虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)備第2章

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)備第2章第二章虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互設(shè)備1.VR的三維跟蹤傳感設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在三維空間中與人交互的技術(shù),為了能及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取人的動(dòng)作信息,需要有各類高精度、高可靠的跟蹤、定位設(shè)備。三維跟蹤傳感設(shè)備是它實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間溝通的極其重要的通信設(shè)備，是實(shí)時(shí)處理的關(guān)鍵技術(shù)。

Polhemus的Fastrak跟蹤定位器(1)電磁波跟蹤器(2)超聲波跟蹤器(3)光學(xué)跟蹤器(4)其他空間跟蹤系統(tǒng)(機(jī)械跟蹤器、慣性跟蹤器、圖像提取跟蹤器）2.VR的立體顯示設(shè)備（1）頭盔式顯示器HMD是專為用戶提供虛擬現(xiàn)實(shí)中立體景物的顯示器。它通常被固定在用戶的頭部，由兩個(gè)LCD或CRT顯示器分別向兩只眼睛提供圖像。（2）雙目全方位顯示器（BOOM）BOOM是一種可移動(dòng)式顯示器。它由兩個(gè)互相垂直的機(jī)械臂支撐，這不僅讓使用者可以在半徑約2米的球面空間內(nèi)自由移動(dòng)，還能將顯示器的重量加以巧妙的平衡而使之始終保持水平，不受平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)影響。BOOM與頭盔顯示器相比所具有的特點(diǎn)：①分辨率高于HMD，且圖像柔和②系統(tǒng)延遲小且不受磁場(chǎng)和超聲波背景噪音的影響③應(yīng)用方便靈活，④沉浸感稍差，且使用者的運(yùn)動(dòng)受限

用于設(shè)計(jì)核潛艇的BOOM顯示器（3）CRT終端——液晶光閘眼鏡CRT終端——液晶光閘眼鏡立體視覺系統(tǒng)的工作原理是：由計(jì)算機(jī)分別產(chǎn)生左、右眼的兩幅圖像，經(jīng)過合成處理后，采用分時(shí)交替的方法顯示于CRT終端上。

CRT終端——液晶光閘眼鏡顯示CRT終端——液晶光閘眼鏡相對(duì)于頭盔顯示器和BOOM的特點(diǎn)：①設(shè)備價(jià)格低、重量輕使用、舒適。②比頭盔顯示器的形成的圖像清晰③圖像亮度不如普通屏幕好④沉浸感較差。（4）大屏幕投影——液晶光閘眼鏡此設(shè)備要求用于投影的CRT或數(shù)字投影機(jī)要求具有極高的亮度和分辨率，它適合于在較大的視野內(nèi)產(chǎn)生投影圖像的應(yīng)用需求。

大屏幕投影——液晶光閘眼鏡顯示（5）三D顯示器它不需要用戶戴上專門的眼鏡也能觀察到立體的圖像

三D顯示器3.虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互設(shè)備借助各種專用的設(shè)備代替鍵盤、鼠標(biāo)，作為人與計(jì)算機(jī)交互的一種重要手段，操作者不但可以獲得大范圍的基于手勢(shì)的交互操作，同時(shí)可以通過身體的各個(gè)部位的運(yùn)動(dòng)來感知，增加了人在虛擬空間中的自由度和靈活性。（1）數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套是一種被廣泛使用的傳感設(shè)備，它是一種戴在用戶手上的虛擬的手，用于與VR系統(tǒng)進(jìn)行交互，可在虛擬世界中進(jìn)行物體抓取、移動(dòng)、裝配、操縱、控制，并把手指伸屈時(shí)的各種姿勢(shì)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過應(yīng)用程序來識(shí)別出用戶的手在虛擬世界中操作時(shí)的姿勢(shì)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)手套還必須配有空間位置跟蹤定位設(shè)備，檢測(cè)手的實(shí)際位置和方向。

數(shù)據(jù)手套的結(jié)構(gòu)根據(jù)采用的傳感器不同，目前使用的幾種典型的傳感數(shù)據(jù)手套：①VPL數(shù)據(jù)手套②賽伯手套③DHM手套（2）數(shù)據(jù)衣

數(shù)據(jù)衣是采用與數(shù)據(jù)手套同樣的原理制成的，數(shù)據(jù)衣是為了讓VR系統(tǒng)識(shí)別全身運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的輸入裝置。它將大量的光纖安裝在一件緊身衣上，可以檢測(cè)人的四肢、腰部等部位的活動(dòng)，以及各關(guān)節(jié)（如手腕、肘關(guān)節(jié)）彎曲的角度。它能對(duì)人體的大約50多個(gè)不同的關(guān)節(jié)進(jìn)行測(cè)量，通過光電轉(zhuǎn)換，將身體的運(yùn)動(dòng)信息送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。

數(shù)據(jù)衣（3）三維控制器

①三維空間鼠標(biāo)（3DMouse）可以完成虛擬空間中6自由度的操作。②當(dāng)使用者用手對(duì)球的外層施加力或力矩時(shí)，根據(jù)彈簧形變的法則，6個(gè)光傳感器測(cè)出3個(gè)力和3個(gè)力矩的信息，并將信息傳送計(jì)算機(jī)，即可計(jì)算出虛擬空間中某物體的位置和方向等。力矩球（4）三維模型數(shù)字化儀三維模型數(shù)字化儀又稱三維掃描儀或三維掃描數(shù)字化儀，是一種先進(jìn)的三維模型建立設(shè)備，利用CCD成像、激光掃描等手段實(shí)現(xiàn)物體模型的取樣，同時(shí)通過配套的矢量化軟件對(duì)三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化。

三維掃描儀的使用與