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虛拟仿真|虛拟現實常見硬體形态(下)

作者:森科雲創

一套成熟、實用的虛拟現實系統一般由軟體部分(内容開發引擎,如VRPlatform),硬體部分(内容輸出展示和互動控制端)和系統部分(互動内容)組成,三部分互相支援、互相制約、缺一不可。

選擇合适的,與内容、應用場景比對的硬體裝置,才能讓虛拟現實系統發揮最大效果!

虛拟現實常見硬體形态

虛拟現實硬體可分為顯示系統(内容輸出端)和互動控制系統(動作輸入端)兩部分。

上期我們了解了顯示系統。

本期小編将為大家介紹互動控制系統。

01 資料手套

資料手套是一種多模式的虛拟現實硬體,通過軟體程式設計,可進行虛拟場景中物體的抓取、移動、旋轉等動作,也可以利用它的多模式性,用作一種控制場景漫遊的工具。

目前的産品已經能夠檢測手指的彎曲,并利用磁定位傳感器來精确地定位出手在三維空間中的位置。這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的資料手套被稱為“真實手套”。資料手套為操作者提供了一種通用、直接的人機互動方式,特别适用于需要多自由度手模型對虛拟物體進行複雜操作的虛拟現實系統。

資料手套分類:

一般VR資料手套:價格親民,能采集VR資料,提供分析,但是體驗真實度較差;

力回報資料手套:體驗真實度高,采集資料較精确,但價格高昂,應用相對繁瑣。

虛拟仿真|虛拟現實常見硬體形态(下)

02 光學式動作捕捉系統

動作捕捉是實時地準确測量、記錄物體在真實三維空間中的運動軌迹或姿态,并在虛拟三維空間中重建運動物體每一時刻運動狀态的高新技術。在全息台、CADWALL、CAVE等系統中都配備了動作捕捉系統。

光學式動作捕捉是基于計算機視覺原理,由多個高速相機從不同角度對目标特征點的監視和跟蹤來進行動作捕捉的技術。這類系統采集傳感器通常都是光學相機,不同的是目标傳感器類型不一樣。一種是在物體上不額外添加标記,基于二維圖像特征或三維形狀特征提取的關節資訊作為探測目标,這類系統可統稱為無标記點式光學動作捕捉系統,另一種是在物體上粘貼标記點作為目标傳感器,這類系統稱為标記點式光學動作捕捉。

目前常用的光學式動作捕捉系統有Optitrack、ARTtrack等。

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03 VR萬向跑步機

VR萬向跑步機可以将使用者的運動同步回報到虛拟場景中,它會将人的方位、速率和裡程資料全部記錄下來并傳輸到虛拟場景,在虛拟世界中做出對現實反應的真實模拟。結合可選的VR眼鏡或微軟的Kinect配件,使用者能夠在現實中360°地控制虛拟角色的行走和運動,廣泛用于安全演練、單兵訓練等應用場景。

OMNI VR和KAT WALK VR是目前市面上兩款最常見的萬向跑步機。

虛拟仿真|虛拟現實常見硬體形态(下)

(用于消防應急教育訓練的萬向跑步機)

04 其他

A.半實物虛拟仿真平台

半實物虛拟仿真平台通過模拟出一個真實的駕駛艙,讓體驗者在一個虛拟的駕駛環境中,感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的駕駛體驗。平台綜合用到了三維圖像即時生成技術、汽車動力學仿真實體系統、大視場顯示技術(如多通道立體投影系統)、六自由度運動平台(或三自由度運動平台)、使用者輸入硬體系統、立體聲音響、中控系統等。

半實物虛拟仿真平台一般用于虛拟駕駛訓練,如汽車駕駛、大型機械裝置虛拟駕駛、船舶駕駛模拟訓練等。

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(岩鑿台車半實物虛拟仿真訓練平台)

B.全自動環物攝影系統

全自動環物攝影系統主要用于對物體空間外形和結構及色彩進行掃描,建立物體表面的三維資料,是一種常用的虛拟現實資料擷取、資訊輸入手段。

它的重要意義在于能夠将實物的立體資訊轉換為計算機能直接處理的數字信号,為實物數字化提供了相當友善快捷的手段。常用于文物數字化、産品展示等領域。

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