一套成熟、實(shí)用的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般由軟件部分（內(nèi)容開發(fā)引擎，如VRPlatform），硬件部分（內(nèi)容輸出展示和交互控制端）和系統(tǒng)部分（交互內(nèi)容）組成，三部分相互支持、相互制約、缺一不可。
選擇合適的，與內(nèi)容、應(yīng)用場(chǎng)景匹配的硬件設(shè)備，才能讓虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)發(fā)揮最大效果！
——中視典小課堂
虛擬現(xiàn)實(shí)常見硬件形態(tài)
虛擬現(xiàn)實(shí)硬件可分為顯示系統(tǒng)（內(nèi)容輸出端）和交互控制系統(tǒng)（動(dòng)作輸入端）兩部分。
顯示系統(tǒng)
1.頭戴式顯示系統(tǒng)
即虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯。其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感，從而獲得一種身在虛擬環(huán)境中的感覺。
虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯具有小巧和沉浸感強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也受限于封閉性較強(qiáng)、交流屬性較弱等因素，適用于第一人稱視角體驗(yàn)的場(chǎng)景，如單兵訓(xùn)練，虛擬駕駛等。
常用虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯參數(shù)對(duì)比
2.桌面式顯示系統(tǒng)
桌面式顯示系統(tǒng)，如普通顯示器，全息臺(tái)、 AR臺(tái)等。桌面式顯示系統(tǒng)占地面積較小，一般按照每人或者小組配備設(shè)備，設(shè)備間可支持協(xié)同操作。
根據(jù)設(shè)備不同，有的需要佩戴主動(dòng)液晶快門眼鏡或光學(xué)偏振眼鏡，能在不影響交流溝通的情況下提供較高的沉浸感和直觀交互，常用于學(xué)校、企業(yè)等參與人數(shù)較多的理論、技能培訓(xùn)場(chǎng)景。
全息臺(tái)
全息臺(tái)是一款需要佩戴立體眼鏡的桌面式顯示系統(tǒng)，用戶直接用交互手柄即可對(duì)眼前的全息圖像進(jìn)行交互。常用于全息教室教師端和學(xué)生端，為教育培訓(xùn)提供了一個(gè)即時(shí)交流和可持續(xù)創(chuàng)新的虛擬世界。
AR臺(tái)
AR臺(tái)下屏交互，上屏顯示，適用于大場(chǎng)景、復(fù)雜邏輯內(nèi)容仿真，是一款桌面沙盤式顯示系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于教學(xué)演練、展示營銷、產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、軍事推演等領(lǐng)域。
3.大屏顯示系統(tǒng)
大屏顯示系統(tǒng)，包括多通道投影顯示、大屏液晶顯示、小間距LED屏顯示等多種類型。其中多通道投影顯示較為常用。多通道投影顯示根據(jù)形式不同，又分為下面兩類。
A、大屏顯示之拼接融合投影
按形狀劃分：直幕、弧幕、球幕
按拼接數(shù)量劃分：單通道、雙通道、三通道……
按立體沉浸劃分：2D或3D，主動(dòng)式或被動(dòng)式
按光路劃分：正投，背投
選擇哪種顯示形式，主要依據(jù)用戶自身需求，根據(jù)體驗(yàn)人數(shù)和對(duì)沉浸感、交互性的要求來選裝。我們重點(diǎn)介紹幾種常用的大屏顯示系統(tǒng)。
環(huán)幕（弧幕）
環(huán)幕投影系統(tǒng)，包含環(huán)幕系統(tǒng)和環(huán)幕投影，采用多臺(tái)投影（通道）組成的環(huán)形投影屏幕，環(huán)形幕半徑通常有100～360弧度不等，由于其屏幕半徑寬大，可以帶來一個(gè)較高沉浸感虛擬仿真可視環(huán)境。環(huán)幕系統(tǒng)具有很強(qiáng)的通用性和易用性，在飛行仿真模擬、虛擬駕駛、展覽展示、教育培訓(xùn)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。
近年來隨著用戶需求的不斷提升，中視典又創(chuàng)新性的為環(huán)幕系統(tǒng)集成了光學(xué)動(dòng)作捕捉，并支持多人同步交互，目前已經(jīng)成為院校仿真教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。
CADWall系統(tǒng)（直幕）
CADWall系統(tǒng)是以多通道同步技術(shù)和投影接合技術(shù)為基礎(chǔ)，高度沉浸的大型投影墻虛擬仿真顯示系統(tǒng)。CADWall與傳統(tǒng)意義上的大屏幕最大的區(qū)別就是其擁有對(duì)于單獨(dú)用戶的視角追蹤設(shè)備，以及獨(dú)特的雙眼立體顯示功能。
CADWall可將計(jì)算機(jī)集群生成的實(shí)時(shí)三維數(shù)字影像輸出并顯示在一個(gè)超寬幅面的平面投影幕墻上，達(dá)到與實(shí)物1：1的展示效果并且無任何幾何形變。用戶能體驗(yàn)與實(shí)物大小相同的模擬仿真效果。CADWall是一個(gè)理想的設(shè)計(jì)、裝配實(shí)驗(yàn)、教學(xué)、溝通、單兵訓(xùn)練和展示平臺(tái)，非常適合設(shè)計(jì)小組多人同時(shí)進(jìn)行討論與檢驗(yàn)結(jié)果。
