1.2　VR与AR的系统组成与分类

1.2.1　VR系统组成

一个典型的VR系统主要由计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等部分组成，如图1-16所示。

图1-16　VR系统组成

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。计算机生成的虚拟世界具有高度复杂性，尤其针对大规模复杂场景的绘制，虚拟环境的绘制所需的计算量级是巨大的，因此虚拟现实系统对计算机的配置有着非常高的要求。

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，用来识别用户各种形式的输入，并实时生成反馈信息，将反馈信息输入虚拟环境中。目前，常用的交互设备包括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等。

3．应用软件

为了实现虚拟现实系统，需要多种辅助软件协同工作。这些辅助软件被广泛用于构建虚拟世界所需的素材。例如：采用AutoCAD和Photoshop对前期采集的数据和图片进行整理；采用3ds Max、MAYA等三维设计软件对模型进行纹理贴图等操作；采用Audition、Premiere等软件准备音频素材。

为了有效组织各种媒体素材，形成完整的具有交互功能的虚拟世界，需要专业虚拟现实引擎，虚拟现实引擎负责完成虚拟现实系统中的模型组装、场景绘制、动画脚本控制、声音显示等工作。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一般提供可扩展插件技术，允许用户针对不同的功能需求自主研发一些插件，实现虚拟现实场景的定制化。

4．数据库

虚拟现实系统中，数据库主要用于存储虚拟现实系统需要的各种数据，包括地形数据、场景模型、模型动画等各方面信息。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。

如今市面上的虚拟现实眼镜、虚拟现实头盔均为基于头盔显示器的典型虚拟现实系统。它由计算机、头盔显示器、数据手套、力反馈装置、话筒、耳机等设备组成。该系统通过计算机生成一个虚拟世界，然后借助头盔显示器输出一个立体现实景象；用户可以通过头的转动、手的移动、自然语言等与虚拟世界进行交互；计算机能根据用户输入的各种信息实时进行计算，及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。

虚拟现实系统中应用最多的交互设备是头盔显示器和数据手套。但是如果把使用这些设备作为虚拟显示系统的标志就显得不够准确。这是因为，虚拟现实技术是在计算机应用和人机交互方面开创的全新领域，当前这一领域的研究还处于快速发展阶段，头盔显示器和数据手套等设备只是当前已经研制实现的交互设备，未来人们还会研制出其他更具沉浸感的交互设备。