一個典型的虛擬現實系統都由哪幾部分組成?

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發表時間:2019-09-11 15:56

隨著科學技術社會生產力的不斷發展,各行各業對虛擬現實系統的需求日益旺盛。虛擬現實系統也取得了巨大進步,并逐步成為一個新的科學技術領域。那么,一個典型的虛擬現實系統都由哪幾部分組成呢?


虛擬現實系統(Virtual Reality System,簡稱VR;又譯作靈境、幻真)是近年來出現的圖形圖像領域的高新技術,也被稱為靈境技術人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身臨其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。

一個典型的虛擬現實系統主要由計算機、輸入/輸出設備、應用軟件和數據庫等部分組成。


1.計算機

在虛擬現實系統中,計算機起著至關重要的作用,可以稱之為虛擬現實世界的心臟。它負責整個虛擬世界的實時渲染計算,用戶和虛擬世界的實時交互計算等功能。

由于計算機生成的虛擬世界具有高度復雜性,尤其在大規模復雜場景中,渲染虛擬世界所需的計算機量級巨大,因此虛擬現實系統對計算機配置的要求非常高。

2.輸入/輸出設備

虛擬現實系統要求用戶采用自然的方式與虛擬世界進行交互,傳統的鼠標和鍵盤是無法實現這個目標的,這就需要采用特殊的交互設備,用以識別用戶各種形式的輸入,并實時生成相對應的反饋信息。

目前,常用的交互設備有用于手勢輸入的數據手套、用于語音交互的三維聲音系統、用于立體視覺輸出的頭盔顯示等。


3. 應用軟件

為了實現虛擬現實系統,需要很多輔助軟件的支持。這些輔助軟件一般用于準備構建虛擬世界所需的素材。例如:在前期數據采集和圖片整理時,需要使用AutoCAD和Photoshop等二維軟件和建筑制圖軟件;在建模貼圖時,需要使用3DMax、MAYA等主流三維軟件;在準備音視頻素材時,需要使用Audition、Premiere等軟件。

為了將各種媒體素材組織在一起,形成完整的具有交互功能的虛擬世界,還需要專業的虛擬現實引擎軟件,它主要負責完成虛擬現實系統中的模型組裝、熱點控制、運動模式設立、聲音生成等工作。另外,它還要為虛擬世界和后臺數據庫、虛擬世界和交互硬件建立起必要的接口聯系。成熟的虛擬現實引擎軟件還會提供插件接口,允許客戶針對不同的功能需求而自主研發一些插件。

4.數據庫

虛擬現實系統中,數據庫的作用主要是存儲系統需要的各種數據,例如地形數據、場景模型、各種制作的建筑模型等各方面信息。對于所有在虛擬現實系統中出現的物體,在數據庫中都需要有相應的模型。

如今市面上的虛擬現實眼鏡、虛擬現實頭盔都為基于頭盔顯示器的典型虛擬現實系統。它由計算機、頭盔顯示器、數據手套、力反饋裝置、話筒、耳機等設備組成。該系統首先由計算機生成一個虛擬世界,由頭盔顯示器輸出的一個立體現實的景象;用戶可以通過頭的轉動、手的移動、語言等與虛擬世界進行自然交互;計算機能根據用戶輸入的各種信息實時進行計算,即時地交互行為進行反饋,由頭盔式顯示器更新相應的場景顯示,耳機輸出虛擬立體聲音、由力反饋裝置產生觸覺(力覺)反饋。

虛擬現實系統中應用最多的交互設備是頭盔顯示器和數據手套。但是如果把使用這些設備作為虛擬顯示系統的標志就顯得不夠準確。因為,虛擬現實技術是在計算機應用和人機交互方面開創的全新領域,當前這一領域的研究還處于初步階段,未來人們還會研制出其他更具沉浸感的交互設備,讓我們一起期待吧!



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