B、大屏顯示之洞穴式仿真投影CAVE
CAVE系統(tǒng)是硬質(zhì)背投影墻組成的高度沉浸的虛擬演示環(huán)境，配合三維跟蹤器，用戶可以在被投影墻包圍的系統(tǒng)近距離接觸虛擬三維物體，或者隨意漫游“真實(shí)”的虛擬環(huán)境，獲得深度環(huán)繞沉浸式交互體驗(yàn)。
CAVE系統(tǒng)沉浸感強(qiáng)，適合場(chǎng)景代入要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，CAVE系統(tǒng)一般由一人操作，同時(shí)可支持10人左右的立體體驗(yàn)，不影響溝通交流?？捎糜谔摂M設(shè)計(jì)與制造，虛擬裝配，模擬訓(xùn)練，虛擬演示演示，虛擬生物醫(yī)學(xué)工程，地質(zhì)、礦產(chǎn)、石油，航空航天、科學(xué)可視化，軍事模擬、指揮、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、電子對(duì)抗，地形地貌、地理信息系統(tǒng)（GIS），建筑視景與城市規(guī)劃，地震及消防演練仿真等多個(gè)領(lǐng)域。
根據(jù)投影方式、面數(shù)等不同，CAVE系統(tǒng)又分為L形屏（立幕和地幕）、雙折幕、三折幕、可變形式CAVE等多種類型。
L型屏
可變形式CAVE
中視典變形式CAVE系統(tǒng)，通過電機(jī)控制可進(jìn)行180度高清拼墻模式、135度模擬訓(xùn)練模式、90度完全沉浸式模式或者其他異形顯示等不同工作模式的調(diào)整，兼具高沉浸感CAVE系統(tǒng)的全部優(yōu)點(diǎn)，亦滿足CADWALL 系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，用戶可根據(jù)所要表現(xiàn)的內(nèi)容來自行調(diào)整顯示方式，系統(tǒng)控制靈活、便捷。變形式仿真系統(tǒng)，能集合除弧幕之外其他幕型的優(yōu)點(diǎn)于一身，適合大場(chǎng)地多學(xué)科應(yīng)用。
小知識(shí) | 主動(dòng)3D與被動(dòng)3D
主動(dòng)3D是單組通道由一臺(tái)3D投影機(jī)獨(dú)立完成的3D顯示。
主動(dòng)式3D優(yōu)點(diǎn)：畫面殘影少、3D效果突出；實(shí)現(xiàn)相對(duì)較容易，屏幕成本低；設(shè)備一次性投入相對(duì)低。
主動(dòng)式3D缺點(diǎn)：主動(dòng)式3D投影機(jī)價(jià)格比普通投影機(jī)高；主動(dòng)式3D眼鏡價(jià)格偏高，并且眼鏡需要充電，鏡片每秒各要開合50/60次，長時(shí)間觀看，眼球的負(fù)擔(dān)將會(huì)增加；亮度大打折扣，帶上這種加入黑膜的3D眼鏡以后，每只眼睛實(shí)際上只能得到一半的光；角度傾斜時(shí)得不到3D畫面。
被動(dòng)3D是單組通道由兩臺(tái)2D投影機(jī)通過疊加用偏光技術(shù)實(shí)現(xiàn)的3D顯示。
被動(dòng)式3D優(yōu)點(diǎn)：3D眼鏡價(jià)格相對(duì)便宜，長時(shí)間配戴沒有疲勞感，不用充電；可視角度大，亮度好。
被動(dòng)式3D缺點(diǎn):設(shè)備一次性投入高，單個(gè)畫面需要用兩臺(tái)投影機(jī)疊加實(shí)現(xiàn)，如果畫面大則實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度增大；對(duì)屏幕增益要求很高，目前市面上的屏幕能實(shí)現(xiàn)3D效果的只有高金屬的硬幕或者軟幕。
交互控制系統(tǒng)
1.數(shù)據(jù)手套
數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件，通過軟件編程，可進(jìn)行虛擬場(chǎng)景中物體的抓取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場(chǎng)景漫游的工具。
目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測(cè)手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測(cè)試和空間定位測(cè)試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實(shí)手套”。數(shù)據(jù)手套為操作者提供了一種通用、直接的人機(jī)交互方式，特別適用于需要多自由度手模型對(duì)虛擬物體進(jìn)行復(fù)雜操作的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)手套分類：
一般VR數(shù)據(jù)手套：價(jià)格親民，能采集VR數(shù)據(jù)，提供分析，但是體驗(yàn)真實(shí)度較差；
力反饋數(shù)據(jù)手套：體驗(yàn)真實(shí)度高，采集數(shù)據(jù)較精確，但價(jià)格高昂，應(yīng)用相對(duì)繁瑣。
注：數(shù)據(jù)手套本身不提供與空間位置相關(guān)的信息，必須與位置跟蹤設(shè)備連用。
