三、VR关键软件技术及引擎

实现VR系统除了需要功能强大的硬件设备支持以外，还需要有相应的软件技术及引擎。

1．环境建模技术

虚拟环境的建立是VR技术的核心内容。虚拟环境是建立在建模基础之上的，只有设计出反映研究对象的真实有效的模型，VR系统才有可信度。虚拟环境建模的目的是获取实际环境的三维数据，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。

VR系统包括三维视觉和三维听觉建模。当前，环境建模主要是指三维视觉建模。三维视觉建模又可分为几何建模、物理建模和行为建模。

2．实时三维图形绘制技术

实时三维图形绘制技术是指利用计算机为用户提供一个能从任意视点及方向实时观察三维场的手段，它要求当用户的视点改变时，图形显示速度必须跟上视点的改变速度，否则就会产生迟滞现象。

由于三维立体图包含的信息比二维图形多很多，而且虚拟场景越复杂，其数据量就越大。因此，当生成虚拟环境的视图时，必须采用高性能的计算机及设计好的数据组织方式，以达到实时性的要求。

3．三维虚拟声音的显示技术

在VR系统中，借助于三维虚拟声音可以衬托视觉效果，使人们对虚拟体验的真实感增强。能使用户准确地判断出声源的精确位置、符合人们在真实世界中听觉方式的声音系统称为三维虚拟声音系统。另外，声音是用户和虚拟环境进行交互的另一种方法，人们可以通过声音与虚拟世界进行双向交互。

4．触摸和力量反馈技术

触觉感知包括触摸反馈和力量反馈所产生的感知信息。触摸感知是指人与物体对象接触所得到的全部感觉，是触摸觉、压觉、振动觉、刺痛觉等皮肤感觉的统称。触摸反馈代表作用在人皮肤上的力，它反映了人类触摸的感觉，或者是皮肤上受到压力的感觉；而力量反馈是指作用在人的肌肉、关节和筋腱上的力。

5．自然交互技术

自然交互技术包括手势识别、面部表情识别、眼动跟踪等。

6．碰撞检测技术

碰撞检测技术首先检测碰撞发生的位置，其次计算发生碰撞后的反应，是VR系统中不可缺少的部分。

7．虚拟现实工具软件

VR的软件系统是实现VR技术应用的关键。在VR系统应用中，提供一种使用方便、功能强大的系统开发支撑软件是十分重要的，VR系统工具就拥有这样的功能。目前，国内外已开发出很多VR系统软件工具，如WTK（World Tool Kit）、MR（Minimal Reality Toolkit）、World Visions、FreeWRL、VRT（Virtual Reality Toolkit）、DVES（Distributed Virtual Enviroment System）等，其中WTK是应用较多的一种。

8．Web3D技术与软件

Web3D也称为网络3D，是网络上的一种带有交互性能实时渲染的三维技术，它的本质就是在网络上表现3D图形，是VR技术在网络上的应用。