第8章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)43

1、第第8 8章章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：8.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述8.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)8.3 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)8.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用及展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用及展望8.1 8.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述8.1.1 8.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念8.1.2 8.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展8.1.3 8.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征8.1.5 8.1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類

2、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類8.1.1 8.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual RealityVirtual Reality，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱VRVR）是指利用計(jì)算機(jī)生是指利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，并通過多種專用設(shè)備使用戶成一種模擬環(huán)境，并通過多種專用設(shè)備使用戶“投入投入”到該環(huán)境到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)；中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)；VRVR技術(shù)可以讓技術(shù)可以讓用戶使用人的自然技能對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行考察或操作，同用戶使用人的自然技能對(duì)虛擬世界中的物體進(jìn)行考察或操作，同時(shí)提供視、聽、摸等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感

3、知。時(shí)提供視、聽、摸等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知。虛擬現(xiàn)實(shí)的概念包括：虛擬現(xiàn)實(shí)的概念包括：（1 1）虛擬環(huán)境虛擬環(huán)境：是由計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境，它具有雙視點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)：是由計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境，它具有雙視點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)三維立體的逼真模型，并可通過聽覺、觸覺、嗅覺參與其中；模三維立體的逼真模型，并可通過聽覺、觸覺、嗅覺參與其中；模擬的環(huán)境可以是某一特定現(xiàn)實(shí)世界的虛擬實(shí)現(xiàn)，也可以是自由想擬的環(huán)境可以是某一特定現(xiàn)實(shí)世界的虛擬實(shí)現(xiàn)，也可以是自由想象的虛擬世界。象的虛擬世界。（2 2）感知感知：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有人所具有的一切感知。：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有人所具有的一切感知。（3 3）自然技能自然技能：包括人頭部、眼

4、睛、手勢(shì)或其它的人體行為動(dòng)作。：包括人頭部、眼睛、手勢(shì)或其它的人體行為動(dòng)作。計(jì)算機(jī)處理與用戶動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入做出實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)處理與用戶動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入做出實(shí)時(shí)反應(yīng)，反饋到用戶的五官。反應(yīng)，反饋到用戶的五官。（4 4）傳感器傳感器：也就是三維交互設(shè)各。常用的有立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、：也就是三維交互設(shè)各。常用的有立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)衣等穿戴于用戶身上的裝置，以及許多置于環(huán)境三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)衣等穿戴于用戶身上的裝置，以及許多置于環(huán)境中的裝置。中的裝置。8.1.2 8.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展 19291929年，年，Edwin LinkEd

5、win Link設(shè)計(jì)了一種競(jìng)賽乘坐器，它使得乘坐者有一設(shè)計(jì)了一種競(jìng)賽乘坐器，它使得乘坐者有一種在飛機(jī)中飛行的感覺。種在飛機(jī)中飛行的感覺。LinkLink飛行模擬器是虛擬現(xiàn)實(shí)幾個(gè)先驅(qū)中飛行模擬器是虛擬現(xiàn)實(shí)幾個(gè)先驅(qū)中的一個(gè)。的一個(gè)。19611961年，美國(guó)年，美國(guó)PhilooPhiloo公司首創(chuàng)了頭盔立體顯示器。公司首創(chuàng)了頭盔立體顯示器。19651965年，美國(guó)人艾凡年，美國(guó)人艾凡薩瑟蘭發(fā)表了一篇題為薩瑟蘭發(fā)表了一篇題為“終極的顯示終極的顯示”的論的論文，后來被公認(rèn)為在虛擬環(huán)境領(lǐng)域中起著里程碑的作用。文，后來被公認(rèn)為在虛擬環(huán)境領(lǐng)域中起著里程碑的作用。19661966年，艾凡年，艾凡薩瑟蘭在麻省理工

6、學(xué)院開始了他的第一個(gè)頭盔的研薩瑟蘭在麻省理工學(xué)院開始了他的第一個(gè)頭盔的研制工作。參觀者戴上頭盔看虛擬環(huán)境，可以如同身臨其境制工作。參觀者戴上頭盔看虛擬環(huán)境，可以如同身臨其境樣。樣。19671967年，美國(guó)的北卡羅來納大學(xué)的弗雷德里克年，美國(guó)的北卡羅來納大學(xué)的弗雷德里克布魯克斯研究了力布魯克斯研究了力反饋問題，使用戶能感到虛擬環(huán)境中計(jì)算機(jī)仿真物體和環(huán)境中力反饋問題，使用戶能感到虛擬環(huán)境中計(jì)算機(jī)仿真物體和環(huán)境中力的作用。的作用。19721972年，諾蘭年，諾蘭布什內(nèi)爾開發(fā)出了第一種交互式電子游戲，稱為布什內(nèi)爾開發(fā)出了第一種交互式電子游戲，稱為PongPong。它允許玩游戲的操作者在電視屏幕上操作一

7、個(gè)彈跳的乒乓它允許玩游戲的操作者在電視屏幕上操作一個(gè)彈跳的乒乓球。由于交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)效術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵，因而這個(gè)交互性游球。由于交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)效術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵，因而這個(gè)交互性游戲的開發(fā)具有重要的意義。戲的開發(fā)具有重要的意義。8.1.2 8.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，美國(guó)宇航局（年代，美國(guó)宇航局（NASANASA）及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起丁人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。引起丁人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。198

8、41984年，年，NASA AmesNASA Ames研研究中心虛擬行星探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的究中心虛擬行星探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的M MMc Mc GreevyGreevy和和J JHumphriesHumphries博士博士組織開發(fā)了用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺顯示器，將火星探側(cè)器組織開發(fā)了用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺顯示器，將火星探側(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星表面的三維發(fā)回的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，為地面研究人員構(gòu)造了火星表面的三維虛擬環(huán)境。在隨后的虛擬交互環(huán)境工作站（虛擬環(huán)境。在隨后的虛擬交互環(huán)境工作站（VIEWVIEW）項(xiàng)目中，他們項(xiàng)目中，他們還開發(fā)了通用多傳感個(gè)人仿真器以及遙控設(shè)備等。還開發(fā)了

9、通用多傳感個(gè)人仿真器以及遙控設(shè)備等。進(jìn)入進(jìn)入2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)使得基于大年代，迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)使得基于大型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖像的實(shí)時(shí)動(dòng)畫制作成為可能，越來越多的型數(shù)據(jù)集合的聲音和圖像的實(shí)時(shí)動(dòng)畫制作成為可能，越來越多的新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備相繼進(jìn)入市場(chǎng)，而人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)新穎、實(shí)用的輸入輸出設(shè)備相繼進(jìn)入市場(chǎng)，而人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也在不斷創(chuàng)新，這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基計(jì)也在不斷創(chuàng)新，這些都為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。其中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音礎(chǔ)。其中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)波音777777獲得成功，是近年來獲得成功，

