二、系统组成

一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、输入/输出设备、应用软件和数据库等部分组成，其模型如图1-3所示。虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性，因此，为了实现人机之间信息的充分交换，必须设计特殊输入和输出工具，以识别人的各种输入命令，且提供相应反馈信息，实现真正的仿真效果。不同的项目根据实际的应用可以有选择地使用这些工具，主要包括头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式立体显示系统、三维立体声音生成装置等。

1．计算机

在虚拟现实系统中，计算机起着至关重要的作用，可以称之为虚拟现实世界的心脏，它负责整个虚拟世界的实时渲染计算，用户和虚拟世界的实时交互计算等功能。由于计算机生成的虚拟世界具有高度复杂性，尤其在大规模复杂场景中，渲染虚拟世界所需的计算量极为巨大，因此虚拟现实系统对计算机配置的要求非常高。

2．输入/输出设备

虚拟现实系统要求用户采用自然的方式与虚拟世界进行交互，传统的鼠标和键盘是无法实现这个目标的，这就需要采用特殊的交互设备，用于识别用户各种形式的输入，并实时生成相应的反馈信息。目前，常用的交互设备有用于手势输入的数据手套、用于语音交互的三维声音系统、用于立体视觉输出的头盔显示器等。

3．应用软件

为了实现虚拟现实系统，需要很多辅助软件的支持。这些辅助软件一般用于准备构建虚拟世界所需的素材。例如，在前期数据采集和图片整理时，需要使用AutoCAD和Photoshop等二维软件和建筑制图软件；在建模贴图时，需要使用3d Max, Maya等主流三维软件；在准备视音频素材时，需要使用Audition、Premiere等软件。

为了将各种媒体素材组织在一起，形成完整的具有交互功能的虚拟世界，还需要专业的虚拟现实引擎软件，它主要负责完成虚拟现实系统中的模型组装、热点控制、运动模式设立、声音生成等工作。另外，它还要为虚拟世界和后台数据库、虚拟世界和交互硬件建立起必要的接口联系。成熟的虚拟现实引擎软件还会提供插件接口，允许客户针对不同的功能需求自主研发一些插件。

4．数据库

在虚拟现实系统中，数据库的作用主要是存储系统需要的各种数据，例如，地形数据、场景模型、各种制作的建筑模型等方面的信息。对于所有在虚拟现实系统中出现的物体，在数据库中都需要有相应的模型。

如图1-4所示为基于头盔显示器的典型虚拟现实系统。它由计算机、头盔式显示器、数据手套、力反馈装置、话筒、耳机等设备组成。该系统首先由计算机生成一个虚拟世界，由头盔式显示器输出一个立体显示的景象；用户可以通过头的转动、手的移动、语音等与虚拟世界进行自然交互；计算机能根据用户输入的各种信息实时进行计算，即时对交互行为进行反馈，由头盔式显示器更新相应的场景显示，由耳机输出虚拟立体声音、由力反馈装置产生触觉（力觉）反馈。