虚拟现实系统的构成

如图8-1所示，典型的虚拟现实系统主要由计算机、应用软件系统、输入/输出设备、用户和数据库等组成。

图8-1 虚拟现实系统

1.计算机

在虚拟现实系统中，计算机负责生成虚拟世界以及实现人机交互。人们对虚拟现实系统的拟真度、复杂度和反应速度提出了越来越高的要求，例如，外太空星域的模拟、大型建筑物的立体展示、复杂场景的三维建模等。不断提高的要求使得生成虚拟世界所需的计算量不断增大，与之相应的，对计算机硬件配置的要求也同步上升。目前，低档的虚拟现实系统以PC机为基础，并配置3D图形加速卡；中档的虚拟现实系统一般采用SUN或SGI等公司的可视化工作站；高档的虚拟现实系统则采用分布式的计算机系统，即由几台计算机协同工作。由此可见，计算机是虚拟现实系统的“心脏”，是创建虚拟现实场景的基石。

2.输入/输出设备

在虚拟现实系统中，仅有强大的计算机系统是远远不够的，虚拟现实拟真性的重要表现在于其与参与者的交互作用。为了实现人与虚拟世界的自然交互，必须采用特殊的输入/输出设备，一方面将计算机营造的感觉信息传达给参与者，另一方面也积极地识别参与者的各种指令及感受，并实时生成相应的反馈信息。例如，由美国Virtuix公司出品的最新游戏操控设备Virtuix Omni，通过集成Oculus Rift立体眼镜和Omni——一款可将玩家的运动数据（如人的方位、速率和历程数据）同步反馈到实际游戏中的全向跑步机（图8-2），可使玩家在现实中360°控制游戏角色自由行走和运动，并通过立体眼镜感知游戏环境。

图8-2 Virtuix Omni全向跑步机

3.应用软件系统及数据库

虚拟现实的应用软件系统可完成的功能主要包括：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、行为模型的建立，三维虚拟立体声的生成，模型管理和实时显示，以及虚拟世界数据库的建立与管理等几部分。其中，虚拟世界数据库主要用于存放整个虚拟世界中所有物体各方面的信息。计算机技术发展至今，以往大型机才能实现的功能也逐步可由家用小型PC机实现，虚拟现实的应用软件系统也在这股人人都可以绘制虚拟环境的浪潮中，如雨后春笋一般蓬勃发展起来。其中的典型代表有接近微型游戏引擎、功能最为强大的元老级虚拟现实制作软件virtools，拥有大量插件、目前常用于制作端游和手游的Unity3D，以及提供专业图形生成系统的SGI OpenGL Performer等。