六种最近的虚拟现实系统硬件设备
虚拟现实系统的分类
基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE
美国Illonis大学EVL实验室首创 由3～6个投影屏幕组成正方体形状 计算机系统产生立体图像，经投影仪分别投
射到对应的屏幕上 用户戴着立体眼镜站于CAVE的内部 立体眼镜上附有6-DOF跟踪设备对用户头部
运动进行实时跟踪 声音系统
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基于投影显示的虚拟现实系统
虚拟现实系统的分类
VR系统的主要不同之处在于系统与用户之间界 面
基于系统与用户界面划分
桌面型VR系统 头盔型VR系统 基于投影显示的VR系统 遥在系统 …
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桌面型虚拟现实系统
采用计算机屏幕作为立体显示载体
辅以一定的声音输出设备、三维交互设备和立体眼 镜等
传统计算机图形学的自然扩展 具有好的性价比，但沉浸感略差
CAVE示意图
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基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE示例
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基于投影显示的虚拟现实系统
Virtual WorkbenchTM
卫星虚拟装配
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遥在系统
将现实世界中远程场景与操作人员的感官 直接连通，让用户感觉就像亲临现场一样
利用计算机图形、人机交互、传感器、网络等技术
远程传感器可安装在机器人身上
机器人身上有小型摄像系统
需感知用户位置、动作、语音等，将其传 送到远程操控远程对象
用户与远程对象进行信息双向交流
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遥在系统
示例： Cisco远程电话会议系统
/dlls/2006/prod_102306b.html
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基于HMD的虚拟现实系统
利用HMD等设备把用户的视觉、听觉对外界封 闭起来
用户完全投入到虚拟环境中 能提供好的沉浸感 阻断了人与人间的交流
AR硬件中的常见五种跟踪器
AR硬件中的常见五种跟踪器增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的，因此在硬件结构上同虚拟现实系统的硬件一样具有一定的继承性和一致性。
与大多数VR系统一样图形处理器也是AR系统所必不可少的。
此外AR系统还包括如数据手套、6D鼠标器、眼踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等在内的人机交互设备，每种设备品种繁多、性能各异。
基于硬件跟踪设备获取被跟踪目标位置和方向信息的方式，也常被应用于增强现实系统中。
这些硬件跟踪设备包括机电跟踪器、电磁跟踪器、超声波跟踪器、光电跟踪器和惯性跟踪器，它们的实现方法各不相同，各有优缺点，而且在现有的增强现实系统中都有应用实例。
AR硬件中的常见五种跟踪器1.机电跟踪器机电跟踪器是一种绝对位置传感器。
通常由体积较小的机械臂构成，将一端固定在一个参考机座上，另一端固定在待测对象上。
采用电位计或光学编码器作为关节传感器测量关节处的旋转角，再根据所测得的相对旋转角以及连接两个传感器之间的臂长进行动力学计算，获得六自由度方位输出。
这种跟踪器性能较可靠，潜在干扰源较少，延迟时间短。
但其缺点是，跟踪器测量精度受环境温度变化影响，关节传感器的分辨率低，跟踪器的工作范围受限。
在一些特定的应用场合（如外科手术训练），用户的活动范围不是重要指标时这种跟踪器才具有优势。
2.电磁跟踪器电磁跟踪器是应用较为广泛的一类方位跟踪器，它利用一个三轴线圈发射低频磁场，用固定在被测对象上的三轴磁接收器作为传感器感应磁场的变化信息，利用发射磁场和感应信号之间的稠合关系确定被跟踪物体的空间方位。
根据三轴励磁源的形式不同，电磁跟踪器分为交流电磁跟踪器和直流电磁跟踪器。
交流电磁跟踪器的励磁源由三个磁场方向相互垂直的交流电流产生的双极磁源构成，磁接收器由三套分别测试三个励磁源的线圈构成。
磁接收器感应励磁源的磁场信息，根据从励磁源到磁接收器的电磁能量传递关系计算磁接收器相对于励磁源的空间方位。
受计算性能、反应时间和噪声等因素的影响，励磁源的工作频率通常为30-120Hz。
常见的VR虚拟现实设备有哪些
