虚拟现实系统的输入设备
输入设备用来输入用户的动作,使用户可以驾驭一个虚拟场景,在与虚拟场景进行交互时,利用大量的传感器来管理用户的行为,并将场景中的物体状态反馈给用户。
为了实现人与计算机之间的交互,需要使用特殊的接口把用户命令输入给计算机,同时把模拟过程中的反馈信息提供给用户。根据不同的功能和目的,目前有很多种虚拟现实接口,用来实现不同感觉通道的交互。
跟踪定位设备
跟踪定位设备的作用就是及时准确地获取人的动态位置和方向信息,并将位置和方向信息发送到实现虚拟现实的计算机控制系统中。
工作方式:
- 由固定发射器发射信号
- 该信号将被附在用户头部或身上的传感器截获
- 传感器接收到这些信号后进行解码并送入计算机部件进行处理
- 最后确定发射器与接收器之间的相对位置及方位
- 数据最后被传送给三维图形环境处理系统
- 然后被该系统所识别,并发送出相应的执行命令
1.相关性能参数
- 精度和分辨率
- 相应时间
- 鲁棒性
- 整合性
- 多边作用
- 合群性
- 其他一些性能指标
电磁波跟踪器
是一种常见的非接触式的空间跟踪器定位器,由一个控件部件、几个发射器和几个接收器组成。
工作原理:
- 发射器产生一个低频的空间稳定分布的电磁场
- 跟踪对象身上佩戴着若干个接收器在电磁场中运动
- 接收器切割磁感线完成模拟信号到电信号的转换
- 再将其传给处理器
- 处理器则根据接收到的信号计算出每个接收器所处的空间方位
优点:
- 敏感性部依赖于跟踪方位,不受视线阻挡的限制
- 体积小
- 价格便宜
- 健壮性好
缺点:
- 延迟较长,容易受金属物体或其他磁场的影响,导致信号发生畸变
- 跟踪精度降低,只能适合用于小范围的跟踪工作
超声波跟踪器
是一种非接触式的位置测量设备
工作原理:
- 由发射器发出高频超声波脉冲(频率20kHz以上)
- 由接收器计算收到信号的时间差、相位差或声压差等,即可确定跟踪对象的距离和方位
发射器: 由三个扬声器组成,安装在一个固定的三脚架上
接收器: 由三个麦克风构成,安装在一个小三脚架上
三脚架: 可以放置在头盔显示器的上面,接收麦克风也可以安在三维鼠标、立体眼睛和其他输入设备上
优点:
- 不受环镜磁场及铁磁物体的影响
- 不产生电磁辐射
- 价格便宜
缺点:
- 更新率慢
- 超声波信号在空气中的传播衰减快,影响跟踪器工作的范围
- 发射器和接收器之间要求无阻挡
- 背景噪声和其他超声源也会干扰跟踪器的信号
光学跟踪器
是一种非接触式的位置测量设备,通过使用光学感知来确定对象的实时位置和方向。光学跟踪器主要包括感光设备(接收器)、光源(发射器)以及用于信号处理的控制器。
工作原理:基于三角测量
优点:
- 速度快
- 具有较高的更新率和较低的延迟,适合实时性要求高的场合
缺点:
- 不能阻挡视线
- 在小范围内工作效果好,随着距离增加,性能会逐渐变差
其他类型跟踪器
惯性跟踪器
是通过运动系统内部的推算,不涉及外部环境就可以得到位置信息
人机交互设备
- 三维鼠标
- 数据手套
- 数据衣
- 3D摄像机
- 3D扫描仪