虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)理論與實(shí)踐 課件 第2章 虛擬現(xiàn)實(shí)的接口設(shè)備

虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)09:49虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的接口設(shè)備請(qǐng)?bào)w驗(yàn)相關(guān)VR和AR類產(chǎn)品或應(yīng)用，例如：手機(jī)端應(yīng)用“AR

Ruler”;

元宇宙校園，數(shù)字/VR展館、VR直播，等等。在此過(guò)中，1?可以從沉浸感、交互性、想像性等程角度思考；2?可以結(jié)合自己的專業(yè)角度來(lái)思考（這些產(chǎn)品包括哪些專業(yè)能力，有哪些地方可以改進(jìn)的，自己如果想從事這方面的工作需要如何提升等）09:49S.

209:49S.

3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成虛擬現(xiàn)實(shí)從應(yīng)用角度講，是利用計(jì)算機(jī)圖形生成技術(shù)從空間和位置上以交互方式虛擬出三維場(chǎng)景（視覺(jué)）、聲音（聽(tīng)覺(jué)）、觸覺(jué)甚至嗅覺(jué)的感受，從而達(dá)到身臨其境的效果。從技術(shù)角度講，是由高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、顯示輸出設(shè)備、位置和觸覺(jué)跟蹤采集輸入設(shè)備、軟件引擎系統(tǒng)等組成。09:49S.

409:49S.

5本章內(nèi)容人的視覺(jué)特效立體視覺(jué)視場(chǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備

109:49S.

609:49S.

709:49S.

8立體視覺(jué)人為什么要長(zhǎng)兩只眼睛？?jī)H從單幅場(chǎng)景圖像無(wú)法獲知物體的深度信息兩眼大約有6.5cm的瞳距，對(duì)同一場(chǎng)景，兩眼得到的圖像略有差別，大腦對(duì)這兩幅圖像中的細(xì)節(jié)進(jìn)行解釋使你有距離和深度的感覺(jué)09:49S.

9我們只是根據(jù)場(chǎng)景中的光照變化、物體遮擋、陰影以及經(jīng)驗(yàn)等渠道來(lái)感覺(jué)那些場(chǎng)景的立體效果。浮空硬幣的效果09:49S.

1009:49S.

11立體視覺(jué)可以推算出深度

z

的計(jì)算公式：z

=

D*S

/(xl

-

xr)視差：真實(shí)空間的某一點(diǎn)，分別投影生成兩幅圖像中兩個(gè)位置不同的像點(diǎn)，這相互對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像點(diǎn)在圖像中位置上的差值就是視差。09:49S.

12立體視覺(jué)只要使雙眼各自看到恰當(dāng)?shù)膱D像，就能使人產(chǎn)生立體的感覺(jué)。立體顯示的原理就是通過(guò)體視設(shè)備使左右兩眼看到兩幅圖像。兩幅圖象之間存在的水平位差在人眼中形成視差，使得原本在二維平面上的圖像被重構(gòu)成一虛擬的立體空間。立體顯示原理立體圖產(chǎn)生的基本原理是通過(guò)深度信息的恢復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們這里所指的立體圖是通過(guò)讓左右雙眼接受各自的圖像，從而恢復(fù)三維信息。通過(guò)這一機(jī)制產(chǎn)生的立體圖是和人們?nèi)粘Ｉ钪懈惺芰Ⅲw信息的過(guò)程相一致的。立體圖繪制則是對(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)生兩幅具有一定視差的圖像，然后借助立體眼鏡等設(shè)備，使左右雙眼只能看到與之相對(duì)應(yīng)的圖像，視線相交于三維空間中的一點(diǎn)上，從而恢復(fù)出三維深度信息。立體視覺(jué)顯示器的原理舉例09:49S.

1409:49S.

15視場(chǎng)眼睛的視場(chǎng)約為水平±100o，垂直±60o，而水平的雙目重疊視場(chǎng)120o目前的實(shí)際全景顯示設(shè)備可能產(chǎn)生水平±100o，垂直±30o視場(chǎng)，這已經(jīng)有強(qiáng)的沉浸感了。09:49S.