常见的VR虚拟现实设备有哪些有很多的人都会想要了解一些有名的VR设备，但是不知道有哪些设备是我们不清楚的。
下面为您精心推荐了常见的VR虚拟现实设备，希望对您有所帮助。
VR虚拟现实设备VR眼镜VR眼镜是最简单的一种形态，严格来说甚至称不上VR设备，主要是用于看3D电影或者用蓝牙遥控玩一些简单的小游戏。
诸如谷歌的Cardboard和暴风魔镜都属于这种，淘宝上价格从几十元到几百元不等，是市面上最流行、销量最高、普及率最广的VR产品。
其主要结构是两枚凸透镜，原理和观看左右格式3D电影类似。
使用时把手机嵌入，手机中的图像为左右两部分，两幅单独的画面送至双眼，每只眼睛只看到其中一幅，以此带来3D效果。
这类设备对手机屏幕分辨率要求较高，因为凸透镜本身要对画面进行倍数放大，低分屏颗粒感会很明显。
大多数VR眼镜基本只用于观看3D影像，缺乏足够的沉浸交互，因此许多人也认为这类产品是“伪”VR。
但VR眼镜产品也并非都是鸡肋，像三星的Gear VR便是一款设计比较成熟的设备，Gear VR带有运动传感器，还在侧面还配有触控板，搭配Gear VR版Oculus Store应用商店可体验到除了3D电影以外更丰富的内容。
VR头盔VR头盔是眼下主流大厂力推的产品，它在使用时需要搭配单独的主机，如PC或者家用游戏主机。
由于主机端产品的配置可以做到很高，VR头盔的体验效果也更为出色，可以打造出最贴合虚拟现实概念的设备。
目前，Oculus、HTC和索尼都发布了自己的主机端产品。
与谷歌Cardboard和三星Gear VR相比，Oculus Rift、HTC Vive和PlayStation VR的设置更加复杂，但能实现的功能也强大许多，如位置追踪、无线控制等等，搭配丰富的遥控套件，VR头盔在游戏体验方面更为出色。
不过这三款高端VR设备需要与计算机或视频游戏机配套使用，整套设备的成本要高出很多，普遍得花费数千美元来打造成套的VR系统。
虚拟现实系统的硬件设备
虚拟现实系统的硬件设备引言虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户可以沉浸在虚拟场景中，并与之进行交互。
虚拟现实系统由软件和硬件两部分组成，其中硬件设备起着至关重要的作用。
本文将介绍虚拟现实系统中涉及的常见硬件设备，包括头戴式显示器、追踪设备、手柄控制器和体感设备等。
1. 头戴式显示器头戴式显示器是虚拟现实系统中最关键的硬件设备之一。
它通常由一个头盔和一个显示器组成。
头盔贴合用户的头部，通过内置的显示器将虚拟现实场景投影到用户的眼睛。
较好的头戴式显示器具有高分辨率、高刷新率和低延迟等特点，以提供更真实流畅的虚拟现实体验。
同时，头戴式显示器还通常包含陀螺仪和加速度计等传感器，以跟踪用户的头部运动，并实时调整视角，增强交互的真实感。
2. 追踪设备虚拟现实系统中的追踪设备用于跟踪用户的身体姿势和位置，以实现在虚拟现实场景中的真实交互。
常见的追踪设备包括基于光学原理的红外摄像机和红外发射器。
红外摄像机通过捕捉发射器发出的红外光线反射回来的图像，计算用户的位置和姿势。
通过这种方式，追踪设备使用户能够在虚拟场景中自由移动，并将其身体动作精确地映射到虚拟角色上。
3. 手柄控制器手柄控制器是虚拟现实系统中用于手部操作的硬件设备。
它通常由一个或多个传感器和按键组成，可以实时捕捉用户的手势和触摸动作，并将其传递给虚拟现实系统。
手柄控制器的设计旨在模拟真实世界中的物体，使用户能够在虚拟场景中进行精确的抓取、放置和操作。
一些高级手柄控制器还具备力触反馈功能，可以模拟不同物体的质感和重量，增强用户的沉浸感。
4. 体感设备体感设备是虚拟现实系统中用于跟踪用户整个身体运动的硬件设备。
它通常由传感器、电子设备和驱动器等组成。
体感设备可以通过感应用户的身体运动，例如步行、奔跑、跳跃等，将其反馈到虚拟场景中，实现用户在虚拟环境中的自由移动。
体感设备的主要作用是提供身体级别的交互和沉浸式体验，使用户能够更加自然地与虚拟环境进行互动。
虚拟现实技术特点及常用硬件
浅谈虚拟现实技术特点，组成和分类。
常用的虚拟现实软件，硬件和优缺点。
一：虚拟现实技术特点:多感知性（Multi-Sensory）所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
浸没感（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
交互性（Interactivity）指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。
例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
构想性（Imagination）强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。
