六种最近的虚拟现实系统硬件设备.docx

1、举例六种最近的虚拟现实系统的硬件设备，并详细论述其作用。1、 数据手套数据手套(数字手套)是虚拟现实应用的主要交互设备，它作为一只虚拟的手或控件用于 3DVR 场景的模拟交互，可进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，有有线和无线、左手和右手 5 个传感器和 14 个传感器之分，可用于多种 3D VR 或视景仿真软件环境中。一般来讲数据手套通常须与 6 自由度的位置跟踪设备同时结合使用，以识别三维空间的位移信息。达到真正的虚拟人手的动作和位置跟踪。2、 数据衣数 据 衣 是 为 了 让 VR 系 统 识 别 全 身 运 动 而 设 计 的 输 入 装 置 。 数 据 衣 对 人 体 大 约 50

2、多 个 不 同 的 关 节 进 行 测 量 ， 包 括 膝 盖 、 手 臂 、 躯 干 和 脚 。 通 过 光 电 转 换 ， 身 体 的 运动 信 息 被 计 算 机 识 别 。 通 过 BOOM 显 示 器 和 数 据 手 套 与 虚 拟 现 实 交 互 数 据 衣 。3、 3D 扫描仪三 维 扫 描 仪 的 用 途 是 创 建 物 体 几 何 表 面 的 （ point cloud） ， 这 些 点 可 用 来 插 补 成物 体 的 表 面 形 状 ， 越 密 集 的 点 云 可 以 创 建 更 精 确 的 模 型 （ 这 个 过 程 称 ） 。 若 扫 描 仪能 够 取 得 表 面 颜

3、 色 ， 则 可 进 一 步 在 重 建 的 表 面 上 粘 贴 ， 亦 即 所 谓 的 （ texture mapping） 。 三 维 扫 描 仪 可 模 拟 为 照 相 机 ， 它 们 的 视 线 范 围 都 体 现 圆 锥 状 ， 信 息 的 搜 集 皆 限 定 在一 定 的 范 围 内 。 两 者 不 同 之 处 在 于 相 机 所 抓 取 的 是 颜 色 信 息 ， 而 三 维 扫 描 仪 测 量 的是 距 离 。 由 于 测 得 的 结 果 含 有 深 度 信 息 ， 因 此 常 称 之 。 由 于 三 维 扫 描 仪 的 扫 描 范 围 有 限 ， 因 此 常 需 要 变 换

4、扫 描 仪 与 物 体 的 相 对 位 置 或 将 物体 放 置 于 电 动 转 盘 （ turnable table） 上 ， 经 过 多 次 的 扫 描 以 拼 凑 物 体 的 完 整 模型 。 将 多 个 片 面 模 型 集 成 的 技 术 称 做 图 像 注 册 （ image registration） 或 对 齐（ alignment） ， 其 中 涉 及 多 种 三 维 比 对 （ 3D-matching） 方 法 。4、 位置跟踪器三 维 空 间 跟 踪 定 位 器 是 作 用 于 空 间 跟 踪 与 定 位 的 装 置 ， 一 般 与 其 他 VR 设 备 结 合使 用 ，

5、如 ： 数 据 头 盔 、 立 体 眼 镜 、 数 据 手 套 等 ， 使 参 与 者 在 空 间 上 能 够 自 由 移 动 、旋 转 ， 不 局 限 于 固 定 的 空 间 位 置 。 操 作 更 加 灵 活 、 自 如 、 随 意 。 产 品 有 六 个 自 由 度和 三 个 自 由 度 之 分 。 当 接 收 传 感 器 在 空 间 移 动 时 ， 能 够 精 确 地 计 算 出 其 位 置 和 方 位 。 该 设 备 消 除 了延 迟 带 来 的 问 题 ， 因 为 它 提 供 了 动 态 的 、 实 时 的 六 自 由 度 的 测 量 位 置 (X, Y, 和 Z 笛 卡 尔 坐

6、标 ) 和 方 位 （ 俯 仰 角 、 偏 行 角 、 滚 动 角 ） ， 无 论 在 虚 拟 现 实 应 用 领 域 ，还 是 在 控 制 模 拟 器 的 投 影 机 运 动 时 ， 还 是 在 生 物 医 学 的 研 究 中 ， 它 是 测 量 运 动 范 围和 肢 体 旋 转 的 理 想 选 择 。 它 是 快 速 、 精 确 、 而 且 容 易 使 用 。5、 三维鼠标三 维 空 间 交 互 球 是 虚 拟 现 实 应 用 中 的 另 一 重 要 的 交 互 设 备 ， 用 于 六 个 自 由 度 VR场 景 的 模 拟 交 互 ， 可 从 不 同 的 角 度 和 方 位 对 三 维

7、物 体 观 察 、 浏 览 、 操 纵 ； 也 可 作 为3D Mouse 来 使 用 ； 并 可 与 数 据 手 套 或 立 体 眼 镜 结 合 使 用 ， 作 为 跟 踪 定 位 器 。 也 可 单独 用 于 CAD/CAM， (Pro/E、 UG)。 作 为 输 入 设 备 ， 此 种 三 维 鼠 标 类 似 于 摇 杆 加 上 若 干 按 键 的 组 合 ， 由 于 厂 家 给 硬 件 配合 了 驱 动 和 开 发 包 ， 因 此 在 视 景 仿 真 开 发 中 使 用 者 可 以 很 容 易 的 通 过 程 序 ， 将 按 键和 球 体 的 运 动 赋 予 三 维 场 景 或 物 体

8、 ， 实 现 三 维 场 景 的 漫 游 和 仿 真 物 体 的 控 制 。6、 3D 打印机3D 打 印 机 可 以 用 各 种 原 料 打 印 三 维 模 型 ， 使 用 3D 辅 助 设 计 软 件 ， 工 程 师 设 计 出一 个 模 型 或 原 型 之 后 ， 无 论 设 计 的 是 一 所 房 子 还 是 人 工 心 脏 瓣 膜 ， 之 后 通 过 相 关公 司 生 产 的 3D 打 印 机 进 行 打 印 ， 打 印 的 原 料 可 以 是 有 机 或 者 无 机 的 的 材 料 ， 例 如橡 胶 、 塑 料 、 甚 至 是 人 体 器 官 ， 不 同 的 打 印 机 厂 商 所

9、 提 供 的 打 印 材 质 不 同 。3D 打 印 机 就 是 可 以 “打 印 ”出 真 实 3D 物 体 的 一 种 设 备 ， 功 能 上 与 激 光 成 型 技 术 一 样 ，采 用 分 层 加 工 、 迭 加 成 形 ， 即 通 过 逐 层 增 加 材 料 来 生 成 3D 实 体 ， 与 传 统 的 去 除 材 料加 工 技 术 完 全 不 同 。 称 之 为 “打 印 机 ”是 参 照 了 其 技 术 原 理 ， 因 为 分 层 加 工 的 过 程 与喷 墨 打 印 十 分 相 似 。 随 着 这 项 技 术 的 不 断 进 步 ， 我 们 已 经 能 够 生 产 出 与 原 型 的 外 观 、 感觉 和 功 能 极 为 接 近 的 3D 模 型 。 说 的 简 单 一 点 ， 3D 打 印 是 断 层 扫 描 的 逆 过 程 ， 断 层 扫 描 是 把 某 个 东 西 “切“成 无 数 叠 加 的 片 ， 3D 打 印 就 是 一 片 一 片 的 打 印 ， 然 后 叠 加 到 一 起 ， 成 为 一 个 立体 物 体 。