虛擬現(xiàn)實技術考試題及答案.doc

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. 虛擬現(xiàn)實技術試題（一） 1、虛擬現(xiàn)實是一種高端人機接口，包括通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等多種感覺通道的實時模擬和實時交互。 2、虛擬現(xiàn)實與通常CAD系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型以及傳統(tǒng)的三維動畫是不一樣的。 3、虛擬現(xiàn)實技術應該具備的三個特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一個典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成主要由 頭盔顯示設備\多傳感器組\力反饋裝置 5、從虛擬現(xiàn)實技術的相關概念可以看出，虛擬現(xiàn)實技術在人機交互方面有了很大的改進。常被稱之為“基于自然的人機界面”計算機綜合技術，是一個發(fā)展前景非常廣闊的新技術。 6、根據(jù)虛擬現(xiàn)實對“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)劃分為四種典型類型 沉浸式\桌面式\增強式\分布式。 7、有關虛擬現(xiàn)實的輸入設備主要分為兩類。三維位置跟蹤器 8、在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入設部分，基于自然交互設備主要有力反饋設備\數(shù)據(jù)手套\三維鼠標. 9、三維定位跟蹤設備是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中關鍵設備之一，一般要跟蹤參與對象的寬度、高度、深度、俯仰角(pitch)、轉(zhuǎn)動角(yaw)和偏轉(zhuǎn)角（roll）,我們稱為6自由度（6DOF）。 10、空間位置跟蹤技術有多種，常見的跟蹤系統(tǒng)有 機械跟蹤器\電磁跟蹤器\超聲波跟蹤器\慣性跟蹤器\光學跟蹤器。 11、所謂力反饋，是運用先進的技術手段將虛擬物體的空間無能運動轉(zhuǎn)變成物理設備的機械運動，使用戶能夠體驗到真實的力度感和方向感，從而提供一個嶄新的人機交互界面。該項技術最早應用于尖端醫(yī)學和軍事領域。 12、立體顯示技術是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一種極為重要的支撐技術。要實現(xiàn)立體的顯示?，F(xiàn)已有多種方法與手段進行實現(xiàn)。主要有互補色\偏振光\時分式\光柵式\真三維顯示 . 12、正是由于人類兩眼的視差 ，使人的大腦能將兩眼所得到的細微差別的圖像進行融合，從而在大腦中產(chǎn)生有空間感的立體物體視覺。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,頭盔式顯示器，主要組成是 顯示元件\ 光學系統(tǒng) 14、洞穴式立體顯示裝置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系統(tǒng)是一套基于高端計算機的多面式的房間式立體投影解決方案,CAVE主要組成由高性能圖形工作站\投影設備\跟蹤系統(tǒng)\聲音系統(tǒng)。 13、三維視覺建模又可細分為 幾何建模、物理建模 、行為建模技術 ，分別是基于物體的幾何信息來描述物體模型的建模方法、涉及到物體的物理屬性，行為建模反映研究對象的物理本質(zhì)及其內(nèi)在的工作原理。 14、在真實感實時繪制技術中，為了提高顯示的逼真度，加強真實性，常利用的方法有紋理映射\反走樣 \環(huán)境映射。 15、在基于幾何圖形的實時繪制技術實現(xiàn)過程中，目前有下面幾種用來降低場景的復雜度，以提高三維場景的動態(tài)顯示速度的方法:預測計算法、脫機計算法、3D剪切法、可見消隱法、細節(jié)層次模型法。其中 細節(jié)層次模型法 應用較為普遍。 16、為了保證虛擬環(huán)境的真實性，常需要對虛擬物體進行碰撞檢測，實現(xiàn)方法有多種，但其中的 層次包圍盒法方法是碰撞檢測算法中廣泛使用的一種方法，它是解決碰撞檢測問題復雜性的一種有效方法。 實時繪制技術\場景簡化\快速消隱\紋理化對象\限時繪制\ 17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虛擬現(xiàn)實建模語言。