10、是近年來又一件引起科技界矚目的偉大成果?？梢钥闯?，正是因?yàn)樘摂M現(xiàn)又一件引起科技界矚目的偉大成果?？梢钥闯觯且?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，使得人門對(duì)它廣闊的發(fā)展前景充滿實(shí)系統(tǒng)極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，使得人門對(duì)它廣闊的發(fā)展前景充滿了憧憬與興趣。了憧憬與興趣。8.1.3 8.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可分為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展基本上可分為三個(gè)階段三個(gè)階段：從：從2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代到年代到7070年代為第一階段，是虛擬現(xiàn)實(shí)的起源階段；從年代為第一階段，是虛擬現(xiàn)實(shí)的起源階段；從8080年代初到年代初到8080年年代中期為第二階段，形成了虛

11、擬現(xiàn)實(shí)的基本概念，并產(chǎn)生了一些代中期為第二階段，形成了虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念，并產(chǎn)生了一些實(shí)用系統(tǒng)；第三階段從實(shí)用系統(tǒng)；第三階段從8080年代末期至今，這一階段中，虛擬現(xiàn)實(shí)年代末期至今，這一階段中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了較廣泛的應(yīng)用。技術(shù)得到了較廣泛的應(yīng)用。8080年代初，美國(guó)的年代初，美國(guó)的DWADWA開始為坦克的編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開發(fā)了一個(gè)實(shí)開始為坦克的編隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練開發(fā)了一個(gè)實(shí)用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)。用的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)。DARPDARP計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大，逐步把不同國(guó)家的兵力計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大，逐步把不同國(guó)家的兵力“匯集入?yún)R集入SIMNTSIMNT而成為一個(gè)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)而成為一個(gè)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)”，其目的是將分布于不同，其目的是將分布于不

12、同地點(diǎn)的地面車輛模擬器用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，進(jìn)行攻防對(duì)抗演地點(diǎn)的地面車輛模擬器用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，進(jìn)行攻防對(duì)抗演習(xí)。習(xí)。SIMN ETSIMN ET計(jì)劃最初是針對(duì)地面車輛等低速運(yùn)動(dòng)對(duì)象，后來在計(jì)劃最初是針對(duì)地面車輛等低速運(yùn)動(dòng)對(duì)象，后來在美國(guó)國(guó)防部的推動(dòng)下，將飛機(jī)、水面艦艇和潛艇等作戰(zhàn)對(duì)象也引美國(guó)國(guó)防部的推動(dòng)下，將飛機(jī)、水面艦艇和潛艇等作戰(zhàn)對(duì)象也引進(jìn)來，從而構(gòu)成陸、海、空三軍立體作戰(zhàn)逼真環(huán)境下的大規(guī)模實(shí)進(jìn)來，從而構(gòu)成陸、海、空三軍立體作戰(zhàn)逼真環(huán)境下的大規(guī)模實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。該計(jì)劃的實(shí)施最終導(dǎo)致系統(tǒng)仿真的前沿技術(shù)戰(zhàn)演習(xí)。該計(jì)劃的實(shí)施最終導(dǎo)致系統(tǒng)仿真的前沿技術(shù)分布式分布式交互仿真（交互仿真（DISDIS）

13、技術(shù)的產(chǎn)生。美國(guó)海軍的反潛艇戰(zhàn)系統(tǒng)中，使技術(shù)的產(chǎn)生。美國(guó)海軍的反潛艇戰(zhàn)系統(tǒng)中，使用了頭盔顯示器和三維立體聲裝置，操作員可以通過手勢(shì)和聲音用了頭盔顯示器和三維立體聲裝置，操作員可以通過手勢(shì)和聲音控制這個(gè)仿真器。美國(guó)的控制這個(gè)仿真器。美國(guó)的NASANASA和和ESAESA（歐洲空間局）都在積極地歐洲空間局）都在積極地將將VRVR技術(shù)應(yīng)用在航天運(yùn)載器外的空間活動(dòng)的研究、空間站自由操技術(shù)應(yīng)用在航天運(yùn)載器外的空間活動(dòng)的研究、空間站自由操縱研究和對(duì)哈勃空間維修的研究項(xiàng)目。縱研究和對(duì)哈勃空間維修的研究項(xiàng)目。8.1.3 8.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)波音虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)波音

14、777777獲得了成功，它不僅節(jié)省了經(jīng)費(fèi)，也縮短獲得了成功，它不僅節(jié)省了經(jīng)費(fèi)，也縮短了研制周期，使最終的實(shí)際飛機(jī)與設(shè)計(jì)方案相比，偏差小于千分了研制周期，使最終的實(shí)際飛機(jī)與設(shè)計(jì)方案相比，偏差小于千分之一英寸，且實(shí)現(xiàn)了機(jī)翼和機(jī)身結(jié)合的一次成功，縮短了數(shù)千小之一英寸，且實(shí)現(xiàn)了機(jī)翼和機(jī)身結(jié)合的一次成功，縮短了數(shù)千小時(shí)設(shè)計(jì)工作量。利用該系統(tǒng)還能自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)文件，從圖庫(kù)取出時(shí)設(shè)計(jì)工作量。利用該系統(tǒng)還能自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)文件，從圖庫(kù)取出部件模型并加以注釋。部件模型并加以注釋。歐洲在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面也做了相當(dāng)多的工作。到歐洲在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面也做了相當(dāng)多的工作。到19911991年底，英年底，英國(guó)已有從事國(guó)已有從事

15、VRVR的六個(gè)主要中心，另外西班牙、荷蘭、德國(guó)和瑞典的六個(gè)主要中心，另外西班牙、荷蘭、德國(guó)和瑞典等國(guó)家也都積極開展虛擬現(xiàn)實(shí)的研究。提出了許多三維圖形標(biāo)準(zhǔn)等國(guó)家也都積極開展虛擬現(xiàn)實(shí)的研究。提出了許多三維圖形標(biāo)準(zhǔn)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)音等，并且出現(xiàn)了數(shù)據(jù)手套、三維顯示頭盔、立體和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)音等，并且出現(xiàn)了數(shù)據(jù)手套、三維顯示頭盔、立體手控器、光學(xué)跟蹤器、模擬人的感覺（視、聽、觸）的模擬器等手控器、光學(xué)跟蹤器、模擬人的感覺（視、聽、觸）的模擬器等許多支持虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備。同時(shí)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域許多支持虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備。同時(shí)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于更多領(lǐng)域內(nèi)。內(nèi)。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前進(jìn)基礎(chǔ)上，

16、融合多種當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前進(jìn)基礎(chǔ)上，融合多種技術(shù)的結(jié)果。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代寬帶大規(guī)模應(yīng)用的到來，市場(chǎng)對(duì)虛擬技術(shù)的結(jié)果。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代寬帶大規(guī)模應(yīng)用的到來，市場(chǎng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來越迫切?，F(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用越來越迫切。X3DX3D、CULT3DCULT3D、VIEWPOINTVIEWPOINT、360360度度環(huán)視等技術(shù)將逐步被廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)環(huán)視等技術(shù)將逐步被廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，必將推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)更加廣泛的應(yīng)用。用，必將推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)更加廣泛的應(yīng)用。8.1.3 8.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)的仿真演示技術(shù)正處于