一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
二：虚拟现实技术组成和分类:1、虚拟现实技术组成：1、效果发生器。
效果发生器是完成人与虚拟环境交互的硬件接口装置，包括人们产生现实沉浸感受到的各类输出装置，例如头盔显示器、立体声耳机；还包括能测定视线方向和手指动作的输入装置，例如头部方位探测器和数据手套等2、实景仿真器。
虚拟现实系统的硬件设备
无线通信设备
功能：实现虚拟现实系统与外部设 备的无线通信
应用场景：虚拟现实游戏、虚拟现 实教育、虚拟现实医疗等
添加标题
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设备类型：蓝牙、Wi-Fi、ZigBee 等
发展趋势：高速、低功耗、高稳定 性、高安全性
数据线和其他连接设备
数据线：用于连接虚拟现实设备和计算机，传输数据 耳机：用于提供沉浸式音效体验 控制器：用于控制虚拟现实环境中的物体和操作 手套：用于捕捉手部动作，实现更真实的交互体验
耳机：提供立体声效果，增强沉浸感 麦克风：用于语音识别和交互 扬声器：提供声音输出，增强沉浸感 音频处理芯片：负责音频信号的处理和输出
传感器
作用：感知用 户头部运动， 实现虚拟现实 中的视角变化
类型：加速度 传感器、陀螺 仪、磁力计等
精度：影响虚 拟现实体验的 流畅性和真实
感
技术挑战：提 高传感器精度、 降低功耗、减
技术：包括计算 机视觉、机器学 习等
全向跑步机
功能：提供全方 位移动体验，模 拟真实跑步环境
特点：可调节速 度、坡度，适应 不同运动需求
应用：广泛应用 于虚拟现实游戏、 健身等领域
技术：采用先进 的传感器和电机 技术，实现精确 控制和实时反馈
座椅和摇杆控制器
座椅：提供舒适的坐姿，支持多角度调节 摇杆控制器：用于控制虚拟现实中的角色或物体，提供精确的控制 功能：支持多种游戏和软件，提供沉浸式体验 技术：采用先进的传感器和算法，实现精确的控制和反馈
控制器跟踪设备
跟踪设备：用于跟踪控制器的位置和运动 跟踪技术：包括光学跟踪、惯性跟踪、超声波跟踪等 跟踪精度：影响虚拟现实体验的重要因素 跟踪范围：控制器在虚拟现实环境中的可移动范围
常见的VR虚拟现实硬件设备
常见的VR虚拟现实硬件设备常见的VR虚拟现实硬件设备现在VR技术处于一个快速发展时期，所以有很多的人都看好VR 设备的未来。
下面为您精心推荐了VR虚拟现实硬件设备，希望对您有所帮助。
VR硬件设备1、VR建模设备。
VR建模是利用虚拟现实技术将数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感与测量技术、仿真与人工智能等多学科融于一体，为人们建立起一种逼真的、虚拟的、交互式的三维空间环境。
常见的如3D扫描仪设备。
2、三维视觉显示设备。
包括实时三维计算机图形技术，广角(宽视野)立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术等。
常见的如3D展示系统，大型投影系统如CAVE，头戴式立体显示器等。
3、VR声音设备，包含三维立体声和语音识别。
三维声音是由计算机生成的、能由人工设定声源在空间中的三维位置的一种合成声音;VR语音识别系统让计算机具备人类的听觉功能，是人机以语言这种人类最自然的方式进行信息交换。
常见如三维的声音系统以及非传统意义的立体声。
4、交互设备。
包括位置追踪仪、数据手套、3D输入设备、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备以及交互设备。
VR设备中常见的动作1.激光定位技术基本原理就是在空间内安装数个可发射激光的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的激光，被定位的物体上放置了多个激光感应接收器，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，从而得到物体的三维坐标，物体在移动时三维坐标也会跟着变化，便得到了动作信息，完成动作的捕捉。
代表：HTC Vive - Lighthouse定位技术HTC Vive的Lighthouse定位技术就是靠激光和光敏传感器来确定运动物体的位置，通过在空间对角线上安装两个高大概2米的“灯塔”，灯塔每秒能发出6次激光束，内有两个扫描模块，分别在水平和垂直方向轮流对空间发射激光扫描定位空间。
HTC Vive的头显和两个手柄上安装有多达70个的光敏传感器，其通过计算接收激光的时间来得到传感器位置相对于激光发射器的准确位置，利用头显和手柄上不同位置的多个光敏传感器从而得出头显/手柄的位置及方向。
VR系统的构成
VR系统的构成
现在VR正流行，市场上我们见过了很多的VR设备，但是你真的了解这些设备吗?你知道一个完整的VR系统是由什么构成的吗?