是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構(gòu)的三維世界的場景建模語言，也具有平臺無關性。 18、分布式虛擬現(xiàn)實(Distributed Virtual Reality, DVR)：位于不同物理位置的多個用戶或多個虛擬環(huán)境通過網(wǎng)絡相聯(lián)結(jié)，進行信息共享和交互。 19、ＨＭＤ：頭盔顯示器是虛擬現(xiàn)實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形信號。 20、簡述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有哪些主要技術？ 1 立體顯示技術2 環(huán)境建模技術3 真實感圖形繪制技術4 三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術5 自然交互與傳感技術6 實時碰撞檢測技術 VR系統(tǒng)的典型硬件組成:顯示和觀察設備\交互設備\傳感設備\三維立體聲系統(tǒng)\三維數(shù)據(jù)獲取設備 虛擬現(xiàn)實技術試題（二） 選擇題： 1、 虛擬現(xiàn)實的本質(zhì)特征：① 沉浸感② 交互性③ 想象性 2、 沉浸感是最弱的，是虛擬現(xiàn)實最重要的技術特征。 3、視覺感知設備： ①頭盔顯示器；②立體眼鏡顯示系統(tǒng)；③洞穴式立體顯示系統(tǒng)；④響應工作臺立體顯示系統(tǒng)； ⑤墻式立體顯示系統(tǒng)；⑥裸體立體顯示系統(tǒng)。 4、電磁式位置跟蹤設備可分為交流電發(fā)射器型與直流電發(fā)射器型。 5、觸覺反饋設備：①充氣式觸覺反饋裝置；②振動式觸覺反饋裝置；③視覺式觸覺反饋裝置；④電刺激式觸覺反饋裝置；⑤神經(jīng)肌肉刺激式觸覺反饋裝置。 6、虛擬對象建模：幾何建模、圖像建模、圖像與幾何相結(jié)合建模、視覺外觀設計。 7、分形技術屬于物理建模。 8、虛擬環(huán)境建模：物理建模、行為建模、運動建模、聲音建模。 9、幾何建模的方法：①多邊形；②非統(tǒng)一有理B樣條；③構(gòu)造立體幾何。 10、碰撞檢測的方法：①直接檢測法；②包圍盒檢測法；③分割檢測法；④Lin-Canny檢測法。 名詞解釋： 虛擬現(xiàn)實技術：虛擬環(huán)境是人工構(gòu)造的，存在于計算機內(nèi)部的環(huán)境。用戶應該能夠以自然的方式與這個環(huán)境交互（包括感知環(huán)境并干預環(huán)境），從而產(chǎn)生置身于相應的真實環(huán)境中的虛幻感，沉浸感，身臨其境的感覺的一種技術。 LOD技術：即Level Of Details，細節(jié)層次。我們用LOD來描述一個物體在不同的距離上進行渲染時可選的細節(jié)程度。 在不影響畫面視覺效果的條件下，通過逐次簡化景物的表面細節(jié)來減少場景的幾何復雜性，從而提高繪制算法效率的技術。 消隱技術：就是要解決形體的二義性問題，通過消隱線或消隱面方法，提高圖形的真實感的技術。要消除二義性，必須在繪制時消除被遮擋的不可見的線或面，稱作消除隱藏線或隱藏面，或簡稱為消隱。消隱技術就是給定一組三維對象及投影方式（視見約束），判定線、面或體的可見性的過程。 景深技術：指被攝景物中能產(chǎn)生較為清晰影像的最近點至最遠點的距離。 簡答題： 1. 關于行為建模、行人的運動建模有哪些？ 行為建模:基于Agent的行為建模，基于狀態(tài)圖的行為建模，基于物理的行為建模，基于特征的行為建模和基于事件驅(qū)動的行為建模。 行人的運動建模有典型代表性模型有：元胞自動機模型、磁力場模型、社會力模型以及排隊論模型等。 2.光照模型反射和透射的光則進入我們的視覺系統(tǒng)，我們便看見物體。為此，我們需要了解已知物理形態(tài)和光源性質(zhì)的條件下，計算物體的光照效果的數(shù)學模型。最常使用的表面明暗光滑法的方法有兩種：gourand方法和phong模型。 Phong模型：phong光滑發(fā)不是采用亮度插值，二十采用法線方向插值。然后，按照插值后每一點的法線方向，用光照模型求其亮度。用phong方法可以產(chǎn)生很好地鏡面反射的高光效果，真實感更強，但同時，計算工作量也大。 3.紋理映射過程：當光柵化程序檢索到對應的紋理像素的顏色后，用它來改變明暗模型中的像素顏色。這個過程成為調(diào)制，用紋理顏色乘以幾何處理引擎輸出的表面顏色。 4.消隱技術分類：包圍盒技術、空間分割技術 論述題： 關于虛擬現(xiàn)實的構(gòu)成部分，應用方向發(fā)展方向？ 構(gòu)成部分：①計算機：是系統(tǒng)的心臟，也稱之為虛擬世界的發(fā)動機。