虚拟与现实装置设计

⑴ 虚拟现实技术在建筑设计中的应用

下面是中达咨询给大家带来关于虚拟现实技术在建筑设计中的应用，以供参考。
虚拟现实技术是一项综合性建筑设计方法，减轻设计人员劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。设计者设计的建筑物与工程单位可在万维网上相互沟通交流。
1、前言
计算机技术用于建筑设计已有多年，计算机辅助设计（CAD），主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成，而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机产生的设计结果，可通过图形设备向设计者展示，并可模拟，允许设计者作出修改。虚拟现实（简称VR）技术能创造身临其境的感觉。
虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境，是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术，它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术，通过视、听、触觉，以图表及动画方式呈现，让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括：（1）交互性（interactive）；（2）想像性（imagination）；（3）沉浸性（immersion）.虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言，应用领域可包括：建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维，又要考虑到以用户的感受为核心，是一连串的创新过程，包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序，不能出现过多的差错，虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统，虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体，充分利用计算机辅助设计和虚拟现实，可减轻设计人员的劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。
2、展示建筑物的整个信息
现阶段的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息，使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物，使人产生身临其境之感，设计不仅仅是设计者的事，住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。
3、远距离浏览
设计者设计的建筑物与工程单位可以相互沟通交流，通过万维网达到远距离浏览，也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合，虚拟现实用于Internet网中提高其普遍性与实用性。
4、实时多方案比较
在建筑设计过程中，一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案，对未来建筑物的形象做多种设想，在虚拟的建筑三维空间中，可以实时地切换不同的方案，在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观，这样，有助于比较不同的建筑方案的特点与不足，以便进一步进行决策。事实上，利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较，而且可以对某个特定的局部作修改，并实时地与修改前的方案进行分析比较。
5、专用的人机接口交互
人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁，它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行，良好的人机接口的建立，可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中，必须有特定的人机接口模式：（1）使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中，进行观测与互动操作，以第一人称的观测方式，进行虚拟现实的沉浸观察，隐藏的接口，只有在使用时才出现；（2）代理者模式。在虚拟现实中，常因沉浸环境与现实环境的感性差距，而造成空间迷失现象，以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态，以空间代理者的虚拟环境信息的提供，以第一和第二人称的观察方式，进行虚拟环境中的观测；（3）监控模式。使用者以第三人称的方式，监控虚拟现实中所有的现实状态，并进行虚拟物的监视与控制，而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系；（4）浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口，置于虚拟现实中，以进行仿真式的操作模拟，使用者以
第一人称的操作方式，对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计，系统的接口连结不当，影响设计质量和施工程序。
虚拟现实系统基本上有两种：模型式和图像式。以模型式虚拟现实，以虚拟现实造型语言（简称VRML）为主要描述语言，使得建筑设计可用计算机进行三维建模，利用效果图和三维施工图与资料库，并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言，可用来在万维网（3W）中定义与更多信息相关联的三维世界的布局和内容，使之能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。当虚拟现实造型语言浏览器启动后，它会将虚拟现实造型语言中的信息解释成虚拟现实造型语言空间中的建筑物的几何形体的描述，一旦VRML空间被用户的浏览器解释，它将提供实时显示，一秒钟可以显示多次，这样，用户的机器上将会有一个活动的场景。
6、应用实例
荷兰的虚拟现实技术起步较快，Eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询，他们开发的软件包由一组类CAD的函数组成，称为CAAD软件，为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包，它支持AutoCADDXF文件的输入输出，而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市，具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成，坐落在河边斜坡上，可以俯瞰小岛。首先，数字化该城市的地图，创建基本的AutoCAD模型；其次，按真实三维位置安排每栋建筑物，同时也考虑山坡的轮廓；再次，加上建筑细节，如门框和窗框设计，以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。
在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一。各国对虚拟现实技术都在研究和应用，我国也一样，在虚拟世界建筑方面，都已制作和展示了复杂的虚拟世界模型。虚拟现实技术所涉领域十分广泛，技术潜力巨大，在建筑设计中应用前景广阔，但软硬件投资巨大，可重复性低，如计算机辅助设计/制造数据库/计算机辅助工程，多媒体/台式视频，图形艺术，形象/动画制作，科学可视化，实时模拟等的硬件价格很高。
7结语
总之，虚拟现实技术在建筑设计中的应用随着网络的发达及计算机软硬件的进展，应用层面会更广，成长幅度会更大。网络传输的便捷与快速处理，利用计算机科技来呈现建筑设计成果，已成为新的趋势，而且技术日新月异。
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⑵ 浅谈建筑设计中VR设计的使用

