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延伸拓展
產品詳情:VR交互設備(二)(1)力覺反饋裝置力覺和觸覺實際是兩種不同的感知,觸覺包括的感知內容更加豐富如接觸感、質感、紋理感以及溫度感等;力覺感知設備要求能反饋力的大小和方向,與觸覺反饋裝置相比,力反饋裝置相對成熟一些。目前已經有的力反饋裝置有:力量反饋臂,力量反饋操縱桿,筆式六自由度游戲棒等。其主原理是有計算機通過里反饋系統(tǒng)對用戶的手、腕、臂等運動產生阻力從而使用戶感受到作用力的方向和大小。由于人對力覺感知非常敏感,一般精度的裝置根本無法滿足要求,而研制高精度里反饋裝置又相當昂貴,這是人們面臨的難題之一。(2)運動捕捉系統(tǒng)在VR系統(tǒng)中為了實現(xiàn)人與VR系統(tǒng)的交互,必須確定參與者的頭部、手、身體等位置的方向,準確地跟蹤測量參與者的動作,將這些動作實時監(jiān)測出來,以便將這些數(shù)據(jù)反饋給顯示和控制系統(tǒng)。這些工作對VR系統(tǒng)是必不可少的,也正是運動捕捉技術的研究內容。到目前為止,常用的運動捕捉技術從原理上說可分為機械式、聲學式、電磁式、和光學式。同時,不依賴于傳感器而直接識別人體人體特征的運動捕捉技術也將很快進入實用。從技術角度來看,運動捕捉就是要測量、跟蹤、記錄物體在三維空間中的運動軌跡。(3)機械式運動捕捉機械式運動捕捉依靠機械裝置來跟蹤和測量運動軌跡。典型的系統(tǒng)由多個關節(jié)和剛性連桿組成,在可轉動的關節(jié)中裝有角度傳感器,可以測得關節(jié)轉動角度的變化情況。裝置運動是,根據(jù)角度傳感器所測得的角度變化和連桿的昂度,可以得出桿件末端點在空間中的位置和運動軌跡。實際上,裝置上任何一點的軌跡都可以求出,剛性連桿也可以換成長度可變的伸縮桿。機械式運動捕捉的一種應用形式是將欲捕捉的運動物體與機械結構相連,物體運動帶動機械裝置,從而被傳感器記錄下來。這種方法的優(yōu)點是成本低、精度高、可以做到實時測量,還可以允許多個角色同時表演,但是使用起來非常不方便,機械結構對表演者的動作的阻礙和限制很大。(4)聲學運動捕捉常用的聲學捕捉設備由發(fā)送器、接收器和處理單元組成。發(fā)送器是一個固定的超聲波發(fā)送器,接收器一般由呈三角形排列的三個超聲波探頭組成。通過測量聲波從發(fā)送器到接收器的時間或者相位差,系統(tǒng)可以確定接收器的位置和方向。這類裝置的成本較低,但對運動的捕捉有較大的延遲和滯后,實時性較差,精度一般不很高,聲源和接收器之間不能有大的遮擋物,受噪聲影響和多次反射等干擾較大。由于空氣中聲波的速度與大氣壓、濕度、溫度有關,所以必須在算法中做出相應的補償。(5)電磁式運動捕捉電磁式運動捕捉是比較常用的運動捕捉設備。一般由發(fā)射源、接受傳感器和數(shù)據(jù)處理單元組成。發(fā)射源在空間按照一定時空規(guī)律分布的電磁場;接受傳感器安置在表演者沿著身體的相關位置,隨著表演者在電磁場中運動,通過電纜或者無線方式與數(shù)據(jù)處理單元相連。它對環(huán)境的要求比較嚴格,在使用場地附近不能有金屬物品,否則會干擾電磁場,影響精度。系統(tǒng)的允許范圍比光學式要小,特別是電纜對使用者的活動限制比較大,對于比較劇烈的運動則不適用。(6)光學式運動捕捉光學式運動捕捉通過對目標上特定光點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。目前常見的光學式運動捕捉大多數(shù)居于計算機視覺原理。從理論上說,對于空間中的一個點,只要他能同時被兩個相機縮減,則根據(jù)同一時刻兩個相機所拍攝的圖像和相機參數(shù),可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當相機以足夠高的速率連續(xù)拍攝時,從圖像序列中就可以得到該店的運動軌跡。這種方法的缺點就是價格昂貴,雖然可以實時捕捉運動,但后期處理的工作量非常大,對于表演場的光照、反射情況有一定的要求,裝置定標也比較繁瑣。
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