負責虛擬世界的生成、人與虛擬世界的自然交互等功能的實現(xiàn)②輸入與輸出設備(接口)：特殊的設備，用以識別用戶各種形式的輸入，并實時生成相應反饋信息③應用軟件：虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、運動模型的建立；三維虛擬立體聲的生成；模型管理技術及實時顯示技術、虛擬世界數(shù)據(jù)庫的建立與管理等④數(shù)據(jù)庫：存放整個虛擬世界中所有物體的各方面信息。 發(fā)展方向：①動態(tài)環(huán)境建模技術；②實時三維圖形生成和顯示技術；③ 新型人機交互設備的研制；④智能化語音虛擬現(xiàn)實建模；⑤網(wǎng)絡分布式虛擬現(xiàn)實技術的研究與應用。 常見的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)？ ①仿真駕駛系統(tǒng)；②軍事作戰(zhàn)系統(tǒng)；③醫(yī)學；④虛擬城市系統(tǒng)。 實際生活中缺少的應用難點，導致因素：成本高 虛擬現(xiàn)實技術試題（三） 一.填空題 1. 虛擬現(xiàn)實技術的三大基本特征：交互性，沉浸感，想象力。 2. 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類：桌面式VR系統(tǒng)、沉浸式VR系統(tǒng)、增強式VR系統(tǒng)、分布式VR系統(tǒng) 3. 虛擬現(xiàn)實技術：利用計算機生成一種模擬環(huán)境，并通過多種專用設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術。 4. 一個典型的VR系統(tǒng)主要由計算機軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設備等組成。 5. VR系統(tǒng)中常用的立體顯示設備可分為固定式、頭盔式和手持式3大類. 6. 跟蹤定位設備：1、電磁波跟蹤器 2、超聲波跟蹤器 3、光學跟蹤器 4、機械慣性其他類型跟蹤器 7. 建模軟件：3ds Max、Maya及Creator等 8. 影響實時動態(tài)現(xiàn)實的決定性因素 （1）數(shù)據(jù)空間和視頻圖像的好壞， （2）等待時間是實時動態(tài)繪制技術的另一個關鍵指標 9. 常用實時動態(tài)現(xiàn)實的方法有：場景分塊，可見消隱，細節(jié)選擇 10. VRML源程序文件主要由VRML文件頭、造型、腳本以及路由等構(gòu)成 11. VRML的空間坐標系：X軸的正向水平向右，Y軸的正向垂直向上，Z軸的正向垂直向前 12. VRML描述旋轉(zhuǎn)等角度的計量單位是弧度。 13. VRML使用紅綠藍（RGB）顏色：0.0值表示該顏色被關閉，1.0值表示該顏色完全打開。 14. Shape（形狀）節(jié)點的功能是創(chuàng)建一個Geometry域（集合屬性），appearance域（包含一個appearance節(jié)點）指定的材質(zhì)和紋理等外觀屬性應用到geometry域的造型節(jié)點上。15.Geometry的節(jié)點有4種：Box（立方體），Cone（圓錐體），Cylinder（圓柱體），Sphere（球體） 16. VRML對節(jié)點的書寫尤其要注意到大小寫。節(jié)點類型名稱第一個單詞的首字母要大寫。 17. 利用Transform （變換）節(jié)點可以在VRML中隨意translation（平移）、rotation（旋轉(zhuǎn)）和scale（縮放）。 18. Text文本造型節(jié)點有四個域分別為：string（內(nèi)容） length（長度）fontStyle（外觀）和maxExtend（最大有效長度） 19. 在coordindex坐標系列表中，索引值-1用來標記一個面坐標索引表的結(jié)束。 20. VRML提供了3種紋理節(jié)點，包括ImageTexture（圖像紋理）節(jié)點、PixelTexture（像素紋理）節(jié)點和MovieTexture（電影紋理）節(jié)點。 21. 使用Group節(jié)點可以將多個相同或不同的節(jié)點進行編組，以構(gòu)造復雜造型。 22. 紋理映射使用Appearance節(jié)點的texture域或textureTransform域。 23. VRML的聲音涉及兩個部分：聲源和聲音發(fā)射器。 24. 可引用的聲音文件類型：WAV、MID和MPEG等3種。 25. VRML中光源節(jié)點：PointLight點光源，DirectionalLight平行光源，SpotLight錐光源 26. 