虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

第一章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第1頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)定義（一）：由交互式計(jì)算機(jī)仿真組成一個(gè)媒體，能夠感知參加者位置和動(dòng)作，替換或增強(qiáng)一個(gè)或各種感覺反饋，從而產(chǎn)生一個(gè)精神沉醉或出現(xiàn)在仿真環(huán)境（虛擬世界）中感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第2頁(yè)采取以計(jì)算機(jī)技術(shù)為關(guān)鍵當(dāng)代高科技伎倆生成逼真視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等一體化虛擬環(huán)境，用戶從自己視點(diǎn)出發(fā)，借助特殊輸入輸出設(shè)備，采取自然方式與虛擬世界物體進(jìn)行交互，相互影響。虛擬現(xiàn)實(shí)定義（二）：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第3頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)——“3I”圖

Immersion-Interaction-ImaginationImmersionImaginationInteraction虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第4頁(yè)四類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第5頁(yè)桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第6頁(yè)

基于頭盔式顯示器系統(tǒng)投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)（遙在系統(tǒng)）沉醉式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第7頁(yè)基于頭盔式顯示器系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第8頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第9頁(yè)投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第10頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第11頁(yè)遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)（遙在系統(tǒng)）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第12頁(yè)增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第13頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第14頁(yè)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)+虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第15頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)：

=用戶+硬件+虛擬環(huán)境交互性用戶

虛擬環(huán)境用戶信息反饋信息虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第16頁(yè)第二章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第17頁(yè)用戶+硬件+虛擬環(huán)境交互性用戶

虛擬環(huán)境用戶信息反饋信息虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第18頁(yè)輸入輸出設(shè)備必要性：交互性——VR基本特征特殊人機(jī)接口與外部設(shè)備是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互必要伎倆商品化，不成熟原型終極目標(biāo)：

能滿足快速、自然交互虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第19頁(yè)如：身體運(yùn)動(dòng)——3-D位置跟蹤器；手勢(shì)——傳感手套；視覺反饋——立體顯示器；虛擬聲音——3-D聲音生成器；觀察方向——跟蹤球和操縱桿。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第20頁(yè)VR硬件系統(tǒng)集成VR系統(tǒng)需要：一個(gè)以計(jì)算機(jī)為關(guān)鍵、將各種I/O交互設(shè)備協(xié)調(diào)組合在一起硬件平臺(tái)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功效：保障虛擬三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示，盡可能降低延遲；協(xié)調(diào)各種I/O交互設(shè)備之間工作，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行性能。PC機(jī)、工作站和超級(jí)計(jì)算機(jī)等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第21頁(yè)VIEW系統(tǒng)組成VR系統(tǒng)平臺(tái)——VIEW（VirtualInterfaceEnvironmentWorkstation）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第22頁(yè)

VIEW:一組由計(jì)算機(jī)控制I/O子系統(tǒng)提供虛擬環(huán)境所需各種感覺通道識(shí)別和控制功效HP企業(yè)HP900／835SGI圖形計(jì)算機(jī)或HPSRX圖形系統(tǒng)——圖形處理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(yǔ)音識(shí)別兩個(gè)耳機(jī)——三維聲音跟蹤VPL數(shù)據(jù)手套——識(shí)別使用者手勢(shì)控制系統(tǒng)行為BOOMCRT顯示器及FakeSpace遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第23頁(yè)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饋裝置3-D聲音生成器經(jīng)典輸入輸出裝置：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第24頁(yè)跟蹤器作用：

取得移動(dòng)對(duì)象位置和方向信息；應(yīng)用：

航行、導(dǎo)彈、CG藝術(shù)、交通、GPS等VR：

高精度、快速、測(cè)量范圍小

1、三維位置跟蹤器虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第25頁(yè)跟蹤器：跟蹤身體

身體跟蹤：VR系統(tǒng)感知參加者位置和動(dòng)作；身體姿態(tài)與手勢(shì)；跟蹤頭部：頭朝向，影響繪制場(chǎng)景手和手指：手提供了與世界交互方法虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第26頁(yè)眼睛：眼睛注視方向軀干：軀干方向腳：確定漫游速度和方向其它身體部位：體溫、心率等間接跟蹤：使用物理對(duì)象而不是身體部位來(lái)預(yù)計(jì)參加者位置；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第27頁(yè)跟蹤器跟蹤物體移動(dòng)：3-D空間中移動(dòng)物體參數(shù)：在移動(dòng)物體上捆綁一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)系，則對(duì)象有：三個(gè)平移參數(shù)：沿X，Y，Z軸移動(dòng)；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(dòng)方向相互正交，組成六個(gè)獨(dú)立變量：x，y，z，水平角，俯仰角，偏轉(zhuǎn)角，被稱為6自由度（DegreeofFreedom，DOM）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第28頁(yè)不良跟蹤器后果不良跟蹤器即定位誤差較大跟蹤器定位誤差：跟蹤對(duì)象出現(xiàn)在不該出現(xiàn)位置上；體驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)相違反；定位誤差將給用戶造成一個(gè)類似于運(yùn)動(dòng)病癥狀，如眩暈、暈船感、視覺混亂、身體乏力等；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第29頁(yè)衡量跟蹤器性能參數(shù)精度抖動(dòng)偏差延遲更新率虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第30頁(yè)跟蹤器性能參數(shù)－精度跟蹤器精度