17、起步和發(fā)展時(shí)期，取得了一些理論和我國(guó)的仿真演示技術(shù)正處于起步和發(fā)展時(shí)期，取得了一些理論和軟件成果。國(guó)防科技大學(xué)和航天工業(yè)等部門相繼開展了有關(guān)的研軟件成果。國(guó)防科技大學(xué)和航天工業(yè)等部門相繼開展了有關(guān)的研究項(xiàng)目。國(guó)防科技大學(xué)研制的多媒體仿真環(huán)境究項(xiàng)目。國(guó)防科技大學(xué)研制的多媒體仿真環(huán)境SimStudioSimStudio l.0 l.0，采用采用SGI IndySGI Indy工作站，它采用工作站，它采用MSP/MSP/AutoStudioAutoStudio建模仿真方法和對(duì)建模仿真方法和對(duì)象象EulerEuler網(wǎng)建模方法，以圖形化的建模工具支持用戶建立多媒體網(wǎng)建模方法，以圖形化的建模工具支持用戶

18、建立多媒體仿真對(duì)象模型，并且支持將多媒體仿真表現(xiàn)腳本嵌入對(duì)象模型中，仿真對(duì)象模型，并且支持將多媒體仿真表現(xiàn)腳本嵌入對(duì)象模型中，可以進(jìn)行連續(xù)可以進(jìn)行連續(xù)離散事件混合系統(tǒng)的多媒體仿真?？哲娭笓]學(xué)離散事件混合系統(tǒng)的多媒體仿真?？哲娭笓]學(xué)院進(jìn)行的院進(jìn)行的“空戰(zhàn)可視化仿真系統(tǒng)空戰(zhàn)可視化仿真系統(tǒng)”研究，為用戶提供了一個(gè)從多研究，為用戶提供了一個(gè)從多視點(diǎn)、多角度、多層次觀察空戰(zhàn)進(jìn)程的平臺(tái)和機(jī)制，其畫面造型視點(diǎn)、多角度、多層次觀察空戰(zhàn)進(jìn)程的平臺(tái)和機(jī)制，其畫面造型逼真、形象生動(dòng)，基本達(dá)到了實(shí)時(shí)性要求，取得了比良好的效果。逼真、形象生動(dòng)，基本達(dá)到了實(shí)時(shí)性要求，取得了比良好的效果。北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化新

19、技術(shù)研究室研制開發(fā)的分北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化新技術(shù)研究室研制開發(fā)的分布式虛擬環(huán)境布式虛擬環(huán)境DEVNETDEVNET，以多兵種戰(zhàn)術(shù)演練為背景，全面開展了以多兵種戰(zhàn)術(shù)演練為背景，全面開展了VRVR技術(shù)的研究開發(fā)和綜合應(yīng)用，初步建成了一個(gè)可進(jìn)行多兵種異地技術(shù)的研究開發(fā)和綜合應(yīng)用，初步建成了一個(gè)可進(jìn)行多兵種異地協(xié)同與對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)演練的分布式虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。協(xié)同與對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)演練的分布式虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征 從本質(zhì)上說，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它從本質(zhì)上說，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用戶接口，它通過給用戶同時(shí)提供諸如

20、視、聽、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)通過給用戶同時(shí)提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負(fù)感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負(fù)擔(dān)、提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。美國(guó)科學(xué)家擔(dān)、提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。美國(guó)科學(xué)家BurdeaBurdea G G和和Philippe Philippe CoiffetCoiffet曾在曾在19931993年世界電子年會(huì)上發(fā)表的年世界電子年會(huì)上發(fā)表的“Virtual Virtual Reality Systems and ApplicationsReality Systems and Applicat

21、ions”一文中，提出一文中，提出個(gè)個(gè)“虛擬虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三角形現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三角形”，它簡(jiǎn)明地表示了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的，它簡(jiǎn)明地表示了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的3 3個(gè)個(gè)最突出的特征最突出的特征：交互性交互性（InteractionInteraction）、）、沉浸感沉浸感（ImmersionImmersion）和和構(gòu)想性構(gòu)想性（ImaginationImagination），），也就是人們熟稱的也就是人們熟稱的3 3個(gè)個(gè)“I I”特性，如特性，如圖圖8-18-1所示。所示。8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征1 1交互性交互性（InteractionInteractio

22、n）交互性交互性是指操作者與虛擬環(huán)境中所遇到的各種對(duì)象的相互作用的是指操作者與虛擬環(huán)境中所遇到的各種對(duì)象的相互作用的能力，它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。交互性包括對(duì)象的可操作程能力，它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。交互性包括對(duì)象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度、虛擬場(chǎng)景中對(duì)象依據(jù)物度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度、虛擬場(chǎng)景中對(duì)象依據(jù)物理學(xué)定律運(yùn)動(dòng)的程度（包括實(shí)時(shí)性）。這種交互的產(chǎn)生，主要借理學(xué)定律運(yùn)動(dòng)的程度（包括實(shí)時(shí)性）。這種交互的產(chǎn)生，主要借助于各種專用的三維交互設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等），助于各種專用的三維交互設(shè)備（如頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等），它們使人類能夠利用自然技能，如同在真

23、實(shí)的環(huán)境中一樣與虛擬它們使人類能夠利用自然技能，如同在真實(shí)的環(huán)境中一樣與虛擬環(huán)境中的對(duì)象發(fā)生交互關(guān)系。環(huán)境中的對(duì)象發(fā)生交互關(guān)系。例如，在原杭州大學(xué)開發(fā)的虛擬故宮游玩系統(tǒng)中，用戶可以體驗(yàn)到虛擬例如，在原杭州大學(xué)開發(fā)的虛擬故宮游玩系統(tǒng)中，用戶可以體驗(yàn)到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互性帶來的全新感受：參觀者配帶著頭盔顯示器，由圖像現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互性帶來的全新感受：參觀者配帶著頭盔顯示器，由圖像發(fā)生器把立體圖像送到用戶的視場(chǎng)中，并隨著用戶頭都的運(yùn)動(dòng)，不斷將發(fā)生器把立體圖像送到用戶的視場(chǎng)中，并隨著用戶頭都的運(yùn)動(dòng)，不斷將更新后的新視點(diǎn)場(chǎng)景實(shí)時(shí)地顯示給參觀音。用戶不但可以在虛擬故宮中更新后的新視點(diǎn)場(chǎng)景實(shí)時(shí)地顯示給參觀音。

24、用戶不但可以在虛擬故宮中任意行走，還可以用手（或虛擬手）去直接抓取虛擬環(huán)境中的物體。任意行走，還可以用手（或虛擬手）去直接抓取虛擬環(huán)境中的物體。例如，當(dāng)你例如，當(dāng)你“拿起拿起”一件珍寶玉器時(shí)，手會(huì)有握著東西的感覺，并能感一件珍寶玉器時(shí)，手會(huì)有握著東西的感覺，并能感覺到物體的重量，而被抓取的物體也將隨著手的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作而產(chǎn)覺到物體的重量，而被抓取的物體也將隨著手的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作而產(chǎn)生實(shí)時(shí)地、相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)和改變，以便于用戶從任意角度欣賞它們。另外，生實(shí)時(shí)地、相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)和改變，以便于用戶從任意角度欣賞它們。另外，在系統(tǒng)中用戶還可以直接控制對(duì)象的各種參數(shù)，如運(yùn)動(dòng)方向、速度等，在系統(tǒng)中用戶還可以直接

