Ⅰ 什麼是數據手套
數據手套主要是測試手指的信息，比如彎曲度，位移，和加速度，一般5DT手套都帶有測試程序，里邊有很詳細的數據輸出。
Ⅱ 那種人手做動作 機械手也會跟著做一樣動作的技術叫什麼 求資料
這種技術總稱叫 仿生技術，名稱叫 類人肌腱機器手
類人肌腱機器手，它是EvoLogics GmbH 和柏林科技大學仿生和進化系合作完成的一個項目。從2000年開始的簡單仿生手臂功能性研究，到中間若干個研究階段，現在項目已進展到兩個仿生手臂帶五根手指的階段。
技術改造的關鍵部件是氣動肌腱，它的張力通過人造神經進行無扭矩傳送，人造神經由絕對抗拉斷的 Dyneema繩索構成，甚至可將幾根繩索結合在一起，連接到所需的終端控制元件。這樣，驅動單元可自由放置在身體部位，運動部件也可保持較小的重量。
機器人可通過數據衣服或數據手套進行遠程式控制制，也可通過執行程序設置好的動進行遠程式控制制。
這資料就是介紹資料。研究的技術資料是秘密的，也是不會公開的，也是不會給你的。
Ⅲ 虛擬現實
虛擬現實做好的是exe 可執行文件。操作和運行類適於我們玩的CS .他是由3Dmax做好模型在導入虛擬現實軟體製作形成的。下邊是我雖意在網上找的一個介紹希望對你有用。
概 念 與 特 征
虛擬現實（virtual reality，簡稱vr），是一種基於可計算信息的沉浸式交互環境，具體地說，就是採用以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶藉助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生「沉浸」於等同真實環境的感受和體驗。vr帶來了人機交互的新概念、新內容、新方式和新方法，使得人機交互的內容更加豐富、形象，方式更加自然、和諧。
虛擬現實是高度發展的計算機技術在各種領域的應用過程中的結晶和反映，它具有以下主要特徵：（1）依託學科的高度綜合化；（2）人的臨場化；（3）系統或環境的大規模集成化；（4）數據表示的多樣化和標准化，數據存儲的大容量、數據傳輸的高速化與數據處理的分布式和並行化。
關 鍵 技 術
實物虛化、虛物實化和高性能的計算處理技術是vr技術的三個主要方面。實物虛化是將現實世界的多維信息映射到計算機的數字空間生成相應的虛擬世界，為高性能的計算處理提供必要的信息數據。虛物實化通過各種計算和模擬技術使計算機生成的虛擬世界中的事物所產生的各種刺激以盡可能自然的方式反饋給用戶。
1.實物虛化
實物虛化主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，這些技術使得真實感虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可能。
（1）基本模型構建技術
基本模型的構建是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體在相應的三維虛擬世界中重構，並根據系統需求保存部分物理屬性。
模型構建首先要建立對象物體的幾何模型，確定其空間位置和幾何元素的屬性。例如，通過cad/cam或二維圖紙構建產品或建築的三維幾何模型；通過gis數據和衛星、遙感或航拍照片構造大型虛擬戰場。
為了增強虛擬環境的真實感，物理特性和行為規則建模要表現出對象物體的質量、動量、材料等物理特性，並在虛擬環境中遵循一定的運動和動力學規律。
當幾何模型和物理模型很難准確地刻畫出真實世界中存在的某些特別對象或現象時，可根據具體的需要採用一些特別的模型構建方法。例如，可以對氣象數據進行建模生成虛擬環境的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）。
（2）空間跟蹤技術
虛擬環境的空間跟蹤主要是通過頭盔顯示器、數據手套、數據衣等交互設備上的空間感測器，確定用戶的頭、手、軀體或其他操作物在三維虛擬環境中的位置和方向。
跟蹤系統一般由發射器、接收器和電子部件組成。目前的跟蹤系統有電磁、機械、光學、超聲等幾類。
數據手套是vr系統常用的人機交互設備，它可測量出手的位置和形狀從而實現環境中的虛擬手及其對虛擬物體的操縱。cyber glove通過手指上的彎曲、扭曲感測器和手掌上的彎度、弧度感測器，確定手及關節的位置和方向。
（3）聲音跟蹤技術
利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差、聲壓差等進行虛擬環境的聲音跟蹤是實物虛化的重要組成部分。聲波飛行時間測量法和相位相干測量法是兩種可以實現聲音位置跟蹤的基本演算法。在小的操作范圍內，聲波飛行時間法能表現出較好的精確度和相應性。隨操作范圍的擴大，聲波飛行時間法的數據傳輸率降低，易受偽聲音的脈沖干擾。相位相干法本質上不易受到雜訊干擾，並允許過濾冗餘數據存在且不會引起滯留。但相位相干法不能直接測量距離而只能測量位置的變化，易受累計誤差的干擾。
聲音跟蹤一般包括若干個發射器、接受器和控制單元。它可以與頭盔顯示器相連，也可以與數據衣、數據手套等其他設備相連。
（4）視覺跟蹤與視點感應技術
實物虛化的視覺跟蹤技術使用從視頻攝像機到x-y平面陣列，周圍光或者跟蹤光在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的投影，計算被跟蹤對象的位置和方向。視覺跟蹤的實現必須考慮精度和操作范圍間的折衷選擇，採用多發射器和多感測器的設計能增強視覺跟蹤的准確性，但使系統變得復雜並且昂貴。
視點感應必須與顯示技術相結合，採用多種定位方法（眼罩定位、頭盔顯示、遙視技術和基於眼肌的感應技術）可確定用戶在某一時刻的視線。例如將視點檢測和感應技術集成到頭盔顯示系統中，飛行員僅靠「注視」就可在某些非常時期操縱虛擬開關或進行飛行控制。
2.虛物實化
確保用戶在虛擬環境中獲取視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認知的關鍵技術，是虛物實化的主要研究內容。
（1）視覺感知
虛擬環境中大部分具有一定形狀的物體或現象，可以通過多種途徑使用戶產生真實感很強的視覺感知。crt顯示器、大屏幕投影、多方位電子牆、立體眼鏡、頭盔顯示器（hmd）等是vr系統中常見的顯示設備。不同的頭盔顯示器具有不同的顯示技術，根據光學圖像被提供的方式，頭盔顯示設備可分為投影式和直視式。
能增強虛擬環境真實感的立體顯示技術，可以使用戶的左、右眼看到有視差的兩幅平面圖像，並在大腦中將它們合成並產生立體視覺感知。頭盔顯示器、立體眼鏡是兩種常見的立體顯示設備。目前，基於激光全息計算的立體顯示技術、用激光束直接在視網膜上成像的顯示技術正在研究之中。
（2）聽覺感知
聽覺是僅次於視覺的感知途徑，虛擬環境的聲音效果，可以彌補視覺效果的不足，增強環境逼真度。
用戶所感受的三維立體聲音，有助於用戶在操作中對聲音定位。傳統聲音模型的定位是根據聲源到達聽者兩耳的時間差itd和聲源對左、右兩耳的壓力差iid來定位的，但它無法解釋單耳定位。現代聲音模型側重於用頭部相關傳遞函數hrtf描述聲音從聲源到外耳道的傳播過程，並可以支持單耳定位。hrtf主要用濾波的方法來模擬頭部效應、耳廓效應和頭部遮掩效應。nasa空軍研究中心曾經在人工耳道中放入很小的麥克風，記錄許多不同聲源對頭部的脈沖響應，然後根據hrtf與脈沖結果，產生虛擬環境的位置感。
（3）力覺和觸覺感知
能否讓參與者產生「沉浸」感的關鍵因素之一是用戶能否在操縱虛擬物體的同時，感受到虛擬物體的反作用力，從而產生觸覺和力覺感知。例如，當你用手扳動虛擬駕駛系統的汽車檔位桿時，你的手能感覺到檔位桿的震動和松緊。
力覺感知主要由計算機通過力反饋手套、力反饋操縱桿對手指產生運動阻尼從而使用戶感受到作用力的方向和大小。由於人的力覺感知非常敏感，一般精度的裝置根本無法滿足要求，而研製高精度力反饋裝置又相當困難和昂貴，這是人們面臨的難題之一。
