虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的六個(gè)組成部分

一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫等部分組成。

1. 計(jì)算機(jī)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)起著至關(guān)重要的作用，可以稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)世界的心臟。它負(fù)責(zé)整個(gè)虛擬世界的實(shí)時(shí)渲染計(jì)算，用戶和虛擬世界的實(shí)時(shí)交互計(jì)算等功能。由于計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界具有高度復(fù)雜性，尤其在大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景中，渲染虛擬世界所需的計(jì)算機(jī)量級(jí)為巨大，因此虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)配置的要求非常高。

2. 輸入/輸出設(shè)備

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求用戶采用自然的方式與虛擬世界進(jìn)行交互，傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤是無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的，這就需要采用特殊的交互設(shè)備，用以識(shí)別用戶各種形式的輸入，并實(shí)時(shí)生成相對(duì)應(yīng)的反饋信息。目前，常用的交互設(shè)備有用于手勢(shì)輸入的數(shù)據(jù)手套、用于語音交互的三維聲音系統(tǒng)、用于立體視覺輸出的頭盔顯示等。

3. 應(yīng)用軟件

為了實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，需要很多輔助軟件的支持。這些輔助軟件一般用于準(zhǔn)備構(gòu)建虛擬世界所需的素材。例如：在前期數(shù)據(jù)采集和圖片整理時(shí)，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(shí)，需要使用3DMax、MAYA等主流三維軟件；在準(zhǔn)備音視頻素材時(shí)，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(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎軟件，它主要負(fù)責(zé)完成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的模型組裝、熱點(diǎn)控制、運(yùn)動(dòng)模式設(shè)立、聲音生成等工作。另外，它還要為虛擬世界和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫、虛擬世界和交互硬件建立起必要的接口聯(lián)系。成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎軟件還會(huì)提供插件接口，允許客戶針對(duì)不同的功能需求而自主研發(fā)一些插件。

4. 數(shù)據(jù)庫

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫的作用主要是存儲(chǔ)系統(tǒng)需要的各種數(shù)據(jù)，例如地形數(shù)據(jù)、場(chǎng)景模型、各種制作的建筑模型等各方面信息。對(duì)于所有在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中出現(xiàn)的物體，在數(shù)據(jù)庫中都需要有相應(yīng)的模型。

如今市面上的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔都為基于頭盔顯示器的典型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它由計(jì)算機(jī)、頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、力反饋裝置、話筒、耳機(jī)等設(shè)備組成。該系統(tǒng)首先由計(jì)算機(jī)生成一個(gè)虛擬世界，由頭盔顯示器輸出的一個(gè)立體現(xiàn)實(shí)的景象；用戶可以通過頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、手的移動(dòng)、語言等與虛擬世界進(jìn)行自然交互；計(jì)算機(jī)能根據(jù)用戶輸入的各種信息實(shí)時(shí)進(jìn)行計(jì)算，即時(shí)地交互行為進(jìn)行反饋，由頭盔式顯示器更新相應(yīng)的場(chǎng)景顯示，由耳機(jī)輸出虛擬立體聲音、由力反饋裝置產(chǎn)生觸覺(力覺)反饋。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的交互設(shè)備是頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套。但是如果把使用這些設(shè)備作為虛擬顯示系統(tǒng)的標(biāo)志就顯得不夠準(zhǔn)確。這是因?yàn)?，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用和人機(jī)交互方面開創(chuàng)的全新領(lǐng)域，當(dāng)前這一領(lǐng)域的研究還處于初步階段，頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等設(shè)備只是當(dāng)前已經(jīng)研制實(shí)現(xiàn)的交互設(shè)備，未來人們還會(huì)研制出其他更具沉浸感的交互設(shè)備。