25、控制對(duì)象的各種參數(shù)，如運(yùn)動(dòng)方向、速度等，而系統(tǒng)也可以向用戶反饋信息。而系統(tǒng)也可以向用戶反饋信息。8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征2 2沉浸感沉浸感（ImmersionImmersion）沉浸感沉浸感指計(jì)算機(jī)操作人員作為人機(jī)環(huán)境的主導(dǎo)者存在于虛擬環(huán)境指計(jì)算機(jī)操作人員作為人機(jī)環(huán)境的主導(dǎo)者存在于虛擬環(huán)境中。多媒體技術(shù)雖然為人們提供豐富多彩的信息表示形式，人與中。多媒體技術(shù)雖然為人們提供豐富多彩的信息表示形式，人與計(jì)算機(jī)可以交往，但是在交往過程中，人們只能從計(jì)算機(jī)外部去計(jì)算機(jī)可以交往，但是在交往過程中，人們只能從計(jì)算機(jī)外部去觀察這些表現(xiàn)形式，人十分清晰地感覺到，自己

26、獨(dú)立處于界面之觀察這些表現(xiàn)形式，人十分清晰地感覺到，自己獨(dú)立處于界面之外；對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)，通過多維方式與計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進(jìn)外；對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)，通過多維方式與計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，能使參與者全身心地沉浸在計(jì)算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)行交互，能使參與者全身心地沉浸在計(jì)算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺，將人與環(huán)境溶為一體，使操作人員境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺，將人與環(huán)境溶為一體，使操作人員相信在虛擬境界中人也是確實(shí)存在的，而且在操作過程中他可以相信在虛擬境界中人也是確實(shí)存在的，而且在操作過程中他可以自始至終地發(fā)揮作用，就像在真正的客觀現(xiàn)實(shí)世界中一樣。自始至終地發(fā)揮作用，就像在真正

27、的客觀現(xiàn)實(shí)世界中一樣。沉浸感被認(rèn)為是沉浸感被認(rèn)為是VRVR系統(tǒng)的性能尺度，導(dǎo)致系統(tǒng)的性能尺度，導(dǎo)致“沉浸感沉浸感”的原因是用的原因是用戶對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對(duì)現(xiàn)實(shí)物體的存在意戶對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對(duì)現(xiàn)實(shí)物體的存在意識(shí)或幻覺，識(shí)或幻覺，它需要以下諸多方面的特性它需要以下諸多方面的特性：8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征 （1）多感知性多感知性（Multi-Sensory） 多感知性多感知性是指除了一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺感知外，還有聽覺感是指除了一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺感

28、知、嗅覺知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)就應(yīng)該具有人所具有的多種感知功能。感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)就應(yīng)該具有人所具有的多種感知功能。 例如，虛擬場(chǎng)景應(yīng)能隨著人的視點(diǎn)作全方位的運(yùn)動(dòng)，有比現(xiàn)實(shí)更例如，虛擬場(chǎng)景應(yīng)能隨著人的視點(diǎn)作全方位的運(yùn)動(dòng)，有比現(xiàn)實(shí)更逼真的紋理、燈光、照明以及聲音和視頻等效果，用戶在操縱虛逼真的紋理、燈光、照明以及聲音和視頻等效果，用戶在操縱虛擬物體時(shí)能感受到虛擬物體的反作用力等。擬物體時(shí)能感受到虛擬物體的反作用力等。 （2）自主性自主性（Automony） 虛擬物體在獨(dú)立活動(dòng)、相互作用或與用戶的交互作用中，其動(dòng)態(tài)虛擬物體在獨(dú)立活動(dòng)、相互

29、作用或與用戶的交互作用中，其動(dòng)態(tài)都要有一定的表現(xiàn)，這些表現(xiàn)應(yīng)服從于自然規(guī)律或是設(shè)計(jì)者想象都要有一定的表現(xiàn)，這些表現(xiàn)應(yīng)服從于自然規(guī)律或是設(shè)計(jì)者想象的規(guī)律。例如，當(dāng)受到力的推動(dòng)時(shí)，物體會(huì)向力的方向移動(dòng)、翻的規(guī)律。例如，當(dāng)受到力的推動(dòng)時(shí)，物體會(huì)向力的方向移動(dòng)、翻倒或從桌面落到地面等。倒或從桌面落到地面等。自主性自主性就是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理就是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度。定律動(dòng)作的程度。 除了上面兩點(diǎn)特性以外，影響沉浸感的主要因素還有除了上面兩點(diǎn)特性以外，影響沉浸感的主要因素還有圖像中的深圖像中的深度信息度信息（是否與用戶的生活經(jīng)驗(yàn)一致），（是否與用戶的生活經(jīng)驗(yàn)一致），畫面的視野畫面

30、的視野（是否足夠（是否足夠大），大），實(shí)現(xiàn)跟蹤的時(shí)間或空間響應(yīng)實(shí)現(xiàn)跟蹤的時(shí)間或空間響應(yīng)（是否滯后或不準(zhǔn)確），以及（是否滯后或不準(zhǔn)確），以及交互設(shè)備的約束程度交互設(shè)備的約束程度（能否為用戶適應(yīng)）等。（能否為用戶適應(yīng)）等。8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征 3 3構(gòu)想性構(gòu)想性（ImaginationImagination）構(gòu)想性構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實(shí)通過與定性和定量的綜合集成環(huán)境是虛擬現(xiàn)實(shí)通過與定性和定量的綜合集成環(huán)境結(jié)合，引導(dǎo)人們?nèi)ド罨拍詈兔劝l(fā)新意，抒發(fā)人們的結(jié)合，引導(dǎo)人們?nèi)ド罨拍詈兔劝l(fā)新意，抒發(fā)人們的創(chuàng)造力。所以虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接創(chuàng)造力。所以虛擬

31、現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識(shí)，提口，而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識(shí)，提高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。這種構(gòu)思結(jié)高感性和理性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。這種構(gòu)思結(jié)果輸入到系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會(huì)將處理后的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示果輸入到系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會(huì)將處理后的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示或由傳感裝置反饋給用戶。這是一個(gè)學(xué)習(xí)或由傳感裝置反饋給用戶。這是一個(gè)學(xué)習(xí)創(chuàng)造創(chuàng)造再學(xué)習(xí)再學(xué)習(xí)再創(chuàng)造的過程。因而可以說，虛擬現(xiàn)實(shí)再創(chuàng)造的過程。因而可以說，虛擬現(xiàn)實(shí)是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動(dòng)。是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動(dòng)。8.1.4 8.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征人類在許多