如果沒有觸覺反饋，當用戶接觸到虛擬世界的某一物體時容易使手穿過物體。解決這種問題的有效方法是在用戶的交互設備中增加觸覺反饋。觸覺反饋主要是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經肌肉模擬等方法來實現的。向皮膚反饋可變電脈沖的電子觸感反饋和直接刺激皮層的神經肌肉模擬反饋都不太安全，相對而言，氣壓式和振動觸感式是較為安全的觸覺反饋方法。
3.高性能計算處理技術
虛擬現實是以計算機技術為核心的現代高新科技，高性能的計算處理技術是直接影響系統性能的關鍵所在。具有高計算速度，強處理能力，大存儲容量和強聯網特性等特徵的高性能計算處理技術主要包括以下研究內容：
（1）服務於實物虛化和虛物實化的數據轉換和數據預處理；（2）實時、逼真圖形圖像生成與顯示技術；（3）多種聲音的合成與聲音空間化技術；（4）多維信息數據的融合、數據轉換、數據壓縮、數據標准化以及資料庫的生成；（5）模式識別。如命令識別、語音識別，以及手勢和人的面部表情信息的檢測、合成和識別；（6）高級計算模型的研究。如專家系統、自組織神經網、遺傳演算法等；（7）分布式與並行計算，以及高速、大規模的遠程網路技術。
4. 分布式虛擬現實
分布式虛擬現實的研究目標是建立一個可供多用戶同時異地參與的分布式虛擬環境，處於不同地理位置的用戶如同進入到一個真實世界，不受物理時空的限制，通過姿勢、聲音或文字等「在一起」進行交流、學習、研討、訓練、娛樂，甚至協同完成同一件比較復雜的產品設計或進行同一艱難任務的演練。
分布式虛擬現實的研究有兩大陣營。一個是國際互聯網上的分布式虛擬現實，如基於vrml標準的遠程虛擬購物。另一個是在由軍方投資的高速專用網，如採用atm技術的美國軍方國防模擬互聯網dsi。
應 用 領 域
vr技術的產生和發展，為解決和處理要巨額資金和巨大人力投入，或者不得不承擔人員傷亡危險的各種問題提供了新方法，目前vr技術的應用主要集中在以下幾個方面：
1.產品設計與性能評價
波音777飛機的設計是虛擬原型機的應用典型實例，它由300萬個零件組成，所有的設計在一個由數百台工作站組成的虛擬環境中進行。
1996年，加州伯克利分校在sgi工作站上實現了本校新樓soda hall的實時漫遊。我國北京航空航天大學虛擬現實與可視化新技術研究室，也完成了恆昌花園及其房內裝修、虛擬北航等漫遊系統的開發，目前正在為國家科技館建造一個珠穆朗瑪峰及其周邊環境的漫遊系統。
2.教育與娛樂
將vr技術應用於教育可以使學生能夠游覽海底、遨遊太空、觀摩歷史城堡，甚至深入原子內部觀察電子的運動軌跡。分布式虛擬圖書館突破了物理時空的限制並有效地利用了共享資源，基於國際互聯網的分布式虛擬圖書館具有巨大的前景。
vr技術在娛樂業有著極其廣泛的應用。第一個大規模的vr娛樂系統「battletech」，將每個「座艙」模擬器聯網進行組之間的對抗，三維逼真視景、游戲桿、油門、剎車和受到打擊時的晃動給用戶很強的感官刺激。
3.高難度和危險環境下的訓練
服務於醫療手術訓練的vr系統，用ct或mri數據在計算機中重構人體或某一器官的幾何模型，並賦予一定的物理特徵（例如密度、韌度、組織比例等），並通過機械手或數據手套等高精度的交互工具在計算機中模擬手術過程，以達到訓練、研究的目的。
美國的nasa和esa(歐洲空間局)曾成功地將vr技術應用於航天運載器的空間活動、空間站的自由操作和對哈勃空間的維修。
4.分布式虛擬戰場環境
軍事領域是vr技術最早研究和應用的領域。最早的分布式虛擬戰場環境應該是1983年darpa和美國陸軍共同制定的simnet研究計劃。從1994年開始，美國darpa與usacom聯合開展了戰爭綜合演練場stow的研究，形成了一個包括海陸空多兵種、3700個模擬實體參與、地域范圍覆蓋500×750km2的軍事演練環境。
我國從1996年起，國家863計劃支持下的dvenet，是由北京航空航天大學聯合浙江大學、國防科技大學、裝甲兵工程學院、解放軍測繪學院和中科院軟體所等單位開發的一個分布式虛擬環境基礎信息平台。基於dvenet的分布式虛擬戰場環境，將分布在不同地域的若干真實模擬器和虛擬模擬器聯合在一起，進行異地協同與對抗戰術模擬演練。
小結：虛擬現實是一個有許多問題尚未解決，而且仍然不斷涌現新問題的研究領域，同時也是一個充滿生命力、有著巨大應用前景的高科技領域。我們應當也可以在這一領域有所作為
Ⅳ 虛擬現實硬體的交互設備
（1）數據手套
數據手套是虛擬模擬中最常用的交互工具。 數據手套設有彎曲感測器，彎曲感測器由柔性電路板、力敏元件、彈性封裝材料組成，通過導線連接至信號處理電路；在柔性電路板上設有至少兩根導線，以力敏材料包覆於柔性電路板大部，再在力敏材料上包覆一層彈性封裝材料，柔性電路板留一端在外，以導線與外電路連接。把人手姿態准確實時地傳遞給虛擬環境，而且能夠把與虛擬物體的接觸信息反饋給操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式與虛擬世界進行交互，大大增強了互動性和沉浸感。並為操作者提供了一種通用、直接的人機交互方式，特別適用於需要多自由度手模型對虛擬物體進行復雜操作的虛擬現實系統。數據手套本身不提供與空間位置相關的信息，必須與位置跟蹤設備連用。
（2）力矩球
力矩球（空間求Space Ball）是一種可提供為6自由度的外部輸入設備，他安裝在一個小型的固定平台上。6自由度是指寬度、高度、深度、俯仰角、轉動角和偏轉角，可以扭轉、擠壓、拉伸以及來回搖擺，用來控制虛擬場景做自由漫遊，或者控制場景中牧歌物體的空間位置機器方向。力矩球通常使用發光二極體來測量力。他通過裝在求中心的幾個張力器測量出手所施加的力，閉關將其測量值轉化為三個平移運動和三個旋轉運動的值送入計算機中，計算機根據這些值來改變其輸出顯示。力矩球在選取對象時不是很直觀，一般與數據手套、立體眼鏡配合使用。3
（3）操縱桿
操縱桿是一種可以提供前後左右上下6個自由度及手指按鈕的外部輸入設備。適合對虛擬飛行等的操作。由於操縱桿採用全數字化設計，所以其精度非常高。無論操作速度多快，他都能快速做出反應。
操縱桿的優點是操作靈活方便，真實感強，相對於其他設備來說價格低廉。缺點是只能用於特殊的環境，如虛擬飛行。
（4）觸覺反饋裝置
在VR系統中如果沒有觸覺反饋，當用戶接觸到虛擬世界的某一物體時易使手穿過物體，從而失去真實感。解決這種問題的有效方法是在用戶交互設備中增加觸覺反饋。觸覺反饋主要是居於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經肌肉模擬等方法來實現的。向皮膚反饋可變點脈沖的電子觸感反饋和直接刺激皮層的神經肌肉模擬反饋都不太安全，相對而言，氣壓式和振動觸感是是較為安全的觸覺反饋方法。
氣壓式觸摸反饋是一種採用小空氣袋作為感測裝置的。它由雙層手套組成，其中一個輸入手套來測量力，有20~30個力敏元件分布在手套的不同位置，當使用者在VR系統中產生虛擬接觸的時候，檢測出手的各個部位的手裡情況。用另一個輸出手套再現所檢測的壓力，手套上也裝有20~30個空氣袋放在對應的位置，這些小空氣袋由空氣壓縮泵控制其氣壓，並由計算機對氣壓值進行調整，從而實現虛擬手物碰觸時的觸覺感受和手裡情況。該方法實現的觸覺雖然不是非常的逼真，但是已經有較好的結果。
振動反饋是用聲音線圈作為振動換能裝置以產生振動的方法。簡單的換能裝置就如同一個未安裝喇叭的聲音線圈，復雜的換能器是利用狀態記憶合金支撐。當電流通過這些換能裝置時，它們都會發生形變和彎曲。可能根據需要把換能器做成各種形狀，把它們安裝在皮膚表面的各個位置。這樣就能產生對虛擬物體的光滑度、粗糙度的感知。
