淺談虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備.pdf

科技論壇 ·81 · 淺談虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備 張州 （河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子工程系，河南鄭州 450018 ） 摘要：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)完整的系統(tǒng)，輸入設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一個(gè)很重 要組成部分。本文重點(diǎn)介紹和分析了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備，根據(jù)輸入設(shè)備的分類，逐一介紹單個(gè)輸入設(shè)備的特性，如三維鼠標(biāo)，數(shù)據(jù) 手套，三維搖桿、運(yùn)動(dòng)捕捉、語(yǔ)音控制等，此外還介紹了幾種具備力反饋的設(shè)備。在文章最后對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展做了展望。 關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；輸入設(shè)備；力反饋 虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）技術(shù)自20世紀(jì)80年代末以來(lái)受到 實(shí)手套（VRGlove）和三維搖桿（Flystick）。 人們極大的關(guān)注，成為一種新技術(shù)、新媒體。其在最近幾年的發(fā)展尤其 1.1.1三維鼠標(biāo)。三維鼠標(biāo)相較于普通鼠標(biāo)，能夠讓用戶感受到在三 迅速，并在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮出重要的作用。 維空間中的運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，它可以完成在虛擬空間中6個(gè)自由度的 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般由硬件和軟件兩大部分組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 操作，含有3個(gè)平移及3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)。其工作原理是在鼠標(biāo)內(nèi)部裝有超 中，首先要建立一個(gè)虛擬世界，這就必須要有以計(jì)算機(jī)為中心的一系列 聲波或電磁發(fā)射器，利用配套的接收設(shè)備可檢測(cè)到鼠標(biāo)在空間中的位 設(shè)備，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)用戶和虛擬世界的自然交互，單純依靠傳統(tǒng)的鍵盤 置與方向，與其他設(shè)備相比成本低，常應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)用。 和鼠標(biāo)是達(dá)不到的，因此必須有一些特殊的設(shè)備才能得以實(shí)現(xiàn)，比如： 1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)手套。手是我們與外界進(jìn)行物理接觸及意識(shí)表達(dá)的 用戶要看到立體的圖像，在虛擬場(chǎng)景中對(duì)目標(biāo)人物或物體的跟蹤等。建 最主要媒介，在人機(jī)交互中亦是如此，基于手的自然交互形式最為常 立一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，硬件設(shè)備是基礎(chǔ)。硬件設(shè)備大體由3部分組成： 見，虛擬現(xiàn)實(shí)手套有多種產(chǎn)品，最常見的是數(shù)據(jù)手套，如圖2所示。數(shù)據(jù) 輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、生成設(shè)備。本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備進(jìn)行 手套（DataGlove）是美國(guó)VPL公司推出的一種傳感手套，它已成為 更深一步的討論。 廣泛使用的輸入傳感設(shè)備。用戶將數(shù)據(jù)手套穿戴在手上之后，便可以在 1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中以虛擬的手來(lái)使用，可以在虛擬世界中對(duì)物體實(shí)現(xiàn)抓 傳統(tǒng)的個(gè)人電腦輸入設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、搖桿等對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系 取、移動(dòng)、操縱、控制等操作行為。手指和手掌伸屈時(shí)的各種姿勢(shì)轉(zhuǎn)換成 統(tǒng)并不適用，因?yàn)檫@些設(shè)備通常只有2個(gè)自由度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的用戶 數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)應(yīng)用程序識(shí)別出用戶的手在虛擬 是在一個(gè)三維空間中做運(yùn)動(dòng)，因此，輸入設(shè)備也必須相應(yīng)的擁有三維運(yùn) 世界中操作時(shí)的姿勢(shì)，執(zhí)行相應(yīng)操作，在實(shí)際應(yīng)用中還必須配有空間位 動(dòng)功能，也就是擁有6個(gè)自由度。 置跟蹤器，檢測(cè)手在三維空間中的實(shí)際方位。 按照輸入設(shè)備的操作方式，可以分為手持式、運(yùn)動(dòng)捕捉和語(yǔ)音控制 1.1.3三維搖桿。三維搖桿（Flystick，如圖3所示），是一款由A.R.T.公 三種類型的輸入設(shè)備，下文將按照設(shè)備的分類進(jìn)一步的闡述。 司開發(fā)的，用于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用領(lǐng)域的無(wú)線式交互設(shè)備，擁有6個(gè)自由 1.1手持式輸入設(shè)備。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中最常用到的輸入設(shè)備大都 度，現(xiàn)在最新款產(chǎn)品為Flystick2。這種設(shè)備的形狀類似于游戲機(jī)用的模 是用手來(lái)操作的，可以分為三類，分別是三維鼠標(biāo)（3DMouse）、虛擬現(xiàn) 擬搖桿，并且配有特殊的功能的按鈕。它特別適用于以投影為（轉(zhuǎn)下頁(yè)） 業(yè)用水之間的競(jìng)爭(zhēng)加劇，農(nóng)業(yè)用水的比例呈不斷下降的趨勢(shì)。實(shí)施 建立和完善農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)化補(bǔ)償機(jī)制是一項(xiàng)比較復(fù)雜的研究，它 農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)化補(bǔ)償一方面可以抑制由于水資源利用不當(dāng)造成的水 涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源與政策環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域，要求國(guó)家的宏觀管理 資源價(jià)值流失、經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)環(huán)境破壞，提高水資源利用水平，實(shí) 政策、經(jīng)濟(jì)政策、行政法律法規(guī)制度相互配合共同實(shí)現(xiàn)。農(nóng)業(yè)用水補(bǔ) 現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展

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