浅谈建筑设计中VR设计的使用

VR 是用计算机生成逼真的三维视、听、嗅等感觉, 使人能通过适当装置对虚拟世界进行交互式体验。通常用户头戴一个头盔, 手持传感手套, 仿佛置身于一个幻觉世界中, 在虚拟环境中漫游, 并允许操作其中的物。使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知, 从而达到身临其境的感受。

VR 技术与建筑设计利用

VR 技术进行建筑设计, 在建筑设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌、建筑物内部构造和各种附属设施, 使人们能够在一个虚拟的环境中, 甚至在未来的建筑物中漫游。因而, VR 技术是建筑方案设计、装修效果展示、方案投标、方案论证及方案评审的有力工具, 在建筑设计业、房地产业和建筑装修业等领域有着日益广泛的应用前景。

建筑物虚拟现实环境设计的基本要素

利用VR 技术进行建筑物设计的基本要素包括虚拟场景建模、虚拟场景渲染、虚拟摄影机设置、运动速度控制以及虚拟观察者各种动作的模拟( 步行、旋转及其它动作) 等等。

虚拟场景建模无论采用何种虚拟方式, 首先要遇到虚拟环境建模问题。目前既可采用VRML 等专用的虚拟现实建模语言, 又可以采用SGI 公司的Open Inventor 等来完成建模, 也可以直接利用OpenGL 建立模型库或开发专门的建模工具, 但这样做的工作量是非常大的。另一种方法是借助于3DSMAX 等普通的.三维建模工具, 先建立起三维模型, 然后用编程或借助于工具的方法, 导入到虚拟环境中, 并利用Open􀀁 GL 完成渲染。此外, 微软近年提出的DirectX 虽然主要是针对三维游戏编程, 但是由于其硬件要求低 ( 目前大多数图形加速卡都支持DirectX) , 而且其开发包DirectX SDK 中提供直接导入3DSMAX 模型的工具, 用Direct3D 技术完成渲染。这样, 就为在低成本硬件环境中研究虚拟现实技术提供了条件。

虚拟场景渲染建筑物虚拟现实常常要表现一个庞大的建筑群。对于较小的场景, 可以很快地完成渲染; 但对于复杂的大型场景, 一旦超过计算机物理内存能力, 由于需要使用虚拟内存, 渲染时间将会增加十几倍甚至数十倍, 慢到令人难以忍受的程度。当然, 可以根据计算机内存的大小来控制场景规模, 使得所有的渲染工作都在计算机物理内存中完成, 但有时也会遇到必须处理大型场景的情况。解决这一问题的办法是, 把虚拟现实场景分解为可直接在物理内存中完成渲染的若干组, 分组进行渲染。这种方法无论对预制还是实时动画, 都是行之有效的。在交互式漫游过程中, 可根据观察者当前时刻所处的位置, 将场景分为若干个动态子块, 在远方不断地、动态地实时生成新的动态模块。这一技术不仅可以节约渲染时间, 而且可以有效地避免在交互式漫游过程中走到天尽头􀀁, 甚至掉到宇宙中这样的问题。

虚拟摄影机设置

虚拟摄影机焦距设置在建筑物虚拟现实中, 虚拟摄影机是对虚拟观察者眼睛的模拟, 一般情况下焦距应与人的正常视野接近, 即为35 mm 左右。当焦距小于28 mm 时或大于50 mm 时, 均不能正确反映建筑物的透视关系, 要么畸变, 要么景深过小。除非有特殊需要, 摄影机焦距一般应设置在35 mm 左右。

