构建一个虚拟现实系统22

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。(3)跟踪定位系统。为了与三维虚拟世界交互，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)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。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，主要是需要提供一个产生虚拟环境的工具集或产生虚拟环境的外壳。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。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)、MultiGenCreator、Vega、Maya、IRISPerformer、VTree、OpenGVS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。(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。(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。实物虚化是将现实世界的多维信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。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。高效的计算机信息处理，包括信息获取、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。mj88rk8o虚拟仿真www.hlld.com.cn