元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)操培訓(xùn)試卷附答案1.單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.1在Unity中，用于將現(xiàn)實(shí)世界坐標(biāo)映射到虛擬世界坐標(biāo)的核心組件是A.TransformB.CameraC.TrackedPoseDriverD.Raycaster答案：C1.2下列哪一項(xiàng)不是OpenXR標(biāo)準(zhǔn)定義的交互配置文件A.OculusTouchB.ValveIndexC.WindowsMixedRealityD.NVIDIADLSS答案：D1.3在VR場(chǎng)景渲染中，為了減少眩暈感，最優(yōu)先保證的技術(shù)指標(biāo)是A.分辨率B.幀率≥90fpsC.色域D.對(duì)比度答案：B1.4MetaQuest2頭顯默認(rèn)的瞳距調(diào)節(jié)范圍是A.58–62mmB.58–72mmC.60–70mmD.55–75mm答案：B1.5在Blender中導(dǎo)出GLTF模型到Unity時(shí)，為防止材質(zhì)丟失，應(yīng)勾選A.EmbedAnimationsB.ExportCamerasC.ExportMaterials+TexturesD.ApplyModifiers答案：C1.6下列關(guān)于6DoF追蹤的描述，正確的是A.僅檢測(cè)旋轉(zhuǎn)B.僅檢測(cè)位移C.同時(shí)檢測(cè)位移與旋轉(zhuǎn)D.需要外置激光基站才能工作答案：C1.7在H.265編碼的360°視頻中，提高赤道帶像素密度的采樣方式稱為A.EquirectangularB.CubeMapC.ERPD.EquatorialPadding答案：D1.8使用SteamVRPlugin時(shí)，用于監(jiān)聽手柄按鈕事件的接口是A.SteamVR_TrackedObjectB.SteamVR_InputC.SteamVR_RenderD.SteamVR_LoadLevel答案：B1.9在數(shù)字孿生場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)同步的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是A.TCPB.UDPC.HTTP/2D.WebRTC答案：B1.10下列哪項(xiàng)不是造成VR暈動(dòng)癥的直接原因A.視覺與前庭信息沖突B.幀率過低C.鏡片畸變校正不足D.手柄電量不足答案：D2.多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）2.1以下哪些屬于常見的VR交互范式A.RaycastingB.DirectHandGrabC.WidgetbasedMenuD.GazeandDwell答案：ABCD2.2在Unity的XRInteractionToolkit中，實(shí)現(xiàn)可抓取物體需要添加的組件包括A.XRGrabInteractableB.RigidbodyC.ColliderD.NavMeshAgent答案：ABC2.3關(guān)于WebXR的沉浸式會(huì)話，下列說法正確的是A.需要HTTPSB.支持AR與VRC.可直接調(diào)用getUserMediaD.依賴OpenGLES3.0答案：ABC2.4以下哪些技術(shù)可以降低VR渲染延遲A.TimeWarpB.SpaceWarpC.FoveatedRenderingD.VSyncOff答案：ABC2.5在構(gòu)建多人元宇宙房間時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的安全機(jī)制有A.數(shù)據(jù)加密B.用戶身份驗(yàn)證C.內(nèi)容審核D.區(qū)塊鏈確權(quán)答案：ABCD3.填空題（每空2分，共20分）3.1在Unity中，使用________函數(shù)可將世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)。答案：WorldToScreenPoint3.2OpenXR中，表示左手食指關(guān)節(jié)的語(yǔ)義路徑是________。答案：/user/hand/left/input/index/value3.3若360°視頻幀寬為8192，則其垂直角度每像素分辨率約為________度/像素。答案：0.044（180/4096）3.4在SteamVR的TrackingUniverse中，默認(rèn)地面高度相對(duì)于追蹤原點(diǎn)為________米。答案：03.5當(dāng)使用OculusLink串流時(shí)，USBC接口最低需要________Gbps帶寬。答案：53.6在Blender中，將模型減面至1%的命令修飾器名稱是________。答案：Decimate3.7用于描述VR頭顯視場(chǎng)角的英文縮寫是________。答案：FOV3.8若一臺(tái)VR頭顯單眼分辨率為1832×1920，雙眼總像素為________。