虚拟摄影机高度设置虚拟摄影机高度一般应接近人眼平均高度, 一般摄像机的高度在1􀀁7 m。而且在漫游过程中, 虚拟摄影机应尽量保持平视, 即摄影机与摄影机目标点高度相同。当需要仰视或俯视, 而物体变形太大时, 可适当增加焦距。

动画运动速度控制

因为虚拟摄影机代表观察者的眼睛, 所以, 如何把虚拟摄影机看到的与观察者在虚拟场景中观察到的联系起来, 就极为重要了。在考虑虚拟场景中动画的运动速度时, 作为动画创作者需要认真考虑观察者会有什么样的速度感觉, 以及这种感觉是否适合于计算机动画。摄影机通过场景的速度快, 场景运动得就快, 观察者感觉得速度就快。特别是当动画中出现熟悉的物体, 例如建筑物、家具和汽车时, 观察者就会有很强的相对速度的感觉, 这时创作者应花一点时间来考虑一个人在给定的环境中, 应当走多快才能看清场景。

虚拟观察者运动模拟

步行模拟步行模拟是模拟观察者在虚拟环境中漫步。在实际生活中, 当观察者经过一个地方时, 眼睛留下的印象不会是简单地从一边看到另一边, 有时会停下来, 看一下详细情况或环境。当观察者注意到比较关心的目标时, 常常会忘了单纯的散步。重建这种印象, 就是产生有趣动画的过程。这实际上是由制作者代替观察者事先决定什么值得一看, 以及怎样看。在交互式漫游时, 则是通过交互方式, 由操作者选择看什么以及看。

旋转模拟在制作虚拟环境中的漫游动画时, 旋转路径最容易引起返工。其原因往往是制作时未能对漫游动画中的旋转进行深入的探究。漫游动画中的旋转可分两种情况: ( 1) 视点不变, 摄影机作圆弧运动或曲线运动。例如, 用回转方式表现建筑物外观。就相对运动而言, 此时本质上相当于让物体旋转。尽管此时每一帧画面都在发生变化, 但观察对象始终在画面内。一般借助于虚拟物体可较好地完成这种旋转。 ( 2) 视点变化, 摄影机坐标不变或作曲线运动。例如, 扫视环境或模拟观察者的转身、转弯动作。此时不仅每一帧画面都在发生变化, 而且观察对象也时刻在改变, 除非运动速度非常缓慢( 当然将耗费大量帧数) , 否则很难看清楚动画内容。对大多数人来说, 合适的转动速度大约是每秒转动 45􀀁。如果需要在转动过程中仔细观察, 每秒就只能转动15􀀁~ 20􀀁。

建筑物虚拟现实漫游

建筑物虚拟现实漫游一般都要表现该建筑物所处的虚拟地理环境、建筑物全貌, 以及该建筑物的各种附属设施, 常采用浏览和鸟瞰的方式进行。在浏览式漫游中, 为了给人以身临其境的感觉, 应力求减少镜头切换, 依靠巧妙的漫游路径设计, 用连续的镜头, 一气呵成地完成所要表现的内容。此外, 为了在整个漫游过程中正确表现主体对象与周围景观的透视关系, 虚拟环境建筑群也应使用三维模型, 而不宜用背景贴图替代。为了节省渲染时间, 除该建筑群与少数表现地理特征的建筑物外, 其余作为衬托的建鸟瞰式漫游的主要优点是居高临下, 整个虚拟建筑结构布局一览无遗, 而且十分自由, 可以省去模拟观察者在建筑物内穿行、转身之类动作的麻烦。筑物模型应尽可能简略。

⑶ 虚拟现实技术案例

虚拟现实是用户可以与虚拟环境进行人机交互，将被动式观看变成更逼真地体验互动。比如，计算机虚拟的环境是一座楼房，内有各种设备、物品，操作者会如同身临其境一样，可以通过各种传感装置在屋内行走查看、开门关门、搬动物品；对房屋设计上的不满意之处，还可随意改动。你可以在87870这样的网站留意下先。