（5）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。
由於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，而研製高精度里反饋裝置又相當昂貴，這是人們面臨的難題之一。
（6）運動捕捉系統
在VR系統中為了實現人與VR系統的交互，必須確定參與者的頭部、手、身體等位置的方向，准確地跟蹤測量參與者的動作，將這些動作實時監測出來，以便將這些數據反饋給顯示和控制系統。這些工作對VR系統是必不可少的，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，不依賴於感測器而直接識別人體人體特徵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。
（7）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。典型的系統由多個關節和剛性連桿組成，在可轉動的關節中裝有角度感測器，可以測得關節轉動角度的變化情況。裝置運動是，根據角度感測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，從而被感測器記錄下來。這種方法的優點是成本低、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。
（8）聲學運動捕捉
常用的聲學捕捉設備由發送器、接收器和處理單元組成。發送器是一個固定的超聲波發送器，接收器一般由呈三角形排列的三個超聲波探頭組成。通過測量聲波從發送器到接收器的時間或者相位差，系統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後，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，受雜訊影響和多次反射等干擾較大。由於空氣中聲波的速度與大氣壓、濕度、溫度有關，所以必須在演算法中做出相應的補償。
（9）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。一般由發射源、接受感測器和數據處理單元組成。發射源在空間按照一定時空規律分布的電磁場；接受感測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據處理單元相連。
它對環境的要求比較嚴格，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，對於比較劇烈的運動則不適用。
（10）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居於計算機視覺原理。從理論上說，對於空間中的一個點，只要他能同時被兩個相機縮減，則根據同一時刻兩個相機所拍攝的圖像和相機參數，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，但後期處理的工作量非常大，對於表演場的光照、反射情況有一定的要求，裝置定標也比較繁瑣。
（11）數據衣
在VR系統中比較常用的運動捕捉是數據衣。數據衣為了讓VR系統識別全身運動而設計的輸入裝置。他是根據『數據手套』的原理研製出來的，這種衣服裝備著許多觸覺感測器，穿在身上，衣服裡面的感測器能夠根據身體的動作探測和跟蹤人體的所有動作。數據衣對人體大約50個不同的關節進行測量，包括膝蓋、手臂、軀乾和腳。通過光電轉換，身體的運動信息被計算機識別，反過來衣服也會反作用在身上產生壓力和摩擦力，使人的感覺更加逼真。
和HMD，數據手套一樣數據衣也有延遲大、解析度低、作用范圍小、使用不便的缺點，另外數據衣還存在著一個潛在的問題就是人的體型差異比較大。為了檢測全身，不但要檢測肢體的伸張狀況，而且還要檢測肢體的空間位置和方向，這需要許多空間跟蹤器。
Ⅳ 什麼叫沉浸體驗 什麼是沉浸式體驗
沉浸式體驗：提供參與者完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身於虛擬世界之中的感覺。
運用頭盔式、手套式、盔甲式的顯示器和感測器使人的視覺、聽覺、觸覺及一切感覺沉浸在虛擬世界的計算機系統中，或者是指利用多個大型投影產生一個房間，觀眾處於其中而有一個身臨其境的感覺。這是較高級的虛擬現實系統。
沉浸式系統是世界上一種成熟的高度沉浸式虛擬現實系統，它把高解析度的立體投影技術、三維計算機圖形技術和音響技術等有機地結合在一起，產生一個完全沉浸式的虛擬環境。在該系統中，3D環境中的任何物體，都可以感受參與者操作，並實施產生相應變化。
(5)數據手套一般什麼材料擴展閱讀：
沉浸式體驗的特點：
1、利用頭盔顯示器把用戶的視覺、聽覺封閉起來，產生虛擬視覺，同時，它利用數據手套把用戶的手感通道封閉起來，產生虛擬觸動感。
2、系統採用語音識別器讓參與者對系統主機下達操作命令，與此同時，頭、手、眼均有相應的頭部跟蹤器、手部跟蹤器、眼睛視向跟蹤器的追蹤，使系統達到盡可能的實時性。
3、臨境系統是真實環境替代的理想模型，它具有最新交互手段的虛擬環境。
Ⅵ 虛擬現實系統的其他
虛擬現實是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形技術，廣角（寬視野）立體顯示技術，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網路傳輸、語音輸入輸出技術等。下面對這些技術分別加以說明。
一，實時三維計算機圖形技術
相比較而言，利用計算機模型產生圖形圖像並不是太難的事情。如果有足夠准確的模型，又有足夠的時間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關鍵是實時。例如在飛行模擬系統中，圖像的刷新相當重要，同時對圖像質量的要求也很高，再加上非常復雜的虛擬環境，問題就變得相當困難。
二，廣角（寬視野）的立體顯示
人看周圍的世界時，由於兩隻眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來，就形成了一個關於周圍世界的整體景象，這個景象中包括了距離遠近的信息。當然，距離信息也可以通過其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠近、物體大小的比較等。
在VR系統中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩隻眼睛看到的不同圖像是分別產生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統採用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡後，一隻眼睛只能看到奇數幀圖像，另一隻眼睛只能看到偶數幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產生了立體感。
用戶（頭、眼）的跟蹤：在人造環境中，每個物體相對於系統的坐標系都有一個位置與姿態，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭（眼）的方向來確定的。
跟蹤頭部運動的虛擬現實頭套：在傳統的計算機圖形技術中，視場的改變是通過滑鼠或鍵盤來實現的，用戶的視覺系統和運動感知系統是分離的，而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯系起來，感覺更逼真。另一個優點是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認識環境，而且可以通過頭部的運動去觀察環境。
