【正文】 的（雖然比耳機更貴），特別是要求在很大的音量上產(chǎn)生很高強度聲音時 (如在大劇場中的強聲音樂 )。 2．喇叭 設計非耳機聲音顯示 (如喇叭 )多年來是音響工業(yè)的焦點。 考慮到 (2)，即使耳機能產(chǎn)生足夠的能量震聾用戶，但通過耳機的刺激不足以給用戶提供聲音能量，影響耳朵以外的身體部位。如果視覺顯示也是頭部安裝的，則與增加耳機有關的人類工程問題就是次要的。 (2)它只刺激聽者耳膜。 但這有兩個缺點。即使包括保護器，價格也不超過 1000美元。最近開發(fā)的主動消噪音護耳式耳機提供高達 15dB附加低頻衰減，因而使其整個衰減特性類似于插入耳機。 插入耳機 (或耳塞 )，依靠與聲音傳送區(qū)有高的接觸區(qū)域比，可以提供外部聲音較好的衰減 (在 4kHz以上約35dB，在 250Hz以下降到約 25dB)。這樣，就不必要對給定的聽者重復測量這個傳輸功能?？梢灶A計在一個指定的人身上重復安放耳機，會有很大的可變性。這些測量是復雜的，特別是在幾 kHz的頻率。為了精確控制耳膜的聲壓，需要知道由耳機驅(qū)動電壓到耳膜聲壓的傳輸功能。耳機的發(fā)聲部分也可能遠離耳朵，其輸出的聲音經(jīng)過塑料管連接(一般 2mm內(nèi)徑 )，它的終端在類似的插塞中。另一類耳機是插入耳機 (或耳塞 )，聲音通過它送到耳中某一點。 （ 1）耳機 耳機有不同的電聲特性，尺寸重量，以及安在耳上的方式。在需要喇叭的情況下，可能發(fā)生高能低頻聲爆破。最后，雖然與耳機有關的接觸感可能限制聽覺臨場感的程度，但是由于用戶需要在虛擬和真實環(huán)境之間來回轉(zhuǎn)移，這種與耳機接觸可能是有用的。雖然商業(yè)化的高逼真電影往往聲稱喇叭有很好的形成聲象能力，但用戶限制在房中單一收聽位置，只得到固定方位聲象（不補償頭部轉(zhuǎn)動），而且房間的聲學特性不容易處理。下面只介紹非語音信號的合成 聲音顯示設備 一般講，用耳機最容易達到虛擬現(xiàn)實的要求。下面也將說明。下面將介紹兩種發(fā)聲設備。對增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以放松上述條件 (3)，它的意圖是組合合成聲音與真實聲音。圖中可以看到，對四個屏幕的四臺投影機和四個反光鏡 CRT、 LCD、 VRD等顯示技術的對比如下 分辨 率 產(chǎn)品 價格 重量 電壓 功耗 環(huán)境 CRT 高 很成 熟 低 重 高壓 大 不很 亮 LCD 低 成熟 低 輕 低壓 小 不很 亮 VRD 很高 沒有 高 很亮 頭盔式、立體眼鏡式、自動立體顯示的對比如下 視場 重 量 約束 價 格 產(chǎn)品 分辨 率 頭盔 大 大 大 高 成熟 較高 立體眼鏡 小 小 小 低 成熟 高 自動立體顯示 大 無 無 無 高 第三節(jié) 聽覺顯示 ? 聽覺顯示概述 ? 虛擬環(huán)境的聽覺接口應能給兩耳提供一對聲波。 下圖表示， CAVE1系統(tǒng)的工作原理。一面墻可動，允許用戶進出房間。 C6 正在由愛荷華（ Iowa）州立大學制造，是三維全沉浸的合成環(huán)境。還通過地板發(fā)出震動。兩個人坐在一個椅子上，采用力反饋手柄控制運動。課題成本 $60k，適于用在大學的實驗室。得到工業(yè)界支持。 CABIN （ Computer Aided Booth for Image Navigation）是東京大學制造的五面顯示的系統(tǒng)。在墻角處，用架子把兩邊的墻面夾在一起，防止有陰影投在屏幕上。主要改進包括：移動地板投影由用戶后方到用戶前方。與伊利諾伊大學合作，保持很強的技術支持 C2 是由愛荷華（ Iowa）州立大學制造的。纜線的遮擋會破壞在墻角處的立體效果。投影機的光學系統(tǒng)被鏡面折疊。 2039。一個缺點是，除了主要用戶外，每個人都好像乘車一樣，會出現(xiàn)仿真眩暈。該用戶還用操縱桿控制視點的移動。視點在環(huán)境中的移動，受一個主要用戶的控制。 第一個 Virtual Environment Enclosure是 1991年伊利諾伊（ Illinois）大學開發(fā)的 CAVE（ CAVE Automatic Virtual Environment），它在圖形學會議 SIGGRAPH 92上發(fā)表。 ? 多面顯示系統(tǒng)中，同時在三面，四面，五面或六面墻面上顯示圖像。最早的布局是立方體的三個顯示墻面和一個顯示地面。顯示表面可以是墻面，天花板，和地面。