智兴新仪表 发表于 2025-9-4 11:59:52

vr系统中常用的人机交互技术


1.手柄控制器(HandheldControllers)
这是目前消费级VR头显(如MetaQuest、PlayStationVR2、HTCVive)最主流的交互方式。
​​原理​​:用户双手各持一个手柄。手柄通常内置多种传感器:
​​惯性测量单元(IMU)​​:通过陀螺仪、加速度计追踪手柄的移动和旋转。
​​光学追踪​​:手柄上有发光点(或由外部基站发射红外线),被头显或基站的摄像头捕捉,用于精确定位。
​​超声波/红外追踪​​:作为辅助定位。
​​交互方式​​:手柄上设有摇杆、按键、扳机键和触控板。用户通过按键、抓取、挥舞、射击等动作与虚拟对象互动。​​手部震动反馈​​是增强沉浸感的关键。
​​特点​​:技术成熟、成本可控、提供良好的触觉反馈。但不够“自然”,用户需要学习按键布局。
2.手部追踪(HandTracking)
这是更下一代、更自然的交互方式,目标是摆脱手柄,直接用双手进行交互。
​​原理​​:头显前方的摄像头直接识别和捕捉用户双手的姿态、动作和位置。
​​计算机视觉​​:通过AI算法和机器学习模型,摄像头实时计算手部21个或更多关节点的位置,重建出整只手的骨骼模型。
​​交互方式​​:用户可以直接用手​​抓取、投掷、按压、缩放​​虚拟物体。通过手势(如竖起大拇指、比心、挥手)来触发菜单命令。
​​特点​​:极其自然直观,学习成本低,沉浸感更强。但目前​​精度和延迟​​有时不如手柄,难以模拟复杂的触觉反馈(如握持不同物体的力反馈)。
3.眼球追踪(EyeTracking)
主要用于增强交互效率和沉浸感,通常与其他技术(如手柄)配合使用。
​​原理​​:头显内部的红外摄像头和红外LED灯照射用户眼球,通过分析角膜反射的光斑变化来精确计算视线的方向(注视点)。
​​交互方式​​:
​​注视点渲染​​:仅对用户视线中心的区域进行高清渲染,周边区域模糊渲染,极大节省计算资源。
​​菜单选择​​:用户注视某个按钮片刻即可选中(“注视点交互”)。
​​社交表达​​:VR虚拟人物的眼神可以跟随用户的真实眼神移动,使虚拟形象更生动。
​​动态焦距​​:根据用户注视的虚拟物体的远近,自动调整镜片的焦距(可变焦距显示)。
​​特点​​:效率高,能实现更真实的视觉体验和社交表达。是高端VR头显(如AppleVisionPro、MetaQuestPro)的重要功能。
4.全身追踪(Full-BodyTracking)
用于捕捉用户除了手和头以外的身体动作,主要用于VR社交和专业训练。
​​原理​​:通过在用户四肢和腰部佩戴额外的​​追踪器​​(内含IMU传感器),与头显和手柄协同工作,计算出整个身体的姿态。
​​交互方式​​:用户的踢腿、下蹲、跳舞等动作都能被精确还原到虚拟化身(Avatar)上。
​​特点​​:沉浸感极强,是VR社交应用(如VRChat)的核心技术之一。但需要额外设备,设置稍显复杂。
5.其他前沿与特殊交互技术
​​语音交互​​:通过语音识别技术,用户可以直接用声音命令控制VR系统,非常高效自然。
​​触觉反馈套装/手套​​:提供全身或手部的力反馈、触觉模拟(如感受到虚拟物体的纹理、重量和阻力),用于专业模拟训练和极致娱乐体验,但成本高昂。
​​脑机接口(BCI)​​:仍处于早期研究阶段,通过读取脑电信号来控制虚拟世界,是未来的终极交互方向。

whxfj 发表于 2025-11-4 06:19:51

您提到的技术细节,对我来说非常有用,感谢分享。

天空之翼 发表于 2025-11-29 09:27:58

楼主的实操经验太宝贵了,帮我们避开了很多潜在问题~

八月二十七日 发表于 5 天前

看了大家的回复,感觉这个论坛真是卧虎藏龙,希望未来能多交流,共同进步。
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