⑷ 虚拟现实系统 的组成,特征及主要设计要素有哪些

虚拟现实系统是由计算机、输入接口、输出接口、虚拟3D世界等组成的一个完整的模拟现实环境。
虚拟现实系统有三个主要特征，一是沉浸性，包括视觉沉浸，听觉沉浸，触觉沉浸和嗅觉沉浸。二是交互性，是指用户进入虚拟环境后，可以用自然的方式对虚拟现实环境中的物体进行操作，并且得到自然的反馈，同时保证操作的实时性与有效性。三是想象性，强调虚拟现实环境应用具有广阔的想象空间，扩宽认知范围。设计一个虚拟现实系统，都应考虑以下内容，也是设计要素。1,、面向使用者的系统设计（给谁用，怎么用，体验要求，空间大小，开发成本等）2、虚拟世界的设计与创建（3D世界的设计与创建）3、软件接口的设计（UI 、交换功能、信息共享、特效效果等）4硬件接口的设计（输出：视觉、听觉、触觉接口；输入：跟踪识别等）

⑸ 什么是虚拟现实与工业设计

虚拟现实技术已经发展很多年，虚拟现实的应用领域也越来越广泛，最处是用于军事仿真，近年来在城市规划，室内设计,文物保护，交通模拟，虚拟现实游戏，工业设计，远程教育等方面都取得了巨大的发展，虚拟无限相信，这是不可逆转的趋势，并且会运用更加广泛，下面是目前虚拟现实应用领域的简要介绍

1:城市规划

在城市规划中经常会用到VR技术，用VR技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，而且可以一目了然的了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟飓风、火灾、水灾、地震等自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。

2:室内设计
在室内设计应用方面，用VR技术不仅能十分完美的表现室内的环境，而且能在三维的室内空间中自由行走。目前业内常用VR技术做室内360度全景展示和室内漫游，受到一致好评，而且不仅能在室内漫游，还能用VR技术做预装修系统，可以实现即时动态的对墙壁的颜色进行更换或贴上不同材质的墙纸，还可以更换地面的颜色或贴上不同的木地板、瓷砖等，更能移动家具的摆放位置、更换不同的装饰物。这一切都在VR虚拟现实技术下将被完美的表现。

3:文物保护
VR技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。

4:交通
无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。

5:房地产
近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，更有逐步取代效果图和三维动画之势。用VR虚拟技术不仅可以十分完美的表现整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，喷泉，休息区，运动场等等。。不仅如此，用户还能在整个小区中任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。

6:游戏
对于游戏的开发，目前VR技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。

7:军事
VR技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。

8:家电
家电产品的展示、展览、发布上。运用VR技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。

9:地理
VR技术在地里应用上，主要是运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，对于地理工作者提供便利，对于相关工程建设提供可靠的参考数据。

10:教育
VR技术在教育领域，主要是发挥其互动性和生动的表现效果，用于立体几何、物理化学等相关课件的模拟制作。而且在相关专业的培训机构，VR虚拟现实技术能够提供学员更多的辅助，比如虚拟驾驶、各种交通规则的模拟。特种器械模拟操作、模拟装备等等。

11:工业
VR技术在工业应用上，主要运用于工业园模拟、机床模拟操作、设备管理、虚拟装配、工控仿真。由于VR技术本身的特性所以从事以上的相关工作模拟十分方便、快捷而真实准确。

12:视频
VR技术在工视频应用上，已经相当广泛了，在各大电视台中均有虚拟演播室，而且有的电视台还运用了虚拟主持人。这种虚拟技术的运用无论是CCTV还是各个地方卫视都有应用

设计是人类为了实现某种特定的目的而进行的创造性活动，它包含于一切人造物品的形成过程当中。
工业设计概念：目前被广泛采用的定义是国际工业设计协会联合会(ICSID)在1980年的巴黎年会上为工业设计下的修正定义："就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计