16本章內(nèi)容人的視覺(jué)特效立體視覺(jué)視場(chǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備09:49S.

17虛擬現(xiàn)實(shí)的接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備09:49S.

18視覺(jué)顯示設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備視覺(jué)顯示表面成像系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)09:49S.

19視覺(jué)顯示表面陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器（PDP）發(fā)光二極管顯示器（LED）VRD類顯示器投影類顯示三維顯示09:49S.

20發(fā)光二極管顯示器（LED）09:49S.

21VRD顯示原理（VirtualReality

Display

）VCD直接把調(diào)制的光線投射在人眼的視網(wǎng)膜上，產(chǎn)生光柵化的圖像。09:49S.

22VRD顯示特點(diǎn)很小很輕的眼鏡大于120o的大視場(chǎng)很低的功率消耗具有看穿的顯示方式09:49S.

23投影類顯示司空見(jiàn)慣的投影儀投影在投影幕上、墻上或者任何地方可穿戴設(shè)備：第六感omniTouch09:49S.

24能夠讓任何表面或物體變成交互式顯示屏幕，辨識(shí)操作者的手勢(shì)動(dòng)作。09:49S.

25三維顯器

Felix3DRGB激光調(diào)制器二色鏡電機(jī)和位置傳感器09:49S.

26期

望當(dāng)

下09:49S.

27視覺(jué)顯示設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備應(yīng)當(dāng)包括：視覺(jué)顯示表面成像系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)幾種典型的虛擬現(xiàn)實(shí)立體顯示設(shè)備09:49S.

28幾種典型的虛擬現(xiàn)實(shí)立體顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMD雙目全方位監(jiān)視器BOOM立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示器09:49S.

29HMD09:49S.

30HMD09:49S.

31可看穿的頭盔顯示器在看穿的頭盔顯示中，虛擬圖像投射在觀察者眼前的半反光半透明的光學(xué)玻璃上。于是在看到計(jì)算機(jī)生成的虛擬圖形的同時(shí)，也看到真實(shí)場(chǎng)景。09:49可看穿的頭盔顯示器BAE為“鷹獅”提供綜合頭盔顯示器系統(tǒng)Sony公司的LDI-100頭盔顯示器，重量120g，提供可看穿的顯示S.

3209:49S.

33BOOM顯示器BOOM（Binocular

Omni-OrientationalMonitor雙目全方位監(jiān)視器）力圖克服頭戴式頭盔的幾個(gè)缺點(diǎn)：有重量，頭戴不適跟蹤延遲分辨率低09:49FakespaceFS2(dual

CRT,1280x1024)S.

3409:49S.

35FakespacePinch(dual

CRT,1280x1024)09:49S.

36BOOM顯示器BOOM已不常用力圖克服頭戴式頭盔的幾個(gè)缺點(diǎn)：有重量，頭戴不適跟蹤延遲分辨率低游戲頭盔：Oculus

Rift2013年CES中展出了一款名為OculusRift的頭戴式娛樂(lè)終端09:49S.

37Oculus

Rift

視頻OculusRift & VR極寬的視角對(duì)角線

110

度、水平視角

90

度不會(huì)有在黑暗中看小屏幕的感覺(jué)。這是真正沉浸式體驗(yàn)的保證。低延遲使用高精度、輕量級(jí)的屏幕，使得游戲畫(huà)面能夠最大程度跟上頭部的擺動(dòng)。價(jià)格實(shí)惠希望更多的滿足各位游戲迷大視場(chǎng)介紹視頻-2’3009:49S.

40幾種典型的立體視覺(jué)顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMDBOOM立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示09:49S.

41立體眼鏡式立體顯示顯示設(shè)備提供左右眼交替的立體顯示對(duì)；通過(guò)佩帶立體眼鏡使雙目分別觀看左右圖像，從而產(chǎn)生立體視覺(jué)。09:49S.

