隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的需求日益旺盛。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也取得了巨大進(jìn)步，并逐步成為一個(gè)新的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。那么，一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都由哪幾部分組成呢？

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Virtual Reality System，簡(jiǎn)稱(chēng)VR；又譯作靈境、幻真）是近年來(lái)出現(xiàn)的圖形圖像領(lǐng)域的高新技術(shù)，也被稱(chēng)為靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

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(kù)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(chēng)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(hù)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)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(hù)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(pán)是無(wú)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(hù)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(yǔ)音交互的三維聲音系統(tǒng)、用于立體視覺(jué)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(zhuān)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(kù)、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(hù)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(kù)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(hù)可以通過(guò)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、手的移動(dòng)、語(yǔ)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(hù)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(jué)(力覺(jué))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。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(kāi)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，未來(lái)人們還會(huì)研制出其他更具沉浸感的交互設(shè)備，讓我們一起期待吧！