虛擬現(xiàn)實(shí)硬件

采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶從本人的視點(diǎn)出發(fā)，借助特殊的輸入輸出設(shè)備，采用自然的方式與虛擬世界的物體進(jìn)展交互，相互影響。虛擬現(xiàn)實(shí)：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)——“3I〞圖Immersion-Interaction-ImaginationImmersionImaginationInteraction桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)加強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件用戶+硬件+虛擬環(huán)境交互性用戶虛擬環(huán)境用戶信息反響信息輸入輸出設(shè)備必要性：交互性——VR根本特性特殊的人機(jī)接口與外部設(shè)備是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的必要手段商品化，不成熟原型終極目的：能滿足快速、自然的交互如：身體運(yùn)動——3-D位置跟蹤器；手勢——傳感手套；視覺反響——立體顯示器；虛擬聲音——3-D聲音生成器；察看方向——跟蹤球和支配桿。

VR硬件的系統(tǒng)集成VR系統(tǒng)需求：一個(gè)以計(jì)算機(jī)為中心、將多種I/O交互設(shè)備協(xié)調(diào)組合在一同的硬件平臺。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能：保證虛擬三維場景的實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示，盡量減少延遲；協(xié)調(diào)各種I/O交互設(shè)備之間的任務(wù)，確保系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)的性能。PC機(jī)、任務(wù)站和超級計(jì)算機(jī)等VIEW系統(tǒng)組成VR系統(tǒng)平臺——VIEW〔VirtualInterfaceEnvironmentWorkstation〕VIEW:一組由計(jì)算機(jī)控制的I/O子系統(tǒng)提供虛擬環(huán)境所需的各種覺得通道的識別和控制功能HP公司的HP900／835SGI的圖形計(jì)算機(jī)或HPSRX圖形系統(tǒng)——圖形處置Plohemus空間跟蹤系統(tǒng)——跟蹤手部位置LEEP廣角立體視景頭戴顯示器和單色液晶顯示器麥克風(fēng)——語音識別兩個(gè)耳機(jī)——三維聲音跟蹤VPL數(shù)據(jù)手套——識別運(yùn)用者手勢控制系統(tǒng)的行為BOOMCRT顯示器及FakeSpace遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)三維跟蹤傳感設(shè)備立體鼠標(biāo)傳感手套數(shù)據(jù)衣立體顯示器觸覺和力覺反響安裝3-D聲音生成器典型輸入輸出安裝：跟蹤器的作用：獲得挪動對象的位置和方向信息；運(yùn)用：航行、導(dǎo)彈、CG藝術(shù)、交通、GPS等VR：高精度、快速、丈量范圍小1、三維位置跟蹤器跟蹤器：跟蹤身體身體跟蹤：VR系統(tǒng)感知參與者位置和動作；身體姿態(tài)與手勢；跟蹤頭部：頭的朝向，影響繪制場景手和手指：手提供了與世界交互的方法眼睛：眼睛的凝視方向軀干：軀干的方向腳：確定遨游速度和方向其它身體部位：體溫、心率等間接跟蹤：運(yùn)用物理對象而不是身體部位來估計(jì)參與者的位置；跟蹤器跟蹤物體的挪動：3-D空間中挪動物體的參數(shù)：在挪動物體上捆綁一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，那么對象有：三個(gè)平移參數(shù)：沿X，Y，Z軸挪動；三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)：沿X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)，稱為“yaw〞，“pitch〞，“roll〞；