首先给你们总结一下，一套完整的VR系统应该有以下构成：头戴式显示设备-主机系统-追踪系统-控制器。
【头显设备(HMD)】这是大家最熟悉的，俗称虚拟现实眼镜，它是一种硬件设备，将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。
【主机系统】主机系统是指为HMD提供各种功能保证的设备，比如智能手机、PC等。
主机系统决定了HMD设备的智能化和自动化程度。
目前的VR、AR厂商也非常乐于与主机系统厂商合作。
【追踪系统】追踪系统一般作为HMD的外设，当然也可以被整合到设备中去。
一般包括内置传感器、陀螺仪和磁力计。
追踪系统是通过捕捉用户运动来创造一种沉浸式的体验，比如你带着HMD设备抬头，那屏幕画面就可以通过接受追踪系统发送的信号把画面转化为天空。
【控制器】一般作为手持设备出现，通过它可以让用户追踪自己的动作和手势。
比如HTC Vive的手柄、Oculus Touch、三星的Gear VR Rink。
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举例六种最近的虚拟现实系统的硬件设备，并详细论述其作用。
1、数据手套
数据手套(数字手套)是虚拟现实应用的主要交互设备，它作为一只虚拟的手或控件用于3DVR场景的模拟交互，可进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，有有线和无线、左手和右手5个传感器和14个传感器之分，可用于多种3D VR或视景仿真软件环境中。
一般来讲数据手套通常须与6自由度的位置跟踪设备同时结合使用，以识别三维空间的位移信息。
达到真正的虚拟人手的动作和位置跟踪。
2、数据衣
数据衣是为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。
数据衣对人体大约50多个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。
通过光电转换，身体的运动信息被计算机识别。
通过BOOM显示器和数据手套与虚拟现实交互数据衣。
3、3D扫描仪
三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称）。
若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴，亦即所谓的（texture mapping）。
三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都体现圆锥状，信息的搜集皆限定在一定的范围内。
两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪测量的是距离。
由于测得的结果含有深度信息，因此常称之。
由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此常需要变换扫描仪与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘（turnable table）上，经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。
将多个片面模型集成的技术称做图像注册（image registration）或对齐（alignment），其中涉及多种三维比对（3D-matching）方法。
4、位置跟踪器
三维空间跟踪定位器是作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置。
操作更加灵活、自如、随意。
产品有六个自由度和三个自由度之分。
当接收传感器在空间移动时，能够精确地计算出其位置和方位。
该设备消除了延迟带来的问题，因为它提供了动态的、实时的六自由度的测量位置(X, Y, 和 Z 笛卡尔坐标) 和方位（俯仰角、偏行角、滚动角），无论在虚拟现实应用领域，还是在控制模拟器的投影机运动时，还是在生物医学的研究中，它是测量运动范围和肢体旋转的理想选择。
它是快速、精确、而且容易使用。
5、三维鼠标
三维空间交互球是虚拟现实应用中的另一重要的交互设备，用于六个自由度VR场景的模拟交互，可从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵；也可作为3D Mouse来使用；并可与数据手套或立体眼镜结合使用，作为跟踪定位器。
也可单独用于CAD/CAM，(Pro/E、UG)。
作为输入设备，此种三维鼠标类似于摇杆加上若干按键的组合，由于厂家给硬件配合了驱动和开发包，因此在视景仿真开发中使用者可以很容易的通过程序，将按键和球体的运动赋予三维场景或物体，实现三维场景的漫游和仿真物体的控制。
6、3D打印机
3D 打印机可以用各种原料打印三维模型，使用3D 辅助设计软件，工程师设计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人工心脏瓣膜，之后通过相关
公司生产的3D打印机进行打印，打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料、甚至是人体器官，不同的打印机厂商所提供的打印材质不同。
3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3D实体，与传统的去除材料加工技术完全不同。
称之为“打印机”是参照了其技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
随着这项技术的不断进步，我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。
说的简单一点，3D打印是断层扫描的逆过程，断层扫描是把某个东西“切“成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。