------访浙江大学CAD&CG国家重点实验室
《中国计算机报》记者
刘晖
为了更好地向读者介绍当前虚拟环境技术发展的现状和未来，笔者走访了浙江大学计算机辅助设计和图形学（CAD＆CG）国家重点实验室主任彭群生教授。
从1989年开始建设的浙江大学计算机辅助设计和图形学（CAD＆CG）国家重点实验室，在1990年经国家教委批准对外开放。其中，实验室从90年代中期开始虚拟环境技术研究，在1999年引进了一台4个CPU的SGI
Onyx2工作站，建立了4屏幕的CAVE环境，在这个平台上开展了大量工作。
虚拟环境技术的现状与未来
实验室主任彭群生教授谈到图形学的发展时说，从整体而言，图形学历经了二维图形、三维图形和实时图形仿真的阶段，正向着多媒体虚拟环境的方向发展。
经过多年的发展，虚拟环境技术已经取得了长足的进步，而且在建筑、工程、水利、城市规划、军事等领域得到了广泛的应用。不过彭群生教授指出，虚拟环境技术要达到真正让人身临其境的效果，还需要克服几个瓶颈问题：
听觉作为人类感受环境的重要工具，也渐渐成为虚拟环境研究的对象。由于声音在空间传播时，存在非常复杂的反射、衍射等问题，
甚至比当前的图形计算更加复杂。
彭教授说，这些瓶颈问题正是他们研究的课题，而他们每日辛勤工作的核心，也都是为了“真实感受的实时生成。”
虚拟环境与计算机
虚拟环境系统对于计算机硬件的图形功能要求极高。由于在虚拟环境应用中所涉及到的仿真对象的图形结构极为复杂，而且系统需具备实时的图形反应速度，不仅涉及到主体视角变化，而且大量的周边环境也会随之发生变化。
彭教授带我参观了他们的CAVE环境，用一段空间站内部景观的演示程序让笔者亲身体会到了虚拟环境系统的威力。带上液晶眼镜、关闭环境灯光，投影在前、左、右和下方的图像忽然有了纵深感，而且纷纷“活”了起来。通过装有跟踪装置的头盔，整个环境也会跟着我们抬头、低头而变化。强烈的立体感让笔者禁不住要扶住身边的人，生怕会掉进虚拟的深渊中。
打开灯，走出虚幻的空间，彭教授告诉笔者，这样一个场景由几百万个多边形组成，而且为了实现连续感和立体感，其刷新频率高达每秒90-120帧。因而虚拟环境用的计算机系统需要具备极快的图形处理能力，一般应达到每秒钟处理四百一十七万个三角形的能力。因此，彭教授表示，虽然目前IA架构的图形工作站发展非常迅猛，但对于高档的虚拟环境应用而言，则是非SGI
Onyx2这样的“超级计算机”莫属了。
彭教授拍了拍身边那台比自己还要高大很多的SGI
Onyx2工作站说，选择它就是看中了SGI公司全面的处理技术。因为人类的视觉非常敏锐，如果在虚拟环境的大屏幕上出现一个像素的问题，也会非常“扎眼”，最终影响到整个系统的真实感。而SGI成熟的图形处理技术不仅包括工作站本身出色的计算能力，而且其配套软件也可以实现大量的功能、让最终的显示效果更加真实连续。
谈到虚拟环境技术的未来，彭教授充满了希望，他说，交叉产生的都是好东西——雪山与流水的交叉产生了九寨沟这样的人间奇景；视觉与图像学的交叉则产生了虚拟环境这个越来越受人们关注的课题。随着虚拟环境基础理论算法研究的进一步深入，随着这种系统应用的领域越来越广泛，人们可以通过它们来拓展自己的感受空间，享受数字化的“真实”。
CAVE自动虚拟环境
CAVE是一种房间大小的多用户虚拟现实系统，三维的感觉来自投影到观察者四周的（前、左、右、下）4个显示屏幕上的计算机图像，这四个屏幕组成了一个围绕观察者的立方体。加上立体投影和有空间感的音响系统，用户可以感到更强的真实感。
在CAVE中，可以有多个观察者同时分享虚拟现实的感受。其中之一是主导观察者，系统通过头戴式跟踪系统产生相应的立体透视。其他用户为被动观察者。用户还可以通过一根与手部跟踪设备相连的指点棒，可以用于导航和处理虚拟物体。例如数据手套之类的其他设备也可以作为操作界面。