42立體眼鏡式立體顯示分類按照眼鏡原理分類主動(dòng)系統(tǒng)（有源系統(tǒng)）。通過(guò)場(chǎng)順序眼鏡（液晶光閥眼鏡）使雙眼分時(shí)觀看左右圖像；被動(dòng)系統(tǒng)（無(wú)源系統(tǒng)），使用紅綠眼鏡、偏振眼鏡等使雙眼分別觀看不同的左右圖像。主動(dòng)式立體投影系統(tǒng)主動(dòng)式立體成像是計(jì)算機(jī)通過(guò)投影儀快速交替地將左右眼的圖像投射到屏幕上，并通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)射同步信號(hào)。觀眾佩戴主動(dòng)式立體眼鏡，鏡片由高速反應(yīng)液晶制成。S.

44主動(dòng)系統(tǒng)顯示原理標(biāo)準(zhǔn)布局：利用紅外信號(hào)傳送同步信號(hào)，用于控制液晶眼鏡的開(kāi)關(guān)。主動(dòng)式立體成像是計(jì)算機(jī)通過(guò)投影儀快速交替地將左右眼的圖像投射到屏幕上，并通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)射同步信號(hào)。觀眾佩戴主動(dòng)式立體眼鏡，鏡片由高速反應(yīng)液晶制成。被動(dòng)式立體投影系統(tǒng)–

被動(dòng)式立體成像一般情況下是使用兩臺(tái)投影儀，一臺(tái)投射左眼圖像，另外一臺(tái)投射右眼圖像，將左右眼圖像同時(shí)投射到屏幕上。投影儀鏡頭前安裝偏振光片，使投射的光線變成偏振光，而觀眾配帶的立體眼鏡的鏡片也是偏振光片，并且左眼的偏振片與投射左眼圖像的投影儀的偏振光片的偏振方向是相同的，右眼的偏振片與投射右眼圖像的投影儀的偏振光片的偏振方向是相同的。這樣左眼圖像只能透過(guò)左眼鏡片，而右眼圖像也只能透過(guò)右眼鏡片，從而使觀眾看到立體的圖像。09:49S.

46被動(dòng)系統(tǒng)佩戴偏振眼鏡偏振光09:49S.

47被動(dòng)系統(tǒng)兩臺(tái)投影機(jī)，

各套上一個(gè)偏振片，把兩個(gè)偏振光的影像同時(shí)放映在金屬銀幕上(金屬的反射不會(huì)改變偏振光向)，兩個(gè)偏振光的振動(dòng)方向互成直角。觀眾也戴上偏振片造成的眼鏡。左眼的鏡片只許左方攝影機(jī)的影像通過(guò)，而右眼的鏡片只許右方攝影機(jī)的影像通過(guò)，于是就產(chǎn)生立體感覺(jué)。09:49S.

48被動(dòng)系統(tǒng)戴紅綠眼鏡看黑白立體影像兩臺(tái)放映機(jī)，其一透過(guò)紅濾鏡放映紅色影像，另一透過(guò)綠濾鏡放映綠色影像。這兩影像同時(shí)在銀幕上相疊。觀眾戴上以一紅一綠的玻璃紙為鏡片的眼鏡。09:49S.

49幾種典型的立體視覺(jué)顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMDBOOM立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示09:49S.

50環(huán)屏立體顯示設(shè)備180度環(huán)狀屏幕09:49S.

51環(huán)屏立體顯示設(shè)備09:49S.

52雙通道，三幕09:49S.

53核心技術(shù)——邊緣融合重疊區(qū)域需要進(jìn)行融合色彩上的平衡幾何矯正09:49S.

54幾何矯正09:49S.

55非線性失真校正無(wú)幾何矯正時(shí)的柱幕投影效果，重合區(qū)形狀不重合09:49S.

56非線性失真校正帶幾何矯正時(shí)的柱幕投影效果，重合區(qū)形狀重合球幕09:49S.

