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1、第三章 VR输出设备,三维图形 三维声音 触觉感受,3.1 图形显示设备,定义：是一种计算机接口设备，它把合成的世界图像展现给与虚拟世界进行交互的一个或多个用户。,3.1.1 人类视觉系统简介,中央凹：绕视网膜中心视轴几十度的范围，是高分辨率的色彩感知区，周围是低分辨率的运动感知区，也即视网膜上的投影聚焦区。,视 场：一只眼的水平视场大约为150，垂直视场大约为120 ；双眼水平视场大约为180 ，垂直视场不变。当两只眼睛定位同一幅图像，水平重叠部分大约为120 ,IPD：Inter-pupillary Distance 瞳孔距离,一台设备，两幅时序图像，选择输入； 两台设备，两幅图像，有针对
2、输入。,3.1.2 个人图形显示设备,定义：为单个用户输出虚拟场景的图形显示设备。 常用设备：头盔显示器，手持显示器,地面支撑显示设备,桌面支撑的显示设备 。,(1) 头盔显示器,头盔显示器（续）,Face-Mounted Display（FMD）,头盔显示器（续）,普通消费级HMD,专业消费级HMD,(2) 手持式显示器,Hand-Supported Displays（HSD），其引入了用于与虚拟场景进行交互的按钮。,(3) 地面支撑显示设备,Counterbalanced CRT-based Stereoscopic Viewer（CCSV）,特点：由机械臂支撑设备重量，低延迟，运动的自由
3、受到了一定的限制,特点：不受重量影响，不需要穿戴任何视觉设备，自由运动受到一定的限制，降低了图象的水平分辨率,(4) 桌面支撑显示设备,3.1.3 大型显示设备,定义：允许靠得很近的多个用户同时观察虚拟世界的立体图像或单视场图像的图形显示设备。 分类：基于监视器(单个或并排放置的多个)，基于投影(工作台、CAVE、显示墙、Dome等),(1) 基于监视器大型显示设备,目前主要有两类立体眼镜：有源立体眼镜（主动立体眼镜），无源立体眼镜（被动立体眼镜）。,光的偏振原理图,(2) 基于投影仪的显示器,一种是采用集成CRT来产生立体图像。但有许多缺陷：价格高，投影图像亮度不足，环境光对其影响很大。 数
4、字投影仪取代老式的CRT投影仪是发展趋势。,工作台式大型显示设备,洞穴(CAVE)沉浸式显示设备,VC3.2,浙江大学的4面CAVE系统,洞穴式虚拟工程模型漫游,投影仪阵列显示设备,投影阵列是由许多功能相同的投影仪组成的大型显示设备。,视频演示,3.2 声音显示设备,定义：是一类计算机接口，能给与虚拟世界交互的用户提供合成的声音反馈。声音可以是单声道的(两只耳朵听到相同的声音)，也可以是双声道的(每只耳朵听到不同的声音)。,立体声与三维虚拟声的区别,(1)方位角线索,ITD=(a/c)*(+sin) ITD(Interaural Time Difference)为两耳时差，a是头的半径，c是声
5、音的传播速度， 是声源的方位角。,3.2.1 人类听觉系统简介,IID (interaural intensity difference) ,两耳强度差,人类听觉系统简介（续）,(2) 仰角线索 声音被外耳(耳廓) 反射后进入内耳，来自头顶与来自前方的声源有不同的反射路径，一些频率被放大，另一些被削弱，由此造成声差。,人类听觉系统简介（续）,(3) 距离线索:先验知识 (4)声音的掩蔽：一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。,3.2.2 基于扬声器的三维声音,3.3 触觉反馈设备,接触反馈定义：传送接触表面的几何结构、虚拟对象的表面硬
6、度、滑动和温度等实时信息。它不会主动抵抗用户的触摸运动，不能阻止用户穿过虚拟表面。 力反馈定义：提供虚拟对象表面柔顺性、对象的重量和惯性等实时信息。它主动抵抗用户的触摸运动，并能阻止该运动(如果反馈力比较大)。,3.3.1 接触反馈接口,(1) 触觉鼠标,接触反馈接口（续）,(2) CyberTouch手套,视频演示,接触反馈接口（续）,(3)温度反馈手套,3.3.2 力反馈接口,特点：它要能提供真实的力，结构更重。要被牢固地固定，以防止滑动。,力反馈接口（续）,(1) PHANTOM臂,三自由度力反馈,视频演示,力反馈接口（续）,(2)力反馈操纵杆,力反馈接口（续）,(3) CyberGrasp 手套,外骨架：引导电缆，机械放大器 缺点：易疲劳，无法模拟对象的重量和惯性,视频演示,力反馈接口（续）,(4) CyberForce,CyberForce是CyberGrasp的附属品，用于模拟对象的重量和惯性,视频演示,
