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构建一个虚拟现实系统


具有典型代表性的虚拟现实系统 软件有:虚拟世界工具箱 WorldToolKit(WTK)、MultiGen Creator、Vega、Maya、IRIS Performer、VTree、Open GVS等等。
典型的虚拟现实系统由效果产生 器、实景仿真器、应用系统和几 何构造系统组成。
(1)效果产生器。效果产生器是 完成人与虚拟环境交互的硬件接 口装置,包括能产生沉浸感的各 类输入装置,例如,头盔显示器、 立体声耳机等,以及能测定视线 方向和手指动作的输装置,例如 头部方向探测器和数据手套等。
在软件方面,虚拟现实系统除一 般所需的软件支撑环境之外,主 要是需要提供一。 它至少具有以下的功能:
→ 能够接受各种高性能传感 器的信息,如头盔的跟踪信息;
→能生成立体的显示图形;
→能把各种数据库(如地形地貌 数据库、物体形象数据库等)、各 种CAD软件进行调用和互联的集成 环境。
(4)立体声音响和三维空间定位 装置系统。借助立体声音响可以 加强人们对虚拟世界的实际体验。 声音装置采集或合成自然声音信 号,并利用特殊处理技术使这些 信号在360°球体中空间化,使参 与者即使头部在运动也能感觉到 声音保持在原处不变。
(5)触觉/力量反馈装置。触觉反 馈装置使参与者除了接受虚拟世 界物体的视觉和听觉信号外,同 时还能接受其触觉刺激,如纹理、 质地感;力量反馈装置则可以提 供虚拟物体对人体的作用力,或 虚拟物体之间的吸引力和排斥力 的信号。
构建一个虚拟现实系统的硬软 件介绍
构建一个虚拟现实系统需要软、 硬件的支持,硬件方面主要有:
(1)高性能计算机。虚拟现实系 统必须有运算速度高、图形能力 强的计算机硬件支持,以实时处 理复杂的图像并缩短参与者的视 觉延迟。例如,SGI公司的 InfiniteRealityTM系统的纹理填充 可达到每秒20.6G象素,纹理下载 速度是336Mbyte/秒,每秒可以处 理244M、5×5的RGBA图像。
(2)头盔显示器。头盔显示器提 供一种观察虚拟世界的手段,通 常支持两个显示源及一组光学器 件。这组光学器件将图像以预先 确定的距离投影到参与者面前, 并将图形放大以加宽视域。
虚拟世界交互,必须感知参与者 的视线,即跟踪其头部的位置和 方向,这需要在头盔上安装头部 跟踪传感器。为了在虚拟世界中 移动物体或移动参与者的身体, 必须跟踪观察者的手位和手势, 甚至于全身的各肢体的位置,此 时参与者需要穿戴数手套和数据 服装。另外,也可使用三维或六 维鼠标和空间球等装置与虚拟世 界进行交互。
(4)几何构造系统。几何构造系 统提供了描述仿真对象的物理属 性(外形、颜色、位置等)信息,虚 拟现实系统的应用系统在生成虚 拟世界时需要使用和处理这些信 息。
实物虚化、虚物实化和高效的计 算机信息处理是虚拟现实技术的 三个主要方面。
息映射到计算机的数字空间生成 相应的虚拟世界。主要包括实体 建模、空间跟踪、声音定位、视 觉跟踪和视点感应等关键技术。 这些技术将现实世界中的各种事 物的多维特性映射到计算机的数 字空间生成虚拟世界中的对应事 物,并使得虚拟环境对用户操作 的检测和操作数据的获取成为可 能。
(2)实景仿真器。实景仿真器是 虚拟现实系统的核心部分,它由 计算机软硬件系统、软件开发具 及配套硬件(如图形和声效卡)组成, 接收或发送效果产生器产生或接 收的信号。
(3)应用系统。应用系统是面向 具体问题的软件部分,描述仿真 的具体内容,包括仿真的时态逻 辑、结构,以及仿真对象之间和 仿真对象与用户之间的交互关系。 应用软件的内容直接取决于虚拟 现实系统的应用目的。
mj88rk8o 虚拟仿真
虚物实化是使计算机生成的虚拟 世界中的事物所产生的对人的感 官的各种刺激尽可能逼真地反馈 给用户,从而使人产生沉浸感。 主要是视觉、听觉、力觉和触觉 等感知技术。
息获取、传输、识别、转换,涉 及理论、方法、交互工具和开发 环境,是实现实物虚化和虚物实 化的手段和途径。一般来说,虚 拟现实中计算机信息处理需要高 计算速度、强处理能力、大存储 容量和强实时联网特性等特征。 主要涉及数据管理技术、图形图 像生成技术、声音合成与空间化 技术、模式识别以及分布式和并 行计算等等关键技术。
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