57四川志勝公司球幕1四川志勝公司球幕209:49S.

58球屏立體顯示設(shè)備09:49S.

59幾種典型的立體視覺(jué)顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMDBOOM立體眼鏡式立體顯示器環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示09:49S.

60洞穴式立體顯示（CAVE）09:49S.

61洞穴式立體顯示（CAVE）第一個(gè)CAVE為1991年由美國(guó)Illinois大學(xué)EVL實(shí)驗(yàn)室研制至少具有三個(gè)顯示表面，它們彼此相連構(gòu)成房間。允許多人共享一個(gè)虛擬環(huán)境，立體視圖受控于一位觀察者的視點(diǎn)位置和視線方向。09:49S.

62CAVE09:49S.

6309:49中視典CAVE中視典CAVE

209:49S.

65視覺(jué)顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMDBOOM立體眼鏡式立體顯示環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示（裸眼3D）09:49S.

66自動(dòng)立體顯示（裸眼3D）自動(dòng)立體顯示不要求輔助的觀看設(shè)備（如場(chǎng)順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動(dòng)分光立體顯示

(Autostereoscopic

Displays)-------又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(Integral

Imaging

3D

Display)體三維顯示

(Volumetric

3D

Display)全息術(shù)

(Hologram)其他09:49S.

6709:49S.

68自動(dòng)分光立體顯示

---

透鏡顯示面一個(gè)透鏡面是圓柱透鏡的陣列，它可以產(chǎn)生左右眼觀看的圖像，并可以將這兩副不同的二維圖像導(dǎo)向不同的觀看子區(qū)域。當(dāng)觀察者的頭在正確的位置時(shí)，每只眼就在不同的觀看區(qū)，看到不同的圖像，得到雙目視差。09:49S.

69自動(dòng)分光立體顯示

---

視差檔板顯示視差檔板是放在顯示前方的垂直平板，它對(duì)每只眼都阻檔了屏幕的一部分。視差檔板的作用類似透鏡面。差別在于它是用檔板檔住部分顯示，而不是用透鏡導(dǎo)引屏幕圖像。屏幕顯示兩個(gè)圖像，每個(gè)分成垂直條。屏幕上顯示的條交替為左右眼圖像。每只眼只看到它的條。自動(dòng)分光立體顯示

(光柵3D顯示)已開(kāi)始應(yīng)用到手機(jī)、電腦、電視等產(chǎn)品上。09:49光柵3D顯示的筆記本09:49 S.

7109:49S.

72光柵3D顯示的液晶顯示器09:49S.

73集成成像3D顯示記錄階段將記錄介質(zhì)置于微透鏡板的焦平面上,

每個(gè)微透鏡單元從不同的方向記錄物體空間的部分信息再現(xiàn)階段將記錄介質(zhì)置于具有相同參數(shù)的微透鏡陣列的焦平面上,

用散射光照射,

由光線可逆原理就可在微透鏡板另一側(cè)觀看到再現(xiàn)物體空間場(chǎng)景09:49S.

74記錄過(guò)程再現(xiàn)過(guò)程09:49S.

75自動(dòng)立體顯示（裸眼3D）自動(dòng)立體顯示不要求輔助的觀看設(shè)備（如場(chǎng)順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動(dòng)分光立體顯示

(Autostereoscopic

Displays)-------又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(Integral

Imaging

3D

Display)體三維顯示

(Volumetric

3D

Display)全息術(shù)

(Hologram)其他09:49S.

76體三維顯示體三維顯示掃描體顯示

(Swept-Volume

Display)高速旋轉(zhuǎn)的屏幕，二維圖像堆積形成立體印象–

Felix3D、Perspecta固態(tài)體顯示

(Solid-VolumeDisplay)solidFELIX：一整塊立方體水晶作為顯示介質(zhì)DepthCube系統(tǒng)：層疊液晶屏幕方式來(lái)實(shí)現(xiàn)三維體顯示09:49S.

77體三維顯示

---

掃描體顯示Felix3D原理09:49 S.

