lume）的概念。所谓的阴影体积其实就是物体在挡住光源后会形成一光源无法直接照射的空间。若有其它物体接触此空间，则该物体就会有阴影产生。基本上，这些算法都十分耗时，且和场景复杂度及光源数都很有关系。这种情况对动态的虚拟现实应用并不适合。所以目前一般虚拟现实应用软件并没有真实的阴影处理，而只有提供简单的、粗糙的阴影以加强视觉效果，如只对某平面作投影。目前有个趋势就是把阴影产生的处理用硬件来做，如透过OpenGL的模版缓存器（stencil buffer）可协助阴影的产生。因此如何把阴影产生法成功地应用在动态环境中是当前一个主要的课题。对整体照明算法而言，把热辐射法应用在动态环境中的作法，近年来一直有相关的研究提出，却都无法满足虚拟现实实时互动的需求。目前动态热辐射法的技术有两大类，其中一类的方法是延伸渐进收敛式（prOGREssive refinement）热辐射法[10,13]来满足动态环境的需求，其主要的观念在于能量的重新分配，即根据物体移动前后的形式因子（form factor）的变化量来重新分配已散发出去的能量，而有所谓的正能量和负能量被分配到环境中；另一类的方法是延伸阶层式热辐射法（hierarchical radiosity）将之应用在动态环境中 [1,23]。阶层式热辐射法将环境中的多边形作阶层式的切割，并在有效的误差控制下，在适当的阶层之间建立能量的连结，代表环境中能量的转换与传递。而动态阶层式热辐射法利用有效的算法把受环境变化影响的连结迅速的确认出来，并作适当的更新以反映环境中能量的变化。对现阶段而言，这两类热辐射法的技术仍尚待突破，才能成功地应用在实际的虚拟现实系统中。

    6、临界时间计算

    在一般的虚拟现实的应用里，维持一个稳定且快速的显像速率（frame rate）是绝对必需的；否则不仅会使得整体运作的效能降低，还会造成使用者身体上的不适，导致许多和虚拟环境之间互动的困难。为了达成具有稳定且快速的显像速率，必须作一有效的时间控制，使得虚拟现实系统中的各项运算资源都能合理分配给各项的系统单元，以期系统中的各类运作或运算都能在各自的临界时间（critical time）内完成，这就是所谓的临界时间计算（time-critical computing）[12,16]。

    临界时间计算的主要概念为，在使用者给定整体系统运作效能或一个固定的显像速率之下，找出在各项质量因素中的一个平衡点（系统运作的时间也为各项质量因素之一）；因此，为了达到一个迅速的运作的时间，其它的质量因素，如显像质量与运算结果的准确性，必须在有效的控制下适度地牺牲。

    在一个事先给定的时间内，具有临界时间计算的系统必须在此一时间内完成系统中各项的运算。如果给予的时间并不足以完成所需的各项运算的话，临界时间计算的机制则必须能降低各项的运算质量以达成在给予的时间内完成所有运算的要求。因此，一个具有临界时间计算的系统必须要具备运算时间预测、降低各项的运算质量和排程各项运算等三大特性。

    一般而言，要得到完全准确的运算时间预测是不可能的，原因是我们并无法得知系统中的一个程序或程序何时终结。此外，进行运算时间预测所花费的时间必须比真正花在运算的时间要来的短，如此才有剩余的时间来进行运算；而为了使进行运算时间预测所花时间尽可能地低，利用经验法则及只考虑几个重要的变量来预测运算时间是常见可行的作法。

    当预测所得的运算时间大于使用者所给定的运算时间时，临界时间计算的机制必须有能力对系统中的各项运算作减化，以达到在临界时间内完成所需运算的要求，因而一些运算的质量须牺牲；要达到此目标，必须找出系统中的质量要素及改变的方式。一般改变的方式分为两类，即连续与离散方式，如系统的更新频率为连续方式而多边形的分辨率之改变为离散方式；另外各项简化运算所花费的代价也须评估，而代价较低的质量要素则首先考虑被牺牲。

    在给定的时间内，各项的运算必须要透过排程控制器来作协调。为了适当分配时间给各项运算，排程控制器须利用上述预测所得的结果来进行排程。如果运算单元无法在排程控制器所给定的时间内完成运算的话，则牺牲运算的质量来减化运算。因此，排程控制器要有能力决定各项运算的重要性与优先级，及运算质量的牺牲程度。
   
    一个实用的虚拟现实系统必须要有临界时间计算的能力才能达到实时、互动的需求；然而对于临界时间计算的研究现阶段仍在起步当中，目前的虚拟现实系统皆尚未有临界时间计算的机制。

    7、动态机制处理

    在虚拟现实的相关技术中，我们首先考虑的是如何建构物体的实体模型及如何真实地把它们显示在屏幕上。一旦要将这些技术应用到真实世界的模拟时，还须考虑一些自然法则的模拟。其中最重要的就是物体碰撞的仿真，这包含碰撞侦测（collision detection）与碰撞反应（collision response）[19]。

    早期碰撞侦测的应用是在机器人的运动上，用以确保机器人行走的轨迹不会和空间中其它固定物体发生碰撞，一般称为路径规划 [8]。而近年来，碰撞侦测技术也成为虚拟现实等仿真真实系统的核心技术。常见应用如飞行模拟，用来计算飞机的飞行轨迹是否会和其它障碍物相撞；如驾驶训练中用来判断使用者在环境中行进的路径是否可接受；另外在巡访系统中可防止使用者穿越墙壁。

    碰撞侦测的技术可分为两种，一是解决碰撞侦测的问题时只考虑每个侦测的瞬间物体是否重迭以判断两者是否发生碰撞。这类的方法只计算「侦测瞬间」物体是否发生碰撞，所以在时间轴上只考虑一个一个时间取样点而非连续的时间线，因此我们称这类的方法称为「离散时间之碰撞侦测」（discrete-time collision detection）。很明显的，离散时间之碰撞侦测只在离散的时