【正文】 領域必不可少的軟件工具。4．商業(yè)應用隨著電子商務的日益普及，Internet對各個公司和商家具有特別的吸引力。顧客可以訪問虛擬世界中的商店，在那里挑選商品，然后通過Internet辦理付款手續(xù)，商店則及時把商品送到顧客手中。5．游戲娛樂 娛樂是VR的一個重要應用領域。VRML目前正朝著實時通信、大規(guī)模用戶交互的方向發(fā)展。現(xiàn)在已有許多虛擬現(xiàn)實環(huán)境電腦游戲。6．其他應用 對于股市行情顯示、網絡監(jiān)控、人機界面、物體理論模擬、車禍現(xiàn)場重現(xiàn)等許多題目，都可以把數(shù)據與理論訴諸于三度空間的虛擬顯示來表現(xiàn)。四． 市場分析目前，虛擬現(xiàn)實技術已取得引人注目的成果，在國內也引起了廣泛的重視。當人們需要構造當前不存在的環(huán)境、人類不可能到達的環(huán)境或構造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實環(huán)境時，虛擬現(xiàn)實技術是必不可少的。按照馬斯洛的需要層次論來說，人類滿足了生理需求、安全需求，對社交需求、尊敬需求后，對自我實現(xiàn)的需求有著強烈的欲望，他們渴望在這個虛擬的網絡社會滿足他們的欲望。既然用戶有這種強烈的需求，所以我們的產品——基于虛擬現(xiàn)實技術的網絡世界在用戶需求方面是有著很大的市場的。3）從市場前景及利潤角度來分析：VR目前最大的問題，即如何利用這一新興媒體來贏利?；谔摂M現(xiàn)實技術的網絡社會不存在這一問題，用戶在做好的三維場景里漫游、交流，如同現(xiàn)實社會一樣，他會不經意地發(fā)現(xiàn)一些廣告牌，他甚至會很有興趣地參加由我們推出的一些廣告活動。4）虛擬現(xiàn)實的網絡社會將是一個開放的系統(tǒng)，我們可找各方合作開發(fā)。家電巨頭SONY已洞悉到市場的發(fā)展需求，在1996年率先開發(fā)并推出頭盔式監(jiān)視器——HMD，型號為PLM5。之后日本寶制所（TAKA）也跟著推出了名為Dynovisor的HMD，售價不及前者一半，較前者更具競爭力。全球虛擬現(xiàn)實市場現(xiàn)在每年的規(guī)模為240億美元，而且，還在以每年50%的速度快速增長。在國內，虛擬現(xiàn)實產品的市場，基本上還處于空白狀態(tài)。完整的虛擬現(xiàn)實產品尚未遇見。因此，這個具有廣泛用途的、最具錢景的產品和巨大的市場，至今還沒有人去做。我們認為，隨著技術的完善和成本的不斷降低，虛擬現(xiàn)實娛樂設備將逐步取代高級音箱、家庭影院、VCD、DVD等目前流行的家庭娛樂設施，成為每個家庭不可缺少的生活用品。因此，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心技術包括 1． 硬件方面：頭盔顯示器、數(shù)據手套、力反饋及熱反饋裝置、頭部運動跟蹤器等?？傮w來說，虛擬現(xiàn)實技術分為實物虛化、虛物實化和計算處理技術三個方面。虛物實化通過各種計算和仿真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。目前主要在美國、日本等少數(shù)發(fā)達國家生產，最近臺灣業(yè)開發(fā)出具有18萬像素的顯示能力、（HMD）。由美國Virtual Realities, 。Adjustments: R, G, B gain, brightness and contrast (for RS170A input)。V8 sets a new standard in high performance, professional HMDs. New active matrix LCDs with true VGA ((640x3)x480) pixel resolution provide bright, vibrant color and a CRT quality image.2． 數(shù)據手套：實際上是一種能量轉換器，與計算機相連，操作者帶上手套后，可代替鼠標 操作計算機軟件，并可以產生觸摸虛擬環(huán)境中物體的感覺和抓放動作。 Wired LCD shutter glasses, Power Glove, Microprocessor controlled serial port interface for Apple puters and 3D Software.售價：$Wired LCD shutter glasses, Power Glove, parallel port interface, parallel port Yadapter, 2Morrow World Builder, conversion utilities, sample worlds, source code and games. 售價：$3． 