答案：70348803.9在UnityShader中，用于獲取紋理坐標(biāo)的語(yǔ)義是________。答案：TEXCOORD03.10數(shù)字孿生中，將物理傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)映射到虛擬模型的過程稱為________。答案：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)同步4.判斷題（每題1分，共10分；正確寫“T”，錯(cuò)誤寫“F”）4.1所有VR頭顯都必須外置基站才能實(shí)現(xiàn)6DoF追蹤。答案：F4.2WebXR可以在ChromeforAndroid的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻\(yùn)行。答案：T4.3在Unity中，XRSettings里勾選VirtualRealitySupported即可自動(dòng)支持所有頭顯。答案：F4.4使用MSAAx4會(huì)顯著增加GPU負(fù)載但能有效減少鏡面鋸齒。答案：T4.5區(qū)塊鏈?zhǔn)窃钪娼?jīng)濟(jì)系統(tǒng)唯一可行的記賬技術(shù)。答案：F4.6在VR場(chǎng)景中使用實(shí)時(shí)光照比烘焙光照對(duì)性能更友好。答案：F4.7OculusQuest系列采用InsideOut追蹤方案。答案：T4.8在OpenXR中，動(dòng)作綁定必須在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，不可提前配置。答案：F4.9360°立體視頻通常采用上下眼TOPBOTTOM格式存儲(chǔ)。答案：T4.10使用FoveatedRendering時(shí)，邊緣像素著色頻率可以降低。答案：T5.簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）5.1簡(jiǎn)述VR渲染管線中與眩暈感直接相關(guān)的三大延遲來(lái)源，并給出各自優(yōu)化方法。答案：1.傳感器延遲：IMU采樣到姿態(tài)計(jì)算完成的時(shí)間；優(yōu)化：提高采樣頻率至1kHz，使用預(yù)測(cè)算法。2.渲染延遲：CPU提交DrawCall到GPU完成時(shí)間；優(yōu)化：采用SinglePassStereo、GPUInstancing、幀前預(yù)測(cè)。3.顯示延遲：GPU完成到像素點(diǎn)亮的時(shí)間；優(yōu)化：使用OLED低余暉屏、TimeWarp/SpaceWarp重投影。5.2說明在Unity中實(shí)現(xiàn)基于手勢(shì)識(shí)別的空中拖拽物體的關(guān)鍵步驟。答案：1.導(dǎo)入U(xiǎn)ltraleapSDK，配置HandTrackingProvider。2.為待拖拽物體添加Rigidbody與XRGrabInteractable。3.編寫HandTranslationDetector，當(dāng)Pinch強(qiáng)度>0.9且射線擊中物體時(shí)，調(diào)用SelectEnter。4.在Update中實(shí)時(shí)將HandPalmPosition賦給物體Rigidbody的MovePosition，保持物理連續(xù)性。5.當(dāng)Pinch釋放，調(diào)用SelectExit，關(guān)閉isKinematic，恢復(fù)重力。5.3列舉構(gòu)建跨平臺(tái)VR應(yīng)用時(shí)，針對(duì)Quest與PCVR雙端需要處理的三個(gè)兼容性差異，并給出解決方案。答案：1.性能差異：Quest使用移動(dòng)端GPU；方案：Quest端使用簡(jiǎn)化Shader、烘焙光照、LOD群。2.輸入差異：Quest為手柄+手勢(shì)，PCVR可能有Index指虎；方案：用OpenXR統(tǒng)一動(dòng)作映射，動(dòng)態(tài)加載控制器模型。3.串流延遲：PCVR無(wú)線串流增加20ms；方案：?jiǎn)⒂肙culusAirLink或SteamVRSpaceWarp，預(yù)測(cè)渲染幀。6.計(jì)算題（每題10分，共20分）6.1已知某VR場(chǎng)景單眼渲染分辨率為2016×2240，幀率90fps，采用Forward渲染、MSAAx4、每像素平均65次算術(shù)指令、紋理帶寬讀寫共384bit/像素，GPU算術(shù)吞吐為6.5TFLOPS，內(nèi)存帶寬為448GB/s，忽略CPU延遲，請(qǐng)計(jì)算：(1)每秒總像素量；(2)所需算術(shù)指令吞吐量；(3)所需內(nèi)存帶寬；(4)判斷是否滿足并給出瓶頸。答案：(1)總像素=2016×2240×90×2=812851200像素/秒(2)算術(shù)=812851200×65=52835328000指令/秒≈52.8G指令/秒(3)帶寬=812851200×384bit=312136460800bit/s≈39.0GB/s(4)算術(shù)占比=52.8/6500=0.81%；帶寬占比=39/448=8.7%；均未達(dá)上限，無(wú)瓶頸。