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：是一種計算機接口設(shè)備，它把合成的世界圖像展現(xiàn)給與虛擬世界進行交互的一個或多個用戶。,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動感知區(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,一臺設(shè)備，兩幅時序圖像，選擇輸入； 兩臺設(shè)備，兩幅圖像，有針對輸入。,3.1.2 個人圖形顯示設(shè)備,定義：為單個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)）,普通消費級HMD,專業(yè)消費級HMD,(2) 手持式顯示器,Hand-Supported Displays（HSD），其引入了用于與虛擬場景進行交互的按鈕。,(3) 地面支撐顯示設(shè)備,Counterbalanced CRT-based Stereoscopic Viewer（CCSV）,特點：由機械臂支撐設(shè)備重量，低延遲，運動的自由受到了一定的限制,特點：不受重量影響，不需要穿戴任何視覺設(shè)備，自由運動受到一定的限制，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用戶同時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(單個或并排放置的多個)，基于投影(工作臺、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（主動立體眼鏡），無源立體眼鏡（被動立體眼鏡）。,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：價格高，投影圖像亮度不足，環(huán)境光對其影響很大。 數(shù)字投影儀取代老式的CRT投影儀是發(fā)展趨勢。,工作臺式大型顯示設(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：是一類計算機接口，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)為兩耳時差，a是頭的半徑，c是聲音的傳播速度， 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:先驗知識 (4)聲音的掩蔽：一個較弱的聲音(被掩蔽音)的聽覺感受被另一個較強的聲音(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)、虛擬對象的表面硬度、滑動和溫度等實時信息。它不會主動抵抗用戶的觸摸運動，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時信息。它主動抵抗用戶的觸摸運動，并能阻止該運動(如果反饋力比較大)。,3.3.1 接觸反饋接口,(1) 觸覺鼠標,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：它要能提供真實的力，結(jié)構(gòu)更重。要被牢固地固定，以防止滑動。,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，機械放大器 缺點：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,