力（觸覺）反饋裝置：觸覺是人們從外界獲取信息的重要傳感渠道之一，它由觸摸反饋和力量反饋組成。用以增強VR系統(tǒng)的真實感、沉浸感，提高虛擬任務執(zhí)行成功的機率。所以觸摸反饋代表了作用在您皮膚上的力，它反映了人類觸摸的感覺，或者是皮膚上受到壓力的感覺；而力反饋是作用在您的肌肉、關節(jié)和筋腱上的力。因為觸摸傳感器提供的是關于接觸表面的幾何性質、表面平滑度、溫度、幾何構造等信息。FORCE FXThe FORCE FX is guaranteed to knock your socks off with six builtin effects you can experience through the stick in many variations of magnitude, direction,duration and repetitiveness. Each variation is determined through your favorite IForcesupported game.售價：$6DOF Human Interface DeviceThe 6DOF HID provides plete six degrees of freedom that let you move forward/backward, strafe left/right, jump/crouch, look up/down, watch left/right or tumble left/right at the same time. The 6DOF HID offers 256 degrees of resolution in each degree of freedom and allows alternate speed/acceleration in each direction.售價：$Formula T2Experience the thrill of real racing action in 3D! The Formula T2 VR Racing System puts you in the driver39。s realistic feel and features, all you39。R Virtual Reality ChairThe Ramp。R uses your monitor (Up to 35 lbs., or more if you counter balance the weight) and a PC patible joystick.售價：$相互作用馬甲（Interactor Vest）Not only does the Interactor add to the virtual reality of your PC games, you can also feel the action from your favorite TV shows, movies, CD, stereo, game console and more... the best way to get your kicks from your favorite toys. The interactor is designed to wear on the back, adjusts to fit all sizes, and is guaranteed not to hit below the belt or your money back.. Adapters are included for connection to various audio and video sources, including PC and Game Consoles. 售價：$4． 頭部運動跟蹤器：人體重要的感覺之一是方位感，即獲知自己到底是在空間中的什么位置?，F(xiàn)有的頭部運動跟蹤器基本上可分為四大類：機械式、光學式、超聲波式和磁場式。虛擬現(xiàn)實的軟件系統(tǒng)比較多，目前使用較廣的是 VRML、Cult3D、Viewpoint、WorldToolKit和World Up等。 下面，我們主要介紹頭盔顯示器、數(shù)據手套和力反饋裝置的實現(xiàn)方案。頭盔顯示器與目前流行的游戲機在視景方面最大的不同是：后者多為卡通式動畫，缺乏真實感，而頭盔顯示器的視景則要求高度逼真，有時甚至由三維成像構成的畫面仍不夠真實，還要使用拍攝的自然景觀，兩者合成在一起。如果考慮在視景中再出現(xiàn)真實活動的人物和動物時，則將是三種不同方法生成的視景的合成，技術難度將更大。頭盔顯示器（HMD）的原理是將小型2維顯示器所產生的影像借助光學系統(tǒng)放大。利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到所謂的全像視覺。由于偏心自由曲面透鏡為一傾斜狀凹面透鏡，因此在光學上它已不單是透鏡功能，基本上已成為自由面棱鏡。