6.2某360°直播采用ERP投影，視頻流碼率30Mbps，赤道帶占總面積40%，用戶FOV為100°×100°，頭顯單眼分辨率為1832×1920，求：(1)用戶可見像素占整個(gè)視頻的比例；(2)理論可見碼率；(3)若采用FOV分片將可見區(qū)碼率提高3倍，求節(jié)省的總帶寬百分比。答案：(1)球面面積比=FOV/4π=100×100/(360×180)×π2≈0.076(2)可見碼率=30×0.076=2.28Mbps(3)原總帶寬=30Mbps；分片后非可見區(qū)=30×(10.076)=27.72Mbps，可見區(qū)=2.28×3=6.84Mbps，新總帶寬=34.56Mbps；節(jié)省百分比=(3034.56)/30×100%=15.2%（即增加15.2%，說明僅提高可見區(qū)碼率無(wú)法節(jié)省，需同時(shí)降低非可見區(qū)碼率才能節(jié)省）。7.綜合應(yīng)用題（31分）7.1場(chǎng)景描述：某高校需構(gòu)建可容納50人同時(shí)在線的VR思政課堂，場(chǎng)景包括1:1虛擬禮堂、PPT大屏、語(yǔ)音交流、手勢(shì)互動(dòng)、課后答題系統(tǒng)。服務(wù)器采用本地機(jī)房，帶寬上下行對(duì)稱10Gbps，客戶端為Quest2。請(qǐng)完成：(1)系統(tǒng)架構(gòu)圖（文字描述即可）；(2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與端口規(guī)劃；(3)性能預(yù)算表（CPU、GPU、帶寬）；(4)安全與隱私方案；(5)列出三項(xiàng)潛在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與緩解措施。答案：(1)架構(gòu)：客戶端Quest2→WiFi6EAP→核心交換機(jī)→應(yīng)用服務(wù)器（UnityHeadlessServer+PhotonFusion）→信令服務(wù)器（WebRTCSignaling）→媒體服務(wù)器（Janus）→數(shù)據(jù)庫(kù)（PostgreSQL）→Web管理端（Next.js）。(2)協(xié)議與端口：UDP50005100：語(yǔ)音與狀態(tài)同步；UDP77777877：媒體流；TCP443：HTTPS管理；TCP6379：Redis緩存；TCP5432：數(shù)據(jù)庫(kù)；TCP22：運(yùn)維SSH。(3)性能預(yù)算：?jiǎn)斡脩羯闲校?Mbps語(yǔ)音+3Mbps姿態(tài)+5Mbps視頻=10Mbps；50人總上行=500Mbps；服務(wù)器下行=500Mbps；服務(wù)器上行廣播=250Mbps（語(yǔ)音姿態(tài)）+250Mbps視頻=500Mbps；10Gbps鏈路余量90%?？蛻舳薈PU：Quest2ARMA772×2.84GHz，預(yù)算60%，留給渲染與解碼；GPUAdreno650，預(yù)算70%，單眼90fps。(4)安全：TLS1.3加密信令；OAuth2.0+OIDC身份認(rèn)證；端到端語(yǔ)音AES256GCM；敏感數(shù)據(jù)脫敏存儲(chǔ)；GDPR合規(guī)刪除權(quán)；定期滲透測(cè)試。(5)風(fēng)險(xiǎn)與緩解：1.網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)>100ms導(dǎo)致語(yǔ)音卡頓：?jiǎn)⒂米赃m應(yīng)JitterBuffer+FEC。2.同屏50人手勢(shì)爆炸流量：采用LOD+距離裁剪，10m外只傳頭部數(shù)據(jù)。3.Quest2過熱降頻：幀率動(dòng)態(tài)降級(jí)至72fps，降低渲染分辨率10%。8.實(shí)操題（30分）8.1基于Unity2022.3LTS與XRInteractionToolkit2.3，從零開始完成“虛擬射擊打靶”原型，要求：A.創(chuàng)建新3D項(xiàng)目，導(dǎo)入XRInteractionToolkit與OpenXRPlugin；B.配置OpenXR交互配置文件為OculusTouch；C.搭建10m×10m打靶場(chǎng)景，地面使用Grid紋理，天空盒使用漸變；D.放置5個(gè)圓形靶（直徑0.5m），靶心距地面1.5m，隨機(jī)水平位置；E.實(shí)現(xiàn)射線射擊：右手柄Trigger鍵發(fā)射，射線長(zhǎng)度50m，擊中靶后靶變紅并后移0.2m；F.計(jì)分UI：左上角Text顯示“Score:0”，每擊中一次+10分；G.打包APK，關(guān)閉調(diào)試，簽名使用默認(rèn)Debug.keystore，目標(biāo)SDK32；H.提交項(xiàng)目zip與APK文件，并在Quest2真機(jī)運(yùn)行錄屏30秒。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)境配置正確6分；場(chǎng)景搭建4分；射線交互邏輯8分；UI與計(jì)分4分；打包成功3分；錄屏流暢無(wú)崩潰5分；總分30分。答案：（實(shí)操題不提供唯一代碼，評(píng)分以提交物為準(zhǔn)，關(guān)鍵代碼片段示例：）```csharppubl