78體三維顯示

---

掃描體顯示Perspecta原理09:49S.

79體三維顯示

---

掃描體顯示東京－日立公司“日立人類交流實(shí)驗(yàn)室”開(kāi)發(fā)的3D顯示器原型－－TransPort09:49S.

80體三維顯示

---

固態(tài)體顯示DepthCube系統(tǒng)原理09:49S.

81自動(dòng)立體顯示（裸眼3D）自動(dòng)立體顯示不要求輔助的觀看設(shè)備（如場(chǎng)順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束自動(dòng)分光立體顯示

(Autostereoscopic

Displays)-------又稱為光柵3D顯示集成成像3D顯示(Integral

Imaging

3D

Display)體三維顯示

(Volumetric

3D

Display)全息術(shù)

(Hologram)其他09:49自動(dòng)立體顯示

---

全息攝影演示Holography.wmvS.

8209:49S.

8309:49S.

84←世界上首次使用全息投影的演唱會(huì)2010年3月9號(hào)晚間世嘉公司舉辦了一場(chǎng)名為“初音未來(lái)的感謝祭”“初音之日”（Miku'sDay）的初音未來(lái)全息投影演唱會(huì)普羅米修斯電影片段2013年6月在Nature雜志上的一篇文章，宣稱：3D技術(shù)獲突破，低成本移動(dòng)全息圖將成現(xiàn)實(shí)據(jù)估計(jì)，采用他們研發(fā)的新技術(shù)制造全息顯示器的成本不到320英鎊。09:49S.

85四種裸眼3D技術(shù)的比較自動(dòng)分光3D顯示（光柵3D顯示）：技術(shù)最成熟，正推向市場(chǎng)，但技術(shù)仍需進(jìn)步。集成成像3D顯示：技術(shù)較成熟，研發(fā)階段，極具競(jìng)爭(zhēng)力。體3D顯示：機(jī)械復(fù)雜，3D圖形質(zhì)量欠佳，發(fā)展受限。全息3D顯示：技術(shù)不成熟，研究階段，3D顯示的終極目標(biāo)。09:49S.

8609:49S.

87視覺(jué)顯示設(shè)備頭盔式立體顯示器HMD可看穿的HMDBOOM立體眼鏡式立體顯示環(huán)屏或球屏立體顯示設(shè)備洞穴式立體顯示（CAVE）自動(dòng)立體顯示09:49S.

88接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備09:49S.

89耳朵的定位功能雙耳效應(yīng)：人的兩只耳朵對(duì)同一聲源的直達(dá)聲具有時(shí)間差（0.44~0.5）微妙，而人耳可以根據(jù)這些微小的差別判斷聲音的方向，確定聲源的位置，但只能局限于確定前方水平方向的聲源，不能解決三維空音聲源的定位耳廓效應(yīng)：人的耳廓對(duì)聲波的反射以及對(duì)空間聲源的定位有重要的定向作用。借此效應(yīng)，可以判斷聲源的三維位置人耳的頻率濾波效應(yīng)：人耳的聲音定位機(jī)制與聲音頻率有關(guān)，對(duì)20~200赫的低音靠相位差定位，對(duì)300~4000赫的中音靠音強(qiáng)差定位，對(duì)高音則依靠聲音差定位頭部相關(guān)傳輸函數(shù)：人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)不同方位的聲音產(chǎn)生不同的頻譜，而這一頻譜特性可由頭部相關(guān)傳遞函數(shù)HRTF來(lái)描述09:49S.

90聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備要求虛擬環(huán)境的聽(tīng)覺(jué)接口應(yīng)該能給兩耳提供一對(duì)聲波：它應(yīng)有高度逼真性；能以預(yù)定方式改變波形，作為聽(tīng)者各種屬性和輸出的函數(shù)；排除所有不是VR系統(tǒng)產(chǎn)生的聲源（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)除外）。09:49S.