指對(duì)象真實(shí)三維位置與跟蹤器測(cè)量出三維位置值之間差值虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第31頁(yè)注意：差值↓

跟蹤器精度↑

跟蹤器越準(zhǔn)確精度單位：毫米，度精度伴隨與坐標(biāo)原點(diǎn)距離增加而降低精度與分辨率不一樣：一個(gè)是表征測(cè)得位置與真實(shí)位置差值，一個(gè)是可測(cè)得被跟蹤對(duì)象最小三維位置改變虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第32頁(yè)跟蹤器性能參數(shù)－抖動(dòng)跟蹤器抖動(dòng)

指當(dāng)被跟蹤對(duì)象固定不變時(shí)，跟蹤器輸出結(jié)果改變。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第33頁(yè)注意：理想情況下，抖動(dòng)應(yīng)該為零，測(cè)得位置為固定值抖動(dòng)不是一個(gè)常數(shù)，受周圍環(huán)境影響嚴(yán)重抖動(dòng)會(huì)造成虛擬對(duì)象振動(dòng)和跳動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第34頁(yè)跟蹤器性能參數(shù)－偏差跟蹤器偏差

指跟蹤器伴隨時(shí)間推移而積累誤差。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第35頁(yè)注意：偏差根源在于跟蹤器不準(zhǔn)確性偏差與時(shí)間相關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)，積累偏差越大校正：使用另一個(gè)無(wú)偏差跟蹤器周期性對(duì)當(dāng)前跟蹤器進(jìn)行零位調(diào)整。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第36頁(yè)跟蹤器性能參數(shù)－延遲跟蹤器延遲

指對(duì)象位置或方向改變與跟蹤器檢測(cè)到這種改變之間時(shí)間差虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第37頁(yè)注意：延遲原因在于：跟蹤器對(duì)移動(dòng)對(duì)象運(yùn)動(dòng)總是滯后。系統(tǒng)延遲＝測(cè)量延遲＋通信延遲＋繪制與顯示延遲導(dǎo)致HMD運(yùn)動(dòng)與用戶看到虛擬場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)之間有很大時(shí)間遲滯對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，一方面沉醉感降低，其次導(dǎo)致“仿真病”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第38頁(yè)降低延遲方法：同時(shí)鎖相：讓跟蹤器和通信周期與顯示周期同時(shí)。使用高速通信線路提升跟蹤器采樣率（更新率）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第39頁(yè)跟蹤器性能參數(shù)－更新率跟蹤器更新率

指跟蹤器每秒鐘匯報(bào)測(cè)量數(shù)據(jù)集次數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第40頁(yè)3種慣用跟蹤技術(shù)主要性能指標(biāo)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半球形超聲波10mm0.5mm依空氣密度改變30ms4～5m3光學(xué)2mm0.02mm1mm＜1ms4～8m3（可擴(kuò)展至14m3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第41頁(yè)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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第42頁(yè)機(jī)械跟蹤器定義：

