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虚拟现实技术第2章49[1]

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虚拟现实技术介绍与应用指南

虚拟现实技术介绍与应用指南

虚拟现实技术介绍与应用指南第一章：虚拟现实技术概述虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户能够与虚拟环境进行交互，并感受到身临其境的体验。

虚拟现实技术主要依靠设备包括头戴式显示器、手柄、麦克风等，通过引导用户进入虚拟环境，包括三维图像、声音和其他感官反馈，以营造沉浸式交互体验。

第二章：虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术起源于20世纪60年代，最初用于飞行模拟器等应用。

随着计算机技术的发展和硬件设备的进步，虚拟现实技术逐渐应用于娱乐、教育、医疗、建筑设计等领域。

近年来，虚拟现实技术的商业化应用快速增长，市场规模不断扩大。

第三章：虚拟现实技术的实现原理虚拟现实技术的实现基于计算机图形学、传感器技术和人机交互技术。

其中，计算机图形学负责虚拟环境的构建和渲染，传感器技术用于捕捉用户的动作和位置信息，人机交互技术用于实现用户与虚拟环境的交互。

第四章：虚拟现实技术的应用领域4.1 娱乐与游戏虚拟现实技术在娱乐与游戏领域的应用最为广泛。

通过头戴式显示器和手柄等设备，用户可以身临其境地体验游戏内容，增强游戏的趣味性和娱乐性。

4.2 教育与培训虚拟现实技术为教育和培训带来全新的可能性。

学生可以通过虚拟环境参观历史古迹、进行科学实验等，提升学习效果和吸引力。

在职培训中，虚拟现实技术可以模拟真实场景，帮助员工进行安全培训和操作演练。

4.3 医疗与康复虚拟现实技术在医疗和康复领域有着广泛应用。

医生可以使用虚拟现实技术进行手术规划和模拟，提高手术效果。

同时，虚拟现实技术也可以用于康复训练，帮助患者恢复运动功能或减轻疼痛。

4.4 建筑与设计在建筑和设计领域，虚拟现实技术可以实现交互式设计和展示。

设计师可以使用虚拟现实技术创建虚拟建筑模型，让客户更好地了解设计方案，并提供反馈意见，减少沟通成本和误解。

第五章：虚拟现实技术的未来发展趋势虚拟现实技术在过去几年取得了显著进展，但仍然存在一些挑战和改进空间。

VR虚拟现实技术入门教程

VR虚拟现实技术入门教程

VR虚拟现实技术入门教程第一章：概述虚拟现实技术（200字）虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户能够沉浸在其中，并与虚拟世界进行交互。

