虚拟现实技术-立体显示与交互设备-1.pptx

虚拟现实技术Contents虚拟现实系统的硬件组成1立体显示原理2立体显示设备3三维位置跟踪设备4人机交互设备5虚拟现实系统的硬件组成虚拟现实技术带来全新的人机交互模式；人机交互的两个方面人作用于虚拟环境（行为模型）；人感知虚拟环境（感知模型）；吉布森（）的人类感知系统模型虚拟现实系统的硬件组成 感知与行为系统概念模型人类是通过视觉/听觉/触觉/嗅觉等感官来感知外界环境及变化的，他们用眼看/用耳听/用手模/用嘴尝等方式与环境交互。因此，在感知系统的概念模型中，Gibson把感知系统划分成方向/听觉/触觉/嗅觉及视觉等6个子系统，并分别列出了这些子系统的行为方式/接受单元/器官模拟/器官行为/刺激元及外部信息。人类感官感知系统行为方式接收单元器官解剖器官行为刺激源外部信息定向姿态和方向机械和重力感受器耳的前厅器官人体平衡引力和加速度引力或加速度方向听觉听机械式感受器耳蜗声音定向空气中的振动振动事件的性质和位置触觉触摸机械、热和动觉感受器皮肤、关节、肌肉和筋腱多种探测，包括肢体、皮肤和舌头组织变形，关节形态和肌肉纤维的拉伸所接触物体表面和形状、物态固体性、粘性、热、冷味／嗅觉味嗅化学和机械感受器，化学感受器口腔（嘴）鼻腔（鼻子）滋味气味食物的化学性质蒸汽的化学性质营养和生化价值，气味性质视觉看光学感受器视觉机制，包括眼睛和全身运动调节瞳孔、调节注视、聚焦、扫瞄光景观、物体的大小、形状、距离、位置、颜色虚拟现实系统的硬件组成人类感官感知的激励人类感官感知的计算机及虚拟现实设备输出信息实时的三维计算机图形图像；实时的三维虚拟声；触觉、力觉反馈；参与者感受的动感；其它感知（如嗅觉等）。 虚拟现实系统的硬件组成视觉子系统：视觉子系统利用双眼视觉的微小视差，获得深度感知，它的典型传感器是立体显示器，如现在市面上流行的头盔显示器（HMD）和支架式显示器（BOOM）。立体显示器是虚拟现实系统的重要组成部分，是使参与者沉浸于虚拟世界的主要的交互手段。虚拟现实系统的硬件组成听觉子系统：听觉子系统是根据声音到达两耳强度的相位差来区别声音的方向，同时还依赖于每个人的头部相关传输函数（HRTF），既人的因素。虚拟环境中的虚拟声音是通过立体声设备输出的。它的典型传感器是立体声耳机，以及空间扬声器阵列系统。虚拟现实系统的硬件组成触觉子系统：像真实世界中一样，虚拟世界的物体对象有纹理/有形状，虚拟手能感知这一切，并有力量反馈。目前对触觉子系统的研制还处于起步阶段，已经应用的只有数据手套上的压力传感器。其原理是，数据手套上有一块特殊材料制成的薄片，当参与者在虚拟世界中用虚拟手碰到物体时，将有电流通过薄片并使其弯曲，从而给人压力感。当然，这只是对触觉的简单模拟，高级触觉传感器还有待近一步研究。虚拟现实系统的硬件组成触觉/力感反馈系统 Pairick在进行人类因素实验来检测它的反馈系统时发现，在简单的双指活动场景中，将触觉反馈和视频显示综合起来，其感知性能比仅使用视频显示要提高10%；当视频失效时（模拟低能见度），附加触觉反馈则会使感知性能提高30%。 虚拟现实系统的硬件组成人类作用行为 人对虚拟环境的作用主动视听抓、握、推、举、踢……语音交流做表情……虚拟现实系统的硬件组成人类作用行为 人对计算机的多维输入信息手及身体的位置、姿态信息；眼位及头的位置和姿态信息；语言及语音输入信息；其它信息（如人的手势、面部表情等）。虚拟系统生成设备感知设备跟踪系统组成基于头盔显示器的VR系统硬件配置交互虚拟现实系统的硬件组成虚拟系统生成设备的类型虚拟系统生成设备是一台或多台高性能计算机，可分为三类： ?高性能个人计算机 ?高性能图形工作站 ?分布式异构计算机的VR系统虚拟现实系统的硬件组成生成设备的主要功能:? 视觉通道信号的生成与显示（建模与绘制）? 听觉通道信号的生成与显示（声音生成与播放）? 触觉与力觉通道信号的生成与显示（力的建模与反馈）? 支持实时人机交互的功能（三维空间定位、碰撞检测、语音识别、人机实时对话）。haptics.wmv演示虚拟现实系统的硬件组成 感知设备功能: 将VR系统各类感知模型转变为人能接受的多通道刺激信号的设备。感知包括：视、听、触、嗅、味觉等多种通道。视觉感知设备：立体宽视场图形显示器（沉浸式和非沉浸式 ）；沉浸式头盔显示器（HMD）封闭式、透视式吊杆式（Boom）洞穴式(CAVE)四面、五面、六面非沉浸式桌面立体显示器平面宽屏幕墙式立体显示器180度环状响应式工作台单屏幕双屏幕虚拟现实系统的硬件组成感知设备听觉感知设备：三维声音播放设备，有： 耳机式、双扬声器组和多扬声器组三种。通常由专用声卡将单通道声源信号 触觉（力觉）感知设备：触觉（力觉）反馈装置。触觉包含的感知内容：接触感、质感、纹理感、温度；力感知设备要求：反馈力的大小和方向（较成熟