在用戶與計算機的交互中，鍵盤和滑鼠是目前最常用的工具，但對於三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因為有六個自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把滑鼠的平面運動映射成三維空間的任意運動。已經有一些設備可以提供六個自由度，如3Space數字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優異的設備是數據手套和數據衣。
三，立體聲
人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強度的差別來確定聲音的方向，因為聲音到達兩只耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實現的，所以會有一種方向感。現實生活里，當頭部轉動時，聽到的聲音的方向就會改變。在VR系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。
四，觸覺與力覺反饋
在一個VR系統中，用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，並有可能穿過虛擬杯子的「表面」，而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。
五，語音輸入輸出
在VR系統中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環境能聽懂人的語言，並能與人實時交互。而讓計算機識別人的語音是相當困難的，因為語音信號和自然語言信號有其「多邊性」和復雜性。例如，連續語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發音受前後詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會有所不同，就是同一人發音也會受到心理、生理和環境的影響而有所不同。
使用人的自然語言作為計算機輸入目前有兩個問題，首先是效率問題，為便於計算機理解，輸入的語音可能會相當啰嗦。其次是正確性問題，計算機理解語音的方法是對比匹配，而沒有人的智能。
虛擬現實技術特徵及其系統的關鍵技術
從本質上說,虛擬現實就是一種先進的計算機用戶介面,它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔、提高整個系統的工作效率。因此虛擬現實技術具有以下四個重要特徵。
（一）多感知性
所謂多感知性就是指導包括視覺感知外, 還包括聽覺、力覺、觸覺和運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
（二）存在感
又稱臨場感,它是指用戶感到作為主角存在於模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該達到使用戶難以分辨真假的程度。
（三）交互性
它是指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。我們藉助與我們8的感覺器官,在虛擬的環境中體驗真實的環境。
（四）自主性
是指虛擬環境中物體依據物理定律進行動作的程度。虛擬現實系統的關鍵技術主要由動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和感測器技術、應用系統開發工具和系統集成技術等五個方面組成。其中動態環境建模技術的目的是根據應用的需要獲取實際環境的三維數據, 並利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。而三維圖形的生成技術關鍵是如何實現「實時」生成。立體顯示和感測器技術是虛擬現實中實施交互能力的關鍵。
虛擬現實技術的應用
虛擬現實技術的應用極為廣泛，Helsel與Doherty在1993年對全世界范圍內已經進行的805項虛擬現實研究項目作了統計，結果表明：在娛樂、教育及藝術方面的應用占據主流，其次是軍事與航空，醫學，商業，另外在可視化計算、製造業等方面也有相當的比重。下面簡要介紹其部分應用。
（1）醫學 虛擬現實技術應用大致上有兩類。一是虛擬人體，也就是數字化人體，這樣的人體模型醫生更容易了解人體的構造和功能。另一是虛擬手術系統，可用於指導手術的進行。
（2）娛樂、藝術與教育 豐富的感覺能力與3D顯示環境使得虛擬現實技術成為理想的視頻游戲工具。由於在娛樂方面對虛擬現實的真實感要求不是太高，故近些年來虛擬現實技術在該方面發展最為迅猛。如Chicago（芝加哥）開放了世界上第一台大型可供多人使用的虛擬現實娛樂系統，其主題是關於3025年的一場未來戰爭；英國開發的稱為「Virtuality」的虛擬現實游戲系統，使該系統獲該年度虛擬現實產品獎；
（3）軍事與航天工業 模擬與練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題，這為虛擬現實技術提供了廣闊的應用前景。利用虛擬現實技術模擬戰爭過程已成為最先進的多快好省的研究戰爭、培訓指揮員的方法。戰爭實驗室在檢驗預定方案用於實戰方面也能起巨大作用。1991年海灣戰爭開始前，美軍便把海灣地區各種自然環境和伊拉克軍隊的各種數據輸入計算機內，進行各種作戰方案模擬後才定下初步作戰方案。後來實際作戰的發展和模擬實驗結果相當一致。
（4）商業 虛擬現實技術常被用於推銷。例如建築工程投標時，把設計的方案用虛擬現實技術表現出來，便可把業主帶入未來的建築物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、採光多少、屋內裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用於旅遊景點以及功能眾多、用途多樣的商品推銷。因為用虛擬現實技術展現這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。
（5）科技開發 虛擬現實技術可縮短開發周期，減少費用。例如克萊斯勒公司1998年初便利用虛擬現實技術，在設計某兩種新型車上取得突破，首次使設計的新車直接從計算機屏幕投入生產線，也就是說完全省略了中間的試生產。 由於利用了卓越的虛擬現實技術，使克萊斯勒避免了1500項設計差錯，節約了8個月的開發時間和8000萬美元費用。利用虛擬現實技術還可以進行汽車沖撞試驗，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的沖撞後果。
在虛擬現實技術已經和理論分析、科學實驗一起，成為人類探索客觀世界規律的三大手段。用它來設計新材料，可以預先了解改變成分對材料性能的影響。在材料還沒有製造出來之前便知道用這種材料製造出來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。
以上僅列出虛擬現實技術的部分應用前景，可以預見，在不久的將來，虛擬現實技術將會影響甚至改變我們的觀念與習慣，並將深入到人們的日常工作與生活。
虛擬現實技術的進一步展望
虛擬現實從其萌芽到今天的日漸成熟已經走過了相當長的一段風雨歷程。它的研究內容涉及到多項學科領域。我們同時也認識到,這個領域的技術具有巨大的潛力和廣闊的應用前景。