它利用计算机图形学、传感器技术、人机接口等多种技术手段，为用户提供逼真的虚拟体验。

虚拟现实技术已在游戏、娱乐、教育、医疗等领域得到广泛应用。

第二章：虚拟现实技术的基本原理（300字）虚拟现实技术的基本原理可以分为三个方面：虚拟环境的建立、用户感知与交互、沉浸感的实现。

首先，在虚拟环境建立方面，需要通过计算机图形学技术来生成逼真的3D场景，并结合声音、触觉等多种感知方式。

其次，用户感知与交互是虚拟现实技术的核心。

通过头戴式显示器、手柄等设备，用户可以看到虚拟世界，同时利用手势、语音等方式进行交互。

最后，为了提升用户的沉浸感，还需要利用空间定位、物体碰撞等技术手段来实现身临其境的感觉。

第三章：虚拟现实技术的应用领域（400字）虚拟现实技术已经在多个领域中得到应用。

在游戏领域，VR技术使玩家能够身临其境地参与游戏，增加了游戏的乐趣和刺激感。

在娱乐领域，VR技术可以用于虚拟旅游、虚拟电影院等，为用户带来全新的娱乐体验。

在教育领域，虚拟现实技术可以用于模拟实验、虚拟课堂等，提供更直观、生动的教学方式。

在医疗领域，VR技术可以帮助医生进行手术模拟训练、精确定位等，提高了手术成功率。

第四章：虚拟现实技术的发展趋势（300字）虚拟现实技术正处于快速发展阶段，未来有望在各行各业得到更广泛的应用。

首先，随着硬件设备的更新换代，VR设备将变得更加小巧轻便，降低了使用的门槛。

其次，随着5G技术的逐渐普及，VR技术将能够实现更低的延迟和更高的传输速度，提供更流畅的体验。

另外，虚拟现实技术与其他技术的深度融合也将带来更广阔的发展空间，如与人工智能、物联网等结合，可以实现更智能化、更互动性强的虚拟现实体验。

结语（100字）虚拟现实技术作为一项新兴的技术，正在改变人们的生活方式，给我们带来了全新的体验和感受。

虚拟现实技术培训教程

虚拟现实技术培训教程

虚拟现实技术培训教程第一章：虚拟现实技术概述 (2)1.1 虚拟现实技术的发展历程 (2)1.2 虚拟现实技术的应用领域 (3)第二章：虚拟现实设备与工具 (4)2.1 虚拟现实头戴设备 (4)2.2 手柄与追踪设备 (4)2.3 虚拟现实软件工具 (4)第三章：虚拟现实环境搭建 (5)3.1 创建虚拟现实场景 (5)3.2 导入三维模型与素材 (5)3.3 场景优化与调整 (5)第四章：虚拟现实交互设计 (6)4.1 交互设计原则 (6)4.2 交互界面设计 (7)4.3 交互逻辑与脚本编写 (7)第五章：虚拟现实动画与特效 (7)5.1 动画制作基础 (7)5.1.1 动画概述 (7)5.1.2 动画设计原则 (8)5.1.3 动画制作流程 (8)5.2 特效制作与渲染 (8)5.2.1 特效概述 (8)5.2.2 特效类型 (8)5.2.3 特效制作流程 (8)5.3 动画与特效的综合应用 (9)第六章：虚拟现实音效与音频 (9)6.1 音效制作基础 (9)6.1.1 音源选择 (9)6.1.2 音效录制 (9)6.1.3 音效剪辑与处理 (9)6.2 音频编辑与处理 (10)6.2.1 音频剪辑 (10)6.2.2 音频混音 (10)6.2.3 音频效果处理 (10)6.3 音频在虚拟现实中的应用 (10)6.3.1 环境音效 (10)6.3.2 交互音效 (10)6.3.3 音乐与语音 (10)6.3.4 动态音频 (10)第七章：虚拟现实编程基础 (11)7.1 编程语言选择 (11)7.2 虚拟现实编程框架 (11)7.3 常用编程技巧与实例 (12)第八章：虚拟现实项目实践 (12)8.1 项目策划与规划 (12)8.2 项目开发流程 (13)8.3 项目测试与优化 (14)第九章：虚拟现实安全教育 (14)9.1 安全风险识别 (14)9.2 安全防护措施 (14)9.3 应急处理与预案 (15)第十章：虚拟现实在教育领域的应用 (15)10.1 教育虚拟现实概述 (15)10.2 虚拟现实教学资源开发 (15)10.2.1 虚拟现实教学资源的类型 (15)10.2.2 虚拟现实教学资源的开发流程 (16)10.3 虚拟现实教学实践 (16)10.3.1 虚拟现实在课堂教学中的应用 (16)10.3.2 虚拟现实在实验教学中的应用 (16)10.3.3 虚拟现实在远程教育中的应用 (16)第十一章：虚拟现实在工业领域的应用 (17)11.1 工业虚拟现实概述 (17)11.2 虚拟现实工业设计 (17)11.3 虚拟现实工业仿真 (17)第十二章：虚拟现实在未来发展趋势 (18)12.1 虚拟现实技术发展趋势 (18)12.2 虚拟现实行业前景 (18)12.3 虚拟现实与人工智能的融合 (19)第一章：虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术模拟产生的三维虚拟环境，让用户能够身临其境地体验和互动。