32、領(lǐng)域面臨著越來越多前所未有而又必須解決和突破的人類在許多領(lǐng)域面臨著越來越多前所未有而又必須解決和突破的問題，例如，載人航天、核試驗(yàn)、核反應(yīng)堆維護(hù)、包括新武器系問題，例如，載人航天、核試驗(yàn)、核反應(yīng)堆維護(hù)、包括新武器系統(tǒng)在內(nèi)的大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究、氣象及自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、醫(yī)療手術(shù)統(tǒng)在內(nèi)的大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究、氣象及自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、醫(yī)療手術(shù)的模擬與訓(xùn)練以及多兵種軍事聯(lián)合訓(xùn)練與演練等。如果按傳統(tǒng)的的模擬與訓(xùn)練以及多兵種軍事聯(lián)合訓(xùn)練與演練等。如果按傳統(tǒng)的方法解決這些問題，必然要花費(fèi)巨額資金，投入巨大的人力，消方法解決這些問題，必然要花費(fèi)巨額資金，投入巨大的人力，消耗過長(zhǎng)的時(shí)間，甚至要承擔(dān)人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)。而耗過長(zhǎng)的

33、時(shí)間，甚至要承擔(dān)人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)。而VRVR技術(shù)的產(chǎn)生和技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，為解決和處理這些問題提供了新方法和新途徑。所以說，發(fā)展，為解決和處理這些問題提供了新方法和新途徑。所以說，VRVR技術(shù)并不只是一種媒介或一個(gè)高層終端用戶界面，它的應(yīng)用能技術(shù)并不只是一種媒介或一個(gè)高層終端用戶界面，它的應(yīng)用能解決人類在工程、醫(yī)學(xué)、軍事等方面的很多需求。而我們所要考解決人類在工程、醫(yī)學(xué)、軍事等方面的很多需求。而我們所要考慮的關(guān)鍵問題是如何開發(fā)針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用并尋找合適的場(chǎng)合慮的關(guān)鍵問題是如何開發(fā)針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用并尋找合適的場(chǎng)合和對(duì)象，即如何發(fā)揮人類的創(chuàng)造力和想象力。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象加和對(duì)象，即如何發(fā)揮人類的創(chuàng)

34、造力和想象力。適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)象加上充分的想象力可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提上充分的想象力可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。8.1.5 8.1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展趨隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅是指那些戴著頭盔和手套的技術(shù)，而且還應(yīng)該包括勢(shì)，它不僅是指那些戴著頭盔和手套的技術(shù)，而且還應(yīng)該包括切與之有關(guān)的具有自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法。切與之有關(guān)的具有自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法。VR技術(shù)技術(shù)的根本目標(biāo)就是要達(dá)到真實(shí)體驗(yàn)和基于自

35、然技能的人機(jī)交互，因的根本目標(biāo)就是要達(dá)到真實(shí)體驗(yàn)和基于自然技能的人機(jī)交互，因此，能夠達(dá)到或部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就可以被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)此，能夠達(dá)到或部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就可以被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有多種分類方法。按浸入程度來分，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有多種分類方法。按浸入程度來分，可分為非浸入式、部分浸入式和完全浸入式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；按用可分為非浸入式、部分浸入式和完全浸入式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)；按用戶浸入方式分可分為視覺浸入、觸覺浸入、聽覺浸入和體感浸入戶浸入方式分可分為視覺浸入、觸覺浸入、聽覺浸入和體感浸入等；按用戶參與的規(guī)?？煞譃閱斡脩羰健⒓卸嘤脩羰胶痛笠?guī)模等；

36、按用戶參與的規(guī)?？煞譃閱斡脩羰健⒓卸嘤脩羰胶痛笠?guī)模分布式系統(tǒng)等。分布式系統(tǒng)等。目前常用的分類方法是按浸入程度和用戶規(guī)模進(jìn)行的分類，分為目前常用的分類方法是按浸入程度和用戶規(guī)模進(jìn)行的分類，分為桌面式桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、疊加式疊加式虛擬現(xiàn)實(shí)系虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和統(tǒng)和分布式分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。8.1.5 8.1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 1 1桌面式桌面式VRVR系統(tǒng)（系統(tǒng)（Desktop VRDesktop VR） 桌面式桌面式VRVR系統(tǒng)系統(tǒng)僅使用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站來產(chǎn)生三維空間的交互場(chǎng)僅使用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作

37、站來產(chǎn)生三維空間的交互場(chǎng)景。它把計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，參與者需要景。它把計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，參與者需要使用手拿輸入設(shè)備或位置跟蹤器來駕馭虛擬環(huán)境和操縱虛擬場(chǎng)景中的各使用手拿輸入設(shè)備或位置跟蹤器來駕馭虛擬環(huán)境和操縱虛擬場(chǎng)景中的各種物體。種物體。 在桌面在桌面VRVR系統(tǒng)中，參與者雖然坐在監(jiān)視器前面，但可以通過計(jì)算機(jī)屏幕系統(tǒng)中，參與者雖然坐在監(jiān)視器前面，但可以通過計(jì)算機(jī)屏幕觀察觀察360360范圍內(nèi)的虛擬環(huán)境；可以通過交互操作，使虛擬環(huán)境的物體平范圍內(nèi)的虛擬環(huán)境；可以通過交互操作，使虛擬環(huán)境的物體平移和旋轉(zhuǎn)，以便從各個(gè)方向觀看物體，也可以利用移和旋轉(zhuǎn)，

38、以便從各個(gè)方向觀看物體，也可以利用“through walkthrough walk”進(jìn)進(jìn)入功能在虛擬環(huán)境中瀏覽。但參與者并沒有完全沉浸，他仍然會(huì)受到周入功能在虛擬環(huán)境中瀏覽。但參與者并沒有完全沉浸，他仍然會(huì)受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。 桌面桌面VRVR系統(tǒng)雖然缺乏完全的沉浸感，但它仍然比較普及，這主要是出于系統(tǒng)雖然缺乏完全的沉浸感，但它仍然比較普及，這主要是出于其成本相對(duì)來說較低。在桌面其成本相對(duì)來說較低。在桌面VRVR系統(tǒng)中，用戶借助三維眼鏡或安裝在計(jì)系統(tǒng)中，用戶借助三維眼鏡或安裝在計(jì)算機(jī)屏幕上方的立體觀察器、液晶顯示光學(xué)眼鏡等一些廉價(jià)的設(shè)備，就算機(jī)屏幕上方的立體觀察器、液晶

