虛擬現實系統的輸入設備
輸入設備用來輸入用戶的動作,使用戶可以駕馭一個虛擬場景,在與虛擬場景進行交互時,利用大量的傳感器來管理用戶的行爲,並將場景中的物體狀態反饋給用戶。
爲了實現人與計算機之間的交互,需要使用特殊的接口把用戶命令輸入給計算機,同時把模擬過程中的反饋信息提供給用戶。根據不同的功能和目的,目前有很多種虛擬現實接口,用來實現不同感覺通道的交互。
跟蹤定位設備
跟蹤定位設備的作用就是及時準確地獲取人的動態位置和方向信息,並將位置和方向信息發送到實現虛擬現實的計算機控制系統中。
工作方式:
- 由固定發射器發射信號
- 該信號將被附在用戶頭部或身上的傳感器截獲
- 傳感器接收到這些信號後進行解碼並送入計算機部件進行處理
- 最後確定發射器與接收器之間的相對位置及方位
- 數據最後被傳送給三維圖形環境處理系統
- 然後被該系統所識別,併發送出相應的執行命令
1.相關性能參數
- 精度和分辨率
- 相應時間
- 魯棒性
- 整合性
- 多邊作用
- 合羣性
- 其他一些性能指標
電磁波跟蹤器
是一種常見的非接觸式的空間跟蹤器定位器,由一個控件部件、幾個發射器和幾個接收器組成。
工作原理:
- 發射器產生一個低頻的空間穩定分佈的電磁場
- 跟蹤對象身上佩戴着若干個接收器在電磁場中運動
- 接收器切割磁感線完成模擬信號到電信號的轉換
- 再將其傳給處理器
- 處理器則根據接收到的信號計算出每個接收器所處的空間方位
優點:
- 敏感性部依賴於跟蹤方位,不受視線阻擋的限制
- 體積小
- 價格便宜
- 健壯性好
缺點:
- 延遲較長,容易受金屬物體或其他磁場的影響,導致信號發生畸變
- 跟蹤精度降低,只能適合用於小範圍的跟蹤工作
超聲波跟蹤器
是一種非接觸式的位置測量設備
工作原理:
- 由發射器發出高頻超聲波脈衝(頻率20kHz以上)
- 由接收器計算收到信號的時間差、相位差或聲壓差等,即可確定跟蹤對象的距離和方位
發射器: 由三個揚聲器組成,安裝在一個固定的三腳架上
接收器: 由三個麥克風構成,安裝在一個小三腳架上
三腳架: 可以放置在頭盔顯示器的上面,接收麥克風也可以安在三維鼠標、立體眼睛和其他輸入設備上
優點:
- 不受環鏡磁場及鐵磁物體的影響
- 不產生電磁輻射
- 價格便宜
缺點:
- 更新率慢
- 超聲波信號在空氣中的傳播衰減快,影響跟蹤器工作的範圍
- 發射器和接收器之間要求無阻擋
- 背景噪聲和其他超聲源也會干擾跟蹤器的信號
光學跟蹤器
是一種非接觸式的位置測量設備,通過使用光學感知來確定對象的實時位置和方向。光學跟蹤器主要包括感光設備(接收器)、光源(發射器)以及用於信號處理的控制器。
工作原理:基於三角測量
優點:
- 速度快
- 具有較高的更新率和較低的延遲,適合實時性要求高的場合
缺點:
- 不能阻擋視線
- 在小範圍內工作效果好,隨着距離增加,性能會逐漸變差
其他類型跟蹤器
慣性跟蹤器
是通過運動系統內部的推算,不涉及外部環境就可以得到位置信息
人機交互設備
- 三維鼠標
- 數據手套
- 數據衣
- 3D攝像機
- 3D掃描儀