未来的虚拟现实和增强现实技术

未来的虚拟现实和增强现实技术

现代虚拟现实技术
计算机技术
为虚拟现实技术 的发展提供了强
大的支持
头戴式显示 器
让用户沉浸式体 验虚拟世界
手持式控制 器
提供更多操作方 式和互动体验
传感器技术
使虚拟现实设备 更加智能和精准
未来虚拟现实技术的展望
轻巧便捷
未来的虚拟现实 设备将更加轻便
便捷
广泛应用
虚拟现实技术将 渗透到更多领域
进步和发展
虚拟现实（VR）和 增强现实（AR）是 当代最具前沿和创新 性的技术之一。它们 通过模拟现实世界或 增强人类感知能力来 改善用户体验。
虚拟现实技术
头戴式显示 器
创造虚拟环境
沉浸体验
身临其境
增强现实技术
01 信息增强
丰富体验
02 用户操作
效率提升
03
虚拟现实和增强现实技术的应用
教育
沉浸式学习体验 视觉化知识传递
医疗
手术模拟训练 病例演示和分析
娱乐
虚拟现实游戏 增强现实互动
结尾
虚拟现实和增强现实技术的迅速发展将为未来带 来更多可能性，我们期待着这些技术的革命性应 用和影响。
● 02
第2章 虚拟现实技术的发展 历程
早期虚拟现实技 术
虚拟现实技术起源于 上世纪60年代，最早 由 伊 万 ·萨 瓦 里 创 立 。 早期的虚拟现实设备 笨重且昂贵，应用范 围有限。
推动人类社会向 更美好的方向发
展
更真实
虚拟现实技术将 不断提升真实感
虚拟现实技术的挑战和机遇
01 技术成本
虚拟现实技术的研发和应用成本较高
02 内容创作
虚拟现实内容的制作和更新是挑战之一
03 用户习惯

虚拟现实技术入门教程

虚拟现实技术入门教程

虚拟现实技术入门教程第一章虚拟现实技术的概述虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）是指利用计算机技术，通过对感官的模拟，给用户创造出虚拟的环境，使其产生身临其境的感觉。

随着计算机技术的不断发展，虚拟现实技术也逐渐深入人们的生活和工作领域。

本章将对虚拟现实技术进行概述，包括其定义、基本原理及应用领域等。

第二章虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的基本原理主要包括仿真模型、交互设备和感官模拟等。

仿真模型是指通过对现实世界的模拟来实现虚拟环境的构建；交互设备是指用户与虚拟环境之间进行信息交互的工具；感官模拟是指通过对用户感官的模拟来体验虚拟环境。

本章将详细介绍这些基本原理及其技术实现。

第三章虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术的应用领域广泛，涵盖游戏娱乐、教育培训、医疗保健、建筑设计等多个领域。