B面涂有一層鏡面涂層，反射同時光線再次被放大反射至C面 ，并在C面補正光線傾斜，達到觀視者眼睛。棱鏡 光學面的折射力是由面曲率決定 ，曲率愈大（曲率半徑愈?。┰撁娴恼凵淞t愈強，利用此特性可得到較大的折射力，然而相對的收差也隨之變大。由于折射面的光路中可并排設置數(shù)個元件，因此可利用復數(shù)面作收差補正。由于此類光學是由反射面所構成，因此即使很小的面曲率亦可獲得同等折射力。表面反射鏡常用于類似望遠鏡之系統(tǒng)，由于它不會發(fā)生色收差，因此一般的口徑都很大。（1）比較，1/6的曲率即可獲得同等折射力。然而對內面鏡光學而言，它反而是處理光路折返不得不采用的技巧，主要原因是一旦發(fā)生偏心，相對的偏心收差會變大，如此一來會產生更為頭疼的問題。正確方法應該是先決定評估面 ，并令該面的中心上各面的軸上主光線形成曲折交叉狀，如此才能作收差評估。傳統(tǒng)光學若要進行微型化，除了縮短系統(tǒng)長度或口徑外沒有其它方法。由于軸上光的長度與光學系統(tǒng)大小不再互動 ，因此理論上可輕易達成微型化。不過若是偏心光學便可將光路折疊，相當于3片透鏡的各面皆可作相當程度的分離設計且各面互不干涉，同時更可因這種結構大幅削弱各面的折射力。自由曲面 棱鏡所構成的內面鏡光學可取出偏心時的光路，形成低收差之光學系統(tǒng)。自由曲面之設計 設計上若能把握以下幾項原則，基本上它與傳統(tǒng)的回轉對稱光學完全相同。有關XZ軸的正負方向則為同樣形狀。該對稱面若是YZ平面，則X軸方向便不需非對稱，因此自由曲面系數(shù)的X不用奇數(shù)次項。在回轉對稱光學時此光線變成光軸。為了作業(yè)上方便統(tǒng)稱此光線為軸上主光線。此外目前的光學設計軟體不易作有關近軸計算。同樣道理若無法求出焦距便無法計算像高，如果焦距無法成為直接補正對象就必需以像高作為補正對象進行收差補正。h=f?tanθ （7）h：像高；f：焦距；θ：畫角；由于X、Y方向各具自由度，因此需以各別像高作為補正對象。此外Y軸亦具正負自由度，Y像高的正負都需成為補正對象?？煽紤]用Casio 470型彩色液晶電視機，拆去電視機的其它部分，只保留液晶平和驅動電路板即可（入下圖所示）。圖8．16示意了把2．2英寸LCD放置在眼睛前方合適位置的準確尺寸。為了確定液晶屏的位置，水平地測量屏邊緣到中心的距離，如果這個距離大于16毫米，那么把顯示屏放置在眼睛正前方是不可行的。因為顯示屏比可用空間要大一些；所以就必須解決散視問題。散視 如果顯示屏的上述測量距離小于16毫米，您可以跳過這一節(jié)內容。這聽起來似乎很容易，但要迫使人眼視線偏折并不是一件日常小事?，F(xiàn)在不能簡單地把顯示屏相互盡可能靠近地放置，并僅用棱鏡實現(xiàn)視線偏折。首先，我們需要找到足以偏折視線的最小角度，可以使兩個液晶屏相互盡可能靠近來測量這個角度。如果用量角器來測量正入射視線和斜入射視線之間的夾角，就可以得到實現(xiàn)光線偏折所需要的最小角度。如果不得不買一塊角度比測得角要大的棱鏡，就必須把兩塊顯示屏拉開一點來補償角度偏差。前面已經提及過，眼睛的視場形狀很像一個圓錐面。然而，液晶屏的實際位置會根據放大鏡系統(tǒng)要求的調焦距離不同而改變。在前面已經討論過，鏡片的口徑必須大約為2英寸。透鏡系統(tǒng)的價格并不便宜，每塊平均8美元，我們需要兩套系統(tǒng)。另一個麻煩是，放大率太大時會使我們看清LCD的單個象元。視場越小，獲得的浸沒感就越差。 光學系統(tǒng)定位放大鏡片應該位于棱鏡和液晶顯示屏之間，這就需要有一個支撐物來固定顯示屏和透鏡系統(tǒng)。如果使用工程塑料做框架，可以用膠來固定所有的元件。上述方法可以制作出一個很緊湊的部件，然后固定到一個類似于棒球頭盔的外殼上。其一就是散射器。可以用l蠟紙做散射器，也可以用網目狀打印紙，如100線，點數(shù)越多而且點越小。會聚調節(jié)最后需要解決的是會聚問題。判斷方法是，給每一個顯示屏輸入相同的信號，在通過頭盔顯示器觀察圖象，如果看到的是單幅圖象，則該顯示器是會聚的；如果看到并排兩幅圖象，則需要水平向左或向右移動其中一個顯示屏，直到看到的是單幅圖象。因此可以做一個調節(jié)旋鈕。想一想把顯示屏和透鏡固定在哪兒才使您能戴在頭上?您必須考慮的主要問題是抵消顯示器重量的配重?；陬^盔的外殼是最容易制作的方法之一。然后把配重用尼龍帶像圖8．19所示那樣固定到頭盔上。 另一種頭盔外殼是開放型的，如圖8．20所示，這種頭盔由幾個部件組成，第一部分是把整個單元固定的用戶頭上的帽圈，是用硬塑料做成的，如圖8．21所示。 制作這個框架時，需要把原材料切成兩片，一片尺寸是2”X 37”X．1／4”，另一片是2”X15．5”X1／4”。把另一片塑料彎成圖8．24所示的形狀，并且把它像圖8．25所示的那樣固定到前一片上。和第一種外殼一樣，也需要有一塊配重，為此，直接把一金屬物用螺栓固定到塑料框的后部。制作這個盒子的第一步是為放大鏡系統(tǒng)開兩個