虚拟现实技术考试题及答案.docx

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虚拟现实技术考试题及答案

虚拟现实技术试题

（一）

1、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。

2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。

3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:

Immersion（沉浸）Interaction（交互）Imagination（想象）

4、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

5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。

常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。

6、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。

7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。

三维位置跟踪器

8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.

9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角（pitch）、转动角（yaw）和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。

10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。

11、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尖端医学和军事领域。

12、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。

现已有多种方法与手段进行实现。

主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示.

12、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。

13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\光学系统

14、洞穴式立体显示装置（CAVEComputerAutomaticVirtualEnviroment）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主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。

13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。

14、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，常利用的方法有纹理映射\反走样\环境映射。

15、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:

预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。

其中细节层次模型法应用较为普遍。

16、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，但其中的层次包围盒法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。

实时绘制技术\场景简化\快速消隐\纹理化对象\限时绘制\

17、VRML（VirtualRealityModelingLanguage）即虚拟现实建模语言。

是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，也具有平台无关性。

18、分布式虚拟现实（DistributedVirtualReality,DVR）：

位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相联结，进行信息共享和交互。

19、ＨＭＤ：

头盔显示器是虚拟现实应用中的3DVR图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。

20、简述虚拟现实系统中有哪些主要技术.

1立体显示技术2环境建模技术3真实感图形绘制技术4三维虚拟声音的实现技术5自然交互与传感技术6实时碰撞检测技术

VR系统的典型硬件组成:

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

虚拟现实技术试题

（二）

选择题：

1、虚拟现实的本质特征：

①沉浸感②交互性③想象性

2、沉浸感是最弱的，是虚拟现实最重要的技术特征。

3、视觉感知设备：

①头盔显示器；②立体眼镜显示系统；③洞穴式立体显示系统；④响应工作台立体显示系统；⑤墙式立体显示系统；⑥裸体立体显示系统。

4、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。

5、触觉反馈设备：

①充气式触觉反馈装置；②振动式触觉反馈装置；③视觉式触觉反馈装置；④电刺激式触觉反馈装置；⑤神经肌肉刺激式触觉反馈装置。

6、虚拟对象建模：

几何建模、图像建模、图像与几何相结合建模、视觉外观设计。

7、分形技术属于物理建模。

8、虚拟环境建模：

物理建模、行为建模、运动建模、声音建模。

9、几何建模的方法：

①多边形；②非统一有理B样条；③构造立体几何。

10、碰撞检测的方法：

①直接检测法；②包围盒检测法；③分割检测法；④Lin-Canny检测法。

名词解释：

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。

LOD技术：

即LevelOfDetails，细节层次。

我们用LOD来描述一个物体在不同的距离上进行渲染时可选的细节程度。

在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提高绘制算法效率的技术。

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。

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。

简答题：

1.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。

2.光照模型反射和透射的光则进入我们的视觉系统，我们便看见物体。

为此，我们需要了解已知物理形态和光源性质的条件下，计算物体的光照效果的数学模型。

最常使用的表面明暗光滑法的方法有两种：

gourand方法和phong模型。

Phong模型：

phong光滑发不是采用亮度插值，二十采用法线方向插值。

然后，按照插值后每一点的法线方向，用光照模型求其亮度。

用phong方法可以产生很好地镜面反射的高光效果，真实感更强，但同时，计算工作量也大。

3.纹理映射过程：

当光栅化程序检索到对应的纹理像素的颜色后，用它来改变明暗模型中的像素颜色。

这个过程成为调制，用纹理颜色乘以几何处理引擎输出的表面颜色。

4.消隐技术分类：

包围盒技术、空间分割技术

论述题：

关于虚拟现实的构成部分，应用方向发展方向.

构成部分：

①计算机：

是系统的心脏，也称之为虚拟世界的发动机。

负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的实现②输入与输出设备（接口）：

特殊的设备，用以识别用户各种形式的输入，并实时生成相应反馈信息③应用软件：

虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动模型的建立；三维虚拟立体声的生成；模型管理技术及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与管理等④数据库：

存放整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。

发展方向：

①动态环境建模技术；②实时三维图形生成和显示技术；③新型人机交互设备的研制；④智能化语音虚拟现实建模；⑤网络分布式虚拟现实技术的研究与应用。

常见的虚拟现实系统.①仿真驾驶系统；②军事作战系统；③医学；④虚拟城市系统。

实际生活中缺少的应用难点，导致因素：

成本高

虚拟现实技术试题（三）

一.填空题

1.虚拟现实技术的三大基本特征：

交互性，沉浸感，想象力。

2.虚拟现实系统的分类：

桌面式VR系统、沉浸式VR系统、增强式VR系统、分布式VR系统

3.虚拟现实技术：

利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。

4.一个典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成。

5.VR系统中常用的立体显示设备可分为固定式、头盔式和手持式3大类.

