【文章內(nèi)容簡介】 頭盔，計算機通過獲取吊臂的位置信息判斷觀察者的視點。 BOOM可以安裝高分辨率的彩色顯示器，取代了低分辨率的彩色液晶顯示器。 BOOM的六軸編碼裝置可以測量顯示設備的位置和方向信息，提供完全六自由度的感覺。 一般認為 1024 1024或者 2048 2048規(guī)模的分辨率才會令用戶滿意，然而這樣規(guī)模的 LCD成本太高。華盛頓大學適人化界面技術實驗室，正在研制一種用激光束直接在視網(wǎng)膜上成象的顯示設備， 激光微型掃描器 的優(yōu)點包括光加權、非常高的分辨率及高亮度 。但是該系統(tǒng)必須能準確地確定和跟蹤眼睛瞳孔的位置，并且能夠準確檢測出瞳孔移動和焦距的變化。 Fake Space實驗室提供了一種引人注目的解決 HMD辦法，精心設計的鋼鐵吊桿可用大量光學器件支持高分辨率的立體 CRT顯示器。高的終端產(chǎn)品在紅綠場系列顏色中支持 1000行以上的信息，這個吊桿提供機械支持并可進行高速、準確地跟蹤。 ?虛擬環(huán)境的軟件系統(tǒng) 在人機交互子系統(tǒng)的用戶界面后面，軟件系統(tǒng)必須維護一個虛擬世界的實時模型，該模型能模擬虛擬物體本身的運動和不同虛擬物體間的交互作用關系，系統(tǒng)同時還必須提供實時計算能力。 在虛擬環(huán)境系統(tǒng)的初期開發(fā)活動中，大多數(shù)實驗室都使用程序員較熟悉的非實時的 UNIX來實現(xiàn)系統(tǒng)。在 UNIX中任何操作都被看成是進程，因而任何一個模擬的內(nèi)核都只能是一個進程。如傳感器輸入、沖突檢測與控制、圖象生成、顯示輸出等等，這些進程可以有高的優(yōu)先級，但這并不足以保證實時性。在實時系統(tǒng)中，進行一次循環(huán)需要一組固定數(shù)量的時鐘周期，或稱為一幀，使用固定的幀頻可簡化微分方程的積分，但對模擬設計者卻提出了嚴格的要求。同樣實時模擬中的圖象生成也是基于固定的幀頻，以便為每個模擬幀產(chǎn)生一個新的視點。 虛擬環(huán)境軟件研究和實現(xiàn)中比較受重視的問題包括： ? 軟件特性 許多商品化的軟件系統(tǒng)可用于構造一些簡單而專用的虛擬環(huán)境，這種“ 虛擬環(huán)境外殼 ” 系統(tǒng)具有如下特征 : ? 可以 接收頭盔跟蹤信息； ? 提供跟蹤手套、指揮棒等驅(qū)動和接收； ? 生成立體顯示； ? 接收并傳輸 CAD模型； ? 物理模擬的變化程度。 某些虛擬環(huán)境外殼也提供了詳細控制，即將虛擬物體對應兩個以上的幾何模型，只要從觀察者的角度注意不到被縮減的多邊形，那么就可以用不太復雜的模型。有時面向軍事或野外應用的外殼包括磁盤到 RAM的切換，以便接近觀察點時能產(chǎn)生新的地形區(qū)域，這是由于較大的地形通常含有幾百兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。 ? 工具 從零開始設計一個虛擬環(huán)境軟件工具是不明智的。實際上很多成熟的模型和軟件工具以及數(shù)據(jù)可以利用，例如 3DS軟件、 AutoCAD等等。另外，盡可能的利用可從計算機網(wǎng)上得到的免費軟件或許能夠做到事半功倍。例如 A1berL大學通過 E— mail提供 MR系統(tǒng)，華盛頓大學的適人化界面技術實驗室也提出了 VEOS， 該程 序的源代碼可通過 FIP得到。 ? 設計和構造虛擬世界 構造虛擬世界的主要工作包括 模型化和描述生成 兩大部分。