91聽(tīng)覺(jué)顯示系統(tǒng)的任務(wù)聲音空間定位和建模聲音傳播模擬聲源信號(hào)合成語(yǔ)音合成非語(yǔ)音合成09:49S.

92環(huán)繞立體聲杜比（Dolby）環(huán)繞聲系統(tǒng)虛擬環(huán)繞聲技術(shù)–

把多聲道的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，在兩個(gè)平行放置的音箱中回放出來(lái)，并且能夠讓人感覺(jué)到環(huán)繞聲的效果立體聲文件09:49S.

93四聲道環(huán)繞立體聲立體聲與三維虛擬聲音的區(qū)別立體聲不像真實(shí)聲音那樣是在外部的.立體聲聽(tīng)上去好像是從用戶的頭里發(fā)出來(lái)的.隨著用戶頭部運(yùn)動(dòng),小提琴的聲音變到了用戶左邊.三維虛擬聲音是使用頭部跟蹤器的數(shù)據(jù)合成的虛擬小提琴在空間中的位置保持不變,因此聲音好像來(lái)自用戶的腦后.聲音傳播的模擬09:49S.

95教堂聲音傳播模擬公路障礙物聲音模擬聲源信號(hào)合成語(yǔ)音合成非語(yǔ)音合成TTS（Text

To

Speech）的研究–

木蘭09:49S.

96木蘭聲音其他聲音合成游

戲應(yīng)用09:49S.

972.2

接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備（位姿傳感器）09:49S.

98觸覺(jué)/力覺(jué)顯示觸覺(jué)/力覺(jué)包括“肌肉運(yùn)動(dòng)知覺(jué)”和“接觸的感覺(jué)”觸覺(jué)/力覺(jué)顯示的困難觸覺(jué)是唯一一個(gè)雙向感覺(jué)通道除味覺(jué)外，觸覺(jué)是唯一一個(gè)不能隔一段距離進(jìn)行刺激的感覺(jué)09:49S.

99各種不同類型的抓取動(dòng)作從左到右，按照力量大小和靈巧程度排列S.

100觸覺(jué)/力覺(jué)顯示器舉例力覺(jué)顯示器力反饋鼠標(biāo)FEELitMouse力反饋手柄力反饋手臂安裝在人身體上的力反饋設(shè)備觸覺(jué)顯示器液壓氣動(dòng)手阻抗控制振動(dòng)09:4909:49S.

101力覺(jué)顯示設(shè)備力反饋鼠標(biāo)FEELit

Mouse：當(dāng)仿真碰撞時(shí)，它給人手施加反饋力。09:49力反饋手柄ImpulseEngine2000：它在兩個(gè)自由度跟蹤運(yùn)動(dòng)，增加力反饋。通過(guò)調(diào)節(jié)剛度、頻度、幅度的變化可以仿真表面、紋理、彈性、液體、重力場(chǎng)、彈跳的球、生物材料以及其他物理感覺(jué)。09:49S.

103力反饋手臂力反饋手柄09:49S.

104安裝在人身體上的力反饋設(shè)備力反饋操縱手臂09:49S.

105安裝在手上的力反饋設(shè)備S.

106觸覺(jué)/力覺(jué)顯示器舉例力覺(jué)顯示器力反饋鼠標(biāo)FEELitMouse力反饋手柄力反饋手臂安裝在人身體上的力反饋設(shè)備觸覺(jué)顯示器氣動(dòng)式探針式振動(dòng)式手阻抗控制09:4909:49氣動(dòng)接觸反饋Teletact

Glove–

使用安裝在手套上的微型空氣袋來(lái)提供接觸反饋09:49探針式接觸反饋還可通過(guò)聲音線圈的振動(dòng)來(lái)模擬觸覺(jué)輕型的形狀記憶合金（SMM）驅(qū)動(dòng)器探針陣列式的振動(dòng)觸覺(jué)反饋設(shè)備微軟在觸覺(jué)方面的嘗試09:4909:49S.