本章将以游戏娱乐和教育培训为例，介绍虚拟现实技术在这些领域的具体应用，包括游戏虚拟现实的沉浸感和交互性，以及教育培训中的虚拟实验室和虚拟学习环境等。

第四章虚拟现实技术的发展趋势虚拟现实技术正呈现出快速发展的趋势，新的技术和应用不断涌现。

本章将介绍虚拟现实技术的发展趋势，包括硬件设备的改进、软件开发的创新以及人机交互技术的进一步发展等。

同时，还将探讨虚拟现实技术可能带来的影响和挑战。

第五章入门虚拟现实技术的步骤与技巧本章将详细介绍如何入门虚拟现实技术，包括选择合适的硬件设备、安装软件平台、学习基本的操作技巧等。

此外，还将介绍一些学习资源和社群平台，供初学者参考和交流经验。

第六章虚拟现实技术的未来展望虚拟现实技术在未来的发展前景广阔，有望进一步融合人工智能、云计算等新兴技术，推动各行业的创新和发展。

本章将展望虚拟现实技术的未来，探讨其可能的应用场景和发展方向，为读者提供对虚拟现实技术的更深入了解。

结语虚拟现实技术作为一种引人入胜的新型技术，正以其强大的沉浸感和交互性深入人们的生活中。

通过了解虚拟现实技术的基本原理和应用领域，以及掌握入门技巧和未来展望，读者将能够更好地理解和应用虚拟现实技术。

虚拟现实技术第2章作业49

虚拟现实技术第2章作业49

2-23
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式 VR显示设备
（3）洞穴式投影显示设备（CAVE）： CAVE就是由投影显示屏包围而成的一个立体空间
（洞穴），分别有4面式、5面式或6面式CAVE系统。
2-24
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
3、三维显示器 指的是直接显示虚拟三维影像的显示设备，用户 不需佩戴立体眼镜等装置就可以看到立体影像。
2-27
2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器 （Head- Mounted Display ，HMD）
HMD通常被固定在用户的头部，随着 头部的运动而运动，并装有位置跟踪器， 能够实时测出头部的位置和朝向，并输入 到计算机中。
2-28
2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
HMD通常被固定在用户的头部，随着头部的 运动而运动，并装有位置跟踪器，能够实时测出 头部的位置和朝向，并输入到计算机中。
（如红外线发光二极管）的位置进行追踪。
? 模式识别系统 把发光器件按某一阵列排列，并将其固定在被跟踪对
象身上，由摄像机记录运动阵列模式的变化，通过与已 知的样本模式进行比较从而确定物体的位置。
? 激光测距系统 将激光通过衍射光栅发射到被测对象，然后接收经物
体表面反射的二维衍射图的传感器记录。
2-11
2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器虽然受视线阻挡的限制且工作 范围较小，但其数据处理速度、响应性都非常 好，因而较适用于头部活动范围相当受限而要 求具有较高刷新率和精确率的实时应用。
2-12
2.1.3 光学跟踪器
2-13

虚拟现实技术基础及应用 第2版 第2章 虚拟现实的关键技术

由于每个人头、耳的大小和形状各不相同，头部相关传 递函数也会因人而异。但目前已有研究开始寻找对各种 类型都通用且能提供良好效果的头部相关传递函数。
1-26
2.3.3 语音识别与合成技术
在虚拟现实系统中，语音应用技术主要是指基于语音进行处理的技术， 主要包括语音识别技术和语音合成技术，它是信息处理领域的一项前沿 技术。
①产生新的粒子； ②赋予每一新粒子一定的属性； ③删去那些已经超过生存期的粒子； ④根据粒子的动态属性对粒子进行移动和变幻； ⑤显示由有生命的粒子组成的图像。
✓ 在虚拟现实中，粒子系统常用于描述火焰、水流、雨雪、旋风、喷泉、战场硝烟、 飞机尾焰、爆炸烟雾等现象。
1-22
2.2.3 运动建模
要表现虚拟对象在虚拟世界中的动态特性，而有关 对象位置变化、旋转、碰撞、手抓握、表面变形等 方面的属性就属于运动建模问题。
分光作用将左右眼视差图像的光线向不同方向传播。当观看者位于合适的观看区域 时，其左右眼分别观看到相应的视差图像，从而获得立体视觉效果。
1-14
2.1.2立体高清显示技术
2）体显示
✓ 基本原理：通过特殊显示设备将三维物体的各个侧面图像同时显示出来。
1-15
2.1.2立体高清显示技术
3）全息投影显示
1-23
2.3 三维虚拟声音技术
虚拟环境中的三维虚拟声音与人们熟悉的立体 声音有所不同
三维虚拟声音则是来自围绕听者双耳的一个球 形中的任何地方，即声音出现在头的上方、后 方或者前方。
1-24
2.3.1三维虚拟声音的特征
三维虚拟声音具有全向三维定位和三维实时跟 踪两大特性。
✓ 全向三维定位（3D steering），是指在虚拟环境中对声源位置 的实时跟踪。例如，当虚拟物体发生位移时，声源位置也应发 生变化，这样用户才会觉得声源的相对位置没有发生变化。只 有当声源变化和视觉变化同步时，用户才能产生正确的听觉和 视觉的叠加效果。

物联网的虚拟现实技术


发展趋势 个性化医疗服务
挑战 数据隐私和安全保护
● 04
第四章 物联网的虚拟现实技术 在工业领域的应用
生产过程优化
虚拟现实技术在工业生产中发挥着重要作用， 通过模拟实际生产场景，可以帮助优化生产过 程，提高效率。物联网技术的应用实现了生产 过程的智能化和自动化，为工业生产带来了革 命性的改变。工业生产效率的提升离不开虚拟 现实和物联网这两大关键技术的支持。
现信息交换和控制
传输到云端进行处理和控制
架构
包括感知层、网络层、应用 层等组成
虚拟现实技术的概念
定义
通过计算机模拟的虚拟环境
发展历史
从VR眼镜到全息投影不断演化
分类
包括增强现实、虚拟现实、混合现实等
物联网和虚拟现实技术的融合
关联
虚拟现实技术可以提供更直观的 数据可视化 物联网为虚拟现实技术提供更多 的数据来源
诊断辅助
虚拟现实技术在医学诊 断中的应用
提高诊断准确性
医学诊断辅助技术的 创新
结合人工智能
物联网提高医学图像传 输效率
应用广泛
实时传输医学图像
影像学、病理学等
康复训练
虚拟现实技术应用
物联网监测数据
通过模拟环境帮助患者恢复功能 实时记录患者康复进度
技术趋势 个性化康复方案设计
发展方向 智能硬件结合虚拟现实技术
智能医疗设备
物联网和虚拟现实技术的结合，正在推动智能 医疗设备的发展。智能医疗设备不仅能够实现 智能化管理和监测患者的身体健康数据，还可 以通过虚拟现实技术提供更加直观的诊疗方案。 尽管智能医疗设备面临着数据安全、隐私保护 等挑战，但其优势明显，未来有望成为医疗领 域的重要支柱。
未来发展