人操縱的設備沒有安全問題，但是必須由一兩只手移動視覺設備，于是這一兩只手就不能用于人機交互的任務。此外，通過顯示支持結(jié)構的儀表得到頭部位姿信息，于是不增加復雜性就可以得到大的有效的觀看空間。顯示系統(tǒng)通過伺服控制或人操縱跟隨用戶頭部運動。這個跟蹤系統(tǒng)，在改變觀看方向后5ms以內(nèi)，很快把方向位置信息送給計算機 下圖表示，BOOM系統(tǒng)的工作原理。 BOOM的高檔三色版本提供 1280(水平 ) 1024(垂直 )隔行分辨率，使用彩色濾光技術。這種粗的地面安裝設備有幾種布局。用戶以兩手抓住顯示器，轉(zhuǎn)動顯示器改變觀看方向，好像它是望遠鏡。超聲接受信號要經(jīng)過導線傳給頭部跟蹤系統(tǒng)，眼鏡在有線狀態(tài)下工作 3．混合的立體顯示系統(tǒng) ? Fake空間實驗室開發(fā)了一類顯示，稱為 BOOM。眼鏡上備有輕便的鋰電池，眼鏡在無線狀態(tài)下工作 （ b）為用于 VR的布局。（ a）為標準的布局。它以較低的成本實現(xiàn)了立體顯示。整個系統(tǒng)價格比可比的頭盔顯示低一個數(shù)量級。這些眼鏡和紅外發(fā)射器可以加到適當?shù)挠嬎銠C和投影系統(tǒng)，在 2022美元以下。 ? 在計算機圖形市場上，場順序設備最早的提供者是 Stereographics Corporation。這種形式的高分辨率彩色高帶寬顯示，對屏幕型式約 2022美元，對大屏幕投影方式約為 13000美元。 (垂直 )的視場（人的視場），要求顯示設備提供約 4800(水平 ) 3800(垂直 )線的分辨率。為提供 180176。當前最好的系統(tǒng)的分辨率相當于高清晰度TV。商業(yè)壓力會促進資助。中等分辨率非頭盔場順序投影系統(tǒng)在2萬美元以下。輕便，中等分辨率（約 1000水平線），彩色，看穿的 HMD在20萬美元以下。這些系統(tǒng)雖然功能強，但價格往往超過 50萬美元。重量 120g。重量 日本 SONY公司的頭盔顯示器產(chǎn)品， LDI100。重量 美國 Virtual Research Systems, Inc. 公司的頭盔顯示器產(chǎn)品，V8。重量 740g 日本 AEC公司的頭盔顯示器產(chǎn)品， Virtual Research FS 5。 日本島津制作所的頭盔顯示器產(chǎn)品， 1000HRpv。重量 240g 美國 01 Products公司的頭盔顯示器產(chǎn)品， PT01。 垂直 監(jiān)視器 支撐 $200 基于 CRT的頭盔產(chǎn)品 （ a）為 Flight Helmet， （ b）為 Cybeface II， （ c）為 Tier 1， （ d）為 HMSI 1000。 垂直 機械臂 支撐 $88,800 Cyberscope(Simsalabim Sys.) VGA 47176。 對角線 $75,000 Boom 2c (Fakespace Inc.) 1280 1024 (60 Hz) 140176。 垂直 $5,000 HMD131 (VR Inc.) CRT單色 1280 1024 （ 30 Hz） 50176。 水平 $3,800 HMSI 1000 () LCD 479 234 65176。 水平 2 $6,000 CyberfaceII (LEEP Systems) LCD 479 234 140176。 水平 60176。表面穩(wěn)定的鐵電液晶光閘用于順序顯示三基色，其更新率 60Hz(180Hz掃描率 )，其重量 。簡單的光學設備把圖像送進操作者眼睛。也有單色產(chǎn)品。 80176。 對角視場上提供 1280(水平 ) 1024(垂直 )的隔行掃描線。 在較高檔的商品范圍（約 15萬美元）， Kaiser ElectroOptics推出了 Color Sim Eye。 。其視場在 100%雙目重疊時為 32176。 Virtual Research沒有繼續(xù)它成功的 Flight Helmet，它推出了一種輕便的 HMD，使用小型單色 CRT以及彩色輪，它稱為 EYEGEN 3。英國的 W Industries推出粗的HMD（稱為 Visette），特性類似于 VR Flight Helmet。所有設備都在 1萬美元以下。 到 110176。歷史上，廣泛應用的 HMD商品是Virtual Research Flight Helmet， VPL Eye Phone和LEEP Systems Cyber Face Ⅱ 。