客觀而論,虛擬現實技術研究的內容還僅僅限於擴展了計算機的介面能力和剛剛涉及到人的感知系統和肌肉系統與計算機的結合作用問題,還根本未涉及「人在實踐中得到的感覺信息是怎樣在人的大腦中存儲和加工處理成為人對客觀世界的認識」這一重要過程。只有當真正開始涉及並找到對這些問題的技術實現途徑時,人和信息處理系統間的隔閡才有可能被徹底的克服了。我們期待這有朝一日,虛擬現實系統成為一種對多維信息處理的強大系統,成為人進行思維和創造的助手和對人們已有的概念進行深化和獲取新概念的有力工具。
我們相信隨著計算機技術和網路技術的飛速發展,計算機3D運算能力和網路帶寬大大提高,虛擬現實在生產生活中的應用將日益廣泛。
虛擬現實模擬
1.實物虛化
實物虛化主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，這些技術使得真實感虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可能。
（1） 基本模型構建技術
基本模型的構建是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體在相應的三維虛擬世界中重構，並根據系統需求保存部分物理屬性。深度創藝的模型構建首先是要建立對象物體的幾何模型，確定其空間位置和幾何元素的屬性並通過GIS數據或者遙感來增強虛擬環境的真實感，並在虛擬環境中遵循一定的運動和動力學規律。當幾何模型和物理模型很難准確地刻畫出真實世界中存在的某些特別對象或現象時，可根據具體的需要採用一些特別的模型構建方法。
（2）空間跟蹤技術
虛擬環境的空間跟蹤主要是通過頭盔顯示器、數據手套(DATAGLOVE)，立體眼鏡，數據衣等交互設備上的空間感測器，確定用戶的頭、手、軀體或其他操作物在三維虛擬環境中的位置和方向。跟蹤系統一般由發射器、接收器和電子部件組成。深度創藝的跟蹤系統有電磁、機械、光學、超聲等幾類。數據手套是VR系統常用的人機交互設備，它可測量出手的位置和形狀從而實現環境中的虛擬手及其對虛擬物體的操縱。Cyber Glove通過手指上的彎曲、扭曲感測器和手掌上的彎度、弧度感測器，確定手及關節的位置和方向。
(3）聲音跟蹤技術
利用不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差、聲壓差等進行虛擬環境的聲音跟蹤是深度創藝為客戶打造實物虛化的重要組成部分。聲音跟蹤一般包括若干個發射器、接受器和控制單元。它可以與頭盔顯示器相連，也可以與數據衣、數據手套等其他設備相連。
（4）視覺跟蹤與視點感應技術
實物虛化的視覺跟蹤技術使用從視頻攝像機到X-Y平面陣列，周圍光或者跟蹤光在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的投影，計算被跟蹤對象的位置和方向。視覺跟蹤的實現必須考慮精度和操作范圍間的折衷選擇，採用多發射器和多感測器的設計能增強視覺跟蹤的准確性，但使系統變得復雜並且昂貴。深度創藝的視點感應是必須與顯示技術相結合的，採用了多種定位方法（眼罩定位、頭盔顯示、遙視技術和基於眼肌的感應技術），可確定用戶在某一時刻的視線。例如將視點檢測和感應技術集成到頭盔顯示系統中，飛行員僅靠「注視」就可在某些非常時期操縱虛擬開關或進行飛行控制。
2.虛物實化
確保用戶在虛擬環境中獲取視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認知的關鍵技術，是虛物實化的主要研究內容。
（1）視覺感知
虛擬環境中大部分具有一定形狀的物體或現象，可以通過多種途徑使用戶產生真實感很強的視覺感知。CRT顯示器、大屏幕投影、多方位電子牆、立體眼鏡、頭盔顯示器（HMD）等是VR系統中常見的顯示設備。不同的頭盔顯示器具有不同的顯示技術，根據光學圖像被提供的方式，頭盔顯示設備可分為投影式和直視式。能增強虛擬環境真實感的立體顯示技術，可以使用戶的左、右眼看到有視差的兩幅平面圖像，並在大腦中將它們合成並產生立體視覺感知。頭盔顯示器、立體眼鏡是兩種常見的立體顯示設備。深度創藝基於激光全息計算的立體顯示技術、用激光束直接在視網膜上成像的顯示技術正在研究之中。
（2）聽覺感知
聽覺是僅次於視覺的感知途徑，虛擬環境的聲音效果，可以彌補視覺效果的不足，增強環境逼真度。
（3）力覺和觸覺感知
能否讓參與者產生「沉浸」感的關鍵因素之一是用戶能否在操縱虛擬物體的同時，感受到虛擬物體的反作用力，從而產生觸覺和力覺感知。由於人的力覺感知非常敏感，一般精度的裝置根本無法滿足要求，而研製高精度力反饋裝置又相當困難和昂貴，這是人們面臨的難題之一。如果沒有觸覺反饋，當用戶接觸到虛擬世界的某一物體時容易使手穿過物體。深度創藝解決這種問題的有效方法是在用戶的交互設備中增加觸覺反饋。觸覺反饋主要是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經肌肉模擬等方法來實現的。
3.高性能計算處理技術
虛擬現實是以計算機技術為核心的現代高新科技，高性能的計算處理技術是直接影響系統性能的關鍵所在。具有高計算速度，強處理能力，大存儲容量和強聯網特性等特徵的高性能計算處理技術是深度創藝研究的主要內容。
4. 分布式虛擬現實
分布式虛擬現實的研究目標是建立一個可供多用戶同時異地參與的分布式虛擬環境，處於不同地理位置的用戶如同進入到一個真實世界，不受物理時空的限制，通過姿勢、聲音或文字等「在一起」進行交流、學習、研討、訓練、娛樂，甚至協同完成同一件比較復雜的產品設計或進行同一艱難任務的演練。深度創藝分布式虛擬現實的研究有兩大陣營。一個是國際互聯網上的分布式虛擬現實，如基於VRML標準的遠程虛擬購物。另一個是在由軍方投資的高速專用網，如採用ATM技術的美國軍方國防模擬互聯網DSI。
目前我國三維虛擬現實技術的實現手段多是採用同期國外現成的三維圖形引擎進行二次開發。比較流行，相對效率較高的三維圖形引擎主要有Vega、Vegaprim、Vtree、Virtools、Quest3D等。Vega系列的引擎的設計層次太多，直接導致了頂層系統難以直接有效的發揮硬體圖形設備的特性，而使其運行隨著數據量的增加變得異常緩慢。
模擬技術的應用在軍事與航天工業、城市規劃與經營、建築設計、房地產開發、科技館、博物館、專業展示館、產品的設計與展示、古文化遺產還原以及保護、模擬訓練設備、游戲、娛樂等眾多領域中。
除此之外，虛擬現實技術在航天、通信、交通、醫療、教育、藝術、體育、分子化學、科學計算可視化等多個領域都有廣泛的應用。我們甚至可以大膽的預測，在不久的將來虛擬現實技術將滲透到所有與信息系統相關的學科和領域。
虛擬現實技術及其發展前景
虛擬現實（Virtual Reality，VR）是計算機網路世界的熱點之一，在社會生活的許多方面有著非常美好的發展前景，更是數字地球概念提出的依據和基礎技術。
虛擬現實是計算機模擬的三維環境，是一種可以創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統。虛擬環境是由計算機生成的，它通過人的視、聽、觸覺等作用於用戶，使之產生身臨其境的感覺的視景模擬。它是一門涉及計算機、圖像處理與模式識別、語音和音響處理、人工智慧技術、感測與測量、模擬、微電子等技術的綜合集成技術。用戶可以通過計算機進入這個環境並能操縱系統中的對象並與之交互。三維環境下的實時性和可交互性是其主要特徵。
虛擬現實不是真的，也不是現實，它只是一個在桌面上可實時地做互動式三維圖形用戶界面的工具。就像窗口系統及滑鼠驅動用戶界面一樣，虛擬現實可使得運用計算機更加有效、透明。根據設計者的構想，用戶可以沉浸到數據空間中，將用戶在一定時間內與現實環境相隔離，然後投入到可實時交互的虛擬環境中，並且駕馭其中的數據，使人有一種身臨其境的感覺。