110基于熱反饋增強(qiáng)的接觸反饋在Salford大學(xué)（UK）研究的接觸反饋設(shè)備。該設(shè)備提供了溫度和熱傳導(dǎo)反饋。溫度信息可以幫助識(shí)別虛擬物體是冷是熱，甚至代替"疼痛"（危險(xiǎn)）反饋。S.

111觸覺(jué)/力覺(jué)顯示器舉例力覺(jué)顯示器力反饋鼠標(biāo)FEELitMouse力反饋手柄力反饋手臂安裝在人身體上的力反饋設(shè)備觸覺(jué)顯示器氣動(dòng)式探針式振動(dòng)式手阻抗控制09:4909:49S.

112還有少數(shù)對(duì)嗅覺(jué)、味覺(jué)等的模擬工作09:49嗅覺(jué)研究的實(shí)例2007年日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)教授千原國(guó)宏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)出一種嗅覺(jué)模擬器只要把虛擬空間里的水果拉到鼻尖上一聞，裝置就會(huì)在鼻尖處放出水果的香味來(lái)自谷歌09:49S.

114味覺(jué)研究的實(shí)例2003年的國(guó)際計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大會(huì)（Siggraph）上，日本筑波大學(xué)展示了其研制的味覺(jué)虛擬器。它可以真實(shí)地模擬食物在口中咀嚼時(shí)的味道和口感。振動(dòng)式虛擬味覺(jué)設(shè)備—TagCandy09:49接吻機(jī)器人09:49S.

1162012年2月新家坡國(guó)立大學(xué)研制09:49虛擬懷孕2009年IavalVirtual虛擬現(xiàn)實(shí)大會(huì)上的一個(gè)展示。日本的一個(gè)產(chǎn)品。用戶可以體驗(yàn)懷孕的感受。感受重量以及被嬰兒踢的感覺(jué)。里面是一個(gè)水袋。09:49多感官研究的實(shí)例來(lái)自谷歌2008年3月，來(lái)自約克和華威大學(xué)的科學(xué)家小組，研制世界上第一款能夠模擬所有5種感覺(jué)的虛擬現(xiàn)實(shí)裝置：虛擬繭09:49S.

119多感官研究的實(shí)例“虛擬繭”包括：–電腦顯示屏–揚(yáng)聲器–風(fēng)扇–嗅覺(jué)管09:49S.

120多感官研究的實(shí)例虛擬繭設(shè)計(jì)原理圖：09:49S.

121接口設(shè)備視覺(jué)顯示設(shè)備聽(tīng)覺(jué)顯示設(shè)備觸覺(jué)/力覺(jué)等顯示設(shè)備跟蹤設(shè)備S.

122跟蹤設(shè)備機(jī)械式傳感器磁場(chǎng)式傳感器超聲式傳感器光學(xué)式傳感器慣性式傳感器神經(jīng)/肌肉跟蹤技術(shù)聲音識(shí)別意念操縱位姿傳感器虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中常需要檢測(cè)頭部和手的位置：一般要跟蹤6個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)方向，即沿X、Y、Z坐標(biāo)軸的平動(dòng)和沿X、Y、Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。六自由度（6DOF）：寬度、高度、深度、俯仰角、轉(zhuǎn)動(dòng)角、偏轉(zhuǎn)角6DOF跟蹤器6

DOF(自由度,

Degree

Of

Freedom)09:49S.

125機(jī)械式傳感器

---

跟蹤球安裝有傳感器的球，它測(cè)量用戶的手施加在彈性元件上的三個(gè)力和力矩，從而控制虛擬物體的運(yùn)動(dòng)速度和角速度的大小。09:49S.

126機(jī)械式傳感器

---

3D探頭這個(gè)探頭有六個(gè)關(guān)節(jié)。每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)表示一個(gè)自由度，于是探頭有六個(gè)自由度，這允許同時(shí)確定探頭尖端的位置和方向。09:49S.

127一個(gè)雕刻品的實(shí)例力反饋系統(tǒng)

Phantom09:49S.