39、顯示光學(xué)眼鏡等一些廉價(jià)的設(shè)備，就可以產(chǎn)生一種三維空間的幻覺來增加沉浸的感覺；而它采用的標(biāo)準(zhǔn)可以產(chǎn)生一種三維空間的幻覺來增加沉浸的感覺；而它采用的標(biāo)準(zhǔn)CRTCRT顯顯示器和立體圖像顯示技術(shù)，又使得系統(tǒng)分辨率較高，價(jià)格也比較便宜；示器和立體圖像顯示技術(shù)，又使得系統(tǒng)分辨率較高，價(jià)格也比較便宜；另外，聲卡和內(nèi)部信號(hào)處理電路也可以通過廉價(jià)的硬件產(chǎn)生真實(shí)性很強(qiáng)另外，聲卡和內(nèi)部信號(hào)處理電路也可以通過廉價(jià)的硬件產(chǎn)生真實(shí)性很強(qiáng)的聲音效果。桌面的聲音效果。桌面VRVR系統(tǒng)通常用于工程系統(tǒng)通常用于工程CADCAD、建筑設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、教育及某建筑設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、教育及某些醫(yī)療應(yīng)用。些醫(yī)療應(yīng)用。 8.1.5 8.1.5 虛擬

40、現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 2 2沉浸式沉浸式VRVR系統(tǒng)（系統(tǒng)（ImmersiveImmersive VR VR） 沉浸式沉浸式VRVR系統(tǒng)系統(tǒng)利用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等各種交互設(shè)備把用戶利用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等各種交互設(shè)備把用戶的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，而使用戶真正成為的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，而使用戶真正成為VRVR系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者，并能利用這些交互設(shè)備操作和駕馭虛擬環(huán)境，部的一個(gè)參與者，并能利用這些交互設(shè)備操作和駕馭虛擬環(huán)境，產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺，一般用于娛樂、產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺，一般用于娛樂、或驗(yàn)證某一猜想假

41、設(shè)、訓(xùn)練、模擬、預(yù)演、檢驗(yàn)、體驗(yàn)等。常見或驗(yàn)證某一猜想假設(shè)、訓(xùn)練、模擬、預(yù)演、檢驗(yàn)、體驗(yàn)等。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)等。沉浸式統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)等。沉浸式VRVR系統(tǒng)的基本組成如圖系統(tǒng)的基本組成如圖8-28-2所示。所示。 與桌面式與桌面式VR系統(tǒng)相比，系統(tǒng)相比，沉浸式沉浸式VR系統(tǒng)的主要特點(diǎn)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于：在于：（1）具有高度的實(shí)時(shí)性能。）具有高度的實(shí)時(shí)性能。（2）具有高度的沉浸感。）具有高度的沉浸感。（3）能支持多種）能支持多種I/O交互設(shè)備并行。交互設(shè)備并行。8.1.5 8.1.

42、5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 3 3疊加式疊加式VRVR系統(tǒng)系統(tǒng) 疊加式疊加式VRVR系統(tǒng)系統(tǒng)允許用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察的同時(shí)，通過穿透型頭戴式允許用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察的同時(shí)，通過穿透型頭戴式顯示器將計(jì)算機(jī)虛擬圖像疊加在現(xiàn)實(shí)世界之上，為操作員提供與他所看顯示器將計(jì)算機(jī)虛擬圖像疊加在現(xiàn)實(shí)世界之上，為操作員提供與他所看到的現(xiàn)實(shí)環(huán)境有關(guān)的、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息，從而增強(qiáng)操作員對(duì)真實(shí)到的現(xiàn)實(shí)環(huán)境有關(guān)的、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息，從而增強(qiáng)操作員對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受因此又被稱為補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。環(huán)境的感受因此又被稱為補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。 與其他各類與其他各類VRVR系統(tǒng)相比，補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用系統(tǒng)

43、相比，補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用VRVR技術(shù)來模技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。人們可以按日常的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。人們可以按日常的工作方式對(duì)周圍的物體進(jìn)行操作或研究，但同時(shí)又可以從計(jì)算機(jī)生成的工作方式對(duì)周圍的物體進(jìn)行操作或研究，但同時(shí)又可以從計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中得到同步的、有關(guān)活動(dòng)的指導(dǎo)信息。目前，這樣的工作方式已經(jīng)環(huán)境中得到同步的、有關(guān)活動(dòng)的指導(dǎo)信息。目前，這樣的工作方式已經(jīng)有了一些實(shí)驗(yàn)性的例子，如計(jì)算機(jī)指導(dǎo)的復(fù)印機(jī)修

44、理；在菱形空間框架有了一些實(shí)驗(yàn)性的例子，如計(jì)算機(jī)指導(dǎo)的復(fù)印機(jī)修理；在菱形空間框架中安裝鋁構(gòu)件；電線束在安裝到飛機(jī)上之前的捆綁等。其中一個(gè)典型的中安裝鋁構(gòu)件；電線束在安裝到飛機(jī)上之前的捆綁等。其中一個(gè)典型的實(shí)例是戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它能將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射實(shí)例是戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它能將儀表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，使飛行員不必低頭讀座艙中儀表到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡?。它的工作原理是：的?shù)據(jù)，從而集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡?。它的工作原理是：在這種頭戴式顯示器中，光

45、源產(chǎn)生的圖像被光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)到組合器，組在這種頭戴式顯示器中，光源產(chǎn)生的圖像被光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)到組合器，組合器是一種專用屏幕，它對(duì)于從真實(shí)環(huán)境進(jìn)來的光線呈現(xiàn)透明特性，但合器是一種專用屏幕，它對(duì)于從真實(shí)環(huán)境進(jìn)來的光線呈現(xiàn)透明特性，但對(duì)準(zhǔn)它的光線卻被頭戴式顯示器的光學(xué)系統(tǒng)反射掉，這樣就使得操作員對(duì)準(zhǔn)它的光線卻被頭戴式顯示器的光學(xué)系統(tǒng)反射掉，這樣就使得操作員可以清晰地看到計(jì)算機(jī)圖形與其即時(shí)環(huán)境重合在可以清晰地看到計(jì)算機(jī)圖形與其即時(shí)環(huán)境重合在起的現(xiàn)實(shí)效果。起的現(xiàn)實(shí)效果。8.1.5 8.1.5 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 4 4分布式分布式VRVR系統(tǒng)（系統(tǒng)（Distributed VRDistri

46、buted VR，DVRDVR） 分布式分布式VRVR系統(tǒng)系統(tǒng)是指基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境。它在沉浸式是指基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境。它在沉浸式VRVR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過網(wǎng)絡(luò)相連接，并共將位于不同物理位置的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過網(wǎng)絡(luò)相連接，并共享信息，從而使用戶的協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。享信息，從而使用戶的協(xié)同工作達(dá)到一個(gè)更高的境界。VRVR系統(tǒng)之所以運(yùn)系統(tǒng)之所以運(yùn)行在分布式環(huán)境，一方面是它可以充分利用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的強(qiáng)行在分布式環(huán)境，一方面是它可以充分利用分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的強(qiáng)大計(jì)算能力，另一方面是因?yàn)橛行?yīng)用本身具有分布特性。例如，