機(jī)械跟蹤器：一個(gè)串行或并行運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，由多個(gè)帶有傳感器關(guān)節(jié)連接在一起連桿組成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第43頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第44頁(yè)Gypsy動(dòng)作捕捉系統(tǒng)無(wú)線動(dòng)作捕捉系統(tǒng)范圍：在戶外有效距離能夠到達(dá)0.8公里，相當(dāng)于450個(gè)足球場(chǎng)范圍；室內(nèi)范圍為180米沒有攝象頭--直接統(tǒng)計(jì)人體身體動(dòng)作操作非常簡(jiǎn)單便攜虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第45頁(yè)Gypsy特點(diǎn)：15個(gè)關(guān)節(jié)位置由42個(gè)單向?qū)щ娝芰暇茈娢挥洔y(cè)得精度0.08度，范圍18米，采樣頻率30使用了腳步微動(dòng)開關(guān)使用了陀螺儀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第46頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第47頁(yè)機(jī)械跟蹤器優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單易用精度保持相對(duì)穩(wěn)定，基本取決于關(guān)節(jié)傳感器分辨率相對(duì)于電磁跟蹤器，不受周圍環(huán)境中金屬物質(zhì)和磁場(chǎng)影響相對(duì)于光學(xué)跟蹤器，不存在視覺阻擋問(wèn)題虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第48頁(yè)機(jī)械跟蹤器缺點(diǎn)工作范圍有限：機(jī)械臂有尺寸限制，過(guò)長(zhǎng)則重量和慣性增加，機(jī)械振動(dòng)敏感性增加。自由度小跟重量相關(guān)人機(jī)工程學(xué)問(wèn)題虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第49頁(yè)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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第50頁(yè)非接觸式跟蹤器原理介質(zhì)：電磁、超聲波、紅外攝影、LED、加速計(jì)、陀螺儀。定義：電磁跟蹤器：一個(gè)非接觸式位置測(cè)量設(shè)備，由一個(gè)固定發(fā)射器產(chǎn)生電磁場(chǎng)，確定移動(dòng)接收單元實(shí)時(shí)位置。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第51頁(yè)電磁跟蹤器：發(fā)射器：發(fā)射磁場(chǎng)接收器：接收磁場(chǎng)，將信號(hào)送到控制部件控制部件：計(jì)算得出跟蹤目標(biāo)數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：不受視線阻擋限制虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第52頁(yè)交流電磁跟蹤器基本原理：發(fā)射器：（三個(gè)相互垂直線圈天線）依次產(chǎn)生三個(gè)正交交流磁場(chǎng)接收器（三個(gè)正交線圈）產(chǎn)生9個(gè)電壓值計(jì)算接收器相對(duì)于發(fā)射器位置和方向。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第53頁(yè)P(yáng)olhemus跟蹤器Polhemus企業(yè)生產(chǎn)方位跟蹤器：Isotrak3Space跟蹤器Fastrak虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第54頁(yè)VPLDataGlove：IsotrackIsoTrack特點(diǎn)：交流電磁式延遲：30ms采樣率：60抖動(dòng)：1度，造成顫動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第55頁(yè)FASTRAK：非金屬上快速動(dòng)作捕捉器，取樣頻率達(dá)每秒120次；適合用于頭部跟蹤、手部跟蹤、儀器追蹤、生物機(jī)械分析、機(jī)械臂動(dòng)作捕捉等應(yīng)用VPLDataGlove：Fastrack虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第56頁(yè)FastTrack特點(diǎn)：交流電磁式使用DSP體系結(jié)構(gòu)采樣率：120抖動(dòng)：0.1度工作范圍：0.75m,3×0.75m可掛接多個(gè)接收器，采樣率隨之下降虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第57頁(yè)交流電磁跟蹤器缺點(diǎn)強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境：金屬物質(zhì)：交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生小磁場(chǎng)磁性物質(zhì)：本身含有磁場(chǎng)辦法：防止附近有強(qiáng)磁場(chǎng)、大塊金屬和磁性物質(zhì)存在。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第58頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第59頁(yè)直流電磁跟蹤系統(tǒng)：降低畸變渦流影響只在測(cè)量周期開始時(shí)產(chǎn)生渦流渦流衰減到零時(shí)系統(tǒng)會(huì)到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第60頁(yè)直流電跟蹤器基本原理：發(fā)射器（三個(gè)相互垂直線圈天線）依次產(chǎn)生三個(gè)脈沖磁場(chǎng)接收器（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)算接收器相對(duì)于發(fā)射器位置和方向虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第61頁(yè)Ascension技術(shù)企業(yè)直流電磁跟蹤器：BirdFlockofBirdsERT（BigBird）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第62頁(yè)AscensionBird跟蹤器發(fā)射器：發(fā)射一系列脈沖，控制發(fā)射場(chǎng)開與關(guān)。特點(diǎn)：減小由金屬物體所感應(yīng)畸變渦流場(chǎng)，渦流只在磁場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生。Polhemus3space發(fā)射器發(fā)射連續(xù)改變磁場(chǎng)，連續(xù)不停地產(chǎn)生渦流Bird發(fā)射器發(fā)射磁脈沖，只在測(cè)量周期開始時(shí)產(chǎn)生渦流。一旦磁場(chǎng)到達(dá)了穩(wěn)態(tài)，就不再產(chǎn)生渦流虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第63頁(yè)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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第64頁(yè)超聲波跟蹤器定義：

