定义:远程再现是指远程存在和远程沉浸两类相似的虚拟现实系统。远程存在(Telepresence)也称为遥现、远程呈现,是一种用虚拟现实技术实现远程复杂控制的技术。高速的桌面计算机、数字摄像机和因特网使得沉浸式远程存在成为可能。远程存在将来自遥远地区的真实物理实体的三维图像与计算机生成的虚拟物体结合起来,是真实世界中物体及事件的实况“遥现”。它是一种虚拟现实技术,用户虽与某个真实场景相隔遥远,但可以通过计算机和电子装置获得足够的感觉显示和交互反馈,恰似身临其境,并可以介入对现场的遥操作。当在某处的操纵者操纵一个虚拟现实系统时,其结果却在远处的另一个地方发生。这种类型的投入要求使用一个立体头盔显示器和两台摄像机,可以提供视频通道。操作者的头盔显示器将它们组合成三维立体图像,这种图像使得操纵者有一种深度感,因而在观看虚拟环境时更清晰。有时操作者可以戴一个头盔,它与远地平台上的摄像机相连,也可以使用操纵杆或其他输入设备对其进行操作。输入设备中的位置跟踪器可以控制摄像机的方向、平移运动,至操纵臂或机械手;自动操纵臂可以将力反馈一并提供给操作者;有的还可以通过远地平台的话筒,获得听觉信息。
1996年10月伊利诺斯州立大学芝加哥分校的电子可视化实验室EVL(Electronic Visualization Laboratory)最早提出了“远程沉浸(Tele-immersion-)”这个术语,用来描述具有沉浸感的一类遥现系统。远程沉浸建立在高速网络的基础上,是协同可视化环境cvE(Collaborative Virtual Environments)、音频、视频会议以及超级计算机及海量数据存储的有机融合。远程沉浸是一种特殊的网络化虚拟现实环境,使用户可以跟远程的参与者共享一个虚拟空间,用户沉浸于一个从远程传输过来的渲染好的三维世界中。远程沉浸侧重人对虚拟环境的感受,遥现侧重人对远程虚拟场景的操作和控制能力,这里我们将远程沉浸和遥现统称为远程再现。
作为一种全新的人-机接口技术,虚拟现实的实质是使用户能与计算机产生的数据空间进行直观的、感性的、自然的交互。在这种意义下,远程存在回避了实时图形仿真技术目前的难点,即高质量彩色图形的生成和实时刷新。远程再现技术对于半自动机器人、无人驾驶车辆和恶劣工况下的各种遥操作等都具有很重要的应用前景。远程再现系统的一个典型应用是视频会议一通过把每位与会者的真实图像与虚拟会场结合起来,就可以让处于不同地区的与会者坐到同一张会议桌旁进行视频会议(从地理位置的分布性这一角度来看,该类应用也可以归为分布式虚拟现实系统)。
目前有两种比较常用也相对比较成熟的远程再现技术,一是大范围视频会议(Video Conference),二是使用“替身”来描述远程的参与者,称为 avatars大范围视频会议使用二维全景图像的环绕投影来给观察者一种临场感,这项技术只需要几个视点的正确排列,但缺乏深度感,也无法进行三维交互。第二项技术是使用三维图形制作的替身模型来描述远程的参与者,这种方式较为简单,只需要在本地将模型调出,进行渲染即可,但真实感较差,典型代表是CAVE6D。CAVE6D是CAVE5D与远程沉浸环境 CAVERNsort相结合的产物。CAVE5D由弗吉尼亚大学OD(Old Dominion University)和威斯康星-麦迪逊大学WISC(University of Wisconsin-Madison-)联合研制的一个可配置虚拟现实应用框架,它是在Vis5D的支持下运作的。Vis5D是一个强大的图形库,能够提供显示三维数字数据的可视化支持,广泛应用于大气、海洋及其他类似模型的可视化中。
VERNsort是一个用来建造协作式网络应用的开放源码平台,主要为高吞吐量的协作应用(不一定是CAVE应用)提供网络支持。另外,它还提供了建造远程沉浸应用的专门模块。由于 CAVERNsoft的支持,CAVE6D变成了一个远程沉浸环境。它允许多个用户在虚拟的环境里对超级计算数据进行可视化并与数据进行交互。参与者们不仅以角色的方式进入三维可视化场景中自由漫游,还可以改变可视化参数,如循环矢量、温度、风的速度、鱼群的分布等。CAVE6D不仅提供了交互式的可视化手段,还提供了让各地参与者协同交流和研究的手段。