六個(gè)運(yùn)動方向相互正交，構(gòu)成六個(gè)獨(dú)立變量：x，y，z，程度角，俯仰角，偏轉(zhuǎn)角，被稱為6自在度〔DegreeofFreedom，DOM〕不良跟蹤器的后果不良跟蹤器即定位誤差較大的跟蹤器定位誤差：跟蹤對象出如今不該出現(xiàn)的位置上；體驗(yàn)與閱歷相違背；定位誤差將給用戶呵斥一種類似于運(yùn)動病的病癥，如眩暈、暈船感、視覺混亂、身體乏力等；衡量跟蹤器性能的參數(shù)精度抖動偏向延遲更新率跟蹤器的性能參數(shù)－精度跟蹤器的精度指對象真實(shí)的三維位置與跟蹤器丈量出的三維位置值之間的差值留意：差值↓跟蹤器的精度↑跟蹤器越準(zhǔn)確精度的單位：毫米，度精度隨著與坐標(biāo)原點(diǎn)的間隔的添加而降低精度與分辨率不同：一個(gè)是表征測得的位置與真實(shí)位置的差值，一個(gè)是可測得的被跟蹤對象的最小的三維位置變化跟蹤器的性能參數(shù)－抖動跟蹤器的抖動指當(dāng)被跟蹤對象固定不變時(shí)，跟蹤器輸出結(jié)果的變化。留意：理想情況下，抖動應(yīng)該為零，測得的位置為固定值抖動不是一個(gè)常數(shù)，受周圍環(huán)境的影響嚴(yán)重的抖動會導(dǎo)致虛擬對象振動和跳動跟蹤器的性能參數(shù)－偏向跟蹤器的偏向指跟蹤器隨著時(shí)間的推移而積累的誤差。留意：偏向的根源在于跟蹤器的不準(zhǔn)確性偏向與時(shí)間相關(guān)，時(shí)間越長，積累的偏向越大校正：運(yùn)用另一個(gè)無偏向的跟蹤器周期性的對當(dāng)前的跟蹤器進(jìn)展零位調(diào)整。跟蹤器的性能參數(shù)－延遲跟蹤器的延遲指對象的位置或方向的變化與跟蹤器檢測到這種變化之間的時(shí)間差留意：延遲的緣由在于：跟蹤器對挪動對象的運(yùn)動總是滯后的。系統(tǒng)延遲＝丈量延遲＋通訊延遲＋繪制與顯示延遲導(dǎo)致HMD的運(yùn)動與用戶看到的虛擬場景的運(yùn)動之間有很大的時(shí)間遲滯對于運(yùn)用者來說，一方面沉浸感降低，另一方面導(dǎo)致“仿真病〞。降低延遲的方法：同步鎖相：讓跟蹤器和通訊的周期與顯示的周期同步。運(yùn)用高速通訊線路提高跟蹤器的采樣率〔更新率〕跟蹤器的性能參數(shù)－更新率跟蹤器的更新率指跟蹤器每秒鐘報(bào)告的丈量數(shù)據(jù)集的次數(shù)3種常用跟蹤技術(shù)的主要性能目的跟蹤器類型分辨率精度延遲跟蹤范圍電磁波1mm0.03mm3mm0.1mm50ms半徑<1.6m的半球形超聲波10mm0.5mm依空氣密度變化30ms4～5m3光學(xué)2mm0.02mm1mm＜1ms4～8m3〔可擴(kuò)展至14m3〕三維位置跟蹤器類型機(jī)械跟蹤器電磁跟蹤器〔交流、直流〕超聲波跟蹤器光學(xué)跟蹤器混合慣性跟蹤器機(jī)械跟蹤器定義：機(jī)械跟蹤器：一個(gè)串行或并行的運(yùn)動構(gòu)造，由多個(gè)帶有傳感器的關(guān)節(jié)銜接在一同的連桿構(gòu)成。Gypsy動作捕獲系統(tǒng)無線動作捕獲系統(tǒng)范圍：在戶外的有效間隔可以到達(dá)0.8公里，相當(dāng)于450個(gè)足球場的范圍；室內(nèi)的范圍為180米沒有攝象頭--直接記錄人體的身體動作操作非常簡單便攜Gypsy特點(diǎn)：15個(gè)關(guān)節(jié)位置由42個(gè)單導(dǎo)游電塑料精細(xì)電位記測得精度0.08度，范圍18米，采樣頻率30運(yùn)用了腳步微動開關(guān)運(yùn)用了陀螺儀機(jī)械跟蹤器的優(yōu)點(diǎn)簡單易用精度堅(jiān)持相對穩(wěn)定，根本取決于關(guān)節(jié)傳感器的分辨率相對于電磁跟蹤器，不受周圍環(huán)境中金屬物質(zhì)和磁場的影響相對于光學(xué)跟蹤器，不存在視覺阻撓問題機(jī)械跟蹤器的缺陷任務(wù)范圍有限：機(jī)械臂有尺寸限制，過長那么分量和慣性添加，機(jī)械振動敏感性添加。自在度小跟分量有關(guān)的人機(jī)工程學(xué)問題三維位置跟蹤器類型機(jī)械跟蹤器電磁跟蹤器〔交流、直流〕超聲波跟蹤器光學(xué)跟蹤器混合慣性跟蹤器非接觸式跟蹤器的原理介質(zhì)：電磁、超聲波、紅外照相、LED、加速計(jì)、陀螺儀。