虛擬現實界面的數據交互工具是一項正在發展中的技術，它的目的是使信息系統盡可能地滿足人的需要，人機的交互更加人性化，用戶可以更直接地與數據交互。除了傳統的顯示器、鍵盤、滑鼠、游戲桿外，儀器手套（Instrumented glove）、數據手套（Data Glove）、立體偏振眼鏡，就是這類產品。立體視覺的產品還有頭盔式顯示器（HMD）、液晶快門眼鏡（Liquid Crystal shutter glasses）。據報道，處於實驗室研究階段的VR設備有沉浸式VR系統，加入了如HMD、多個大型投影式顯示器，甚至增加觸覺、力感和接觸反饋等互動式設備，更有人大膽預言會向全身數據服裝的方向發展。
虛擬現實的應用領域十分廣泛，主要在工程設計、計算機輔助設計（CAD）、數據可視化、飛行模擬、多媒體遠程教育、遠程醫療、藝術創作、游戲、娛樂等方面。
Web的出現更使虛擬現實技術引起人們普遍的關注。人們對它寄予厚望，希望利用這個技術使世界各地的人，可以在三維環境下交流。多個用戶可以進行基於文本的或是聲音技術的閑談，在網上建立一個真正的三維社區已不再只是夢想中的事。
VRML是面向對象的一種語言，它類似Web超級鏈接所使用的HTML語言，也是一種基於文本的語言，並可以運行在多種平台之上，只不過能夠更多地為虛擬現實環境服務。它提供對三維世界及其內部基本對象的描述，如球體、平面、圓錐、圓柱、立方體等，並把他們同二維的頁面鏈接起來，是一種非常簡潔的高級語言。最新的VRML2.0版除了提供VRML 1.0版的基本功能外，最主要的特點是加入了行為功能和多用戶環境，使Web網上的三維世界動起來了。另外，它將支持動畫、交互性、與JAVAScript和JAVA的集成及聲音。VRML的出現，是由於當代網路技術與虛擬現實技術的迅猛發展的需要，它使得Web的頁面不再局限於二維空間。VRML增加動作、動畫模擬、感測器和聲音後，網路站點創作人員可以製作規模大、交互性強的三維應用程序。
虛擬現實發展前景十分誘人，而與網路通信特性的結合，更是人們所夢寐以求的。在某種意義上說它將改變人們的思維方式，甚至會改變人們對世界、自己、空間和時間的看法。它是一項發展中的、具有深遠的潛在應用方向的新技術。利用它，我們可以建立真正的遠程教室，在這間教室中我們可以和來自五湖四海的朋友們一同學習、討論、游戲，就像在現實生活中一樣。使用網路計算機及其相關的三維設備，我們的工作、生活、娛樂將更加有情趣。因為數字地球帶給我們的是一個絢麗多彩的三維的世界!
憧憬未來總是令人興奮，它會引發人們的美夢般的遐想。數字地球如夢想插上科學的翅膀，使我們感到並不是遙不可及，甚至其中的一部分雛形已經應用到我們的現實生活中。
Ⅶ 虛擬現實技術是什麼
虛擬現實技術（簡稱VR），又稱靈境技術，是以沉浸性、交互性和構特徵的算機高級人機界利用了[ur形學[/ur技術、[u技術技術、[url技術、術和多[u技術視覺聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，並能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創建了的多維[空間，具有廣闊的應用前景。
目錄
簡介
主要特徵
面臨的問題①
②
③
關鍵技術1、環境建模技術
2、立體聲合成和立體顯示技術
3、觸覺反饋技術
4、交互技術
5、系統集成技術
代表性設備BOOM可移動式顯示器
數據手套:數據手套
TELETACT手套
數據衣
虛擬現實技術的分類桌面級的虛擬現實
投入的虛擬現實
增強現實性的虛擬現實
分布式虛擬現實
應用1.在科技開發上
2.商業上
3.醫療上
4.娛樂上
5.教育上
6.工業上
5.現在
6.前景
總結簡介
主要特徵
面臨的問題 ①
②
③
關鍵技術 1、環境建模技術
2、立體聲合成和立體顯示技術
3、觸覺反饋技術
4、交互技術
5、系統集成技術
代表性設備 BOOM可移動式顯示器
數據手套:數據手套
TELETACT手套
數據衣
虛擬現實技術的分類 桌面級的虛擬現實
投入的虛擬現實
增強現實性的虛擬現實
分布式虛擬現實
應用 1.在科技開發上
2.商業上
3.醫療上
4.娛樂上
5.教育上
6.工業上
5.現在
6.前景
總結
展開 虛擬現實技術
編輯本段簡介
虛擬現實技術具有超越現實的虛擬性。它是伴隨多媒體技術發展起來的計算機新技術，它利用三維圖形生成技術、多感測交互技術以及高解析度顯示技術，生成三維逼真的虛擬環境，用戶需要通過特殊的交互設備才能進入虛擬環境中。這是一門嶄新的綜合性信息技術，它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、感測器技術等多個信息技術分支，從而大大推進了計算機技術的發展。它的一個主要功能是生成虛擬境界的圖形，故此又稱為圖形工作站。目前在此領域應用最廣泛的是SGI、SUN等生產廠商生產的專用工作站，但近來基於Intel奔騰Ⅲ（Ⅳ代）代晶元的和圖形加速卡的微機圖形工作站性能價格比優異，有可能異軍突起。圖像顯示設備是用於產生立體視覺效果的關鍵外設，目前常見的產品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中高檔的頭盔顯示器在屏蔽現實世界的同時，提供高解析度、大視場角的虛擬場景，並帶有立體聲耳機，可以使人產生強烈的浸沒感。其他外設主要用於實現與虛擬現實的交互功能，包括數據手套、三維滑鼠、運動跟蹤器、力反饋裝置、語音識別與合成系統等等。虛擬現實技術的應用前景十分廣闊。它始於軍事和航空航天領域的需求，但近年來，虛擬現實技術的應用已大步走進工業、建築設計、教育培訓、文化娛樂等方面。它正在改變著我們的生活。 虛擬與現實兩詞具有相互矛盾的含義，把這兩個詞放在一起，似乎沒有意義，但是科學技術的發展卻賦予了它新的含義。虛擬現實的明確定義不太好說，按最早提出虛擬現實概念的學者J.Laniar的說法，虛擬現實，又稱假想現實，意味著「用電子計算機合成的人工世界」。從此可以清楚地看到，這個領域與計算機有著不可分離的密切關系，信息科學是合成虛擬現實的基本前提 。
編輯本段主要特徵
多感知性(Multi-Sensory)——所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由於相關技術，特別是感測技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限於視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。 浸沒感(Immersion)——又稱臨場感或存在感，指用戶感到作為主角存在於模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。 交互性(Interactivity)——指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，並可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。 構想性(Imagination)——又稱為自主性——強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。 一般來說，一個完整的虛擬現實系統由虛擬環境、以高性能計算機為核心的虛擬環境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統、以方位跟蹤器、數據手套和數據衣為主體的身體方位姿態跟蹤設備，以及味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統等功能單元構成
Ⅷ 求計算機組成原理試題及答案
1.在向現代計算機的發展過程中，最具有代表性的計算機有哪幾個？
答：中國古代提花機和提花機、巴貝奇分析機、帕斯卡的加法器、萊布尼茨的乘法器
2.成為現代計算機應具備哪些功能？P5-9，P32-33.