利用不一樣聲源聲音抵達(dá)某一特定地點(diǎn)時(shí)間差、相位差及聲壓差，進(jìn)行定位與跟蹤。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第65頁(yè)P(yáng)iltdown三維羅盤六自由度實(shí)時(shí)方向和位置跟蹤器第一個(gè)使用相位相干技術(shù)商用跟蹤器。位置跟蹤：使用超音速技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不受外部磁場(chǎng)和鋼鐵材料影響虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第66頁(yè)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)射不一樣頻率超音速信號(hào)。接收器系統(tǒng)：采集發(fā)射器系統(tǒng)發(fā)射超音速信號(hào)，經(jīng)過(guò)電纜把它們傳回控制單元?？刂茊卧航?jīng)過(guò)RS-232C接口與主機(jī)進(jìn)行通信。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第67頁(yè)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饋裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第68頁(yè)2、立體鼠標(biāo)普通鼠標(biāo):平面運(yùn)動(dòng)立體鼠標(biāo)：六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)Spacemouse，如3Space企業(yè)SpaceBallcubicmouseSpaceBall5000虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第69頁(yè)3Dconnexion企業(yè)Spacemouse虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第70頁(yè)三維鼠標(biāo)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第71頁(yè)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饋裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第72頁(yè)VR強(qiáng)調(diào)以自然方式進(jìn)行交互——手勢(shì)把手勢(shì)用于人機(jī)交互：賦予手勢(shì)確切交互操作含義帶傳感器手套，能把手指和手掌伸屈時(shí)各種姿態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)；3、傳感手套虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第73頁(yè)傳感手套要配置位置跟蹤器以檢測(cè)手實(shí)際位置和方位；傳感手套：數(shù)據(jù)手套、賽伯手套、威力手套、手控制器、說(shuō)話手套虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第74頁(yè)最早傳感手套（VPL）把人手動(dòng)作轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)輸入信號(hào)；組成：很輕彈性材料組成。彈性材料緊貼在手上，同時(shí)附許多位置、方向傳感器和光纖導(dǎo)線，以檢測(cè)手運(yùn)動(dòng)。光纖：測(cè)量手指彎曲、伸展，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，手指動(dòng)作信息被計(jì)算機(jī)識(shí)別。DataGlove虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第75頁(yè)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)視手位置和方向微處理器：監(jiān)控經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維光量及由空間跟蹤器返回信息，對(duì)數(shù)據(jù)分析后傳遞給主機(jī)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第76頁(yè)工作原理：光導(dǎo)纖維：測(cè)量手指角度。當(dāng)光導(dǎo)纖維彎曲時(shí)，傳輸光將會(huì)有損失，傳輸光量與其彎曲程度相關(guān)。手指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)，纖維彎曲造成光散失。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第77頁(yè)高精度傳感器系統(tǒng)，準(zhǔn)確跟蹤人手復(fù)雜運(yùn)動(dòng)外輪廓附著在手后面，監(jiān)視手整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程每一個(gè)手指關(guān)節(jié)上附著一個(gè)HallEffect傳感器，測(cè)量手指三個(gè)彎曲動(dòng)作及手指間動(dòng)作。測(cè)量20個(gè)關(guān)節(jié)角度，并將數(shù)據(jù)送給主機(jī)。

EXOS精巧手控設(shè)備EXOS精巧手控設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第78頁(yè)為家庭視頻游戲市場(chǎng)專門設(shè)計(jì)，性能比其他同類產(chǎn)品低得多，但價(jià)格較為便宜使用基于有一恒定彈力塑料張力測(cè)量?jī)x。一個(gè)單獨(dú)傳感器一次測(cè)量全部關(guān)節(jié)，不能檢測(cè)某一特殊關(guān)節(jié)。PowerGlove虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第79頁(yè)Virtex企業(yè)一個(gè)新高精度關(guān)節(jié)傳感技術(shù)，被廣泛用來(lái)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)確而連續(xù)輸出。CyberGlove虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第80頁(yè)傳感手套DataGloveCyberGloveCyberGrasp虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第81頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第82頁(yè)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饋裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第83頁(yè)識(shí)別全身運(yùn)動(dòng)對(duì)人體大約50多個(gè)不一樣關(guān)節(jié)進(jìn)行測(cè)量，包含膝蓋、手臂、軀干和腳。經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，身體運(yùn)動(dòng)信息被計(jì)算機(jī)識(shí)別。光纖系統(tǒng):大量光纖裝在一個(gè)緊身衣服上，能測(cè)量肢體位置，用計(jì)算機(jī)重建出圖象。4、數(shù)據(jù)衣虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第84頁(yè)問(wèn)題??人外形改變太大需要使用多個(gè)空間跟蹤器：檢測(cè)肢體伸展情況檢測(cè)肢體空間位置及方向多個(gè)跟蹤器提升計(jì)算速度，到達(dá)實(shí)時(shí)性愈加困難。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第85頁(yè)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饋裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第86頁(yè)5、立體顯示設(shè)備立體顯示原理慣用立體顯示裝置HMDBOOM立體眼鏡立體投影顯示3D顯示器虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第87頁(yè)立體視覺：人眼感覺到空間立體感主要原因；兩只眼睛之間存在一定距離?？次矬w時(shí)，兩只眼睛從不一樣角度來(lái)看，看到畫面是不完全一樣，中間存在一定差異（雙眼立體視覺），這個(gè)差異稱為“視差”。大腦依據(jù)視差，產(chǎn)生物體遠(yuǎn)近位置信息這種信息直觀表現(xiàn)即立體感。