通過設置NavigationInfo節(jié)點headlight域的值域，關閉由VRM空間默認提供的燈頭可以增強附加光源昌盛的光照效果。 27. 動畫實現(xiàn)必備的兩個要素：一用來制作動畫時間值的時鐘，另一個隨時間如何改變物體的描述。 28.VRML提供了PositionInterpolator（位置）、OrientationInterpolator（朝向旋轉(zhuǎn)）、ColorInterpolator（顏色）、ScalarInterpolator（標量）等多個插補器節(jié)點來控制動畫。 29. 插補器使用關鍵時刻和關鍵值 ， 關鍵時刻在key域中指定，關鍵值列表在keyValue域中指定。 30. TimeSensor（時間傳感器）它設置開始動畫，結(jié)束動畫和控制動畫的播放速度等屬性。31. TouchSensor傳感器必須和感知接觸的造型節(jié)點放在同一個組節(jié)點下，否則無法正確感知事件。 2. 單項選擇題 1、 網(wǎng)絡帶寬是網(wǎng)絡能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到目的主機的（A） A、 速率 B、最大值 C、時間 D、最小值 2、 基于組播的系統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬環(huán)境設計中最難的決定是在不同的組播級中劃分（B） A、 數(shù)據(jù)流 B、信息流 C、工作流 D、編碼 3、 （C）提供有關實體的動態(tài)位置，方向和結(jié)構(gòu)的最高層次細節(jié)。 A、 I/O通道 B、中體通道 C、全體通道 D、剛體通道 4、 網(wǎng)絡虛擬環(huán)境劃分技術帶來的最大效率來自與通過利用一個特定服務器的客戶端間的（D）降低中間服務器間的通信開銷。 A、數(shù)據(jù)流 B、數(shù)據(jù)包 C、信息分時 D、信息定位 5、下面屬于擴展幾何對象是（B） A、立方體 B、圓角柱體 C、幾何球體 D、圓錐體 6、平衡好即指任務的分配充分利用有限的（A）時間以及存儲空間。 A、處理器 B、周期運行 C、位置配制 D、渲染 7、二維造型的Boolean運算有三種，而Boolean對象的運算有四種，下面哪一種不屬于二維造型的Boolean運算（D） A、Union（合并） B、Subtraction（相減） C、Intersection（交集） D、Cut（刪除） 8、 下面不屬于對象變換的是（D） A、旋轉(zhuǎn)對象 B、移動對象 C、縮放對象 D、組合對象 9、 材質(zhì)基本參數(shù)中通過三個顏色塊來控制材質(zhì)的顏色，下面屬于材質(zhì)基本參數(shù)顏色塊的是（B) A、Ambient（環(huán)境色） B、Reffection（反射色）C、Diffuse（漫反射） D、Specular（高光色） 三．問答題 1. 虛擬現(xiàn)實技術的應用領域：1、教育與訓練（仿真教學與實驗、特殊教育、多種專業(yè)訓練、應急演練和軍事演習） 2、設計與規(guī)劃 3、科學計算可視化 4、商業(yè)領域 5、藝術與娛樂 2. 虛擬現(xiàn)實技術的研究目標：消除人所處的環(huán)境和計算機系統(tǒng)之間的界限，即在計算機系統(tǒng)提供的虛擬空間中，人可以使用眼睛、耳朵、皮膚、手勢和語言等各種感覺器官直接與之發(fā)生交互，這就是虛擬環(huán)境下的自然交互技術。即為自然交互。 3. 試述典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的工作原理 一個典型的VR系統(tǒng)主要由計算機軟、硬件系統(tǒng)（包括VR軟件和VR環(huán)境數(shù)據(jù)庫）和VR輸入、輸出設備等組成。其中，計算機是VR系統(tǒng)的心臟，負責構(gòu)建虛擬世界和實現(xiàn)人機交互。 VR軟件負責提供友好的人機交互界面，使用戶具備實時構(gòu)建和參與虛擬世界的能力。 VR輸入輸出設備用于觀察和操縱虛擬世界。用戶與虛擬世界交互的大致過程：用戶首先激活頭盔、手套和話筒等輸入設備。為計算機提供輸入信號，VR軟件收到由跟蹤器和傳感器送來的輸入信號后加以處理，然后對虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫做必要的更新，調(diào)整當前的虛擬環(huán)境場景，并將這一新視點下的三維視覺圖像以及其他（如聲音，觸覺，力反饋等）信息立即傳送到相應的輸出設備（頭盔顯示器，耳機，數(shù)據(jù)手套等），以便用戶及時獲得多種感官上的虛擬效果。 