6.跟踪定位设备：

1、电磁波跟踪器2、超声波跟踪器3、光学跟踪器4、机械惯性其他类型跟踪器

7.建模软件：

3dsMa*、Maya及Creator等

8.影响实时动态现实的决定性因素

（1）数据空间和视频图像的好坏，

（2）等待时间是实时动态绘制技术的另一个关键指标

9.常用实时动态现实的方法有：

场景分块，可见消隐，细节选择

10.VRML源程序文件主要由VRML文件头、造型、脚本以及路由等构成

11.VRML的空间坐标系：

*轴的正向水平向右，Y轴的正向垂直向上，Z轴的正向垂直向前

12.VRML描述旋转等角度的计量单位是弧度。

13.VRML使用红绿蓝（RGB）颜色：

0.0值表示该颜色被关闭，1.0值表示该颜色完全打开。

14.Shape（形状）节点的功能是创建一个Geometry域（集合属性），appearance域（包含一个appearance节点）指定的材质和纹理等外观属性应用到geometry域的造型节点上。

15.Geometry的节点有4种：

Bo*（立方体），Cone（圆锥体），Cylinder（圆柱体），Sphere（球体）

16.VRML对节点的书写尤其要注意到大小写。

节点类型名称第一个单词的首字母要大写。

17.利用Transform（变换）节点可以在VRML中随意translation（平移）、rotation（旋转）和scale（缩放）。

18.Te*t文本造型节点有四个域分别为：

string（内容）length（长度）fontStyle（外观）和ma*E*tend（最大有效长度）

19.在coordinde*坐标系列表中，索引值-1用来标记一个面坐标索引表的结束。

20.VRML提供了3种纹理节点，包括ImageTe*ture（图像纹理）节点、Pi*elTe*ture（像素纹理）节点和MovieTe*ture（电影纹理）节点。

21.使用Group节点可以将多个相同或不同的节点进行编组，以构造复杂造型。

22.纹理映射使用Appearance节点的te*ture域或te*tureTransform域。

23.VRML的声音涉及两个部分：

声源和声音发射器。

24.可引用的声音文件类型：

WAV、MID和MPEG等3种。

25.VRML中光源节点：

PointLight点光源，DirectionalLight平行光源，SpotLight锥光源

26.通过设置NavigationInfo节点headlight域的值域，关闭由VRM空间默认提供的灯头可以增强附加光源昌盛的光照效果。

27.动画实现必备的两个要素：

一用来制作动画时间值的时钟，另一个随时间如何改变物体的描述。

28.VRML提供了PositionInterpolator（位置）、OrientationInterpolator（朝向旋转）、ColorInterpolator（颜色）、ScalarInterpolator（标量）等多个插补器节点来控制动画。

29.插补器使用关键时刻和关键值，关键时刻在key域中指定，关键值列表在keyValue域中指定。

30.TimeSensor（时间传感器）它设置开始动画，结束动画和控制动画的播放速度等属性。

31.TouchSensor传感器必须和感知接触的造型节点放在同一个组节点下，否则无法正确感知事件。

二.单项选择题

1、网络带宽是网络能够发送数据到目的主机的（A）

A、速率B、最大值C、时间D、最小值

2、基于组播的系统的网络虚拟环境设计中最难的决定是在不同的组播级中划分（B）

A、数据流B、信息流C、工作流D、编码

3、（C）提供有关实体的动态位置，方向和结构的最高层次细节。

A、I/O通道B、中体通道C、全体通道D、刚体通道

4、网络虚拟环境划分技术带来的最大效率来自与通过利用一个特定服务器的客户端间的（D）降低中间服务器间的通信开销。

A、数据流B、数据包C、信息分时D、信息定位

5、下面属于扩展几何对象是（B）A、立方体B、圆角柱体C、几何球体D、圆锥体

6、平衡好即指任务的分配充分利用有限的（A）时间以及存储空间。

A、处理器B、周期运行C、位置配制D、渲染

7、二维造型的Boolean运算有三种，而Boolean对象的运算有四种，下面哪一种不属于二维造型的Boolean运算（D）A、Union（合并）B、Subtraction（相减）

C、Intersection（交集）D、Cut（删除）

8、下面不属于对象变换的是（D）A、旋转对象B、移动对象C、缩放对象D、组合对象

9、材质基本参数中通过三个颜色块来控制材质的颜色，下面属于材质基本参数颜色块的是（B）A、Ambient（环境色）B、Reffection（反射色）C、Diffuse（漫反射）D、Specular（高光色）

三．问答题

1.虚拟现实技术的应用领域：

1、教育与训练（仿真教学与实验、特殊教育、多种专业训练、应急演练和军事演习）2、设计与规划3、科学计算可视化4、商业领域5、艺术与娱乐

2.虚拟现实技术的研究目标：

消除人所处的环境和计算机系统之间的界限，即在计算机系统提供的虚拟空间中，人可以使用眼睛、耳朵、皮肤、手势和语言等各种感觉器官直接与之发生交互，这就是虚拟环境下的自然交互技术。

