虚拟现实技术的系统组成

时间:2021-12-27来源:栏目:互联网

通用虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、输入输出设备、应用软件和数据库组成。虚拟现实技术的特点之一是人与计算机的交互。因此,为了实现人与计算机之间的充分信息交换...

通用虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、输入输出设备、应用软件和数据库组成。虚拟现实技术的特点之一是人与计算机的交互。因此,为了实现人与计算机之间的充分信息交换,必须设计专门的输入输出工具,识别人的各种输入命令,并提供相应的反馈信息,以实现真实的仿真效果。不同的项目可以根据实际应用选择性地使用这些工具,主要包括头盔显示器、跟踪器、传感手套、屏幕立体显示系统、三维发声装置等。

1.计算机

在虚拟现实系统中,计算机起着至关重要的作用,堪称虚拟现实世界的心脏。负责整个虚拟世界的实时渲染计算以及与虚拟世界的实时交互计算。由于计算机生成的虚拟世界高度复杂,尤其是在大规模复杂场景中,渲染虚拟世界所需的计算量极其巨大,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以自然的方式与虚拟世界进行交互。传统的鼠标和键盘无法实现这一目标,需要使用专门的交互设备来识别各种形式的用户输入,并实时生成相应的反馈信息。目前常用的交互设备包括用于手势输入的数据手套、用于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,我们需要许多辅助软件的支持。这些辅助软件一般用于构建虚拟世界所需的材料。比如在数据采集和图片整理的前期,需要AutoCAD、Photoshop等二维软件和建筑绘图软件。建模和贴图时,应使用主流的3D软件,如3d Max和Maya。准备视听资料时,需要使用试听、Premiere等软件。

为了将各种媒体素材组织在一起,形成一个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,主要负责完成虚拟现实系统中的模型组装、热点控制、运动模式建立、声音生成等工作。此外,还需要在虚拟世界与后端数据库、虚拟世界与交换硬件之间建立必要的接口连接。成熟的虚拟现实引擎软件也会提供插件接口,允许客户针对不同的功能需求自主开发一些插件。

4.数据库

在虚拟现实系统中,数据库的主要功能是存储系统所需的各种数据,如地形数据、场景模型、各种建筑模型等信息。虚拟现实系统中出现的所有对象都需要在数据库中有相应的模型。

例如基于头盔显示器的典型虚拟现实系统。它由电脑、头盔显示器、数据手套、力反馈装置、麦克风、耳机等设备组成。首先,系统通过计算机生成虚拟世界,头盔显示器输出立体场景。用户可以通过头部旋转、手部运动、语音等方式与虚拟世界自然互动。计算机可以根据用户输入的各种信息实时计算,并即时反馈交互行为。头盔显示器更新相应的场景显示,耳机输出虚拟立体声,力反馈装置产生力反馈。

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