虚拟现实题库及部分答案

填空题

虚拟现实的本质特征：lmmersion （沉浸）Interaction 交互）Imagination 想象），其中_ 沉浸 是最弱的，是虚拟 现实最重要的技术特征。 电磁式位置跟踪设备可分为交流电发射器型与 _直流电_发射器型。 虚拟对象建模包括：几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、 —视觉外观设计建模_。 虚拟环境建模包括：物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。其中分形技术属于 —物理 建模。 几何建模的方法包括：多边形；非统一有理 B 样条； 构造立体几何 。 虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和 味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交 互。 一个典型的虚拟现实系统的组成主要由 ：头盔显示设备、多传感器组、力反馈装置 构成。 根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型，沉浸式、桌面式、 增强式、—分布式_。 正是由于人类两眼的 _视差使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空 间感的立体物体视觉。 在虚拟现实系统的输入部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备、 _数据手套_、三维鼠标 多项选择题（本大题共 10小题，每小题 2分，共20分） 空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有（ ABCDE ） E.光学跟踪器 所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到 真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于（ AB ） A.尖端医学 B.军事领域 C.房地产领域 D.教育仿真 立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现有多种方法与手段进行实现。 主要有（ABCDE ） A.互补色 B.偏振光 C.时分式 D.光栅式 E.真三维显示 F.全息影像 为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种但其中的 （ B ）方法是碰撞 检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。 A.直接检测法 B.包围盒检测法 C.分割检测法 D. Lin-Canny 检测法， 洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment ）系统是一套基于高端计算机的多面式的房 间式立体投影解决方案,CAVE 主要由（ABC ）组成： A.高性能图形工作站 B.投影设备 C.跟踪系统 D.声音系统 在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有 （ABC ） A.纹理映射 B.反走样 C.环境映射 D.细节层次模型法 在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显 示速度的方法，其中（ C ）法应用较为普遍。 A.预测计算法 B.脱机计算法 C.细节层次模型法 D.可见消隐法 E. 3D 剪切法 0 / 6 1.

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以下属于视觉感知设备的有（ A.头盔显示器 D.响应工作台立体显示系统 触觉反馈设备不包括（E A.充气式触觉反馈装置； D.电刺激式触觉反馈装置； ABCDEF ） B.立体眼镜显示系统 E.墙式立体显示系统 ） B.振动式触觉反馈装置; E.声波触觉反馈装置 C.洞穴式立体显示系统 F.裸眼立体显示系统 C.视觉式触觉反馈装置； F.神经肌肉刺激式触觉反馈装置 HMD (Head_Mounted_Display ）即头盔式显示器，主要组成是（ CD ) A.显示元件 B.光学系统 C.触觉元件 D.听觉系统 A.机械跟踪器 B.电磁跟踪器 C.超声波跟踪器 D.惯性跟踪器

三、简答题

1. 简述虚拟现实系统中的主要技术和典型硬件组成。

答：

主要技术：立体显示技术、环境建模技术、真实感图形绘制技术、三维虚拟声音的实现技术、自然交互与传感技术、实时碰撞检测技

术。

典型硬件：显示和观察设备、交互设备、传感设备、三维立体声系统、三维数据获取设备。

2. 阐述场景管理的目标及设计思想

3. 简述虚拟现实引擎的架构

4. 简述基于场景包围体的场景组织技术

5. 简述场景绘制的主要几何剖分技术及其特点。

6. 什么是虚拟现实技术？

虚拟环境是人工构造的，存在于计算机内部的环境。用户应该能够以自然的方式与这个环境交互（包括感知环境并干预环境），从而产生置身于相应的真实环境中的虚幻感，沉浸感，身临其境的感觉的一种技术。

7. 触觉反馈和力反馈有什么不同？

接触反馈传送接触表面的几何结构、虚拟对象的表面硬度、滑动和温度等实时信息。它不会主动抵抗用户的触摸运

动，不能阻止用户穿过虚拟表面。

力反馈提供虚拟对象表面柔顺性、对象的重量和惯性等实时信息。它主动抵抗用户的触摸运动，并能阻止该运动（如果反馈力比较

大）。

8. 什么是消隐技术？

就是要解决形体的二义性问题，通过消隐线或消隐面方法，提高图形的真实感的技术。要消除二义性，必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，称作消除隐藏线或隐藏面，或简称为消隐。消隐技术就是给定一组三维对象及投影方式（视见约束），判定线、面或体的可见性的过程。

9. 什么是景深技术？

指被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。

10. 关于行为建模、行人的运动建模有哪些？

行为建模：基于Agent的行为建模，基于状态图的行为建模，基于物理的行为建模，基于特征的行为建模和基于事件驱动的行为建

模。

行人的运动建模有典型代表性模型有：元胞自动机模型、磁力场模型、社会力模型以及排队论模型等。

11. 碰撞检测技术

在虚拟环境中，由于用户的交互和物体的运动，物体间经常可能发生碰撞，此时为了保持环境的真实性，需要即时检测这些碰撞，并计算相应的碰撞反应，更新绘制结果，否则，物体间会岀现穿透现象，破获虚拟环境的真实感和用户的沉浸感；

碰撞检测：检测到有碰撞，计算岀碰撞发生的位置，检测物体间的距离，检测下一次碰撞将在何时发生。

12. 坐标转换流程

观察变化

模型坐标 --------- 模型变换 --------- 世界坐标 -------------- 观察坐标

投影变换

工作站变换规范化变化

设备坐标 -------------- 规范化坐标------------------- 投影坐标系

四、综合题

1. 描述CyberGlove数据手套是如何工作的？

CyberGlove是一种复杂且昂贵的传感手套，它使用的是线性弯曲传感器。CyberGlove集成了很薄的电子张力变形