浅谈虚拟现实系统的输入设备.pdf
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科技论坛 ·81 · 浅谈虚拟现实系统的输入设备 张州 （河南经贸职业学院电子工程系，河南郑州 450018 ） 摘要：随着虚拟现实技术的发展，其应用范围不断扩大。虚拟现实的实现需要一个完整的系统，输入设备是虚拟现实系统一个很重 要组成部分。本文重点介绍和分析了虚拟现实系统的输入设备，根据输入设备的分类，逐一介绍单个输入设备的特性，如三维鼠标，数据 手套，三维摇杆、运动捕捉、语音控制等，此外还介绍了几种具备力反馈的设备。在文章最后对虚拟现实系统的未来发展做了展望。 关键词：虚拟现实；输入设备；力反馈 虚拟现实（VirtualReality，VR）技术自20世纪80年代末以来受到 实手套（VRGlove）和三维摇杆（Flystick）。 人们极大的关注，成为一种新技术、新媒体。其在最近几年的发展尤其 1.1.1三维鼠标。三维鼠标相较于普通鼠标，能够让用户感受到在三 迅速，并在各个领域中发挥出重要的作用。 维空间中的运动，如图1所示，它可以完成在虚拟空间中6个自由度的 虚拟现实系统一般由硬件和软件两大部分组成。在虚拟现实系统 操作，含有3个平移及3个旋转参数。其工作原理是在鼠标内部装有超 中，首先要建立一个虚拟世界，这就必须要有以计算机为中心的一系列 声波或电磁发射器，利用配套的接收设备可检测到鼠标在空间中的位 设备，同时为了实现用户和虚拟世界的自然交互，单纯依靠传统的键盘 置与方向，与其他设备相比成本低，常应用于建筑设计等领用。 和鼠标是达不到的，因此必须有一些特殊的设备才能得以实现，比如： 1.1.2虚拟现实手套。手是我们与外界进行物理接触及意识表达的 用户要看到立体的图像，在虚拟场景中对目标人物或物体的跟踪等。建 最主要媒介，在人机交互中亦是如此，基于手的自然交互形式最为常 立一个虚拟现实系统，硬件设备是基础。硬件设备大体由3部分组成： 见，虚拟现实手套有多种产品，最常见的是数据手套，如图2所示。数据 输入设备、输出设备、生成设备。本文对虚拟现实系统的输入设备进行 手套（DataGlove）是美国VPL公司推出的一种传感手套，它已成为 更深一步的讨论。 广泛使用的输入传感设备。用户将数据手套穿戴在手上之后，便可以在 1虚拟现实系统的输入设备 虚拟现实系统中以虚拟的手来使用，可以在虚拟世界中对物体实现抓 传统的个人电脑输入设备，如键盘、鼠标、摇杆等对于虚拟现实系 取、移动、操纵、控制等操作行为。手指和手掌伸屈时的各种姿势转换成 统并不适用，因为这些设备通常只有2个自由度。虚拟现实系统的用户 数字信号传送给计算机，计算机通过应用程序识别出用户的手在虚拟 是在一个三维空间中做运动，因此，输入设备也必须相应的拥有三维运 世界中操作时的姿势，执行相应操作，在实际应用中还必须配有空间位 动功能，也就是拥有6个自由度。 置跟踪器，检测手在三维空间中的实际方位。 按照输入设备的操作方式，可以分为手持式、运动捕捉和语音控制 1.1.3三维摇杆。三维摇杆（Flystick，如图3所示），是一款由A.R.T.公 三种类型的输入设备，下文将按照设备的分类进一步的阐述。 司开发的，用于虚拟现实应用领域的无线式交互设备，拥有6个自由 1.1手持式输入设备。在虚拟现实系统中最常用到的输入设备大都 度，现在最新款产品为Flystick2。这种设备的形状类似于游戏机用的模 是用手来操作的，可以分为三类，分别是三维鼠标（3DMouse）、虚拟现 拟摇杆，并且配有特殊的功能的按钮。它特别适用于以投影为（转下页） 业用水之间的竞争加剧，农业用水的比例呈不断下降的趋势。实施 建立和完善农业用水转化补偿机制是一项比较复杂的研究，它 农业用水转化补偿一方面可以抑制由于水资源利用不当造成的水 涉及社会、经济、资源与政策环境等多个领域，要求国家的宏观管理 资源价值流失、经济损失和生态环境破坏，提高水资源利用水平，实 政策、经济政策、行政法律法规制度相互配合共同实现。农业用水补 现社会经济的持续发展
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