128機(jī)械式傳感器

——

數(shù)據(jù)手套VPL公司的DataGlove：光纖導(dǎo)管09:49S.

129二、電磁傳感器原理：被動(dòng)線圈中的感應(yīng)電流正比與被動(dòng)線圈和主動(dòng)線圈的距離，也與夾角相關(guān)。09:49S.

130三、超聲傳感器原理：利用聲音的速度。超聲傳感器包括三個(gè)超聲發(fā)射器的陣列（安裝在天花板上），三個(gè)超聲接受器（安裝在被測(cè)物體上），用于啟動(dòng)發(fā)射的紅外同步信號(hào)，以及計(jì)算機(jī)。聲音定位跟蹤系統(tǒng)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、聲壓差等進(jìn)行定位與跟蹤。一般使用超音速頻率(20kHz以上)以使發(fā)射器發(fā)射的聲音不被周圍的人聽(tīng)到,從而不至于造成環(huán)境污染。因此，又稱之為超音速系統(tǒng)。兩種基本算法–聲波飛行時(shí)間(Time-of-flight)測(cè)量法–相位相干(Phase-Coherent)測(cè)量法聲波飛行時(shí)間位置跟蹤器聲波飛行時(shí)間設(shè)備通過(guò)測(cè)量聲波飛行時(shí)間來(lái)確定距離。通過(guò)使用多個(gè)發(fā)射器和傳感器獲得一系列的距離，便可以計(jì)算出接收器的位置和方向。相位相干位置跟蹤器相位相干位置跟蹤器通過(guò)比較基準(zhǔn)信號(hào)與由傳感器檢測(cè)到的發(fā)射信號(hào)二者的相位來(lái)確定距離。由于相位可被連續(xù)地測(cè)量，因此相位相干系統(tǒng)能產(chǎn)生較高的數(shù)據(jù)傳輸率。大的數(shù)據(jù)設(shè)備可進(jìn)行多次濾波以克服環(huán)境干擾的影響而不影響系統(tǒng)的精度、響應(yīng)性、或者耐久性。聲音位置跟蹤器的評(píng)價(jià)聲波飛行時(shí)間系統(tǒng)小范圍內(nèi)，聲波飛行時(shí)間系統(tǒng)有較好的精確度和響應(yīng)性。操作范圍擴(kuò)大時(shí)，聲波飛行時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率的降低，系統(tǒng)對(duì)于歸類誤差的校正能力變差。任何范圍內(nèi)都容易受到偽聲音脈沖的干擾。系統(tǒng)由于每一次測(cè)量的都是一個(gè)絕對(duì)距離，不易產(chǎn)生累積誤差。相位相干系統(tǒng)相位相干系統(tǒng)本質(zhì)上不易受到噪聲的干擾。具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率使此系統(tǒng)能提供改善了的精度、響應(yīng)性、范圍大和魯棒性。相位相干系統(tǒng)也不易受到偽脈沖的干擾。不能直接測(cè)量距離而只能測(cè)量位置的變化，容易產(chǎn)生累積誤差。09:49S.

135四、光學(xué)傳感器原理：距離可以由三角關(guān)系測(cè)量（立體視覺(jué)），或由傳遞時(shí)間測(cè)量（激光雷達(dá)），或光的干涉測(cè)量。光學(xué)跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法采用兩個(gè)或多個(gè)攝象機(jī)類型的傳感器分辨三維信息。它利用先進(jìn)的模式識(shí)別技術(shù)跟蹤頭部位置。工作原理在要跟蹤的物體上貼上反光標(biāo)簽(Marker)，通過(guò)鏡頭發(fā)射和接受指定波長(zhǎng)的紅外光，這樣可以獲得Marker的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。必須保證每個(gè)marker

有兩個(gè)以上相機(jī)觀察到。09:49S.

138光學(xué)傳感器09:49S.

139光學(xué)傳感器應(yīng)用：人臉表情或動(dòng)作捕捉09:49S.

140光學(xué)傳感器應(yīng)用：人臉表情或動(dòng)作捕捉09:4