虚拟现实技术概述课件

2.使用高速通信线路 3.提高跟踪器的采样率（更新率）
虚拟现实技术概述
39
跟踪器的性能参数－更新率
跟踪器的更新率 指跟踪器每秒
钟报告的测量数 据集的次数
虚拟现实技术概述
40
3种常用跟踪技术的主要性能指标
跟踪器 类型
分辨率
精度 延迟
电磁波 1mm 3mm 50m 0.03mm 0.1mm s
超声波
15
➢虚拟现实系统：
=用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
虚拟现实技术概述
16
第二章 虚拟现实系统的硬件
虚拟现实技术概述
17
➢用户+硬件+虚拟环境 ✓交互性
用户
用户信息 反馈信息
虚拟环境
虚拟现实技术概述
18
输入输出设备
必要性：
➢交互性——VR基本特性 特殊的人机接口与外部设备是实现人机交 互的必要手段
➢计算机系统的功能：
✓ 保障虚拟三维场景的实时计算和显示，尽量减少 延迟；
✓ 协调各种I/O交互设备之间的工作，确保系统整体 运行的性能。
➢PC机、工作站和超级计算机等
虚拟现实技术概述
21
VR系统平台——VIEW（Virtual Interface Environment Workstation）
✓接收器（三个磁力计或霍尔效应传感器）产生 9个电压值，
✓计算接收器相对于发射器的位置和方向
虚拟现实技术概述
61
➢Ascension技术公司直流电磁跟踪器： ✓Bird ✓Flock of Birds ✓ERT（Big Bird）
虚拟现实技术概述