⑹ 虚拟现实硬件的交互设备

（1）数据手套
数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工具。 数据手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统。数据手套本身不提供与空间位置相关的信息，必须与位置跟踪设备连用。
（2）力矩球
力矩球（空间求Space Ball）是一种可提供为6自由度的外部输入设备，他安装在一个小型的固定平台上。6自由度是指宽度、高度、深度、俯仰角、转动角和偏转角，可以扭转、挤压、拉伸以及来回摇摆，用来控制虚拟场景做自由漫游，或者控制场景中牧歌物体的空间位置机器方向。力矩球通常使用发光二极管来测量力。他通过装在求中心的几个张力器测量出手所施加的力，闭关将其测量值转化为三个平移运动和三个旋转运动的值送入计算机中，计算机根据这些值来改变其输出显示。力矩球在选取对象时不是很直观，一般与数据手套、立体眼镜配合使用。3
（3）操纵杆
操纵杆是一种可以提供前后左右上下6个自由度及手指按钮的外部输入设备。适合对虚拟飞行等的操作。由于操纵杆采用全数字化设计，所以其精度非常高。无论操作速度多快，他都能快速做出反应。
操纵杆的优点是操作灵活方便，真实感强，相对于其他设备来说价格低廉。缺点是只能用于特殊的环境，如虚拟飞行。
（4）触觉反馈装置
在VR系统中如果没有触觉反馈，当用户接触到虚拟世界的某一物体时易使手穿过物体，从而失去真实感。解决这种问题的有效方法是在用户交互设备中增加触觉反馈。触觉反馈主要是居于视觉、气压感、振动触感、电子触感和神经肌肉模拟等方法来实现的。向皮肤反馈可变点脉冲的电子触感反馈和直接刺激皮层的神经肌肉模拟反馈都不太安全，相对而言，气压式和振动触感是是较为安全的触觉反馈方法。
气压式触摸反馈是一种采用小空气袋作为传感装置的。它由双层手套组成，其中一个输入手套来测量力，有20~30个力敏元件分布在手套的不同位置，当使用者在VR系统中产生虚拟接触的时候，检测出手的各个部位的手里情况。用另一个输出手套再现所检测的压力，手套上也装有20~30个空气袋放在对应的位置，这些小空气袋由空气压缩泵控制其气压，并由计算机对气压值进行调整，从而实现虚拟手物碰触时的触觉感受和手里情况。该方法实现的触觉虽然不是非常的逼真，但是已经有较好的结果。
振动反馈是用声音线圈作为振动换能装置以产生振动的方法。简单的换能装置就如同一个未安装喇叭的声音线圈，复杂的换能器是利用状态记忆合金支撑。当电流通过这些换能装置时，它们都会发生形变和弯曲。可能根据需要把换能器做成各种形状，把它们安装在皮肤表面的各个位置。这样就能产生对虚拟物体的光滑度、粗糙度的感知。
（5）力觉反馈装置
力觉和触觉实际是两种不同的感知，触觉包括的感知内容更加丰富如接触感、质感、纹理感以及温度感等；力觉感知设备要求能反馈力的大小和方向，与触觉反馈装置相比，力反馈装置相对成熟一些。目前已经有的力反馈装置有：力量反馈臂，力量反馈操纵杆，笔式六自由度游戏棒等。其主原理是有计算机通过里反馈系统对用户的手、腕、臂等运动产生阻力从而使用户感受到作用力的方向和大小。
由于人对力觉感知非常敏感，一般精度的装置根本无法满足要求，而研制高精度里反馈装置又相当昂贵，这是人们面临的难题之一。
（6）运动捕捉系统
在VR系统中为了实现人与VR系统的交互，必须确定参与者的头部、手、身体等位置的方向，准确地跟踪测量参与者的动作，将这些动作实时监测出来，以便将这些数据反馈给显示和控制系统。这些工作对VR系统是必不可少的，也正是运动捕捉技术的研究内容。
到目前为止，常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、和光学式。同时，不依赖于传感器而直接识别人体人体特征的运动捕捉技术也将很快进入实用。
从技术角度来看，运动捕捉就是要测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹。
（7）机械式运动捕捉
机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动是，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的昂度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。实际上，装置上任何一点的轨迹都可以求出，刚性连杆也可以换成长度可变的伸缩杆。
