一套成熟、實用的虛擬現實系統一般由軟件部分（內容開發引擎，如VRPlatform），硬件部分（內容輸出展示和交互控制端）和系統部分（交互內容）組成，三部分相互支持、相互制約、缺一不可。

選擇合適的，與內容、應用場景匹配的硬件設備，才能讓虛擬現實系統發揮最大效果！

——中視典小課堂

虛擬現實常見硬件形態

虛擬現實硬件可分為顯示系統（內容輸出端）和交互控制系統（動作輸入端）兩部分。

顯示系統

1、頭戴式顯示系統

即虛擬現實頭顯。其顯示原理是左右眼螢幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息後在腦海中產生立體感，從而獲得一種身在虛擬環境中的感覺。

虛擬現實頭顯具有小巧和沉浸感強的優勢，同時也受限於封閉性較強、交流屬性較弱等因素，適用於第一人稱視角體驗的場景，如單兵訓練，虛擬駕駛等。

常用虛擬現實頭顯參數對比

2、桌面式顯示系統

桌面式顯示系統，如普通顯示器，全息台、 AR台等。桌面式顯示系統占地面積較小，一般按照每人或者小組配備設備，設備間可支持協同操作。

根據設備不同，有的需要佩戴主動液晶快門眼鏡或光學偏振眼鏡，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，常用於學校、企業等參與人數較多的理論、技能培訓場景。

全息台

全息台是一款需要佩戴立體眼鏡的桌面式顯示系統，用戶直接用交互手柄即可對眼前的全息圖像進行交互。常用於全息教室教師端和學生端，為教育培訓提供了一個即時交流和可持續創新的虛擬世界。

AR台

AR台下屏交互，上屏顯示，適用於大場景、複雜邏輯內容仿真，是一款桌面沙盤式顯示系統，廣泛應用於教學演練、展示行銷、產業設計、軍事推演等領域。

03、大屏顯示系統

大屏顯示系統，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

按拼接數量劃分：單通道、雙通道、三通道……

按立體沉浸劃分：2D或3D，主動式或被動式

按光路劃分：正投，背投

選擇哪種顯示形式，主要依據用戶自身需求，根據體驗人數和對沉浸感、交互性的要求來選裝。我們重點介紹幾種常用的大屏顯示系統。

環幕（弧幕）

環幕投影系統，包含環幕系統和環幕投影，採用多台投影（通道）組成的環形投影螢幕，環形幕半徑通常有100～360弧度不等，由於其螢幕半徑寬大，可以帶來一個較高沉浸感虛擬仿真可視環境。環幕系統具有很強的通用性和易用性，在飛行仿真模擬、虛擬駕駛、展覽展示、教育培訓等行業廣泛應用。

近年來隨著用戶需求的不斷提升，中視典又創新性的為環幕系統集成了光學動作捕捉，並支持多人同步交互，目前已經成為院校仿真教學的標準化解決方案。

CADWall系統（直幕）

CADWall系統是以多通道同步技術和投影接合技術為基礎，高度沉浸的大型投影牆虛擬仿真顯示系統。CADWall與傳統意義上的大螢幕最大的區別就是其擁有對於單獨用戶的視角追蹤設備，以及獨特的雙眼立體顯示功能。

CADWall可將計算機集群生成的實時三維數字影像輸出並顯示在一個超寬幅面的平面投影幕牆上，達到與實物1：1的展示效果並且無任何幾何形變。用戶能體驗與實物大小相同的模擬仿真效果。CADWall是一個理想的設計、裝配實驗、教學、溝通、單兵訓練和展示平台，非常適合設計小組多人同時進行討論與檢驗結果。

B、大屏顯示之洞穴式仿真投影CAVE

CAVE系統是硬質背投影牆組成的高度沉浸的虛擬演示環境，配合三維跟蹤器，用戶可以在被投影牆包圍的系統近距離接觸虛擬三維物體，或者隨意漫遊「真實」的虛擬環境，獲得深度環繞沉浸式交互體驗。

CAVE系統沉浸感強，適合場景代入要求高的應用場景，CAVE系統一般由一人操作，同時可支持10人左右的立體體驗，不影響溝通交流。可用於虛擬設計與製造，虛擬裝配，模擬訓練，虛擬演示演示，虛擬生物醫學工程，地質、礦產、石油，航空太空、科學可視化，軍事模擬、指揮、虛擬戰場、電子對抗，地形地貌、地理信息系統（GIS），建築視景與城市規劃，地震及消防演練仿真等多個領域。

根據投影方式、面數等不同，CAVE系統又分為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，通過電機控制可進行180度高清拼牆模式、135度模擬訓練模式、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整，兼具高沉浸感CAVE系統的全部優點，亦滿足CADWALL 系統的功能特點，用戶可根據所要表現的內容來自行調整顯示方式，系統控制靈活、便捷。變形式仿真系統，能集合除弧幕之外其他幕型的優點於一身，適合大場地多學科應用。