定義：電磁跟蹤器：一種非接觸式的位置丈量設(shè)備，由一個(gè)固定發(fā)射器產(chǎn)生電磁場，確定挪動接受單元的實(shí)時(shí)位置。電磁跟蹤器：發(fā)射器：發(fā)射磁場接納器：接受磁場，將信號送到控制部件控制部件：計(jì)算得出跟蹤目的的數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：不受視野阻撓的限制交流電磁跟蹤器根本原理：發(fā)射器：〔三個(gè)相互垂直的線圈天線〕依次產(chǎn)生三個(gè)正交交流磁場接納器〔三個(gè)正交線圈〕產(chǎn)生9個(gè)電壓值計(jì)算接納器相對于發(fā)射器的位置和方向。Polhemus跟蹤器Polhemus公司消費(fèi)方位跟蹤器：Isotrak3Space跟蹤器FastrakVPLDataGlove：IsotrackIsoTrack特點(diǎn)：交流電磁式延遲：30ms采樣率：60抖動：1度，導(dǎo)致顫抖FASTRAK：非金屬上的快速動作捕捉器，取樣頻率達(dá)每秒120次；適用于頭部跟蹤、手部跟蹤、儀器追蹤、生物機(jī)械分析、機(jī)械臂動作捕捉等運(yùn)用VPLDataGlove：FastrackFastTrack特點(diǎn)：交流電磁式運(yùn)用DSP體系構(gòu)造采樣率：120抖動：0.1度任務(wù)范圍：0.75m,3×0.75m可掛接多個(gè)接納器，采樣率隨之下降交流電磁跟蹤器的缺陷強(qiáng)磁場環(huán)境：金屬物質(zhì)：交變磁場中會產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生小磁場磁性物質(zhì)：本身具有磁場措施：防止附近有強(qiáng)磁場、大塊金屬和磁性物質(zhì)存在。直流電磁跟蹤系統(tǒng)：減少畸變渦流的影響只在丈量周期開場時(shí)產(chǎn)生渦流渦流衰減到零時(shí)系統(tǒng)會到達(dá)一種穩(wěn)定形狀直流電跟蹤器根本原理：發(fā)射器〔三個(gè)相互垂直的線圈天線〕依次產(chǎn)生三個(gè)脈沖磁場接納器〔三個(gè)磁力計(jì)或霍爾效應(yīng)傳感器〕產(chǎn)生9個(gè)電壓值，計(jì)算接納器相對于發(fā)射器的位置和方向Ascension技術(shù)公司直流電磁跟蹤器：BirdFlockofBirdsERT〔BigBird〕AscensionBird跟蹤器發(fā)射器：發(fā)射一系列脈沖，控制發(fā)射場的開與關(guān)。特點(diǎn)：減小由金屬物體所感應(yīng)的畸變渦流場，渦流只在磁場發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生。Polhemus3space發(fā)射器發(fā)射延續(xù)變化的磁場，延續(xù)不斷地產(chǎn)生渦流Bird發(fā)射器發(fā)射磁脈沖，只在丈量周期開場時(shí)產(chǎn)生渦流。一旦磁場到達(dá)了穩(wěn)態(tài)，就不再產(chǎn)生渦流三維位置跟蹤器類型機(jī)械跟蹤器電磁跟蹤器〔交流、直流〕超聲波跟蹤器光學(xué)跟蹤器混合慣性跟蹤器超聲波跟蹤器定義：利用不同聲源的聲音到達(dá)某一特定地點(diǎn)的時(shí)間差、相位差及聲壓差，進(jìn)展定位與跟蹤。Piltdown三維羅盤六自在度的實(shí)時(shí)方向和位置跟蹤器第一個(gè)運(yùn)用相位相關(guān)技術(shù)的商用跟蹤器。位置的跟蹤：運(yùn)用超音速技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，不受外部磁場和鋼鐵資料的影響羅盤控制單元：控制羅盤操作，管理數(shù)據(jù)采集，位置計(jì)算。發(fā)射器系統(tǒng)：發(fā)射不同的頻率超音速信號。接納器系統(tǒng)：采集發(fā)射器系統(tǒng)發(fā)射的超音速信號，經(jīng)過電纜把它們傳回控制單元?？刂茊卧航?jīng)過RS-232C接口與主機(jī)進(jìn)展通訊。