虚拟现实技术课件


应用服务器2
…
分析服务器名称管理
应用服务器n
空间分析服务1
空间分析服务2
…
空间分析服务n
3．4 虚拟地理环境与地理协同
虚拟地理环境，是以化身为基础的多用 户分布式三维智能虚拟环境，是地球空 间环境特定地理现象与规律的数字与多 通道感知表达、计算与模拟，可用于地 球多维信息的综合管理与多媒体集成发 布、人机交互/交融式创新式地球科学研 究、分布式协同规划、设计与决策等。
四 虚拟现实主要开发技术
VRML XML X3D Java3D
VRML JAVA3D
XML X3D
地理实体
在虚拟现实技术中，VRML/GeoVRML、XML、X3D、GML以及 Java3D技术各有所长，互为补充，利用VRML的图形建模功能， XML的国际化、结构化、模块化的特性以及Java强大的网络编程 语言，共同组成一个强大的虚拟现实开发环境。
1.1 什么是虚拟现实
虚拟现实或称虚拟环境,是由计算机生成的.具有临场感 觉的环境,它是一种全新的人机交互系统. 虚拟现实技术本质上说是一种高度逼真地模拟人在现 实生活中视觉.听觉.动作等行为的交互技术. 传统的信息处理环境一直是“人适应计算机”，而当 今的目标或理念是要逐步使 “计算机适应人”，人们 要求通过视觉、听觉、触觉、嗅觉，以及形体、手势 或口令，参与到信息处理的环境中去，从而取得身临 其境的体验。这种信息处理系统已不再是建立在单维 的数字化空间上，而是建立在一个多维的信息空间中。 虚拟现实技术就是支撑这个多维信息空间的关键技术。
三维 交互设备
三维空间控制设备共同特征是至少能够控制六 个自由度(Degree of Freedom)，对应于描述三 维对象的宽度、高度、深度、俯仰(pitch)角、 转动(yaw)角和偏转(roll)角。常见的三维控制 设备有数据手套、跟踪球、三维探针、三维鼠 标器及三维操作杆等。
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虚拟现实技术第2章49[1]
2.1.3 光学跟踪器
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.4 其他类型跟踪器
1、机械跟踪器
通常把参考点和跟踪对象直接通过连杆装置相连， 采用刚体框架，一方面可以支撑观察设备，另一方面可 以测量跟踪对象的位置和方位。
2、惯性跟踪器
惯性跟踪器也是采用机械方法，其原理是利用小型 陀螺仪测量跟踪对象在其倾角、偏角和转角方面的数据。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
1、台式VR显示设备
一般使用标准计算机监视器，配合双目立体眼镜组成。 根据监视器的数目不同，还可分为单屏式和多屏式两类。
最简单也是最便宜的 VR视觉显示模式， 但缺乏沉浸感。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2 立体显示设备
人眼立体视觉效应的原理 ：当人在现实生活 中观察物体时，双眼之间6～7cm的距离（瞳距） 会使左、右眼分别产生一个略有差别的影像（即 双眼视差），而大脑通过分析后会把这两幅影像 融合为一幅画面，并由此获得距离和深度的感觉。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备 2.2.2 头盔显示器 2.2.3 手持式立体显示设备
如图所示为戴上VPL数据手套的 人手与屏幕显示的虚拟手。
机械式 电阻式 光纤式☆
虚拟现实技术第2章49[1]
2.3 手部数据交互设备
2.3.2 空间球（Space Ball）
空间球是一种可以提供6自由度的桌面设备，它被安 装在一个小型的固定平台上，可以扭转、挤压、按下、 拉出和来回摇摆。
虚拟现实技术第2章49[1]
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
•双眼局部重叠的头盔显示器光学模型
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
衡量头盔显示器性能的指标包括以下各方面：
1、逼真的立体视觉（双眼视觉）
2、分辨率
3、视场（Fireld Of V1mm±0.03mm 50 ms
半径<1.6m的半球形
超 声 波 依空气密度变化 10mm±0.5mm 30 ms
4～5m3
光学
1 mm
2mm±0.02mm < 1 ms 4～8m3（可扩展至14m3）
• 3种常用跟踪技术的主要性能指标对比
虚拟现实技术第2章49[1]
范围，小于此值将检测不到。 响应时间：包括采样率、数据率、更新率和延
迟时间等4个指标。 抗干扰性：指跟踪定位器在相对恶劣的条件下
避免出错的能力。
虚拟现实技术第2章49[1]
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较
跟踪器类型
精度
分 辨 率 响应时间
跟踪范围
（2） 利用投影机把同一物体的多幅不同二维影像闪投在显 示屏上，同时屏幕快速旋转，观看者大脑就会将不同画 面拼合而成似乎漂浮在空中的三维物体影像。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
3、三维显示器 三维显示器的实现方法主要分为以下4种：
（3）显示器由几十个超薄屏幕叠制而成，每个屏幕快速依 次闪现出同一图像，由此流畅的组成完整的三维影像。
（1）墙式投影显示设备： 可采用平面、柱面、球面的屏幕形式。
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2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
（2）响应工作台式显示设备 （Responsive Work Bench，RWB）：
一般由投影仪、反射镜和 显示屏（一种特制玻璃） 组成，投影仪将立体图像 投射到反射镜面上，再由 反射镜将图像反射到显示 屏上。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.2 超声波跟踪器