答：（1）具有適合工作原件的內動力(內動力)（2）具有內程序執行機制(內程序)（3）具有與內程序相適應的數據和程序存儲與表示形式(存儲)（4）可以實現系統運行中的自我管理()
3.簡述I/O介面的功能
1.設備選擇2.數據緩沖與鎖存，以實現外部設備與計算機之間的速度匹配3.數據格式轉換。如串並轉換，數據寬度轉換等4.信號特性匹配5.接收CPU的控制命令，監視外設的工作狀態
4.簡述匯流排介面的功能有哪些；
數據緩存、數據轉換、狀態設置、控制、程序中斷
5.為什麼I/O匯流排均採用串列匯流排的形式，而不是採用系統匯流排那樣的並行匯流排形式？並以USB串列匯流排為例，都採用了哪些技術措施？
答：並行匯流排的每個數據位都需單獨一條傳輸線，所有數據位同時進行傳輸，會造成干擾，數據容易丟失；而串列匯流排的數據傳輸是在一條線路上按位進行，抗干擾性強，數據不易丟失；為了規避並行匯流排在高速下的串擾和同步問題，I/O匯流排均採用串列匯流排的形式。USB:熱插拔，差分信號傳輸以及雙絞線
6.根據三原色原理，由三種顏色的顏料就可以配出任意色彩，為什麼彩色噴墨列印機需要6種顏色的墨盒？
三種顏色雖然可以混合出大部分顏色，但其色彩表現能力很差，其色域的寬廣度和人眼的要求更是相差甚遠，例如用這3種顏色混合出來的黑色實際上只是一種比較深的色彩，並不是純正的黑色，於是人們又在3色墨盒的基礎上加入了黑色墨盒，這樣一來就成為了4色墨盒，現在市場上的四色列印機就是使用這4種墨盒。但是四色列印機的表現色彩還不夠豐富，其色彩還原能力還是無法和沖印的相片相比，達不到人們對彩色相片的要求。於是人們又在4色墨盒的基礎上增加了淡品紅和淡青色的墨盒，使列印機成為六色列印機。
7.簡述I/O過程中，程序查詢控制方式的特點與不足之處是什麼？
（1）I/O過程地程序直接控制。特點：I/O過程完全處於CPU指令控制下，即外部設備地有關操作都要由CPU指令直接指定。在典形情況下，I/O操作在CPU寄存器與外部設備的數據緩沖寄存器間進行，I/O設備不直接訪問主存。由兩種方式，分別是無條件傳送控制和程序控制。不足：CUP進行I/O控制的工作效率很低。這種控制方式只適合與預知和預先估計到的I/O事件，但在實際中，多數世家是非尋常和非預期的。無法發現和處理一些無法預估的事件和系統異常。而且這種查詢方式只能允許CPU與外設串列工作，會出現CPU資源不能被充分利用，不能及時處理緊急事件兩種情況。
（2）I/O過程的程序中斷控制。特點，提高了計算機的工作效率。不足：可能丟失數據。
（3）I/O數據傳送的DMA控制。適合高速大批量數據傳送，可以保證高速傳輸時不丟失數據。特點：提高了CPU的利用率，DMA的響應可以在指令周期的任何一個機器周期結束時進行。DMA主要用於需要大批量數據傳送的系統中，可以提高數據吞吐量。不足：只能實現簡單的數據傳送，隨著系統配置的I/O設備的不斷增加，輸入輸出操作日益繁忙，為此要求CPU不斷地對各個DMA進行預置，增加了CPU地負擔。
（4）I/O過程的通道控制。為了減輕CPU地負擔，I/O控制部件又把諸如選設備，切換，啟動，終止以及數碼校驗等功能也接過來，進而形成I/O通道，實現輸入輸出操作地較全面管理。通道具有更強地獨立處理數據輸入輸出地功能，有了簡單地通道指令，可以在一定的硬體基礎上利用通道程序實現對I/O地控制，更多的免去CPU地介入，並且能同時控制多台同類型或不同類型地設備，使系統並行性更高。通道結構地彈性比較大，可以根據需要加以簡化或增強。特點：具有讀寫指令，可以執行通道程序。CPU通過簡單的輸入輸出指令控制通道工作。通道和設備採用中斷方式與CPU聯系。不足：對硬體的要求較高，開銷大。
8.什麼是機器數？它的表示形式都有哪些？為什麼需要這么多種形式？
答：一個數在機器內的表示形式稱為機器數，這個數本身的值稱為該機器數的真值。它的表示形式有：原碼、反碼、補碼、移碼。為了解決機器內負數的符號位參加運算的問題。
9.磁碟和光碟相對的優缺點分別是什麼？磁光碟是如何對他們的優缺點進行綜合的？
答：磁碟是一種具有存儲容量大、信息保存時間長、讀出時不需要再生等特點的輔助存儲器。磁碟相對光碟的優點是既可以讀又可以寫，缺點是記錄密度小。光碟具有記錄密度高，成本低廉，存儲容量大，體積小等技術特點。光碟相對磁碟的優點是記錄密度高，缺點是只能讀不能寫。磁光碟的存儲介質是由光磁材料做成的易於垂直磁化的磁性薄膜，它兼有磁碟和光碟兩方面的優點，磁光 盤既可以讀又可以寫，而且它的記錄密度很大。
10.計算機控制器的功能有哪些？分別是由什麼對應的部件實現的？
定序、（ 定時 ）和發送操作控制信號。分別對應指令計數器，時序節拍發生器，操作控制部件
11.簡述匯流排通信中，主從雙方之間的時序控制方式有哪幾種？分別適用於什麼樣的情形？
（1）同步通信。特點是模塊之間的配合簡單一致，採用了公共時鍾，每個部件什麼時候發送或接受信息都有統一的時鍾規定，因此有較高的傳輸效率。
（2）非同步通信。雙方的操作不依賴基於共同時鍾的時間標准，而是一方的操作依賴於另一方的操作，形成一種「請求-應答」方式，採用的通信協議稱為握手協議。
（3）半同步通信。特點是用系統時鍾同步，但對慢速設備可延長傳輸數據的周期。適用於系統工作速度不高，但又包含了許多速度差異較大的設備的簡單系統。
（4）分離式通信。基本思想是將一個傳輸周期分解為兩個子周期。特點是每個模塊佔用匯流排使用權都必須提出申請。各模塊在准備數據的過程中都不佔用匯流排，匯流排可以接受其他模塊的請求。匯流排被佔用時都在做有效工作，從而實現了在多個主、從模塊間進行交叉重疊並行式傳送。這種控制方式比較復雜，一般普通微型計機系統很少採用。
12.計算機體系結構發展的目標是什麼？採取的技術路線是什麼？對馮.諾依曼計算機體系結構改進的具體措施都有哪些？P67-69
答：計算機體系結構發展的目標是並行與共享。採取的技術路線是：在實現以存儲器為中心的過程中，形成分時操作系統、中斷控制技術、DMA控制技術等；採用指令流水線實現指令執行的並行與共享；使用處理器級的並行性技術。對馮諾依曼體系結構的改進有：（1）從以運算器為中心到以存儲器為中心。（2）指令執行的並行與共享。（3）處理器並行與共享。
13.算盤和算籌與現代計算機的差距主要體現在哪些方面？在向現代計算機的發展過程中，最具有代表性的計算機有哪幾個？進步的標致分別是什麼？成為現代計算機應具備哪些功能？P5-9，P32-33.