即为自然交互。

3.试述典型的虚拟现实系统的工作原理一个典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统（包括VR软件和VR环境数据库）和VR输入、输出设备等组成。

其中，计算机是VR系统的心脏，负责构建虚拟世界和实现人机交互。

VR软件负责提供友好的人机交互界面，使用户具备实时构建和参与虚拟世界的能力。

VR输入输出设备用于观察和操纵虚拟世界。

用户与虚拟世界交互的大致过程：

用户首先激活头盔、手套和话筒等输入设备。

为计算机提供输入信号，VR软件收到由跟踪器和传感器送来的输入信号后加以处理，然后对虚拟环境数据库做必要的更新，调整当前的虚拟环境场景，并将这一新视点下的三维视觉图像以及其他（如声音，触觉，力反馈等）信息立即传送到相应的输出设备（头盔显示器，耳机，数据手套等），以便用户及时获得多种感官上的虚拟效果。

4.发展虚拟现实技术的目的性他的实时三维空间表现能力、自然交互式的操作环境以及给人带来的身临其境的感觉，不但为人机交互技术开创了新的研究领域，为智能工程的应用提供了新的界面工具，为各类工程大规模数据可视化提供了新的描述方法，同时还为人们探索宏观世界和微观世界的运动变化规律提供了极大的便利.

5.三维虚拟声音的特点

（1）、全向三维定位特性：

（在三维虚拟环境中实时跟踪虚拟声源的能力。

使用户准确判断精确位置，符合真实世界的听觉方式）

（2）、三维实时跟踪特性：

（三维虚拟环境中实时跟踪虚拟声源位置变化或虚拟影像变化的能力）

6.VR系统中常用的人机自然交互的技术以及他们分别适用的工作

（1）手势识别技术。

适用于：

导航、位置重置，它还适用于一些快速但不要求很精确的三维物体操作。

（2）面部表情识别技术。

该技术的三个步骤：

表情的跟踪，表情的编码，表情的识别（利用6种表情的简化FACS规则进行识别）

（3）眼动跟踪技术。

多被用于军事（如飞行员观察记录）、阅读以及帮助残疾人进行交互等领域.

7.全三维景技术的基本原理三维全景技术是日趋流行的一种视觉新技术，它的原始资料不是利用计算机生成的模拟图像，而是利用照相机平移或旋转所得的序列图像样本，通过拼接技术生成全景图像，因而具有强烈的动感影像透视效果，并能带来全新的真实现场感和交互感

71.物理仿真技术需要解决的问题

（1）、设计数学模型（利用数学模型来实现，描述虚拟对象行为和运动的一组方程式）

（2）、创建物理属性（从基本几何建模出发，将时间、长度、质量和力经过抽象处理，与图形学中的元素，如帧、绝对坐标、节点和面等结合起来）

（3）、实现碰撞检测（对用户和虚拟对象加以限制，防止出现两个对象自由穿透的情景）

8.VRML和HTML有何区别

HTML（超文本标记语言）用于定义可与更多信息相关联的二维页面额布局和内容那样，VRML用于定义可与更多信息相关联的三维世界的布局和内容

9.VRML的技术特点

基于Internet共享的虚拟世界，较低的配置需求，真正的动态交互，适用于网络现状的技术，开放式的标准

10.Vrml浏览器的作用VRML浏览器功能是接收和解释VRML文件信息，在虚拟空间中创建3D造型，并提供实时渲染的自动显示

11.*VRMLV2.0utf8为文件头，它的含义

（1）本文件是一个VRML文件。

（2）本文件遵循VRML规范的2.0版本。

（3）本文件使用国际UTF-8字符集。

12.在VRML中，可以使用DEF语句为为场景中的任何节点定义一个节点名，而后使用USE语句调用这个被定义的节点，以避免在同一场景文件中重复设置相同节点所造成的程序代码冗余

13.Inline（内联）节点的使用可以使VRML程序设计模块化，有利于分工协作，组成复杂而庞大的VRML场景,

14.VRML中的传感器两大类：

（1）接触型传感器用于检测用户对鼠标的各种操作，节点包括：

TouchSensor（触摸）、PlaneSensor（平面）、CylinderSensor（圆柱体）和SphereSensor（球体）传感器。

（2）感知型传感器用于检测用户与造型的接近程度或造型在场景中是否可见等，节点包括：

VisibilitySensor（可视）、Pro*imitySensor（接近）传感器及Collision（碰撞）编组

15.简述虚拟现实系统中有哪些主要技术.1立体显示技术2环境建模技术3真实感图形绘制技术4三维虚拟声音的实现技术5自然交互与传感技术6实时碰撞检测技术

16.VR系统的典型硬件组成:

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