4. 發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術的目的性 他的實時三維空間表現(xiàn)能力、自然交互式的操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境的感覺，不但為人機交互技術開創(chuàng)了新的研究領域，為智能工程的應用提供了新的界面工具，為各類工程大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法，同時還為人們探索宏觀世界和微觀世界的運動變化規(guī)律提供了極大的便利 . 5. 三維虛擬聲音的特點 (1)、全向三維定位特性：（在三維虛擬環(huán)境中實時跟蹤虛擬聲源的能力。使用戶準確判斷精確位置，符合真實世界的聽覺方式） (2)、三維實時跟蹤特性：（三維虛擬環(huán)境中實時跟蹤虛擬聲源位置變化或虛擬影像變化的能力） 6. VR系統(tǒng)中常用的人機自然交互的技術以及他們分別適用的工作 （1）手勢識別技術。適用于：導航、位置重置， 它還適用于一些快速但不要求很精確的三維物體操作。 （2）面部表情識別技術。該技術的三個步驟：表情的跟蹤，表情的編碼，表情的識別（利用6種表情的簡化FACS規(guī)則進行識別） （3）眼動跟蹤技術。多被用于軍事（如飛行員觀察記錄）、閱讀以及幫助殘疾人進行交互等領域. 7. 全三維景技術的基本原理 三維全景技術是日趨流行的一種視覺新技術，它的原始資料不是利用計算機生成的模擬圖像，而是利用照相機平移或旋轉(zhuǎn)所得的序列圖像樣本，通過拼接技術生成全景圖像，因而具有強烈的動感影像透視效果，并能帶來全新的真實現(xiàn)場感和交互感 71. 物理仿真技術需要解決的問題 (1)、設計數(shù)學模型（利用數(shù)學模型來實現(xiàn)，描述虛擬對象行為和運動的一組方程式） (2)、創(chuàng)建物理屬性（從基本幾何建模出發(fā)，將時間、長度、質(zhì)量和力經(jīng)過抽象處理，與圖形學中的元素，如幀、絕對坐標、節(jié)點和面等結(jié)合起來） (3)、實現(xiàn)碰撞檢測（對用戶和虛擬對象加以限制，防止出現(xiàn)兩個對象自由穿透的情景） 8. VRML和HTML有何區(qū)別 HTML（超文本標記語言）用于定義可與更多信息相關聯(lián)的二維頁面額布局和內(nèi)容那樣，VRML用于定義可與更多信息相關聯(lián)的三維世界的布局和內(nèi)容 9. VRML的技術特點 基于Internet共享的虛擬世界，較低的配置需求，真正的動態(tài)交互，適用于網(wǎng)絡現(xiàn)狀的技術，開放式的標準 10. Vrml瀏覽器的作用 VRML瀏覽器功能是接收和解釋VRML文件信息，在虛擬空間中創(chuàng)建3D造型，并提供實時渲染的自動顯示 11. #VRML V2.0 utf8為文件頭，它的含義 （1）本文件是一個VRML文件。（2）本文件遵循VRML規(guī)范的2.0版本。 (3）本文件使用國際UTF-8字符集。 12. 在VRML中，可以使用DEF語句為為場景中的任何節(jié)點定義一個節(jié)點名，而后使用USE語句調(diào)用這個被定義的節(jié)點，以避免在同一場景文件中重復設置相同節(jié)點所造成的程序代碼冗余 13. Inline（內(nèi)聯(lián)）節(jié)點的使用可以使VRML程序設計模塊化，有利于分工協(xié)作，組成復雜而龐大的VRML場景, 14. VRML中的傳感器兩大類： （1）接觸型傳感器用于檢測用戶對鼠標的各種操作，節(jié)點包括：TouchSensor（觸摸）、PlaneSensor（平面）、CylinderSensor（圓柱體）和SphereSensor（球體）傳感器。 （2）感知型傳感器用于檢測用戶與造型的接近程度或造型在場景中是否可見等，節(jié)點包括：VisibilitySensor（可視）、ProximitySensor（接近）傳感器及Collision（碰撞）編組 15.簡述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有哪些主要技術？ 1 立體顯示技術2 環(huán)境建模技術3 真實感圖形繪制技術4 三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術5 自然交互與傳感技術6 實時碰撞檢測技術 16.VR系統(tǒng)的典型硬件組成:顯示和觀察設備\交互設備\傳感設備\三維立體聲系統(tǒng)\三維數(shù)據(jù)獲取設備 精選word范本！