增加頭部跟蹤就允許消隱表面在繪制步驟對一個觀看者近似地去掉。對空間數(shù)據(jù)集和固體建模問題這可能是理想的。一個版本包含約 700 500象素，使用由彩色濾光輪得到的幀序列彩色，以及每個象素強度的 6位脈寬控制。驅(qū)動速率約 10微秒，角偏轉(zhuǎn)約 10176。在這個技術中， 17m見方微機械鏡面，由硅梁支持在對角上。鏡面連續(xù)改變其放大率，使隨時間掃描的圖像連續(xù)改變其深度。一般用 30Hz聲音信號振動反射膜片。類似的體積可以用 CRT顯示或運動鏡面掃描。它由多層二維圖像（切片）構成三維體積。原理類似于柱面透鏡。此外， CRT圖像必須劃分成條。首先，顯示的圖像太暗，因為檔板檔住每只眼大部分光。每只眼只看到它的條。屏幕顯示兩個圖像，每個分成垂直條。視差檔板的作用類似透鏡面。透鏡面顯示的另一個關鍵問題是背部屏幕圖像必須對準縫口或透鏡，否則子區(qū)域圖像將不會導向合適的子區(qū)域。透鏡畸變和光的繞射減少了透鏡方向性，于是由背面屏幕聚焦的圖像，不是以平行射線出現(xiàn)，而是以某種角度散布。此外，兩個視場必須實時顯示，而且圖像被切片并放在透鏡后面的垂直條中。對 CRT技術，象素尺寸限制了最高分辨率，因而限制了視線數(shù)目。當觀察者的頭在正確的位置時，每只眼就在不同的觀看區(qū)，看到不同的圖像，得到雙目視差。 （ a） 透鏡顯示 一個透鏡面是圓柱透鏡的陣列，它用于產(chǎn)生自動立體三維圖像，這是通過把兩個不同的二維圖像導向各自的觀看子區(qū)域。最后，顯示系統(tǒng)的體積重量大于頭盔顯示 3．自動立體顯示 自動立體顯示不要求輔助的觀看設備（如場順序或偏振眼鏡），不給用戶附加慣性約束。如果不提供環(huán)繞的觀看體積，就要求頭部跟蹤。比利時BARCO公司的投影器可以提供這種功能。兩臺投影機內(nèi)部可以施加不同的偏振。兩臺投影機分別在屏幕上顯示對應左眼和右眼的兩路視頻信號。比利時 BARCO公司的投影器可以提供這種功能。兩臺投影機鏡頭前，分別安裝不同的偏振片，施加不同的偏振。兩臺投影機分別在屏幕上顯示對應左眼和右眼的兩路視頻信號。比利時 BARCO公司的投影器可以提供這種功能。 Z屏幕分別對兩眼的圖像，施加不同的偏振。投影機輪流在屏幕上顯示，分別對應左眼和右眼的兩路視頻信號。要求顯示器具有兩倍的顯示頻率。于是，在顯示左眼的圖像時，左眼的光閥打開，右眼的光閥關閉。觀看者佩戴具有液晶光閥的立體眼鏡。分別對應左眼和右眼的兩路視頻信號，輪流在屏幕上顯示。增加觀看空間的另一個途徑是使用與頭盔顯示中同樣的頭部位姿傳感器 非頭盔立體眼鏡方式顯示中，顯示設備（屏幕和投影）不戴在頭上，較便宜，并可提供高分辨率彩色圖像。這種空間和重量限制是其缺點。水平視場）。在舒適的觀看范圍的限制下，屏幕和投影顯示的靜態(tài)視場和空間分辨率取決于用戶到顯示平面的距離。高分辨率彩色立體屏幕和投影顯示系統(tǒng)價格較低，因此往往用于計算機圖形學和娛樂業(yè)。后者則在立體電影院中提供立體顯示。 2．立體眼鏡式立體顯示 非頭盔式但要求觀看設備的立體顯示中，場順序眼鏡（液晶光閥眼鏡）用于雙目分時觀看左右圖像，偏振眼鏡用于雙目分別觀看不同偏振的左右圖像。光學鏡頭還會放大圖像，以便增大視場。兩個液晶顯示屏幕分別在兩眼前方很近的地方。 (3)由于尺寸、性能和價格約束，多數(shù) HMD使用定位 /聚焦補償，就給用戶提供了沖突的視覺深度信息。 (1)高分辨率、小型、輕便、低價的顯示還有待實現(xiàn)。頭盔顯示一般難以制造。頭盔顯示應有好的空間分辨率、視場、彩色，并應輕便、舒適、代價效益好。在許多 HMD中，所有圖像是合成的，由計算機產(chǎn)生。頭盔顯示的一個顯著優(yōu)點是顯示定位伺服機械由人的軀干和頸部提供。它們顯示的圖像直接聯(lián)系到用戶頭部運動（用傳感器測量頭部位姿），或間接聯(lián)系頭部運動（用手柄等控制設備或語音輸入）。但是一個新方法允許全息圖像實時顯示，由快速幀緩沖存儲器顯示。 ? 計算生成的繞射模式 ,這種方法是復雜的，計算量大的。然而，這是非實時圖像技術，它要求離線記錄。最后的全息圖投影每個二維圖像在觀看區(qū)域中，于是可以看到有水平視差的立體視場。更小的象素尺寸是可能印制的，但光密度要求用較大的象素區(qū)。LCD最大分辨率約 640 400，象素間距約330m，產(chǎn)生 200mm 130mm的顯示。加上專用集成電路技術