬里面去,远远看上去可以看到是游在火炬当中的一条鱼。不管是国外还是国内的产品,平显的光幕都差不多。

VR体验当中非常重要的是沉浸感,是受到它的市场影响比较大,市场做大以后,系统的设计本身难度也会变得比较大一些,现在一些平显是实际体现的一些效果。

眼盒,主要是驾驶员不可能坐在座位上一动不动,它肯定头盔在一定的范围活动,它出了一定的范围之内不会看到全部的图像,这里面一般需要有一个眼盒。

现在的平显光路比较的复杂,这是车载的光路,它平显比较大。下面也是一个平显的设计。最右下角,我们认为是最常用的平显,最重要的是它的眼盒会非常大。

咱们做VR的,很多对平显这块,尤其是车载的平显这块比较的关注,这里面有两个产品,一个是标志3008,它有一个组合镜,右下角是一个组合图。

这种是没有单独在一起的,这是目前车企比较追求的,车载HUD,它借用了汽车的前风挡玻璃作为组合镜。最下面说明宝马E70的车载HUD非常的复杂,因为它前面挡风玻璃返回的像往往不真实的,会使我们产生一种虚拟的感觉。之前我们国内还不能做,从国外买回来一块得5万块钱。去年据说福耀已经开始做这种玻璃。我们可以看到,在中间位置的时候可以看到完整的图像,在偏上或者偏下,看到的都会有一定的差距。

上述的这些因素影响,导致咱们现在能够看到一些问题,用我们话说是理想很丰满,现实很骨干。从上面的图可以看到有一些是真实的,但是有一些是显示的比较的夸张。比如前面显示的远远没有这么大,它只是2度左右,上面的一些往往都是宣传的视频。往往都是挡风玻璃上的上面或者下面都是不像图上显示的那样的先进。我们可以看到很大的一片区域,只有前面或者中间的角度可以看到,这是目前做得比较好的效果。

中航一直在做车载HUD方面的设计,目前我们主要跟北京汽车、大众这块搞一些前装的合作。右边是我们设计原理的示意。我们希望把它藏在中控台,另外成像在车前5-10米。

中航在这块主要借用了原有的机载的相关技术,比较核心的技术,我们运用了光学成像脖。对于平显来讲,我们希望图像发生器上的能量能够尽可能多的反射回来,另外车外发射的光线能够尽可能的进到车内来,能够看到。绝大部分的产品都是采用分设率和透彻率是3:7的关系,就是白天亮度比较高,亮度比较暗一些,晚上亮度比较低,能够有一些膜对它有一些遮挡。目前新一代战机的数字平显采用了液晶,实验室亮度可以到6.5万左右。还有光机设计,我们通过光机设计能够保证它有比较大的市场和眼盒,另外结构相对比较的紧凑。

我们介绍一下虚拟现实的三维显示技术。

在提显示之前简单跟大家交流一下关于人对三维显示的一些生理因素,相应来说看一个物体有立体感或者三维感有以下四个因素。一个是焦点调节,二是辐辏,三是双眼时差,因为物体有一个纵深感,图像会有一定的差别,四是运动视差,比如一个转盘,边缘线速大,中间时速小,可以通过这些看到它的视差。

两个眼睛看到图像之间有一个轻微的差别,经过大脑会明显感受到,大雁和鹿的距离会有一个差距。

2007、2008年,三维显示这块关注度非常高,因为当时至少从国家层面非常的关键,那一时期大量的863和973项目投在上面,它希望在真实的效果赏贤使。这是当时演示阿凡达的时候。它可以分成两类,一个是全息的三维显示,它呈现光线的再现。另外就是提三维现实,主要是做象素的填充。

三维显示,目前采用了很多的方案,最左边是采用多屏的光阀。右边的方式是在中间的旋转一个螺旋体,这个螺旋体会扫描出一个空间,利用这个投影机呈现出螺旋的提三维的图片。第三个图片显示的是DNA的链,它也是一个高速旋转的体。右边是国内大学采用了高速旋转的LED屏的实验。

三维显示我们主要做的工作就是下面三个,第一种我们在正常的电影院观看3D影片的当中,经常会看到在影片当中探出一个飞机的头部等等的时候影片会有一个变形。我们可以对这种图片的变形进行视差型三维拍摄显示系统的设计方法。

畸变可控的视差型三维拍摄显示系统的设计方法。三维图像都存在畸变,无法满足遥感、遥测,或者机器人视觉,手术导航等专业领域的要求,三维系统的影响拍摄、显示、观看等环节各个因素均会影响最终感受到的立体影响畸变。

说舒适度方面有一些新的因素,它有比较根本的影响,左边这个图是我们看正常物体的感觉,焦距是在物体上的,所以它的辐辏焦点距离是平衡。右边,我们看立体图像,我们可以看到焦点是在屏幕上,我们可以看到焦点在什么位置它的辐辏在什么位置,我们可以看到焦点和辐辏有一些偏差,这是我们眼睛感觉不舒服的原因。

这一系列的实验去分析它对咱们观测的影响,一个是图像缺失,一般看一个东西越突出越难受,经常我们在影院看到都是在一个框内,真正突出图像的很少。

新型体三维显示的技术,它是三维像视的情况,显示三维的图像。通过图像的旋转,会产生不同三维的显示图像。

这是实际拍摄的一些效果,左下角三个都是当时拍摄的,通过3DMax制作的,下面左边两副图,一个是图谷德俯视图,上面的手就是我的手,就是把体三维和三维显示结合起来。

中航工业当时成立联创的时候,在光电传感和外部机器人和3D重现这块的技术,我们希望在军事方针训练,医疗、教育等方面进行应用。我们中航工业为了发展民品这块也有自己的民品基金,也会成立相关的VR的基金,我们希望联创运用市场化的方式,脱离中航体系的限制,发展我们的VR产业,跟外部的资本和创业孵化企业一起合作,一起推动VR。

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责任编辑:zenghui
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