三維位置跟蹤器立體鼠標(biāo)傳感手套數(shù)據(jù)衣立體顯示器3-D聲音生成器觸覺和力覺反響安裝2、立體鼠標(biāo)普通鼠標(biāo):平面運(yùn)動立體鼠標(biāo)：六個(gè)自在度的運(yùn)動Spacemouse，如3Space公司的SpaceBallcubicmouseSpaceBall50003Dconnexion公司的Spacemouse三維鼠標(biāo)三維位置跟蹤器立體鼠標(biāo)傳感手套數(shù)據(jù)衣立體顯示器3-D聲音生成器觸覺和力覺反響安裝VR強(qiáng)調(diào)以自然方式進(jìn)展交互——手勢把手勢用于人機(jī)交互：賦予手勢確切的交互操作的含義帶傳感器的手套，能把手指和手掌伸屈時(shí)的各種姿態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給計(jì)算機(jī)；3、傳感手套傳感手套要配備位置跟蹤器以檢測手的實(shí)踐位置和方位；傳感手套：數(shù)據(jù)手套、賽伯手套、威力手套、手控制器、說話手套最早的傳感手套〔VPL〕把人手的動作轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)的輸入信號；構(gòu)成：很輕的彈性資料構(gòu)成。彈性資料緊貼在手上，同時(shí)附許多位置、方向傳感器和光纖導(dǎo)線，以檢測手的運(yùn)動。光纖：丈量手指的彎曲、伸展，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，手指的動作信息被計(jì)算機(jī)識別。DataGlove光導(dǎo)纖維傳感器：監(jiān)視手指彎曲和伸展位置方向跟蹤系統(tǒng)：監(jiān)視手的位置和方向微處置器：監(jiān)控經(jīng)過光導(dǎo)纖維的光量及由空間跟蹤器前往的信息，對數(shù)據(jù)分析后傳送給主機(jī)。任務(wù)原理：光導(dǎo)纖維：丈量手指角度。當(dāng)光導(dǎo)纖維彎曲時(shí)，傳輸?shù)墓鈱袚p失，傳輸?shù)墓饬颗c其彎曲程度有關(guān)。手指關(guān)節(jié)運(yùn)動時(shí)，纖維彎曲導(dǎo)致光的散失。高精度傳感器系統(tǒng)，準(zhǔn)確跟蹤人手的復(fù)雜運(yùn)動外輪廓附著在手的反面，監(jiān)視手的整個(gè)運(yùn)動過程每一個(gè)手指關(guān)節(jié)上附著一個(gè)HallEffect傳感器，丈量手指三個(gè)彎曲動作及手指間的動作。丈量20個(gè)關(guān)節(jié)的角度，并將數(shù)據(jù)送給主機(jī)。EXOS的精巧手控設(shè)備EXOS精巧手控設(shè)備為家庭視頻游戲市場專門設(shè)計(jì)的，性能比其他同類產(chǎn)品低得多，但價(jià)錢較為廉價(jià)運(yùn)用基于有一恒定彈力的塑料的張力丈量儀。一個(gè)單獨(dú)的傳感器一次丈量一切關(guān)節(jié)，不能檢測某一特殊的關(guān)節(jié)。PowerGloveVirtex公司的一種新高精度關(guān)節(jié)傳感技術(shù)，被廣泛用來創(chuàng)建、終止、定位三維物體。有22個(gè)傳感器，每個(gè)手指三個(gè)彎曲傳感器和一個(gè)外展肌傳感器。拇指與小手指由一傳感器相連，手腕處有一傳感器。一個(gè)高精度設(shè)備，能提供準(zhǔn)確而延續(xù)的輸出。CyberGlove傳感手套DataGloveCyberGloveCyberGrasp三維位置跟蹤器傳感手套立體鼠標(biāo)數(shù)據(jù)衣立體顯示器3-D聲音生成器觸覺和力覺反響安裝識別全身運(yùn)動對人體大約50多個(gè)不同的關(guān)節(jié)進(jìn)展丈量，包括膝蓋、手臂、軀干和腳。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，身體的運(yùn)動信息被計(jì)算機(jī)識別。光纖系統(tǒng):大量光纖裝在一個(gè)緊身衣服上，能丈量肢體的位置，用計(jì)算機(jī)重建出圖象。4、數(shù)據(jù)衣問題??人外形變化太大需求運(yùn)用多個(gè)空間跟蹤器：檢測肢體伸展情況檢測肢體的空間位置及方向多個(gè)跟蹤器提高計(jì)算速度，到達(dá)實(shí)時(shí)性更加困難。三維位置跟蹤器傳感手套立體鼠標(biāo)數(shù)據(jù)衣立體顯示設(shè)備3-D聲音生成器觸覺和力覺反響安裝5、立體顯示設(shè)備立體顯示原理常用立體顯示安裝HMDBOOM立體眼鏡立體投影顯示3D顯示器立體視覺：人眼覺得到空間立體感的主要緣由；兩只眼睛之間存在一定的間隔?？次矬w時(shí)，兩只眼睛從不同的角度來看，看到的畫面是不完全一樣的，中間存在一定的差別〔雙眼立體視覺〕，這個(gè)差別稱為“視差〞。大腦根據(jù)視差，產(chǎn)生物體遠(yuǎn)近位置的信息這種信息的直觀表現(xiàn)即立體感。