按测量方法的不同，超声波跟踪定位技术可分为：
飞行时间（Time Of Flight，TOF）测量法
同时使用多个发射器和接收器，通过测量超声波从 发出到反射回来的飞行时间计算出准确的位置和方向。
相位相干（Phase Coherent，PC）测量法
3、三维显示器 指的是直接显示虚拟三维影像的显示设备，用户 不需佩戴立体眼镜等装置就可以看到立体影像。
• 三星公司的2233RZ三维显示器
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
3、三维显示器 三维显示器的实现方法主要分为以下4种：
（1） 在普通的显示屏前附着特殊的涂层和滤光器来替代立 体眼镜的作用。
3、图像提取跟踪器
一般是由一组摄像机拍摄人及其动作，然后通过图 像处理技术的运算和分析来确定人的位置及动作。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.5 跟踪传感设备的性能比较
跟踪定位器的性能指标主要包括：
精度：指检测目标位置的正确性，即误差范围。 分辨率：指跟踪定位器所能检测到的最小变化
虚拟现实技术第2章49[1]
2.5 其他交互设备
2.5.1 触觉和力反馈设备 2.5.2 数据衣 2.5.3 三维扫描仪
虚拟现实技术第2章49[1]
2.5 其他交互设备
2.5.1 触觉和力反馈设备
1、接触反馈设备
（1）充气式接触反馈手套是使用小气囊作为传感装置， 在手套上有20-30个小气囊放在对应的位置，当发生虚拟 接触时，这些小型气囊能够通过空气压缩泵的充气和放气 而被迅速地加压或减压。 （2）振动式接触反馈手套是使用小振动换能器实现的， 换能器通常由状态记忆合金制成，当电流通过这些换能器 时，它们就会发生形变和弯曲。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器
电磁波跟踪器是一种较为常见的空间跟踪 定位器，一般由一个控制部件，几个发射器和 几个接收器组成。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器
优点是其敏感性不依赖于跟踪方位，基本不受 视线阻挡的限制，体积小、价格便宜，因此对 于手部的跟踪大都采用此类跟踪器。
缺点是其延迟较长，跟踪范围小，且容易受环 境中大的金属物体或其他磁场的影响，从而导 致信号发生畸变，跟踪精度降低。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.1 跟踪定位设备
2.1.2 超声波跟踪器
超声波跟踪器是声学跟踪技术最常用的一 种，其工作原理是发射器发出高频超声波脉冲 （频率20KHz以上），由接收器计算收到信号 的时间差、相位差或声压差等，即可确定跟踪 对象的距离和方位。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
2、投影式VR显示设备
（3）洞穴式投影显示设备（CAVE）： CAVE就是由投影显示屏包围而成的一个立体空间
（洞穴），分别有4面式、5面式或6面式CAVE系统。
虚拟现实技术第2章49[1]
2.2 立体显示设备
2.2.1 固定式立体显示设备
虚拟现实技术第2章 49[1]
2020/12/5
虚拟现实技术第2章49[1]
第2章 虚拟现实技术概论
2.1 跟踪定位设备 2.2 立体显示设备 2.3 手部数据交互设备 2.4 虚拟声音输出设备 2.5 其他交互设备 2.6 虚拟现实硬件系统的集成
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2.1 跟踪定位设备
典型的工作方式是：由固定发射器发射出信 号，该信号将被附在用户头部或身上的机动传感 器截获，传感器接收到这些信号后进行解码并送 入计算部件处理，最后确定发射器与接收器之间 的相对位置及方位，数据随后传输到时间运行系 统进而传给三维图形环境处理系统。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.1 电磁波跟踪器 2.1.2 超声波跟踪器 2.1.3 光学跟踪器 2.1.4 其他类型跟踪器 2.1.5 跟踪传感设备的性能比较
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器HMD
HMD通常被固定在用户的头部，随着头部的 运动而运动，并装有位置跟踪器，能够实时测出 头部的位置和朝向，并输入到计算机中。
计算机根据这些数据生成反映当前位置和朝 向的场景图像，进而由两个LCD或CRT显示屏分 别向两只眼睛提供图像。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器使用的主要三种技术：
标志系统 通常是利用传感器（如照相机或摄像机）监测发射器
（如红外线发光二极管）的位置进行追踪。
模式识别系统 把发光器件按某一阵列排列，并将其固定在被跟踪对
象身上，由摄像机记录运动阵列模式的变化，通过与已 知的样本模式进行比较从而确定物体的位置。
通过比较基准信号和发射出去后发射回来的信号之间 的相位差来确定距离。
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2.1 跟踪定位设备
2.1.3 光学跟踪器
光学跟踪器可以使用多种感光设备，从普 通摄像机到光敏二极管都有。光源也是多种多 样的，如自然光、激光或红外线等，但为避免 干扰用户的观察视线，目前多采用红外线方式。
（4）利用全息图像技术实现 真正的三维显示，它是 在真实空间内创造出一 个完整的立体影像。
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2.2 立体显示设备
2.2.2 头盔显示器 （Head- Mounted Display，HMD） HMD通常被固定在用户的头部，随着 头部的运动而运动，并装有位置跟踪器， 能够实时测出头部的位置和朝向，并输入 到计算机中。