（1）立體顯示原理虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第88頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第89頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第90頁(yè)假如能夠左右兩只眼睛從顯示器屏幕上看到兩副含有視差有區(qū)分畫面，反應(yīng)到大腦，就會(huì)產(chǎn)生立體感。立體顯示設(shè)備就是為了實(shí)現(xiàn)這么一個(gè)過(guò)程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第91頁(yè)首先，產(chǎn)生兩副含有視差畫面真實(shí)場(chǎng)景：用兩架攝影機(jī)相距一定距離同時(shí)拍攝即可得到含有視差兩副畫面；3D游戲：經(jīng)過(guò)計(jì)算來(lái)得到含有視差兩副畫面。然后：在顯示器上顯示出來(lái)最終：讓左眼只看到左眼畫面，右眼只看到右眼畫面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第92頁(yè)立體圖繪制對(duì)同一場(chǎng)景用左右兩個(gè)視點(diǎn)分別計(jì)算其透視圖，產(chǎn)生兩幅含有一定視差圖象；在虛擬環(huán)境中，用戶視場(chǎng)在水平方向最少要有110度，垂直方向60度，還要有大于30度雙目立體重合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第93頁(yè)立體圖象顯示：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(duì)兩幅圖象用不一樣光波長(zhǎng)顯示，用戶眼睛片分別配以對(duì)應(yīng)濾波片，使雙眼只能看到對(duì)應(yīng)圖象；此技術(shù)在20世紀(jì)50年代被廣泛應(yīng)用于立體電影放映中；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第94頁(yè)立體圖象顯示：2、以一定頻率交替顯示兩幅圖象

稱為分時(shí)顯示技術(shù)（time-multiplexed），兩幅圖象交替頻率通常為30Hz；同時(shí)為了確保每只眼睛只能看到各自對(duì)應(yīng)圖象，用戶經(jīng)過(guò)以相同頻率同時(shí)切換立體眼鏡來(lái)觀察圖象；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第95頁(yè)應(yīng)用當(dāng)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和可視化領(lǐng)域中使用光柵顯示器，光柵顯示器顯示方式和顯示內(nèi)容是無(wú)關(guān)；分時(shí)顯示技術(shù)能夠輕易地經(jīng)過(guò)光柵顯示技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以在立體圖顯示中占據(jù)了主導(dǎo)地位。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第96頁(yè)（2）慣用立體顯示器立體眼鏡HMDBOOM立體投影顯示3D顯示器虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第97頁(yè)立體眼鏡：確保用戶左右眼只能看到對(duì)應(yīng)左右視圖；包含：主動(dòng)立體眼鏡（有源立體眼鏡）被動(dòng)立體眼鏡（無(wú)源立體眼睛）——立體眼鏡虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第98頁(yè)立體眼鏡虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第99頁(yè)主動(dòng)（有源）立體眼鏡鏡框上裝有電池及液晶調(diào)制器控制鏡片；立體監(jiān)視器配有紅外線發(fā)射器，依據(jù)監(jiān)視器顯示左右眼視圖頻率發(fā)射紅外控制信號(hào)；眼鏡液晶調(diào)制器接收紅外控制信號(hào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第100頁(yè)眼鏡接到紅外控制信號(hào)后，調(diào)制鏡片上液晶通斷狀態(tài)，即控制左右鏡片透明和不透明狀態(tài)；如監(jiān)視器顯示左眼視圖，發(fā)射紅外信號(hào)使右眼鏡片處于不透明狀態(tài)，左眼處于透明狀態(tài)，這么輪番切換；圖象效果好，但價(jià)格昂貴；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第101頁(yè)被動(dòng)（無(wú)源）立體眼鏡依據(jù)光偏震原理設(shè)計(jì)，左右鏡片是兩片正交偏震濾光片，分別只允許一個(gè)方向偏震光經(jīng)過(guò)監(jiān)視器顯示器前裝一一樣大小液晶立體調(diào)制器虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第102頁(yè)顯示器左右眼視圖經(jīng)液晶立體調(diào)制器形成左偏震光和右偏震光，分別透過(guò)左右鏡片，使左眼只能看到左視圖，右眼只能看到右視圖；無(wú)源立體眼鏡價(jià)格低廉，無(wú)須紅外發(fā)射器；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第103頁(yè)——頭盔式立體顯示器（HMD）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第104頁(yè)頭盔式立體顯示器是VR普遍采取立體顯示器是安裝在頭盔上顯示裝置，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(duì)運(yùn)動(dòng)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第105頁(yè)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(cè)出頭部位置和朝向，并輸入計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)依據(jù)這些數(shù)據(jù)生成反應(yīng)當(dāng)前位置和朝向場(chǎng)景圖象并顯示在頭盔顯示器屏幕上；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第106頁(yè)用戶只能看到計(jì)算機(jī)生成虛擬世界，看不到其所處現(xiàn)實(shí)世界，從而取得沉醉感；頭盔顯示器顯示器不透明，距離人眼很近，需用專用光學(xué)系統(tǒng)（LEEP系統(tǒng)）使人眼能聚焦在如此近距離又不易疲勞；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第107頁(yè)三維空間傳感器HMD虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第108頁(yè)基于LCD頭盔式顯示器優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)缺點(diǎn)：LCD分辨率有限虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第109頁(yè)Eyephone頭盔式顯示器