〔1〕立體顯示原理假設(shè)可以左右兩只眼睛從顯示器屏幕上看到兩副具有視差的有區(qū)別的畫面，反映到大腦，就會產(chǎn)生立體感。立體顯示設(shè)備就是為了實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)過程。首先，產(chǎn)生兩副具有視差的畫面真實(shí)場景：用兩架照相機(jī)相距一定的間隔同時(shí)拍攝即可得到具有視差的兩副畫面；3D游戲：經(jīng)過計(jì)算來得到具有視差的兩副畫面。然后：在顯示器上顯示出來最后：讓左眼只看到左眼的畫面，右眼只看到右眼的畫面立體圖的繪制對同一場景用左右兩個(gè)視點(diǎn)分別計(jì)算其透視圖，產(chǎn)生兩幅具有一定視差的圖象；在虛擬環(huán)境中，用戶的視場在程度方向至少要有110度，垂直方向60度，還要有不小于30度的雙目立體重疊立體圖象的顯示：1、同時(shí)顯示左右兩幅圖象稱為同時(shí)顯示技術(shù)〔time-parallel〕，是對兩幅圖象用不同的光波長顯示，用戶的眼睛片分別配以相應(yīng)的濾波片，使雙眼只能看到相應(yīng)的圖象；此技術(shù)在20世紀(jì)50年代被廣泛運(yùn)用于立體電影放映中；立體圖象的顯示：2、以一定的頻率交替顯示兩幅圖象稱為分時(shí)顯示技術(shù)〔time-multiplexed〕，兩幅圖象的交替頻率通常為30Hz；同時(shí)為了保證每只眼睛只能看到各自相應(yīng)的圖象，用戶經(jīng)過以一樣頻率同步切換的立體眼鏡來察看圖象；運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和可視化領(lǐng)域中運(yùn)用光柵顯示器，光柵顯示器的顯示方式和顯示內(nèi)容是無關(guān)的；分時(shí)顯示技術(shù)可以容易地經(jīng)過光柵顯示技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，所以在立體圖的顯示中占據(jù)了主導(dǎo)位置?！?〕常用立體顯示器立體眼鏡HMDBOOM立體投影顯示3D顯示器立體眼鏡：保證用戶左右眼只能看到對應(yīng)的左右視圖；包括：自動立體眼鏡〔有源立體眼鏡〕被動立體眼鏡〔無源立體眼睛〕——立體眼鏡立體眼鏡自動〔有源〕立體眼鏡鏡框上裝有電池及液晶調(diào)制器控制的鏡片；立體監(jiān)視器配有紅外線發(fā)射器，根據(jù)監(jiān)視器顯示左右眼視圖的頻率發(fā)射紅外控制信號；眼鏡的液晶調(diào)制器接納紅外控制信號眼鏡接到紅外控制信號后，調(diào)制鏡片上液晶的通斷形狀，即控制左右鏡片的透明和不透明形狀；如監(jiān)視器顯示左眼視圖，發(fā)射紅外信號使右眼鏡片處于不透明形狀，左眼處于透明形狀，這樣輪番切換；圖象效果好，但價(jià)錢昂貴；被動〔無源〕立體眼鏡根據(jù)光的偏震原理設(shè)計(jì)，左右鏡片是兩片正交的偏震濾光片，分別只允許一個(gè)方向的偏震光經(jīng)過監(jiān)視器顯示屏前裝一同樣大小的液晶立體調(diào)制器顯示器的左右眼視圖經(jīng)液晶立體調(diào)制器構(gòu)成左偏震光和右偏震光，分別透過左右鏡片，使左眼只能看到左視圖，右眼只能看到右視圖；無源立體眼鏡價(jià)錢低廉，無須紅外發(fā)射器；——頭盔式立體顯示器〔HMD〕頭盔式立體顯示器是VR普遍采用的立體顯示器是安裝在頭盔上的顯示安裝，頭盔顯示器戴在頭部，用機(jī)械方法固定，頭盔顯示器與頭之間不能有相對運(yùn)動；頭盔式立體顯示器〔HMD〕頭盔上裝有位置跟蹤器，可實(shí)時(shí)測出頭部的位置和朝向，并輸入計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成反映當(dāng)前位置和朝向的場景圖象并顯示在頭盔顯示器的屏幕上；用戶只能看到計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界，看不到其所處的現(xiàn)實(shí)世界，從而獲得沉浸感；頭盔顯示器的顯示屏不透明，間隔人眼很近，需用公用的光學(xué)系統(tǒng)〔LEEP系統(tǒng)〕使人眼能聚焦在如此近的間隔又不易疲勞；三維空間傳感器HMD基于LCD的頭盔式顯示器優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)缺陷：LCD分辨率有限Eyephone頭盔式顯示器運(yùn)用單色的便攜LCD電視顯示器，分辨率很低，顯示器是單色的。