三维用户交互

在计算机领域，三维交互是一种人机交互的形式，用户能够在三维空间中移动并进行交互。人和机器都在处理信息，其中元素在三维空间的物理位置是相关的。用于交互的三维空间可以是真实的物理空间，也可以是计算机中模拟的虚拟空间表现，或者是两者的结合。当真实物理空间用于数据输入时，人与机器互动，使用检测人的互动的三维位置等的输入设备来执行动作。当它被用于数据输出时，模拟的三维虚拟场景通过一个输出设备被投射到真实环境中。三维交互的原理被应用于各种领域，如旅游、艺术、游戏、模拟、教育、信息可视化或科学可视化。

三维交互和三维显示的研究始于20世纪60年代，由IvanSutherland、FredBrooks、BobSproull、AndrewOrtony和RichardFeldman等研究人员xxx。但直到1962年，莫顿-海利格才发明了Sensorama模拟器。它提供了三维视频反馈，以及运动、音频和反馈来产生一个虚拟环境。下一个发展阶段是伊万-萨瑟兰博士在1968年完成了他的开创性工作--达摩克利斯之剑。他创造了一个头戴式显示器，通过呈现该环境的左右静止图像来产生三维虚拟环境。技术的可用性以及不切实际的成本阻碍了虚拟环境的发展和应用，直到1980年代。应用仅限于美国的军事企业。从那时起，进一步的研究和技术进步使得新的大门被打开，应用于其他各种领域，如教育、娱乐和制造业。

在三维交互中，用户通过与计算机系统在三维空间中交换信息来完成他们的任务和执行功能。这是一种直观的交互方式，因为人类在现实世界中以三维空间进行交互。用户执行的任务被分为在虚拟空间中选择和操纵物体、导航和系统控制。任务可以通过交互技术和利用交互设备在虚拟空间中执行。三维交互技术根据其支持的任务组进行了分类。支持导航任务的技术被归类为导航技术。支持物体选择和操作的技术被标记为选择和操作技术。最后，系统控制技术支持那些与控制应用程序本身有关的任务。为了使系统可用和有效，必须在技术和交互设备之间做出一致和有效的映射。与三维交互相关的界面被称为三维界面。和其他类型的用户界面一样，它涉及到用户和系统之间的双向交流，但允许用户在三维空间中进行操作。输入设备允许用户向系统发出指令和命令，而输出设备则允许机器将信息反馈给他们。三维界面已经被用于以虚拟环境、增强现实和混合现实为特征的应用中。在虚拟环境中，用户可以直接与环境互动，或者使用具有特定功能的工具来进行互动。

当物理工具在三维空间环境中被控制以控制相应的虚拟工具时，就会发生三维互动。用户在参与到一个沉浸式的虚拟世界中时，会有一种存在感。使用户能够与这个世界进行三维互动，使他们能够利用关于如何与现实世界中的物理对象进行信息交换的自然和内在的知识。纹理、声音和语音都可以用来增强三维互动。目前，用户在解读3D空间视觉和理解互动如何发生方面仍有困难。尽管这是人类在三维世界中移动的一种自然方式，但由于现实环境中存在的许多线索在虚拟环境中缺失，因此存在困难。感知和遮挡是人类使用的主要感知线索。另外，即使虚拟空间中的场景看起来是三维的，但它们仍然显示在一个二维的表面上，所以在深度感知方面仍然会存在一些不一致的地方。

用户界面是用户和系统之间沟通的手段。三维界面包括用于系统状态的三维表示的媒介，以及用于三维用户输入或操作的媒介。使用三维表示法还不足以创造三维交互。用户也必须有办法在三维环境下进行操作。为此，特殊的输入和输出设备已经被开发出来，以便