使用單色便攜LCD電視顯示器，分辨率很低，顯示器是單色。LX型Eyephone

圖象由寬角FMT光學(xué)器件顯示。使用了Fresnel透鏡，比最初LEEP視覺系統(tǒng)輕。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第110頁(yè)VPLHRX型Eyephone是基于LX型Eyephone彩色立體顯示系統(tǒng)。使用LCD大約有350000個(gè)彩色象素，能夠顯示較高分辨率圖象虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第111頁(yè)VirtualResearch飛行頭盔低分辨率，使用寬角度LEEP系統(tǒng)。頭盔形式和舒適程度方面設(shè)計(jì)很好，整體舒適程度比其它大多數(shù)基于LCD頭盔式顯示器要好，重量相對(duì)要輕，輕易保持平衡。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第112頁(yè)基于CRT頭盔式顯示器優(yōu)點(diǎn)：低成本小規(guī)格高分辨率虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第113頁(yè)帶有光導(dǎo)纖維頭盔式顯示器

CRT設(shè)備比LCD有較高分辨率，但很粗笨。因?yàn)殡娮邮睆?、點(diǎn)聚焦和磷光體顆粒大小等原因影響CRT分辨率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第114頁(yè)處理方法：使用一個(gè)大屏幕、高分辨率CRT作為圖象源，把它圖象連接到頭盔式顯示器上光導(dǎo)纖維用來(lái)把CRT圖象傳送給頭盔上視覺系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：能使用非常高分辨率顯示源，卻不給頭部帶來(lái)重量上難題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第115頁(yè)——BOOMLCD和CRTHMD都會(huì)受到頭部跟蹤延遲影響；延遲太大，使用戶產(chǎn)生不適感需要有快速跟蹤機(jī)制和快速圖形繪制NASA研究與VIEW項(xiàng)目結(jié)合產(chǎn)生了“基于平衡CRT立體觀察器CCSV”，它使用一個(gè)機(jī)械臂支撐CRT虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第116頁(yè)CCSV概念由Fakespace企業(yè)發(fā)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(duì)雙目望遠(yuǎn)鏡，把兩個(gè)獨(dú)立CRT顯示器捆綁在一起，用戶用手操縱顯示器位置，觀察一個(gè)可移動(dòng)、寬視角虛擬空間虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第117頁(yè)——立體投影顯示基于空間投影顯示技術(shù)CAVE洞穴式立體顯示裝置90年代初由美國(guó)Illinois大學(xué)EVL試驗(yàn)室為克服HMD存在問(wèn)題而研制一個(gè)10X10X9英尺大小房間；每一面墻與地板均由大屏幕背投影機(jī)投上1024X768分辨率立體圖像；用戶戴上立體眼鏡能從空間中任意方向看到立體圖像；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第118頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第119頁(yè)CAVE系統(tǒng)中配有三維立體聲系統(tǒng)；CAVE系統(tǒng)關(guān)鍵是計(jì)算投影和形成立體圖形，投影面相當(dāng)于墻面；特點(diǎn)：讓幾個(gè)用戶同時(shí)沉醉在同一個(gè)虛擬世界中進(jìn)行協(xié)同工作；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第120頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第121頁(yè)——3D顯示器讓畫面充滿在整個(gè)空間；MIT媒體試驗(yàn)室創(chuàng)造了一個(gè)被稱為邊光顯示器新型三維顯示器，不需用戶戴上專門眼鏡也能觀察到立體圖像。把光源從顯示器下面向上發(fā)射，經(jīng)過(guò)顯示器內(nèi)部發(fā)射與折射，使用戶能看到立體圖像。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)顯示器周圍環(huán)境沒有任何嚴(yán)格要求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第122頁(yè)3D顯示器經(jīng)過(guò)兩部分處理。軟件處理，把圖像處理成需要格式，比如左右眼交叉柵狀圖。硬件伎倆：比如條狀透鏡組將左右眼畫面分別折射到各自區(qū)域，觀看者站在一些特定位置上，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。因?yàn)榧夹g(shù)上原因，當(dāng)前3D顯示器基本都是基于LCD液晶或者PDP等離子顯示器。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第123頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第124頁(yè)Autostereoscopic：3D顯示裝置產(chǎn)生左右兩副有視差圖像，顯示出來(lái)，左眼看到左眼圖像，右眼看到右眼圖像以前3D顯示設(shè)備要使用一個(gè)設(shè)備（液晶眼鏡、紅藍(lán)眼鏡等）來(lái)分離左右眼畫面，現(xiàn)在3D顯示器則無(wú)需這么設(shè)備，所以稱為autostereoscopic或者glassless——不需佩戴3D眼鏡能夠直接看虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第125頁(yè)代表性3D顯示器：德國(guó)4D-Vision企業(yè)4D-Vision技術(shù)DTI視差照明技術(shù)ParallaxIllumination）利浦多重視點(diǎn)技術(shù)（Multiview3D-LCD）德累斯頓大學(xué)D4D技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第126頁(yè)4D-Vision最吸引人產(chǎn)品就是4D50將3D技術(shù)應(yīng)用于50英寸大屏幕等離子顯示器，造就一款極具震撼力產(chǎn)品。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第127頁(yè)DTI視差照明技術(shù)ParallaxIlluminationDTIXLS顯示器照片