机械式运动捕捉的一种应用形式是将欲捕捉的运动物体与机械结构相连，物体运动带动机械装置，从而被传感器记录下来。这种方法的优点是成本低、精度高、可以做到实时测量，还可以允许多个角色同时表演，但是使用起来非常不方便，机械结构对表演者的动作的阻碍和限制很大。
（8）声学运动捕捉
常用的声学捕捉设备由发送器、接收器和处理单元组成。发送器是一个固定的超声波发送器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声波探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可以确定接收器的位置和方向。
这类装置的成本较低，但对运动的捕捉有较大的延迟和滞后，实时性较差，精度一般不很高，声源和接收器之间不能有大的遮挡物，受噪声影响和多次反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与大气压、湿度、温度有关，所以必须在算法中做出相应的补偿。
（9）电磁式运动捕捉
电磁式运动捕捉是比较常用的运动捕捉设备。一般由发射源、接受传感器和数据处理单元组成。发射源在空间按照一定时空规律分布的电磁场；接受传感器安置在表演者沿着身体的相关位置，随着表演者在电磁场中运动，通过电缆或者无线方式与数据处理单元相连。
它对环境的要求比较严格，在使用场地附近不能有金属物品，否则会干扰电磁场，影响精度。系统的允许范围比光学式要小，特别是电缆对使用者的活动限制比较大，对于比较剧烈的运动则不适用。
（10）光学式运动捕捉
光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多数居于计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要他能同时被两个相机缩减，则根据同一时刻两个相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该店的运动轨迹。
这种方法的缺点就是价格昂贵，虽然可以实时捕捉运动，但后期处理的工作量非常大，对于表演场的光照、反射情况有一定的要求，装置定标也比较繁琐。
（11）数据衣
在VR系统中比较常用的运动捕捉是数据衣。数据衣为了让VR系统识别全身运动而设计的输入装置。他是根据‘数据手套’的原理研制出来的，这种衣服装备着许多触觉传感器，穿在身上，衣服里面的传感器能够根据身体的动作探测和跟踪人体的所有动作。数据衣对人体大约50个不同的关节进行测量，包括膝盖、手臂、躯干和脚。通过光电转换，身体的运动信息被计算机识别，反过来衣服也会反作用在身上产生压力和摩擦力，使人的感觉更加逼真。
和HMD，数据手套一样数据衣也有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便的缺点，另外数据衣还存在着一个潜在的问题就是人的体型差异比较大。为了检测全身，不但要检测肢体的伸张状况，而且还要检测肢体的空间位置和方向，这需要许多空间跟踪器。

⑺ ar技术能将虚拟和现实连接在一起让人们身临其中

你能想象得到当电脑、3D扫描场景、现实与投射光这几种元素搭配到一起，会为我们带来什么样的效果吗？最近有一家名为Lightform地公司就创建了第一台可以连接到投影机的电脑，而这个电脑真的能立即扫描3D场景，将现实与投射光混合在一起。换句话说，Lightform装置在未来，很有可能会出现在我们家里。

Lightform 的联合创始人兼执行总监 Brett Jones 提到了自己是从哪里获得这种 AR 技术的灵感的。“当我八年前还在华特迪士尼幻想工程(Disney Imagineering)的时候，我看到了一个演示的投影式AR，这是我见过的最引人注目的VR/AR演示。系统将一个完整的森林投影出来，闪电和雨水，蝴蝶轻轻地飘过，还有一个奔流不息的瀑布。我的同事把他的ID丢进瀑布，我发现ID变湿了。但问题是，演示成本需要数百万，只有迪斯尼有能力实现。就在那时，我知道自己想把这项技术变得无处不在。”