LX型Eyephone圖象由寬角FMT光學(xué)器件顯示。運(yùn)用了Fresnel透鏡，比最初的LEEP視覺系統(tǒng)輕。VPLHRX型Eyephone是基于LX型Eyephone的彩色立體顯示系統(tǒng)。運(yùn)用的LCD大約有350000個(gè)彩色象素，可以顯示較高分辨率的圖象VirtualResearch的飛行頭盔低分辨率，運(yùn)用寬角度LEEP系統(tǒng)。頭盔方式和溫馨程度方面設(shè)計(jì)很好，整體溫馨程度比其他大多數(shù)基于LCD的頭盔式顯示器要好，分量相對要輕，容易堅(jiān)持平衡?；贑RT的頭盔式顯示器優(yōu)點(diǎn)：低本錢小規(guī)格高分辨率帶有光導(dǎo)纖維的頭盔式顯示器CRT設(shè)備比LCD有較高的分辨率，但很笨重。由于電子束直徑、點(diǎn)的聚焦和磷光體顆粒大小等緣由影響CRT的分辨率。處理方法：運(yùn)用一個(gè)大屏幕、高分辨率的CRT作為圖象源，把它的圖象銜接到頭盔式顯示器上光導(dǎo)纖維用來把CRT的圖象傳送給頭盔上的視覺系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：能運(yùn)用非常高分辨率的顯示源，卻不給頭部帶來分量上的難題?！狟OOMLCD和CRT的HMD都會遭到頭部跟蹤延遲的影響；延遲太大，運(yùn)用戶產(chǎn)生不適感需求有快速跟蹤機(jī)制和快速圖形繪制NASA的研討與VIEW工程結(jié)合產(chǎn)生了“基于平衡CRT的立體察看器CCSV〞，它運(yùn)用一個(gè)機(jī)械臂支撐CRTCCSV的概念由Fakespace公司開展為“BOOM〞〔BinocularOmni-OrientationalMonitor，雙目全方位監(jiān)視器〕半投入式視覺顯示設(shè)備。類似于一對雙目望遠(yuǎn)鏡，把兩個(gè)獨(dú)立的CRT顯示器捆綁在一同，用戶用手支配顯示器的位置，察看一個(gè)可挪動的、寬視角的虛擬空間——立體投影顯示基于空間投影的顯示技術(shù)CAVE洞穴式立體顯示安裝90年代初由美國Illinois大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室為抑制HMD存在的問題而研制的一個(gè)10X10X9英尺大小的房間；每一面墻與地板均由大屏幕背投影機(jī)投上1024X768分辨率的立體圖像；用戶戴上立體眼鏡能從空間中恣意方向看到立體圖像；CAVE系統(tǒng)中配有三維立體聲系統(tǒng)；CAVE系統(tǒng)的關(guān)鍵是計(jì)算投影和構(gòu)成立體圖形，投影面相當(dāng)于墻面；特點(diǎn)：讓幾個(gè)用戶同時(shí)沉浸在同一個(gè)虛擬世界中進(jìn)展協(xié)同任務(wù)；——3D顯示器讓畫面充溢在整個(gè)空間；MIT媒體實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了一種被稱為邊光顯示器的新型三維顯示器，不需用戶戴上專門的眼鏡也能察看到立體的圖像。把光源從顯示器的下面向上發(fā)射，經(jīng)過顯示器內(nèi)部的發(fā)射與折射，運(yùn)用戶能看到立體的圖像。優(yōu)點(diǎn)：對顯示器周圍的環(huán)境沒有任何嚴(yán)厲的要求。3D顯示器經(jīng)過兩部分的處置。軟件處置，把圖像處置成需求的格式，比如左右眼交叉的柵狀圖。硬件手段：比如條狀透鏡組將左右眼畫面分別折射到各自的區(qū)域，觀看者站在一些特定的位置上，左眼處于左眼圖像區(qū)只能看到左眼圖像，右眼只能看到右眼圖像。由于技術(shù)上緣由，目前的3D顯示器根本都是基于LCD液晶或者PDP等離子顯示器的。