47、許多大計(jì)算能力，另一方面是因?yàn)橛行?yīng)用本身具有分布特性。例如，許多VRVR應(yīng)用要求若干人能同時(shí)參與同一個(gè)虛擬環(huán)境，即協(xié)同工作的應(yīng)用要求若干人能同時(shí)參與同一個(gè)虛擬環(huán)境，即協(xié)同工作的VRVR。這些這些人既可能在同一個(gè)地方，也可能在世界上各個(gè)不同的地方，彼此間只通人既可能在同一個(gè)地方，也可能在世界上各個(gè)不同的地方，彼此間只通過遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起。前面所述的那些過遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起。前面所述的那些VRVR技術(shù)雖然可以使動(dòng)態(tài)的虛技術(shù)雖然可以使動(dòng)態(tài)的虛擬環(huán)境栩栩如生，但它們都無(wú)法解決資源共享的問題，應(yīng)用擬環(huán)境栩栩如生，但它們都無(wú)法解決資源共享的問題，應(yīng)用DVRDVR系統(tǒng)就可系統(tǒng)就可以滿足這類需求。以滿

48、足這類需求。 分布式分布式VR系統(tǒng)最重要的特性是它們對(duì)于多用戶協(xié)作模擬的協(xié)調(diào)適應(yīng)能力，系統(tǒng)最重要的特性是它們對(duì)于多用戶協(xié)作模擬的協(xié)調(diào)適應(yīng)能力，即操作系統(tǒng)必須能在不同計(jì)算機(jī)上處理不相似的虛擬世界，因此分布式即操作系統(tǒng)必須能在不同計(jì)算機(jī)上處理不相似的虛擬世界，因此分布式VR系統(tǒng)需要使用專用的操作系統(tǒng)系統(tǒng)需要使用專用的操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)。另外，分布式操作系統(tǒng)。另外，DVR系系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，還必須考慮很多網(wǎng)絡(luò)通信因素，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、分布統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，還必須考慮很多網(wǎng)絡(luò)通信因素，如網(wǎng)絡(luò)帶寬、分布機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)延遲以及通信可靠性等。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品異地設(shè)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)延遲以及通信可靠性等。分布式

49、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品異地設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、大規(guī)模軍事訓(xùn)練、多用戶游戲等方面具有廣泛的應(yīng)用前計(jì)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、大規(guī)模軍事訓(xùn)練、多用戶游戲等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。景。8.2 8.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的功能由兩部分組成：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的功能由兩部分組成：一是創(chuàng)建虛擬世一是創(chuàng)建虛擬世界，二是人與虛擬世界之間的人機(jī)交互操作界，二是人與虛擬世界之間的人機(jī)交互操作。與虛擬。與虛擬世界交互的過程大致是：參與者首先激活頭盔、手套世界交互的過程大致是：參與者首先激活頭盔、手套和話筒等輸入設(shè)備為計(jì)算機(jī)提供輸入信號(hào)，虛擬現(xiàn)實(shí)和話筒等輸入設(shè)備為計(jì)算機(jī)提供輸入信號(hào)，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件收到由跟蹤器和傳感器送來的輸入

50、信號(hào)后加以解軟件收到由跟蹤器和傳感器送來的輸入信號(hào)后加以解釋，然后對(duì)虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)作必要的更新，調(diào)整當(dāng)前釋，然后對(duì)虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)作必要的更新，調(diào)整當(dāng)前的虛擬環(huán)境場(chǎng)景，并將這一新視點(diǎn)下的三維視覺圖像的虛擬環(huán)境場(chǎng)景，并將這一新視點(diǎn)下的三維視覺圖像以及其他（如聲音、觸覺、力反饋等）信息立即傳送以及其他（如聲音、觸覺、力反饋等）信息立即傳送給相應(yīng)的輸出設(shè)備（頭盔顯示器、耳機(jī)、數(shù)據(jù)手套給相應(yīng)的輸出設(shè)備（頭盔顯示器、耳機(jī)、數(shù)據(jù)手套等），以便參與者及時(shí)獲得多種感官上的虛擬效果。等），以便參與者及時(shí)獲得多種感官上的虛擬效果。這一過程必須每秒發(fā)生許多次才能使參與者感受到連這一過程必須每秒發(fā)生許多次才能使參與者感

51、受到連續(xù)的效果。續(xù)的效果。8.2 8.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成8.2.2 8.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件和軟虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件和軟件件 8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又可分為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又可分為沉浸式實(shí)現(xiàn)沉浸式實(shí)現(xiàn)和和非沉浸式實(shí)現(xiàn)非沉浸式實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互操作又可分為人機(jī)交互操作又可分為基于自然方式的人機(jī)交互操作基于自然方式的人機(jī)交互操作和和基于常規(guī)交互設(shè)備的人機(jī)交互操作基于常規(guī)交互設(shè)備的人機(jī)交互操作。通常，沉浸式。通常，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用自然方式的人機(jī)交互操作，而非沉虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)采用

52、自然方式的人機(jī)交互操作，而非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常允許采用常規(guī)人機(jī)交互設(shè)備進(jìn)浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常允許采用常規(guī)人機(jī)交互設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互操作。概括地說，行人機(jī)交互操作。概括地說，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由以下虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由以下4 4大大部分組成部分組成：虛擬世界生成設(shè)備虛擬世界生成設(shè)備、感知設(shè)備感知設(shè)備（生成多通（生成多通道刺激信號(hào)的設(shè)備）、道刺激信號(hào)的設(shè)備）、跟蹤設(shè)備跟蹤設(shè)備（檢測(cè)人在虛擬世界（檢測(cè)人在虛擬世界中的位置和朝向）和中的位置和朝向）和基于自然方式的交互設(shè)備基于自然方式的交互設(shè)備。這里。這里所指的設(shè)備包含相應(yīng)的硬件和軟件。圖所指的設(shè)備包含相應(yīng)的硬件和軟件。圖8-48-4所示為虛擬所示為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

53、的典型構(gòu)成?，F(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的典型構(gòu)成。8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成（1 1）虛擬世界生成設(shè)備）虛擬世界生成設(shè)備 虛擬世界虛擬世界生成設(shè)備生成設(shè)備無(wú)疑可以是一臺(tái)無(wú)疑可以是一臺(tái)或多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)。通常又可分為或多臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)。通常又可分為基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于高性能基于高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)、基于高性能圖形工作站和基于分布式異構(gòu)計(jì)算機(jī)圖形工作站和基于分布式異構(gòu)計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三大類。后兩類用于的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三大類。后兩類用于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，而基于沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，而基于PCPC機(jī)的機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常為非沉浸式系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常為非沉浸式系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)所用的

54、計(jì)算機(jī)是帶有圖形加虛擬現(xiàn)實(shí)所用的計(jì)算機(jī)是帶有圖形加速器和多條圖形輸出流水線的所謂高速器和多條圖形輸出流水線的所謂高性能圖形計(jì)算機(jī)。這是因?yàn)槿S高真性能圖形計(jì)算機(jī)。這是因?yàn)槿S高真實(shí)感場(chǎng)景的生成與顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)系實(shí)感場(chǎng)景的生成與顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中具有頭等重要的地位。統(tǒng)中具有頭等重要的地位。8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬世界生成設(shè)備的主要功能虛擬世界生成設(shè)備的主要功能包括：包括： 視覺通道信號(hào)生成與顯示視覺通道信號(hào)生成與顯示三維高真實(shí)感圖形建模三維高真實(shí)感圖形建模與實(shí)時(shí)繪制。與實(shí)時(shí)繪制。 聽覺通道信號(hào)生成與顯示聽覺通道信號(hào)生成與顯示三維真實(shí)感聲音生成與三維真實(shí)感