2.光學(xué)式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)
動(dòng)作捕捉是實(shí)時(shí)地準(zhǔn)確測(cè)量、記錄物體在真實(shí)三維空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡或姿態(tài)，并在虛擬三維空間中重建運(yùn)動(dòng)物體每一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的高新技術(shù)，在全息臺(tái)、CADWALL、CAVE等系統(tǒng)中都配備了動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。
光學(xué)式動(dòng)作捕捉是基于計(jì)算機(jī)視覺原理，由多個(gè)高速相機(jī)從不同角度對(duì)目標(biāo)特征點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來進(jìn)行動(dòng)作捕捉的技術(shù)。這類系統(tǒng)采集傳感器通常都是光學(xué)相機(jī)，不同的是目標(biāo)傳感器類型不一，一種是在物體上不額外添加標(biāo)記，基于二維圖像特征或三維形狀特征提取的關(guān)節(jié)信息作為探測(cè)目標(biāo)，這類系統(tǒng)可統(tǒng)稱為無標(biāo)記點(diǎn)式光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，另一種是在物體上粘貼標(biāo)記點(diǎn)作為目標(biāo)傳感器，這類系統(tǒng)稱為標(biāo)記點(diǎn)式光學(xué)動(dòng)作捕捉。
目前常用的光學(xué)式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)有Optitrack、ARTtrack等。
3.VR萬向跑步機(jī)
VR萬向跑步機(jī)可以將用戶的運(yùn)動(dòng)同步反饋到虛擬場(chǎng)景中，它會(huì)將人的方位、速率和里程數(shù)據(jù)全部記錄下來并傳輸?shù)教摂M場(chǎng)景，在虛擬世界中做出對(duì)現(xiàn)實(shí)反應(yīng)的真實(shí)模擬。結(jié)合可選的VR眼鏡或微軟的Kinect配件，用戶能夠在現(xiàn)實(shí)中360°地控制虛擬角色的行走和運(yùn)動(dòng)，廣泛用于安全演練、單兵訓(xùn)練等應(yīng)用場(chǎng)景。
OMNI VR和KAT WALK VR是目前市面上兩款最常見的萬向跑步機(jī)。
用于消防應(yīng)急培訓(xùn)的萬向跑步機(jī)
1.半實(shí)物虛擬仿真平臺(tái)
半實(shí)物虛擬仿真平臺(tái)通過模擬出一個(gè)真實(shí)的駕駛艙，讓體驗(yàn)者在一個(gè)虛擬的駕駛環(huán)境中，感受到接近真實(shí)效果的視覺、聽覺和體感的駕駛體驗(yàn)。平臺(tái)綜合用到了三維圖像即時(shí)生成技術(shù)、汽車動(dòng)力學(xué)仿真物理系統(tǒng)、大視場(chǎng)顯示技術(shù)（如多通道立體投影系統(tǒng)）、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（或三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)）、用戶輸入硬件系統(tǒng)、立體聲音響、中控系統(tǒng)等。
半實(shí)物虛擬仿真平臺(tái)一般用于虛擬駕駛訓(xùn)練，如汽車駕駛、大型機(jī)械設(shè)備虛擬駕駛、船舶駕駛模擬訓(xùn)練等。
由中視典打造的巖鑿臺(tái)車半實(shí)物虛擬仿真訓(xùn)練平臺(tái)
2.全自動(dòng)環(huán)物攝影系統(tǒng)
全自動(dòng)環(huán)物攝影系統(tǒng)主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，建立物體表面的三維數(shù)據(jù)，是一種常用的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)獲取、信息輸入手段。
它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。常用于文物數(shù)字化、產(chǎn)品展示等領(lǐng)域。
小結(jié)
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是借助上面提到的這些硬件設(shè)備，來完成對(duì)人體的“視覺、聽覺、觸覺、平衡感，甚至味覺、嗅覺”的有效干擾，讓體驗(yàn)者能最大程度的沉浸、感受虛擬世界。
用戶在實(shí)際使用中，可按照各硬件的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景需要，選擇適合的產(chǎn)品組合搭配。優(yōu)質(zhì)的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容能讓這些硬件投入發(fā)揮最佳效果！適合的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)也能讓虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容充分展示其核心價(jià)值！
