虚拟现实技术的系统组成

2021-12-27 13:50| 发布者: | 查看: |

一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、输入/输出设备、应用软件和数据库等部分组成。虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性,因此,为了实现人机之间信息的充分交换,必须设计特殊输入和输出工具,以识别人的各种输入命令,且提供相应反馈信息,实现真正的仿真效果。不同的项目根据实际的应用可以有选择地使用这些工具,主要包括头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式立体显示系统、三维立体声音生成装置等。
 
1.计算机
 
在虚拟现实系统中,计算机起着至关重要的作用,可以称之为虚拟现实世界的心脏,它负责整个虚拟世界的实时渲染计算,用于和虚拟世界的实时交互计算等功能。由于计算机生成的虚拟世界具有高度复杂性,尤其在大规模复杂场景中,渲染虚拟世界所需的计算量极为巨大,因此虚拟现实系统对计算机配置的要求非常高。
 
2.输入/输出设备
 
虚拟现实系统要求用户采用自然的方式和虚拟世界进行交互,传统的鼠标和键盘是无法实现这个目标的,这就需要采用特殊的交互设备,用于识别用户各种形式的输入,并实时生成相应的反馈信息 。目前,常用的交互设备有用于手势输入的数据手套、用户语音交互的三维声音系统、用于立体视觉输出的头盔显示器等。
 
3.应用软件
 
为了实现虚拟现实系统,需要很多辅助软件的支持。这些辅助软件一般用于构建虚拟世界所需要的素材。例如,在前期数据采集和图片整理时,需要使用AutoCAD和Photoshop等二维软件和建筑制图软件;在建模贴图时,需要使用3d Max,Maya等主流三维软件;在准备视音频素材时,需要使用Audition、Premiere等软件。
 
为了将各种媒体素材组织在一起,形成完整的具有交互功能的虚拟世界,还需要专业的虚拟现实引擎软件,它主要负责完成虚拟现实系统中的模型组装、热点控制、运动模式设立、声音生成等工作。另外,它还要为虚拟世界和后台数据库、虚拟世界和交换硬件建立起必要的接口联系。成熟的虚拟现实引擎软件还会提供插件接口,允许客户针对不同的功能需求自主研发一些插件 。
 
4.数据库
 
在虚拟现实系统中,数据库的作用主要是存储系统需要的各种数据,例如,地形数据、场景模型、各种制作的建筑模型等方面的信息。对于所有在虚拟现实系统中出现的物体,在数据库中都需要有相应的模型。
 
例如基于头盔显示器的典型虚拟现实系统。它由计算机、头盔式显示器、数据手套、力反馈装置、话筒、耳机等设备组成。该系统首先由计算机生成一个虚拟世界,由头盔式显示器输出一个立体显示的景象;用户可以通过头的转动、手的移动、语音等与虚拟世界进行自然交互;计算机能根据用户输入的各种信息实时进行计算,即时对交互行为进行反馈,由头盔式显示器更新相应的场景显示,由耳机输出虚拟立体声音、由力反馈装置产生力觉反馈。
 

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