仿真必须是正确的，训练器必须是实时的，建模器必须是交互的。-乐学网.PPT

第四章 虚拟现实的计算机技术 4．1 虚拟现实的计算机体系结构 4．1．1 虚拟现实对计算机系统的要求 下面介绍虚拟现实对计算机系统的要求，只包括了视觉显示对计算机系统的要求。位姿传感器的数据处理，一般不在主计算机上进行，而是由专用的电子设备完成。听觉显示，力觉触觉显示，研究工作和实际应用还较少，对其计算要求的认识还较少。听觉显示和力觉触觉显示的计算，往往也由专用计算机完成。所以，当前的虚拟现实计算机，主要完成视觉显示的计算任务。 1．帧频和延迟时间的要求　VR要求高帧频和快速响应。　要求的帧频和延迟一般取决于环境特性。只有慢速运动物体的较静的环境，可以用帧频每秒8至10，和0.1秒延迟。如果环境有高速运动的物体，则要求高帧频（60Hz）和短延迟。 所有情况下，若帧频低于每秒8帧，则失去三维环境的生动感，若延迟大于0.1秒，则很难操作环境。因此，帧频必须大于8到10帧/秒,总延迟必须小于0.1秒。 2．计算能力和场景复杂性　虚拟现实仿真的计算问题，是一种时间受限的计算。这是因为显示的帧频必须大于8到10帧/秒。于是，在0.1秒内，必须完成一次场景的计算。如果一个显示的场景中有10,000个三角形（或多边形），这个数量就反映了场景复杂性。这样，在每秒进行的10次计算中，就应该计算100,000个三角形（或多边形）。这表示了计算能力。　若要求更加逼真的仿真效果，就要增加场景复杂性。显示的场景中有更多的三角形（或多边形），显示的效果就更逼真。这就要求更强的计算能力，每秒计算更多的三角形（或多边形）。反之，如果只能使用能力有限的指定的计算机，则限定了计算能力，也就限定了场景复杂性。每个场景，只能用较少的三角形（或多边形），产生较粗糙的显示。 细分网格 3．对计算机系统的要求　图形学和计算机硬件的进展对VR是关键因素。今天的硬件能力只能给研究者、厂家和用户提供虚拟世界的尝试和应用的希望。由于广泛的兴趣和有不同性能要求的大量应用，所以需要在几个层次继续进行硬件开发，由高档多模式工作站到低档的只有适当三维视觉能力的个人工作站。 这些机器必须有很大的物理存储（15Gbytes），多个高性能向量处理机，高带宽(500Mbytes/s)，低延迟(0.03s)，巨型存储设备，和对各种输入输出设备的高速接口。磁盘带宽不可能在近几年大大改进。对录象和超媒体集成，磁盘带宽和大小是限制因素。也需要巨大的计算和数据管理能力。物理建模和可视化计算将是计算需求的推动力。 4．1．2 基于PC的虚拟现实机器　Grimsdale［1992］指出，让一般公众接受虚拟现实将通过“发展”，而不是“革命”。发展意味着升级现有的计算基础，产生虚拟现实要求的新功能。当前最大的计算基础包括遍布全世界的几千万台PC。利用PC平台的另一个优点是价格低。　于是在1992年推出了低级的基于486的虚拟现实机器，它有头部跟踪器、HMD、3-D声音、图形加速器和手柄，价格少于20000美元。1994年，低级的基于PC的系统价格约3300美元（跟踪球200美元，Cyberscope200美元，软件工具盒900美元，486-PC 2000美元）。 1．有Action Media图形加速器的486-PC 2．有SPEA“Fire”图形加速器的486-PC　比ActionMedia II更强的PC图形板是SPEA Software AG的“Fire”板（价格约4000美元）。它的绘制速率约为18000平面明暗化多边形/秒，和7000 Gouraud明暗多边形/秒。Fire板使用i486 RISC处理器，有64bit结构和40MIPS。 3．其它基于PC的图形加速器　PC上其它的图形性能是由Stride板得到的。Stride图形加速器使用两个板的配置，基本板和协作的Gouraud明暗板。 4．图形硬件　图形硬件是使图形绘制加速的硬件设备。图形硬件涉及到图形流水线，图形卡的AGP和PCI，图形加速器，以及Add-ons。 5．3D显示卡　第四代3D显示卡有以下几种： 耕宇具有250MHz RAMDC、8M显存、内置TVout 功能的GX3有很高的性价比。虽然GX3在出现初期，由于驱动程序的问题犯下了不少错误，可是现在已经得到了很大改善，基本上已无问题出现。奉劝用户购买SGRAM型，因为使用了8M SGRAM的GX3显存频率可轻松超至125MHz以上，而且各方面表现均超过SDRAM型。 　　丽台S900是使用Intel i740芯片的台湾显卡中最为稳定的一种，它不会在游戏过程中突然死机，更不会经常过热，而且它是我们见过在3D测试中画质最好的i740卡。拥有8M SDRAM的S900是第二代3D加速卡中的佼佼者。 　　MGA Millen