虚拟现实技术考试题和答案解析.doc

虚拟现实技术，简称VR，是一种将用户沉浸到人工创建的三维环境中的技术，它通过视觉、听觉、触觉等多种感官通道提供实时模拟和交互体验。这种技术与传统的CAD系统和三维动画不同，因为它强调用户的沉浸感、交互性和想象力。 虚拟现实系统的关键特征包括： 1. 沉浸（Immersion）：用户感觉自己身临其境，仿佛真的存在于虚拟环境中。 2. 交互（Interaction）：用户可以通过各种设备与虚拟世界进行互动。 3. 想象（Imagination）：用户可以自由地探索和创造出自己想象中的场景。 一个典型的虚拟现实系统由以下主要部分组成： 1. 头盔显示设备：提供立体视觉，使用户有深度感知。 2. 多传感器组：跟踪用户的位置和动作，确保交互的准确性。 3. 力反馈装置：提供触觉反馈，增强用户的真实感体验。 虚拟现实系统可以根据沉浸程度和交互性分为四类： 1. 沉浸式：完全沉浸在虚拟世界中。 2. 桌面式：通过电脑屏幕和普通输入设备进行交互。 3. 增强式：结合真实世界和虚拟元素。 4. 分布式：多个用户在不同的地理位置共享同一虚拟环境。 输入设备包括三维位置跟踪器、数据手套、三维鼠标等自然交互设备，用于追踪用户的动作和位置。三维定位跟踪设备关注六个自由度：X、Y、Z轴移动以及俯仰、转动和偏转角度。 空间位置跟踪技术包括机械、电磁、超声波、惯性及光学跟踪系统。力反馈技术则将虚拟世界中的力感转化为实际设备的反馈，常见于医疗和军事领域。 立体显示技术是虚拟现实的核心部分，有互补色、偏振光、时分式、光栅式和真三维显示等多种实现方式。立体视觉依赖于双眼视差，大脑通过融合两眼看到的略微不同的图像产生立体效果。 头盔式显示器（HMD）由显示元件和光学系统构成，而洞穴式立体显示装置（CAVE）是一种高级的多面投影解决方案，包括高性能图形工作站、投影设备、跟踪系统和声音系统。 虚拟现实系统的技术涵盖立体显示、环境建模、真实感图形绘制、三维声音实现、自然交互和传感、实时碰撞检测等。例如，环境建模包括几何建模、物理建模和行为建模，而真实感绘制技术涉及纹理映射、反走样和环境映射等。为了提高性能，使用了场景简化技术如细节层次模型法。 虚拟现实建模语言（VRML）用于创建三维场景，而分布式虚拟现实（DVR）允许不同地点的用户共享和交互虚拟环境。头盔显示器（HMD）是VR图形显示和观察的主要设备，接收3DVR图形信号。 虚拟现实技术涵盖了硬件、软件、交互设计等多个方面，为用户提供了一个全新的交互体验，具有广泛的应用前景，如教育、游戏、医疗、工程设计等。