虚拟现实技术与系统的组成 典型的虚拟现实系统

根据虚拟现实的基本概念及相关特征可知，虚拟现实技术是融合计算机图形学、智能接 口技术、传感器技术和网络技术等综合性的技术。虚拟现实系统应具备与用户交互、实时反 映所交互的结果等功能。所以，一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件 系统、输入输出设备和数据库来组成，如图

1.专业图形处理计算机

计算机在虚拟现实系统中处于核心的地位，是系统的心脏，是 VR 的引擎，主要负责从 输入设备中读取数据、访问与任务相关的数据库，执行任务要求的实时计算，从而实时更新 虚拟世界的状态，并把结果反馈给输出显示设备。由于虚拟世界是一个复杂的场景，系统很 难预测所有用户的动作，也就很难在内存中存储所有相应状态，因此虚拟世界需要实时绘制 和删除，以至于大大地增加了计算量，这对计算机的配置提出了极高的要求。

提示:目前，国内外的计算机或者 SGI、SUN 工作站，主要是面向通用的计算，而不是虚拟现实。通常 各制造商通过采用高端的图形加速器卡来改造现有的模型，以满足虚拟现实的实时绘制能力。

2.应用软件系统

虚拟现实的应用软件系统是实现 VR 技术应用的关键，提供了工具包和场景图，主要完 成虚拟世界中对象的几何模型、物理模型、行为模型的建立和管理;三维立体声的生成、三 维场景的实时绘制;虚拟世界数据库的建立与管理等。目前这方面国外的软件较成熟，如 MultiGen Creator、VEGA、EON Studio 和 Virtool 等。国内的软件也有一些比较好用的软件， 例如中视典公司的 VRP 软件等。

3.数据库

数据库用来存放整个虚拟世界中所有对象模型的相关信息。在虚拟世界中，场景需要实时绘制，大量的虚拟对象需要保存、调用和更新，所以需要数据库对对象模型进行分类管理。

4.输入设备

输入设备是虚拟现实系统的输入接口，其功能是检测用户的输入信号，并通过传感器输入 计算机。基于不同的功能和目的，输入设备除了包括传统的鼠标、键盘外，还包括用于手姿输 入的数据手套、身体姿态的数据衣、语音交互的麦克风等，以解决多个感觉通道的交互。

5.输出设备

输出设备是虚拟现实系统的输出接口，是对输入的反馈，其功能是由计算机生成的信息通过传感器传给输出设备，输出设备以不同的感觉通道(视觉、听觉、触觉)反馈给用户。输出设备除了包括屏幕外，还包括声音反馈的立体声耳机、力反馈的数据手套以及大屏幕立体显示系统等。