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第128頁(yè)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，形成一副特殊畫面，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分辨率只有顯示器分辨率二分之一。假設(shè)顯示器分辨率為1024x768，那么眼睛所看到畫面分辨率為512x768。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第129頁(yè)飛利浦多重視點(diǎn)Multiview3D-LCD飛利浦在3D顯示器方面，采取了多重視點(diǎn)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第130頁(yè)原理：把多視點(diǎn)圖像進(jìn)行分解，按像素劃分成豎列然后把豎列交叉排列拼成一副圖像虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第131頁(yè)Dresden3DDisplay（D4D）德累斯頓技術(shù)大學(xué)D4Dc_181照片虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第132頁(yè)增加軌跡探測(cè)系統(tǒng)，跟蹤腦袋位置，實(shí)時(shí)調(diào)整顯示器左右畫面反射角度，到達(dá)很好觀看效果，不受位置限制。不能用于多人觀看虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第133頁(yè)未來(lái)立體顯示器展望

360度顯示器照片虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第134頁(yè)當(dāng)前3D顯示器，屬于單視點(diǎn)立體顯示裝置，重現(xiàn)是在某一點(diǎn)立體視覺效果，想看到物體側(cè)面或后面是不可能。未來(lái)立體顯示器將是多視點(diǎn)類似全息技術(shù)效果，可經(jīng)過(guò)改變視點(diǎn)看場(chǎng)景或物體其它面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第135頁(yè)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聲音生成器觸覺反饋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第136頁(yè)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、能由人工設(shè)定聲源在空間中三維位置一個(gè)聲音；3-D聲音生成器是利用人類定位聲音特點(diǎn)生成出3-D聲音一套軟硬件系統(tǒng)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第137頁(yè)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聲音生成器觸覺反饋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第138頁(yè)VR產(chǎn)生“沉醉”效果關(guān)鍵原因之一是用戶能否用手或身體其它部分去操作虛擬物體，并在操作同時(shí)能夠感覺到虛擬物體反作用力。沒有力覺反饋?zhàn)饔孟到y(tǒng)最少有兩個(gè)缺點(diǎn)：首先是缺乏真實(shí)感；其次是給視覺計(jì)算帶來(lái)麻煩7、觸覺反饋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第139頁(yè)觸覺反饋接觸反饋力反饋觸覺反饋分類Note：只討論與手和手腕相關(guān)觸覺反饋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第140頁(yè)接觸反饋：接觸反饋傳送接觸表面幾何結(jié)構(gòu)、虛擬對(duì)象表面硬度、滑動(dòng)和溫度等實(shí)時(shí)信息。它不會(huì)主動(dòng)抵抗用戶觸摸運(yùn)動(dòng)，不能阻止用戶穿過(guò)虛擬表面力反饋：力反饋提供虛擬對(duì)象表面柔順性、對(duì)象重量和慣性等實(shí)時(shí)信息。它主動(dòng)抵抗用戶觸摸運(yùn)動(dòng)，并能阻止該運(yùn)動(dòng)。觸覺反饋接口要求：真實(shí)性安全性輕便舒適性折中性虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第141頁(yè)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），空間分別率小傷害感受器：對(duì)超出負(fù)15度－45度溫度敏感，并引發(fā)疼痛虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第142頁(yè)3、本體感知：

即人對(duì)自己身體位置和運(yùn)動(dòng)感知。神經(jīng)系統(tǒng)、觸覺傳感器共同作用結(jié)構(gòu)。4、肌肉運(yùn)動(dòng)感知：人所感知肌肉收縮與伸展。是對(duì)本體感受補(bǔ)充。肌肉疲勞感知，影響對(duì)力判斷虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第143頁(yè)觸覺反饋接口觸覺反饋接口接觸反饋接口力反饋接口觸覺鼠標(biāo)觸覺手套（CyberTouch）溫度反饋手套虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第144頁(yè)觸覺鼠標(biāo)－iFeeliFeel工作原理：

在普通鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一個(gè)電子激勵(lì)器，其中質(zhì)量塊伴隨磁場(chǎng)改變上下運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生振動(dòng)，使得手得到振動(dòng)觸覺回饋。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第145頁(yè)iFeel特點(diǎn)：使用電子激勵(lì)器，振動(dòng)式振動(dòng)幅度和頻率可調(diào)，能夠感知觸覺紋理（窗口邊緣、菜單、超鏈接、不一樣粗糙程度地面布料等）光電式USB接口售價(jià)：40美元虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第146頁(yè)觸覺手套－CyberTuch虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第147頁(yè)CyberTuch工作原理：