55、聲音生成與播放。所謂三維真實(shí)感聲音是具有動(dòng)態(tài)方位感、距離播放。所謂三維真實(shí)感聲音是具有動(dòng)態(tài)方位感、距離感和三維空間效應(yīng)的聲音。感和三維空間效應(yīng)的聲音。 觸覺與力覺通信信號(hào)與顯示觸覺與力覺通信信號(hào)與顯示皮膚感知的觸摸，溫皮膚感知的觸摸，溫度、壓力、紋理信號(hào)以及肌肉、失節(jié)、腱等感知的力度、壓力、紋理信號(hào)以及肌肉、失節(jié)、腱等感知的力信號(hào)的建模與反饋。信號(hào)的建模與反饋。 支持實(shí)時(shí)人機(jī)交互操作的功能支持實(shí)時(shí)人機(jī)交互操作的功能三維空間定位、碰三維空間定位、碰撞檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別以及人機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)話功能。撞檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別以及人機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)話功能。8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成（2 2）感知

56、設(shè)備）感知設(shè)備 感知設(shè)備感知設(shè)備是指將虛擬世界各類感知模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿四芙邮艿亩嗤ㄊ侵笇⑻摂M世界各類感知模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿四芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào)的設(shè)備。感知包括視、聽、觸（力）、嗅、味覺等多道刺激信號(hào)的設(shè)備。感知包括視、聽、觸（力）、嗅、味覺等多種通道。然而，成熟和相對(duì)成熟的感知信息產(chǎn)生和檢測(cè)的技術(shù)，種通道。然而，成熟和相對(duì)成熟的感知信息產(chǎn)生和檢測(cè)的技術(shù)，僅有視覺、聽覺和力覺三種通道。僅有視覺、聽覺和力覺三種通道。 視覺感知設(shè)備視覺感知設(shè)備立體寬視場(chǎng)圖形顯示器。立體寬視場(chǎng)圖形立體寬視場(chǎng)圖形顯示器。立體寬視場(chǎng)圖形顯示器可分為沉浸式和非沉浸式兩大類。顯示器可分為沉浸式和非沉浸式兩大類。 聽覺感知設(shè)備聽覺感知

57、設(shè)備三維真實(shí)感聲音的播放設(shè)備。常用的有耳三維真實(shí)感聲音的播放設(shè)備。常用的有耳機(jī)式、雙揚(yáng)聲器組和多揚(yáng)聲器組三種。通常由專用聲卡將單通道機(jī)式、雙揚(yáng)聲器組和多揚(yáng)聲器組三種。通常由專用聲卡將單通道聲源信號(hào)處理成具有雙耳效應(yīng)的真實(shí)感聲音。聲源信號(hào)處理成具有雙耳效應(yīng)的真實(shí)感聲音。 觸覺（力覺）感知設(shè)備觸覺（力覺）感知設(shè)備觸覺（力覺）反饋裝置。觸覺和觸覺（力覺）反饋裝置。觸覺和力覺實(shí)際是兩種不同的感知。觸覺包含的感知內(nèi)容更豐富一些，力覺實(shí)際是兩種不同的感知。觸覺包含的感知內(nèi)容更豐富一些，例如應(yīng)包含一般的接觸感（類似于例如應(yīng)包含一般的接觸感（類似于“摸到了一個(gè)面摸到了一個(gè)面”的感覺），的感覺），進(jìn)一步應(yīng)包含感

58、知材料的質(zhì)感（布料、海綿、橡膠、木材、金屬、進(jìn)一步應(yīng)包含感知材料的質(zhì)感（布料、海綿、橡膠、木材、金屬、石料等等），紋理感（平滑、粗糙程度等）以及溫度感等。力覺石料等等），紋理感（平滑、粗糙程度等）以及溫度感等。力覺感知設(shè)備要求能反饋力的大小和方向，與觸覺反饋裝置相比，力感知設(shè)備要求能反饋力的大小和方向，與觸覺反饋裝置相比，力反饋裝置相對(duì)較成熟一些。反饋裝置相對(duì)較成熟一些。8.2.1 8.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成（3 3）跟蹤設(shè)備）跟蹤設(shè)備 跟蹤設(shè)備跟蹤設(shè)備是跟蹤并檢測(cè)位置和方位的裝置，用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是跟蹤并檢測(cè)位置和方位的裝置，用于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中基于自然方式的人機(jī)交互操作

59、。目前，先進(jìn)的跟蹤定位系統(tǒng)可中基于自然方式的人機(jī)交互操作。目前，先進(jìn)的跟蹤定位系統(tǒng)可用于動(dòng)態(tài)記錄人體運(yùn)動(dòng)，如舞蹈、體育竟技運(yùn)動(dòng)動(dòng)作等，在計(jì)算用于動(dòng)態(tài)記錄人體運(yùn)動(dòng)，如舞蹈、體育竟技運(yùn)動(dòng)動(dòng)作等，在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析等方面有著廣泛的應(yīng)機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析等方面有著廣泛的應(yīng)用。最常用的跟蹤設(shè)備有基于機(jī)械臂原理、磁傳感器原理、超聲用。最常用的跟蹤設(shè)備有基于機(jī)械臂原理、磁傳感器原理、超聲傳感器原理和光傳感器原理四種。除機(jī)械臂式定位跟蹤器以外，傳感器原理和光傳感器原理四種。除機(jī)械臂式定位跟蹤器以外，其它三種跟蹤器都由一個(gè)（或多個(gè)）信號(hào)發(fā)射器以及數(shù)個(gè)接收器其它三種跟蹤

60、器都由一個(gè)（或多個(gè)）信號(hào)發(fā)射器以及數(shù)個(gè)接收器組成，發(fā)射器安裝在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中某個(gè)固定位置，接收器安裝組成，發(fā)射器安裝在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中某個(gè)固定位置，接收器安裝在被跟蹤的部位。如安裝在頭部，通常用來跟蹤視線方向；如安在被跟蹤的部位。如安裝在頭部，通常用來跟蹤視線方向；如安裝在手部，通常用來跟蹤交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套的位置及其朝向；如裝在手部，通常用來跟蹤交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套的位置及其朝向；如果將多個(gè)接收器安裝在貼身衣服的各個(gè)關(guān)節(jié)部位上，則實(shí)時(shí)記錄果將多個(gè)接收器安裝在貼身衣服的各個(gè)關(guān)節(jié)部位上，則實(shí)時(shí)記錄人體各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的位置，經(jīng)過軟件處理可實(shí)時(shí)跟蹤顯示人的動(dòng)人體各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的位置，經(jīng)過軟件處理可實(shí)時(shí)跟蹤顯示人