答：算盤和算籌主要由人——外動力進行撥珠、布籌，不具有內動力；且算盤和算籌的計算程序由人腦下達，不能 自動計算，不具有內程序。最具代表性的計算機有巴貝奇分析機、帕斯卡加法器、圖靈計算機、阿塔納索夫電子數字計算機、馮·諾依曼電子計算機等。進步的標志分別是具有了內程序；具有了內動力；將計算過程分解成簡單動作並進行機械化；採用真空管的電子數字計算機，並提出計算機的四條原則；以運算器為核心，採用二進製表示數據和指令，指令在存儲器中按執行順序存放。成為現代計算機應具備哪些功能：（1）具有適合工作原件的內動力（2）具有內程序執行機制具有與內程序相適應的數據和程序存儲與表示形式（4）可以實現系統運行中的自我管理
14.1多媒體界面技術需要哪些設備？
全屏幕及全運動的視頻圖像、高清晰全電視信號及高速真彩色圖形的顯示設備和攝像設備，高保真度的音響，以及與語音識別器、語言合成器等
14.2.隨著計算機輸入輸出設備的進步，相應地帶來了一系列人機交互界面技術，簡述不同的人機交互界面要求有什麼相應的輸入輸出設備才能實現？
1.符號界面：輸入設備：鍵盤。 輸出設備：列印機，顯示器。
2.圖形界面：輸入設備：光筆，圖形輸入板，滑鼠器，掃描儀，操作桿，跟蹤器。 輸出設備：平板顯示器，掃描儀顯示器。
3.多媒體界面：輸入設備：麥克風，掃描儀，數碼相機。 輸出設備：音響，投影儀，顯示器。
4.虛擬現實技術：輸入設備：數據手套。 輸出設備：頭盔式顯示器。
15.計算機的存儲器為什麼實現分級存儲的方式？一般分為幾級？各級之間的關系是什麼？P60，P136-137.
答：存儲器實現分級存儲的方式是為了解決速度不匹配以及主存容量不足的問題。一般分為3級：輔助存儲器、
主存儲器、高速緩沖寄存器。各級之間的關系是：輔助存儲器作為主存儲器的後援；主存儲器可以與CPU 通信，也可以作為Cache的後援；Cache存儲CPU最常使用的信息。
16.計算機的存儲器為什麼實現分級存儲的方式？一般分為幾級？各級之間的關系是什麼？P60，P136-137.
答：存儲器實現分級存儲的方式是為了解決速度不匹配以及主存容量不足的問題。一般分為3級：輔助存儲器、
主存儲器、高速緩沖寄存器。各級之間的關系是：輔助存儲器作為主存儲器的後援；主存儲器可以與CPU 通信，也可以作為Cache的後援；Cache存儲CPU最常使用的信息。
17.在中斷處理的過程中，執行中斷服務前後為什麼需要保護和恢復現場和斷點，現場和斷點的具體內容是什麼？存放在什麼地方了？用的是什麼指令？
因為CPU執行完中斷服務程序，要返回原來的斷點執行，還需要有一個當初的執行環境。為此，在保存斷點時，也要保護現場；在返回斷點時，先恢復現場。
現場是指中斷響應之時，CPU所執行程序的當前狀態和中間結果。
斷點是指中斷響應之前即將要執行的指令的地址，即程序計數器PC中的內容。
斷點存放在程序計數器中。現場狀態存入存儲器內固定的指定單元。
調用CALL指令、PUSH指令，將下一條指令的所在地址入棧。
18.簡述I/O介面的功能。P201-203.
（1）設備選擇，即通過地址解碼選擇要操作的設備。
（2）數據緩沖與鎖存，以實現外部設備與計算機之間的速度匹配。
（3）數據格式轉換。如串-並轉換、數據寬度轉換。
（4）信號特性匹配。當計算機的信號電平與外部設備的信號電平不同時，實現匹配變換。
（5）接收CPU的控制命令，監視外設的工作狀態。
19.I/O介面需要具備數據格式轉換和信號特性匹配功能的起因是什麼？P203
答：由於並行傳輸的抗干擾性不好，容易出現錯誤，所以I/O匯流排採用串列方式，而系統匯流排採用的是並行方式，故I/O介面需要進行數據格式轉換。I/O匯流排採用串列方式，信息傳輸遠，信號衰減速度就會很快，且易受到干擾，計算機的信號電平與外設的信號電平不同，故I/O介面需 要具備信號特性匹配功能。
20.計算機的內動力和內程序分別是由誰首先解決的？是用什麼方法解決的？
答：內動力是由帕斯卡首先解決的；帕斯卡發明了帕斯卡加法器，它的內部是一系列齒輪組成的裝置，內動力非常簡單，就是使用了鍾表中的發條。內程序是由巴貝奇首先解決的；巴貝奇從提花機中得到靈感，發明了差分機，進而提出了巴貝奇分析機，按工廠模式將分析機分為5部分：倉庫、作坊、控制機構、印刷廠、穿孔卡片。
21.中斷和DMA方式分別適合於什麼類型的外設？
答：中斷適合於需要CPU與外設在大部分時間並行工作，只有少部分時間用於相互交換信息，從而提高CPU資源利用率的外設，例如：鍵盤、列印機等。DMA方式只能控制速度較快、類型單一的外設，它適合於與存儲器之間的數據進行直接傳遞的外設。
22.激光列印機的工作過程主要經歷了哪幾個步驟？P246
答：第一步：要列印的圖案經過「曝光」形成靜電潛影。
第二步：帶負電荷的碳粉在電壓作用下，吸附在硒鼓有正電荷的區域，這個過程叫做「顯影」。
第三步：再施以反向的靜電電荷，把碳粉吸附到紙上，這個過程稱為「轉印」。
第四步：加電輥熔化碳粉，將碳粉固化在紙上，這個過程叫做「定影」
同為三匯流排結構，試分析它們的主要區別在什麼地方？
答：（1）中三級匯流排結構分別是局部匯流排、系統匯流排、擴展匯流排。一般用於I/O設備性能相差不大的情況。
（2）中三級匯流排結構分別是主存匯流排，I/O匯流排和DMA匯流排。其中主存與高速外設連接的I/O介面之間有一條DMA匯流排，提高了高速設備和主存之間的數據傳輸。
Ⅸ 數據手套的分類有什麼
數據手套是一種多模式的虛擬現實硬體，通過軟體編程，可進行虛擬場景中物體的抓取、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。數據手套的出現，為虛擬現實系統提供了一種全新的交互手段，目前的產品已經能夠檢測手指的彎曲，並利用磁定位感測器來精確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數據手套被稱為「真實手套」，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。
數據手套一般按功能需要可以分為：虛擬現實數據手套、力反饋數據手套。上面介紹的為虛擬現實數據手套。
力反饋數據手套：藉助數據手套的觸覺反饋功能，用戶能夠用雙手親自「觸碰」虛擬世界，並在與計算機製作的三維物體進行互動的過程中真實感受到物體的振動。觸覺反饋能夠營造出更為逼真的使用環境，讓用戶真實感觸到物體的移動和反應。此外，系統也可用於數據可視化領域，能夠探測與出地面密度、水含量、磁場強度、危害相似度、或光照強度相對應的振動強度。
通用種類
5觸點數據手套主要是測量手指的彎曲（每個手指一個測量點）。
14觸點數據手套主要是測量手指的彎曲（每個手指兩個測量點）。