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1、第三章 VR輸出設(shè)備,三維圖形 三維聲音 觸覺感受,3.1 圖形顯示設(shè)備,定義：是一種計(jì)算機(jī)接口設(shè)備，它把合成的世界圖像展現(xiàn)給與虛擬世界進(jìn)行交互的一個(gè)或多個(gè)用戶。,3.1.1 人類視覺系統(tǒng)簡介,中央凹：繞視網(wǎng)膜中心視軸幾十度的范圍，是高分辨率的色彩感知區(qū)，周圍是低分辨率的運(yùn)動(dòng)感知區(qū)，也即視網(wǎng)膜上的投影聚焦區(qū)。,視 場：一只眼的水平視場大約為150，垂直視場大約為120 ；雙眼水平視場大約為180 ，垂直視場不變。當(dāng)兩只眼睛定位同一幅圖像，水平重疊部分大約為120 ,IPD：Inter-pupillary Distance 瞳孔距離,一臺(tái)設(shè)備，兩幅時(shí)序圖像，選擇輸入； 兩臺(tái)設(shè)備，兩幅圖像，有針對

2、輸入。,3.1.2 個(gè)人圖形顯示設(shè)備,定義：為單個(gè)用戶輸出虛擬場景的圖形顯示設(shè)備。 常用設(shè)備：頭盔顯示器，手持顯示器,地面支撐顯示設(shè)備,桌面支撐的顯示設(shè)備 。,(1) 頭盔顯示器,頭盔顯示器（續(xù)）,Face-Mounted Display（FMD）,頭盔顯示器（續(xù)）,普通消費(fèi)級HMD,專業(yè)消費(fèi)級HMD,(2) 手持式顯示器,Hand-Supported Displays（HSD），其引入了用于與虛擬場景進(jìn)行交互的按鈕。,(3) 地面支撐顯示設(shè)備,Counterbalanced CRT-based Stereoscopic Viewer（CCSV）,特點(diǎn)：由機(jī)械臂支撐設(shè)備重量，低延遲，運(yùn)動(dòng)的自由

3、受到了一定的限制,特點(diǎn)：不受重量影響，不需要穿戴任何視覺設(shè)備，自由運(yùn)動(dòng)受到一定的限制，降低了圖象的水平分辨率,(4) 桌面支撐顯示設(shè)備,3.1.3 大型顯示設(shè)備,定義：允許靠得很近的多個(gè)用戶同時(shí)觀察虛擬世界的立體圖像或單視場圖像的圖形顯示設(shè)備。 分類：基于監(jiān)視器(單個(gè)或并排放置的多個(gè))，基于投影(工作臺(tái)、CAVE、顯示墻、Dome等),(1) 基于監(jiān)視器大型顯示設(shè)備,目前主要有兩類立體眼鏡：有源立體眼鏡（主動(dòng)立體眼鏡），無源立體眼鏡（被動(dòng)立體眼鏡）。,光的偏振原理圖,(2) 基于投影儀的顯示器,一種是采用集成CRT來產(chǎn)生立體圖像。但有許多缺陷：價(jià)格高，投影圖像亮度不足，環(huán)境光對其影響很大。 數(shù)

4、字投影儀取代老式的CRT投影儀是發(fā)展趨勢。,工作臺(tái)式大型顯示設(shè)備,洞穴(CAVE)沉浸式顯示設(shè)備,VC3.2,浙江大學(xué)的4面CAVE系統(tǒng),洞穴式虛擬工程模型漫游,投影儀陣列顯示設(shè)備,投影陣列是由許多功能相同的投影儀組成的大型顯示設(shè)備。,視頻演示,3.2 聲音顯示設(shè)備,定義：是一類計(jì)算機(jī)接口，能給與虛擬世界交互的用戶提供合成的聲音反饋。聲音可以是單聲道的(兩只耳朵聽到相同的聲音)，也可以是雙聲道的(每只耳朵聽到不同的聲音)。,立體聲與三維虛擬聲的區(qū)別,(1)方位角線索,ITD=(a/c)*(+sin) ITD(Interaural Time Difference)為兩耳時(shí)差，a是頭的半徑，c是聲

5、音的傳播速度， 是聲源的方位角。,3.2.1 人類聽覺系統(tǒng)簡介,IID (interaural intensity difference) ,兩耳強(qiáng)度差,人類聽覺系統(tǒng)簡介（續(xù)）,(2) 仰角線索 聲音被外耳(耳廓) 反射后進(jìn)入內(nèi)耳，來自頭頂與來自前方的聲源有不同的反射路徑，一些頻率被放大，另一些被削弱，由此造成聲差。,人類聽覺系統(tǒng)簡介（續(xù)）,(3) 距離線索:先驗(yàn)知識(shí) (4)聲音的掩蔽：一個(gè)較弱的聲音(被掩蔽音)的聽覺感受被另一個(gè)較強(qiáng)的聲音(掩蔽音)影響的現(xiàn)象稱為人耳的“掩蔽效應(yīng)”。,3.2.2 基于揚(yáng)聲器的三維聲音,3.3 觸覺反饋設(shè)備,接觸反饋定義：傳送接觸表面的幾何結(jié)構(gòu)、虛擬對象的表面硬

6、度、滑動(dòng)和溫度等實(shí)時(shí)信息。它不會(huì)主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，不能阻止用戶穿過虛擬表面。 力反饋定義：提供虛擬對象表面柔順性、對象的重量和慣性等實(shí)時(shí)信息。它主動(dòng)抵抗用戶的觸摸運(yùn)動(dòng)，并能阻止該運(yùn)動(dòng)(如果反饋力比較大)。,3.3.1 接觸反饋接口,(1) 觸覺鼠標(biāo),接觸反饋接口（續(xù)）,(2) CyberTouch手套,視頻演示,接觸反饋接口（續(xù)）,(3)溫度反饋手套,3.3.2 力反饋接口,特點(diǎn)：它要能提供真實(shí)的力，結(jié)構(gòu)更重。要被牢固地固定，以防止滑動(dòng)。,力反饋接口（續(xù)）,(1) PHANTOM臂,三自由度力反饋,視頻演示,力反饋接口（續(xù)）,(2)力反饋操縱桿,力反饋接口（續(xù)）,(3) CyberGrasp 手套,外骨架：引導(dǎo)電纜，機(jī)械放大器 缺點(diǎn)：易疲勞，無法模擬對象的重量和慣性,視頻演示,力反饋接口（續(xù)）,(4) CyberForce,CyberForce是CyberGrasp的附屬品，用于模擬對象的重量和慣性,視頻演示,