小知識 | 主動3D與被動3D

主動3D是單組通道由一台3D投影機獨立完成的3D顯示。

主動式3D優點：畫面殘影少、3D效果突出；做到相對較容易，螢幕成本低；設備一次性投入相對低。

主動式3D缺點：主動式3D投影機價格比普通投影機高；主動式3D眼鏡價格偏高，並且眼鏡需要充電，鏡片每秒各要開合50/60次，長時間觀看，眼球的負擔將會增加；亮度大打折扣，帶上這種加入黑膜的3D眼鏡以後，每只眼睛實際上只能得到一半的光；角度傾斜時得不到3D畫面。

被動3D是單組通道由兩台2D投影機通過疊加用偏光技術做到的3D顯示。

被動式3D優點：3D眼鏡價格相對便宜，長時間配戴沒有疲勞感，不用充電；可視角度大，亮度好。

被動式3D缺點:設備一次性投入高，單個畫面需要用兩台投影機疊加做到，如果畫面大則做到技術難度增大；對螢幕增益要求很高，目前市面上的螢幕能做到3D效果的只有高金屬的硬幕或者軟幕。

交互控制系統

1、數據手套

數據手套是一種多模式的虛擬現實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取、移動、旋轉等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫遊的工具。

目前的產品已經能夠檢測手指的彎曲，並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。這種結合手指彎曲度測試和空間定位測試的數據手套被稱為「真實手套」。數據手套為操作者提供了一種通用、直接的人機交互方式，特別適用於需要多自由度手模型對虛擬物體進行複雜操作的虛擬現實系統。

數據手套分類：

一般VR數據手套：價格親民，能采集VR數據，提供分析，但是體驗真實度較差；

力反饋數據手套：體驗真實度高，采集數據較精確，但價格高昂，應用相對繁瑣。

註：數據手套本身不提供與空間位置相關的信息，必須與位置跟蹤設備連用。

2、光學式動作捕捉系統

動作捕捉是實時地準確測量、記錄物體在真實三維空間中的運動軌跡或姿態，並在虛擬三維空間中重建運動物體每一時刻運動狀態的高新技術，在全息台、CADWALL、CAVE等系統中都配備了動作捕捉系統。

光學式動作捕捉是基於計算機視覺原理，由多個高速相機從不同角度對目標特徵點的監視和跟蹤來進行動作捕捉的技術。這類系統采集傳感器通常都是光學相機，不同的是目標傳感器類型不一，一種是在物體上不額外添加標記，基於二維圖像特徵或三維形狀特徵提取的關節信息作為探測目標，這類系統可統稱為無標記點式光學動作捕捉系統，另一種是在物體上黏貼標記點作為目標傳感器，這類系統稱為標記點式光學動作捕捉。

目前常用的光學式動作捕捉系統有Optitrack、ARTtrack等。

3、VR萬向跑步機

VR萬向跑步機可以將用戶的運動同步反饋到虛擬場景中，它會將人的方位、速率和里程數據全部記錄下來並傳輸到虛擬場景，在虛擬世界中做出對現實反應的真實模擬。結合可選的VR眼鏡或微軟的Kinect配件，用戶能夠在現實中360°地控制虛擬角色的行走和運動，廣泛用於安全演練、單兵訓練等應用場景。

OMNI VR和KAT WALK VR是目前市面上兩款最常見的萬向跑步機。

用於消防應急培訓的萬向跑步機

其他

1、半實物虛擬仿真平台

半實物虛擬仿真平台通過模擬出一個真實的駕駛艙，讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的駕駛體驗。平台綜合用到了三維圖像即時生成技術、汽車動力學仿真物理系統、大視場顯示技術（如多通道立體投影系統）、六自由度運動平台（或三自由度運動平台）、用戶輸入硬件系統、立體聲音響、中控系統等。

半實物虛擬仿真平台一般用於虛擬駕駛訓練，如汽車駕駛、大型機械設備虛擬駕駛、船舶駕駛模擬訓練等。

由中視典打造的巖鑿台車半實物虛擬仿真訓練平台

2、全自動環物攝影系統

全自動環物攝影系統主要用於對物體空間外形和結構及色彩進行掃描，建立物體表面的三維數據，是一種常用的虛擬現實數據獲取、信息輸入手段。

它的重要意義在於能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。常用於文物數字化、產品展示等領域。

小結

虛擬現實系統就是借助上面提到的這些硬件設備，來完成對人體的「視覺、聽覺、觸覺、平衡感，甚至味覺、嗅覺」的有效干擾，讓體驗者能最大程度的沉浸、感受虛擬世界。

用戶在實際使用中，可按照各硬件的特點和應用場景需要，選擇適合的產品組合搭配。優質的虛擬現實內容能讓這些硬件投入發揮最佳效果！適合的虛擬現實硬件系統也能讓虛擬現實內容充分展示其核心價值！