Autostereoscopic：3D顯示安裝產(chǎn)生左右兩副有視差的圖像，顯示出來，左眼看到左眼圖像，右眼看到右眼圖像以前的3D顯示設(shè)備要運(yùn)用一個(gè)設(shè)備〔液晶眼鏡、紅藍(lán)眼鏡等〕來分別左右眼畫面，如今的3D顯示器那么無需這樣的設(shè)備，所以稱為autostereoscopic或者glassless——不需佩戴3D眼鏡可以直接看代表性的3D顯示器：德國4D-Vision公司的4D-Vision技術(shù)DTI的視差照明技術(shù)ParallaxIllumination〕利浦的多注重點(diǎn)技術(shù)〔Multiview3D-LCD〕德累斯頓大學(xué)的D4D技術(shù)4D-Vision最吸引人的產(chǎn)品就是4D50將3D技術(shù)運(yùn)用于50英寸大屏幕等離子顯示器，培育一款極具震撼力的產(chǎn)品。DTI的視差照明技術(shù)ParallaxIlluminationDTI的2021XLS顯示器照片原理：左右眼圖像在一副畫面上顯示將每副畫面分割成一列一列，左右眼列交叉，構(gòu)成一副特殊的畫面，其中奇數(shù)列為左眼畫面，偶數(shù)列為右眼畫面最終立體畫面的分辨率只需顯示器分辨率的一半。假設(shè)顯示器的分辨率為1024x768，那么眼睛所看到的畫面的分辨率為512x768。飛利浦的多注重點(diǎn)Multiview3D-LCD飛利浦在3D顯示器方面，采用了多注重點(diǎn)的技術(shù)。原理：把多視點(diǎn)圖像進(jìn)展分解，按像素劃分成豎列然后把豎列交叉陳列拼成一副圖像Dresden3DDisplay〔D4D〕德累斯頓技術(shù)大學(xué)D4Dc_181照片添加軌跡探測系統(tǒng)，跟蹤腦袋的位置，實(shí)時(shí)調(diào)整顯示器左右畫面反射角度，到達(dá)很好的觀看效果，不受位置限制。不能用于多人觀看未來立體顯示器展望

360度顯示器照片目前的3D顯示器，屬于單視點(diǎn)的立體顯示安裝，重現(xiàn)的是在某一點(diǎn)的立體視覺效果，想看到物體側(cè)面或后面是不能夠的。未來的立體顯示器將是多視點(diǎn)的類似全息技術(shù)的效果，可經(jīng)過改動視點(diǎn)看場景或物體的其它面。三維位置跟蹤器傳感手套立體鼠標(biāo)數(shù)據(jù)衣顯示設(shè)備3-D聲音生成器觸覺反響6、3-D聲音生成器3-D聲音不是立體聲，是指由計(jì)算機(jī)生成的、能由人工設(shè)定聲源在空間中三維位置的一種聲音；3-D聲音生成器是利用人類定位聲音的特點(diǎn)生成出3-D聲音的一套軟硬件系統(tǒng)；三維位置跟蹤器傳感手套立體鼠標(biāo)數(shù)據(jù)衣顯示設(shè)備3-D聲音生成器觸覺反響VR產(chǎn)生“沉浸〞效果的關(guān)鍵要素之一是用戶能否用手或身體的其他部分去操作虛擬物體，并在操作的同時(shí)可以覺得到虛擬物體的反作用力。沒有力覺反響作用的系統(tǒng)至少有兩個(gè)缺陷：首先是缺乏真實(shí)感；其次是給視覺計(jì)算帶來費(fèi)事7、觸覺反響觸覺反響的分類Note：只討論與手和手腕有關(guān)的觸覺反響接觸反響：接觸反響傳送接觸外表的幾何構(gòu)造、虛擬對象的外表硬度、滑動和溫度等實(shí)時(shí)信息。它不會自動抵抗用戶的觸摸運(yùn)動，不能阻止用戶穿過虛擬外表力反響：力反響提供虛擬對象外表柔順性、對象的分量和慣性等實(shí)時(shí)信息。它自動抵抗用戶的觸摸運(yùn)動，并能阻止該運(yùn)動。觸覺反響接口的要求：真實(shí)性平安性輕便溫馨性折中性人類觸覺系統(tǒng)－感知類型1、觸覺感知：

2、溫度感知：溫度傳感器：位于表皮層〔冷敏〕，位于真皮層〔熱感〕，空間分別率小損傷感受器：對超出負(fù)15度－45度的溫度敏感，并引發(fā)疼痛3、本體感知：即人對本人身體位置和運(yùn)動的感知。神經(jīng)系統(tǒng)、觸覺傳感器共同作用的構(gòu)造。4、肌肉運(yùn)動感知：人所感知的肌肉的收縮與伸展。是對本體感受的補(bǔ)充。肌肉疲勞感知，影響對力的判別觸覺反響接口觸覺鼠標(biāo)－iFeeliFeel任務(wù)原理：在普通鼠標(biāo)構(gòu)造的根底上添加一個(gè)電子鼓勵器，其中的質(zhì)量塊隨著磁場的變化上下運(yùn)動，從而產(chǎn)生振動，使得手得到振動觸覺的回饋。 