虛擬現實技術與系統的組成 典型的虛擬現實系統

根據虛擬現實的基本概念及相關特征可知，虛擬現實技術是融合計算機圖形學、智能接 口技術、傳感器技術和網絡技術等綜合性的技術。虛擬現實系統應具備與用戶交互、實時反 映所交互的結果等功能。所以，一般的虛擬現實系統主要由專業圖形處理計算機、應用軟件 系統、輸入輸出設備和數據庫來組成，如圖

1.專業圖形處理計算機

計算機在虛擬現實系統中處于核心的地位，是系統的心臟，是 VR 的引擎，主要負責從 輸入設備中讀取數據、訪問與任務相關的數據庫，執行任務要求的實時計算，從而實時更新 虛擬世界的狀態，并把結果反饋給輸出顯示設備。由于虛擬世界是一個復雜的場景，系統很 難預測所有用戶的動作，也就很難在內存中存儲所有相應狀態，因此虛擬世界需要實時繪制 和刪除，以至于大大地增加了計算量，這對計算機的配置提出了極高的要求。

提示:目前，國內外的計算機或者 SGI、SUN 工作站，主要是面向通用的計算，而不是虛擬現實。通常 各制造商通過采用高端的圖形加速器卡來改造現有的模型，以滿足虛擬現實的實時繪制能力。

2.應用軟件系統

虛擬現實的應用軟件系統是實現 VR 技術應用的關鍵，提供了工具包和場景圖，主要完 成虛擬世界中對象的幾何模型、物理模型、行為模型的建立和管理;三維立體聲的生成、三 維場景的實時繪制;虛擬世界數據庫的建立與管理等。目前這方面國外的軟件較成熟，如 MultiGen Creator、VEGA、EON Studio 和 Virtool 等。國內的軟件也有一些比較好用的軟件， 例如中視典公司的 VRP 軟件等。

3.數據庫

數據庫用來存放整個虛擬世界中所有對象模型的相關信息。在虛擬世界中，場景需要實時繪制，大量的虛擬對象需要保存、調用和更新，所以需要數據庫對對象模型進行分類管理。

4.輸入設備

輸入設備是虛擬現實系統的輸入接口，其功能是檢測用戶的輸入信號，并通過傳感器輸入 計算機。基于不同的功能和目的，輸入設備除了包括傳統的鼠標、鍵盤外，還包括用于手姿輸 入的數據手套、身體姿態的數據衣、語音交互的麥克風等，以解決多個感覺通道的交互。

5.輸出設備

輸出設備是虛擬現實系統的輸出接口，是對輸入的反饋，其功能是由計算機生成的信息通過傳感器傳給輸出設備，輸出設備以不同的感覺通道(視覺、聽覺、觸覺)反饋給用戶。輸出設備除了包括屏幕外，還包括聲音反饋的立體聲耳機、力反饋的數據手套以及大屏幕立體顯示系統等。