CyberTuch特點(diǎn)：使用6個(gè)振動(dòng)激勵(lì)器（直流、離心質(zhì)體）帶手勢(shì)接口傳感器可產(chǎn)復(fù)雜觸覺反饋模式用戶大運(yùn)動(dòng)自由度RS－232接口售價(jià)：15000美元虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第148頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第149頁(yè)溫度反饋手套溫度反饋手套作用：

幫助用戶確定虛擬物體表面熱量特征（溫度高低），幫助用戶確定虛擬物體材質(zhì)（如高導(dǎo)熱性金屬和低導(dǎo)熱性木頭等），從而提升虛擬環(huán)境真實(shí)感

溫度反饋手套中對(duì)熱量激勵(lì)器要求：能進(jìn)行較快溫度改變。（熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射）小巧輕便潔凈快捷，以保持溫度改變快速溫度安全虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第150頁(yè)觸覺反饋接口觸覺反饋接口接觸反饋接口力反饋接口觸覺鼠標(biāo)觸覺手套（CyberTouch）溫度反饋手套虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第151頁(yè)力反饋接口力反饋接口特點(diǎn)：能提供真實(shí)力來(lái)阻止用戶運(yùn)動(dòng)，使用戶感到力存在需要更大激勵(lì)器和更重結(jié)構(gòu)，更昂貴和復(fù)雜需牢靠地固定，以防滑動(dòng)和事故一個(gè)主要特征是機(jī)械帶寬機(jī)械帶寬：

力反饋接口機(jī)械帶寬表示用戶（經(jīng)過(guò)手指附件、手柄和萬(wàn)向接頭等）感覺到力頻率和轉(zhuǎn)矩刷新率（HZ）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第152頁(yè)力反饋接口力反饋操縱桿（Joystick）PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第153頁(yè)力反饋操縱桿特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、廉價(jià)三自由度、兩個(gè)自由度上有力反饋按鈕有反饋直流電子激勵(lì)器產(chǎn)生中等大小力有較大機(jī)械帶寬

經(jīng)典設(shè)備－Logitech

WingManForce3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第154頁(yè)操縱桿力反饋系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第155頁(yè)力反饋接口力反饋操縱桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第156頁(yè)P(yáng)hanTom特點(diǎn)小型桌面，鐵筆末端，直觀六自由度，三個(gè)活躍自由度提供反饋三個(gè)力反饋激勵(lì)器位置解碼器，跟蹤位置能提供比較真實(shí)碰撞反饋，尤其是與堅(jiān)硬物體碰撞機(jī)械帶寬比較小接口：并行接口反饋力比較?。哼B續(xù)力1.7N,峰值6.4N。價(jià)格：16000美元虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第157頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第158頁(yè)力反饋接口力反饋操縱桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第159頁(yè)HapiticMaster臂特點(diǎn)較大型柱狀機(jī)器人，更大工作范圍三自由度：旋轉(zhuǎn)、上下移動(dòng)、前后移動(dòng)主要用途：VR輔助康復(fù)醫(yī)療等較大力反饋：250N機(jī)械帶寬較小慣性較大價(jià)格：34000美元虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第160頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第161頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第162頁(yè)力反饋接口力反饋操縱桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第163頁(yè)CyberGrasp特點(diǎn)手腕三維跟蹤器靈活手勢(shì)、運(yùn)動(dòng)空間激勵(lì)器經(jīng)過(guò)機(jī)械放大裝置傳送到手指，力是單向FCU（力控制單元）：位置信息、手勢(shì)信息、力、以太網(wǎng)通信較大力反饋：16N價(jià)格：39000美元虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第164頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第165頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第166頁(yè)力反饋接口力反饋操縱桿PhanTom臂HapticMaster臂CyberGrasp手套CyberForce虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第167頁(yè)CyberForce特點(diǎn)CyberGrasp從屬品模擬對(duì)象重量和慣性無(wú)跟蹤器三自由度，無(wú)扭矩適中力反饋：8.8N工作范圍有限：0.3m×0.3m×0.5m價(jià)格：56000美元(加CyberGrasp)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第168頁(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第169頁(yè)VR系統(tǒng)中人原因VR系統(tǒng)組成：計(jì)算機(jī)，接口和用戶。

接口設(shè)計(jì)必須考慮人原因，人原因與VR系統(tǒng)性能直接相關(guān)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第170頁(yè)VR系統(tǒng)中人原因眼睛耳朵身體感覺平衡和運(yùn)動(dòng)眩暈虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第171頁(yè)眼睛——調(diào)整調(diào)整作用確保某個(gè)距離物體清楚，而其它距離物體含糊。這起了濾波器作用，使人集中關(guān)注視場(chǎng)中部分區(qū)域。在HMD中沒有調(diào)整，2個(gè)圖象聚焦在2到3米距離。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述第172頁(yè)眼睛