实时虚拟现实技术理论（课堂笔记六）

虚拟现实系统的输出设备

当用户与虚拟现实系统交互时，能否获得与真实世界相同或相似的感知，并产生“身临其境”的感受，将直接影响系统的真实感。
为了实现虚拟现实系统的沉浸特性，输出设备必须能将虚拟世界中各种感知信号转变为人所能接收的视觉、听觉、触觉、味觉等多通道刺激信号

1.视觉感知的相关概念

1. 视域：能被眼睛看到的区域称为视域
   一只眼睛的水平视域约为150°，垂直大约为120°，双眼的水平视域大约为180°

2. 视角：视觉感知中关于可视目标大小的测量
   正常光照条件下视角不应该小于15°，在较低光照条件下视角不应该小于21°
   视角可以由以下公式求出
   

3. 视觉生成:外界景物发射或反射光线刺激视网膜感光细胞令视觉神经产生知觉

4. 立体视觉:人的双眼之间相隔58 ~ 72mm，在观察物体时，两只眼睛所观察的位置和角度都存在定的差异，因此每只眼睛所观察到的图像都有所区别。

5. 屈光度:眼睛折射光线的作用叫屈光，用光焦度来表示屈光的能力叫做屈光度。

6. 瞳孔：工作原理: 瞳孔是晶状体前的孔。它对光线强弱的适应是自动完成的。通过瞳孔的调节，始终保持适量的光线进入眼睛，使落在视网膜上的物体图像既清晰，而又不会有过量的光线灼伤视网膜。瞳孔虽然不是眼球光学系统当中的屈光元件，但在眼球光学系统当中起着重要的作用。瞳孔不仅可以对明暗作出反应， 调节进入眼睛的光线，也影响眼球光学系统的焦深和球差。

7. 分辨率:分辨率是人眼区分两个点的能力。当空间平面，上两个黑点相互靠拢到一定程度时，离开黑点一定距离的观察者就无法区分它们，这意味着人眼分辨景物细节的能力是有限的，这个极限值就是分辨率

8. 视觉暂留：又称”余晖效应“，例子：中国古代的走马灯

视觉感知设备

1. 头盔显示器
2. 吊杆式显示器
3. 洞穴式显示器
4. 响应工作台显示设备
5. 墙式投影显示设备
6. 立体眼睛显示系统
7. 三维显示器

2.听觉感知设备

听觉感知的相关知识

1. 声音:是由物体振动产生的声波，是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。最初发出震动的物体叫声源。声音以波的形式震动传播。声波能够在所有物质(除真空外)中传播。其传播速度由传声介质的某些物理性质，主要是力学性质所决定。例如:音速与介质的密度和弹性性质有关，因此也随介质的温度、压强等状态参量而改变。气体中音速每秒约数百米，随温度升高而增大。通常，固体介质中音速最大，液体介质中的音速较小，气体介质中的音速最小。
2. 频率范围:人耳可以感知的频率范围约为20Hz~ 20kHz。 随着年龄变大，频率范围逐渐缩小。另外人耳分辨能力最灵敏的频段为1~3kHz之间的频率
3. 直达声:是指直接传播到听众左右耳的声音。
4. 反射声:指从室内表面上经过初次反射后，到达听众耳际的声音，约比直达声晚十几到几十毫秒
5. 混响声:指声音在厅堂内经过各个边界面和障碍物多次无规则的反射后，形成漫无方向、 弥漫整个空间的余音
6. 声音定位:人类对声音的定位用来确定声源的方向和距离。一般情况下，人脑识别声源位置是利用经典的“双工理论”，即两耳收到的声音的时间差异和强度差异。
   时间差异是指声音到达两个耳朵的时间之差。当一个声源放在头右侧测量声音到达两耳的时间时，声音会首先到达右耳，如果两耳的路径之差为20cm，则时间差异约为0.59ms。 强度差异是指声音到达两耳的强度上的差异。当人面对声源时，两耳的时间差异和强度差异均为0。 时间差异对低频率声音定位特别灵敏，而强度差异对高频率声音定位比较灵敏。因此，只要到达两耳的声音存在时间差异或者强度差异，人就能够判断出声源的方向。
7. 掩蔽效应:一种频率的声音阻碍听觉系统感受另种频率的声音的现象称为掩蔽效应。前者称为掩蔽声音，后者称为被掩蔽声音。
8. 立体声:指具有立体感的声音。立体声包括了直达声、反射声和混响声。

听觉感知设备：

1. 扬声器
2. 耳机

3.触觉感知设备

1. 触觉反馈设备
2. 力反馈设备