iFeel特點(diǎn)：運(yùn)用電子鼓勵器，振動式振動幅度和頻率可調(diào)，可以感知觸覺紋理〔窗口邊緣、菜單、超鏈接、不同粗糙程度的地面布料等〕光電式USB接口售價(jià)：40美圓觸覺手套－CyberTuchCyberTuch任務(wù)原理：CyberTuch特點(diǎn)：運(yùn)用6個(gè)振動鼓勵器〔直流、離心質(zhì)體〕帶手勢接口傳感器可產(chǎn)復(fù)雜的觸覺反響方式用戶大的運(yùn)動自在度RS－232接口售價(jià)：15000美圓溫度反響手套溫度反響手套的作用：協(xié)助用戶確定虛擬物體外表的熱量特性〔溫度高低〕，協(xié)助用戶確定虛擬物體的材質(zhì)〔如高導(dǎo)熱性的金屬和低導(dǎo)熱性的木頭等〕，從而提高虛擬環(huán)境的真實(shí)感溫度反響手套中對熱量鼓勵器的要求：能進(jìn)展較快的溫度變化?！矡醾鲗?dǎo)、熱對流、熱輻射〕小巧輕便干凈快捷，以堅(jiān)持溫度變化的快速溫度平安觸覺反響接口力反響接口力反響接口的特點(diǎn)：能提供真實(shí)的力來阻止用戶的運(yùn)動，運(yùn)用戶感到力的存在需求更大的鼓勵器和更重的構(gòu)造，更昂貴和復(fù)雜需結(jié)實(shí)地固定，以防滑動和事故一個(gè)重要特性是機(jī)械帶寬機(jī)械帶寬：力反響接口的機(jī)械帶寬表示用戶〔經(jīng)過手指附件、手柄和萬向接頭等〕覺得到力的頻率和轉(zhuǎn)矩的刷新率〔HZ〕力反響接口力反響支配桿〔Joystick〕PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce力反響支配桿特點(diǎn)：簡單、廉價(jià)三自在度、兩個(gè)自在度上有力反響按鈕有反響直流電子鼓勵器產(chǎn)生中等大小的力有較大的機(jī)械帶寬

典型設(shè)備－Logitech的WingManForce3D支配桿的力反響系統(tǒng)力反響接口力反響支配桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForcePhanTom特點(diǎn)小型桌面，鐵筆末端，直觀六自在度，三個(gè)活潑自在度提供反響三個(gè)力反響鼓勵器位置解碼器，跟蹤位置能提供比較真實(shí)的碰撞反響，特別是與鞏固物體的碰撞機(jī)械帶寬比較小接口：并行接口反響力比較?。豪^續(xù)力1.7N,峰值6.4N。價(jià)錢：16000美圓力反響接口力反響支配桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForceHapiticMaster臂特點(diǎn)較大型的柱狀機(jī)器人，更大的任務(wù)范圍三自在度：旋轉(zhuǎn)、上下挪動、前后挪動主要用途：VR輔助康復(fù)醫(yī)療等較大的力反響：250N機(jī)械帶寬較小慣性較大價(jià)錢：34000美圓力反響接口力反響支配桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForceCyberGrasp特點(diǎn)手腕三維跟蹤器靈敏的手勢、運(yùn)動空間鼓勵器經(jīng)過機(jī)械放大安裝傳送到手指，力是單向的FCU〔力控制單元〕：位置信息、手勢信息、力、以太網(wǎng)通訊較大的力反響：16N價(jià)錢：39000美圓力反響接口力反響支配桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForceCyberForce特點(diǎn)CyberGrasp的附屬品模擬對象的分量和慣性無跟蹤器三自在度，無扭矩適中的力反響：8.8N任務(wù)范圍有限：0.3m×0.3m×0.5m價(jià)錢：56000美圓(加CyberGrasp)VR系統(tǒng)中人的要素VR系統(tǒng)組成：計(jì)算機(jī)，接口和用戶。

接口設(shè)計(jì)必需思索人的要素，人的要素與VR系統(tǒng)性能直接相關(guān)。VR系統(tǒng)中人的要素眼睛耳朵身體覺得平衡和運(yùn)動眩暈眼睛——調(diào)理調(diào)理作用保證某個(gè)間隔的物體明晰，而其它間隔物體模糊。這起了濾波器的作用，使人集中關(guān)凝視場中部分區(qū)域。在HMD中沒有調(diào)理，2個(gè)圖象聚焦在2到3米間隔。眼睛——視覺暫留視覺暫留是視網(wǎng)膜的電化學(xué)景象呵斥視覺的反響時(shí)間。當(dāng)觀看很短的光脈沖時(shí)，視桿細(xì)胞得到約0.25s的