模型化是 對世界動態(tài)性和交互性的抽象 ，描述生成主要 使用 CAD建造幾何模型的交互式構造 。虛擬世界的建模應在環(huán)境內(nèi)部變化還是在外部特性考慮尚未統(tǒng)一。 ? 利用外部 CAD ? 利用內(nèi)部 CAD ? 利用共享模型 ? 尋找合適的應用對象 這是關系到虛擬環(huán)境技術能否長久發(fā)展的問題。在過去的若干虛擬環(huán)境研究開發(fā)項目中，成功的經(jīng)驗是根據(jù)應用對象的具體情況研究開發(fā)針對性技術，然后在此基礎之上抽象出一般方法。在虛擬環(huán)境投資方面，軍事模擬遠遠超過了民用，目前最成功的軍事虛擬環(huán)境系統(tǒng)是 SIMNET。 SMNET是 DARPA與美國空軍立項構造的一個龐大的低成本網(wǎng)絡化軍隊訓練環(huán)境原型，于 1989年完成，它的操作結點分布在美國和歐洲的約十個地點。為了構造一個擁有幾萬個實時模擬器的網(wǎng)絡，美國波士頓 BBN公司 (SIMNET的主要設計單位 )決定采用 遠程運載工具近似 (RVA)技術，其中每個模擬器維護一個記錄 (稱為一個 RVA)， 它實際上是其他模擬運載工具的位置和速度的局部近似，同時每個模擬器保持其自身位置的 RVA。 在模擬幀期間，每個模擬器根據(jù)最新得到的速度矢量，通過改變位置更新所有的RVA， 當重新計算動態(tài)模型時 (每秒 15次 )，將其運載裝置的新位置與局部RVA位置比較，如果差值大于指定閾值，則網(wǎng)絡會收到新的方向和位置的廣播信息。 SIMNET獲得巨大成功的主要原因是由于研制者遵循了一條嚴格的約束策略，稱為 “求解 80％”或有時“求解 60％”。使用所有成熟的技術計算次優(yōu)解，不做任何要求苛刻的事。 迄今為止，所有實時軍事模擬器系統(tǒng)實際上都遵從共同的網(wǎng)絡協(xié)議，稱為分布式交互模擬 DIS， SIMNET也采用了這種協(xié)議，并已經(jīng)證明它很有效。 客觀上， SIMNET是個大型室內(nèi)游戲，網(wǎng)絡化是 SIMNET的重要特征，它為幾百個人提供了同時玩電視游戲的協(xié)同性，它的成功在于適人化界面，而不單純是技術方面的進步。 ?虛擬環(huán)境用戶界面系統(tǒng) 菜單和窗口系統(tǒng)是虛擬環(huán)境系統(tǒng)中的主要用戶界面形式。 ? 用戶界面系統(tǒng)的研究 ? 信息空間的漫游 有三種不同意義下的漫游： ? 以樹狀結構構成的菜單樹中漫游 存在的問題是如何快速地從一個結點轉(zhuǎn)到另一個結點而既不會迷路也不必回朔到最近的相同祖先結點再到達目的結點。 ? 很好組織的異種數(shù)據(jù)庫中的漫游 根據(jù)對文字要求的理解，到多媒體數(shù)據(jù)庫中將所有與主題有關的錄象資料調(diào)出來，利用模式識別的方法找出要求的圖象。 ? 信息尚未被很好組織的 Inter上漫游 由于 Inter上信息是分布的和沒有統(tǒng)一組織的，因而如何快速和盡可能完整地找到自己所需要的數(shù)據(jù)，就需要很好的漫游策略。 自娛性在人機界面的設計中是一個很重要的概念。 由用戶規(guī)定目標和內(nèi)容的工具稱為自娛工具 ， 電話和交互電視就是典型的實例。 非自娛工具是指目標與內(nèi)容由權威來建立的工具，典型的是廣播電視。通過提供各種選擇，有線電視事實上已偏離了廣播電視的非自娛立場；錄