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计算机图形学主要研究如何在计算机中表示图形以及如何利用计算机计算、处理和显示图形的相关原理和算法。
本文经虚拟价值理论(微信号:虚拟价值)授权，由我黑马出版。
本文梳理了与虚拟现实相关的15项核心技术。
如果你对虚拟现实系统感兴趣，想了解和学习与虚拟现实相关的核心技术，这篇文章值得收藏。
电脑图形图像
计算机图形学主要研究如何在计算机中表示图形以及如何利用计算机计算、处理和显示图形的相关原理和算法。
加工技术方面，图形主要分为两类:
一种是由线条组成的图形，如工程图、等高线图和曲面的线框；
另一种是类似照片的阴影，通常被称为真实感图形。
模拟技术
以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际或设想的系统进行动态测试。
例如，汽车或飞机驾驶训练模拟器，即应用模拟技术。
三维虚拟声音的实现技术
在虚拟场景中，3D虚拟声音使用户能够准确判断声源的准确位置，符合人们在现实世界中的听觉模式。
虚拟环绕声的技术价值在于它使用两个扬声器来模拟环绕声的效果，但它无法与真正的家庭影院相比。此外，这项技术通常需要更高的聆听位置。
碰撞检测技术
在虚拟世界中，由于用户与虚拟世界的交互以及虚拟世界中物体的相互运动，物体之间经常会发生碰撞。
因此，碰撞检测常用于检测两个物体是否相互作用，从而保证虚拟世界的真实性并及时更新场景输出，否则会发生渗透。
由于虚拟现实系统的高实时性要求，碰撞检测必须在短时间内(如30 ~ 50 ms)完成，因此碰撞检测已经成为虚拟现实系统与其他实时仿真系统之间的瓶颈，而碰撞检测是虚拟现实系统研究中的一项重要技术。
三维建模技术
一般来说，3D建模主要是3D可视化建模。三维可视化建模可以分为几何建模、物理建模和行为建模。
常见的有法国达索集团的autodesk、catia和solidworks拥有的3dmax和maya，美国ptc公司的pro/engineer，西门子公司的ug(unigraphics nx)等。
三维显示技术
三维显示技术更多的是与硬件相关的，比如立体投影设备、立体显示器、虚拟头盔、虚拟眼镜等等。
力反馈技术
与互动体验相关的技术。
力反馈主要通过各种复杂的电机和传感器的配合来模拟触觉。
在初级水平，例如游戏手柄的振动反馈，在高级水平，例如用于身体康复训练的相关设备，用于组装和维护模拟的工业级力反馈设备，甚至用于远程医疗和医学研究的力反馈设备。
运动捕捉技术
这是一项与互动体验相关的技术。
动作技术涉及在尺寸测量、物理空房间物体定位和方向确定中可以被计算机直接理解和处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由运动捕捉系统捕捉跟踪器的位置，经计算机处理后得到三维空坐标数据。
原则上，常用的运动捕捉技术可分为机械、声学、电磁、主动光学和被动光学。
环境建模技术
即建立虚拟环境，目的是获取实际三维环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。
立体合成和立体显示技术
该技术消除了虚拟现实系统中声音方向与用户头部运动之间的相关性，实时生成复杂场景中的立体图形。
立体显示是虚拟现实的关键技术之一，它让人们更加沉浸在虚拟世界中。立体显示的引入可以使各种模拟器的模拟更加逼真。
目前，立体显示技术主要使用立体眼镜等辅助工具来观看立体图像。随着人们对观看电影要求的不断提高，从非裸眼到裸眼的技术升级已经成为发展的焦点和趋势。
代表性技术有:分色技术、分光技术、分时技术、光栅技术和全息显示技术。
互动技术
在计算机系统提供的虚拟空房间中，人们可以通过眼睛、耳朵、皮肤、手势和声音等多种感官方式直接与它进行交互，这是虚拟环境中自然的人机交互技术。
虚拟现实中常用的交互技术主要包括手势识别、面部表情识别、眼球运动跟踪和语音识别。
系统集成技术
由于虚拟现实系统包含了大量的感性信息和模型，系统的集成技术是最重要的，包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、识别与合成技术等。
动态环境建模技术
虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。
动态环境建模技术的目的是获取真实环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据构建相应的虚拟环境模型。
Cad技术(常规环境)可用于获取三维数据，而非接触式可视化建模技术在更多环境中是必需的。二者的有机结合可以有效提高数据采集的效率。
实时3D图形生成技术
3D图形的生成技术已经成熟，但何时实现实时性是关键。
为了达到实时的目的，图形的刷新率应该至少不低于15帧/秒，最好高于30帧/秒。
在不降低图形质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率是该技术的研究内容。
立体显示和传感器技术
虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。
现有的虚拟现实远远不能满足系统的需求。例如，数据手套有一些缺点，如延迟大，分辨率低，作用范围小，使用不方便。虚拟现实设备的跟踪精度和范围有待提高，因此有必要开发新的3D显示技术。
真实感实时渲染技术
虚拟世界的生成不仅需要真实的三维感，还需要虚拟世界的实时生成，这就需要现实的实时渲染技术。
真实感实时绘制是在当前图形算法和硬件条件的约束下，为在一定时间内完成真实感绘制而提出的技术。
现实主义的含义包括几何现实主义、行为现实主义和照明现实主义。
实时的含义包括实时计算和动态绘制运动物体的位置和姿态，画面更新达到人眼无法观察到闪烁的程度，系统可以立即响应用户的输入，产生相应场景和事件的同步。
要求当用户的视点变化时，图形显示速度必须跟上视点的变化速度，否则会出现滞后现象。
