基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)初探

劉 達(dá)

北京城市學(xué)院，北京 100000

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)初探

劉 達(dá)

北京城市學(xué)院，北京 100000

在計(jì)算機(jī)技術(shù)急速發(fā)展的今天，如何將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)有效的結(jié)合在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，使之既發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)室的理想效果，又降低在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的局限性。從而更好的為社會(huì)中存在的不同領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際需求提供幫助。本文結(jié)合不同領(lǐng)域中對(duì)虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)與當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用情況，探討這一技術(shù)的具體問題。

網(wǎng)絡(luò)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用

基于對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的開發(fā)和具體的應(yīng)用發(fā)展而來的虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)，它一開始是采用一些新鮮的設(shè)備（例如數(shù)據(jù)手套之類的），來讓客戶體會(huì)到虛擬世界的一種計(jì)算機(jī)的軟件或者硬件環(huán)境。用戶通過對(duì)于這些高級(jí)設(shè)備，通過自身的一些簡(jiǎn)單的技能，像頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)或者是語言的敘述等，向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出指令，同時(shí)，在這一過程中通過環(huán)境內(nèi)容的收集，確定對(duì)用戶的多種信息的收集和反饋。現(xiàn)如今，這樣的技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域內(nèi)都有涉及，如科研、醫(yī)學(xué)以及娛樂活動(dòng)中。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬實(shí)現(xiàn)這一概念是由英語引入的，其英文名稱為Virtual Reality，可簡(jiǎn)稱為VR。VR技術(shù)是一種基于電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的模擬場(chǎng)景，這種場(chǎng)景在一定程度上展示了一個(gè)比較真實(shí)的三維空間，通過這樣的一個(gè)空間的展示，研究人員可以了解到產(chǎn)品的性能好壞。由于對(duì)于不同的行業(yè)來說，需要模擬的環(huán)境不盡相同，所以他們開發(fā)利用的重點(diǎn)也不同。VR技術(shù)由于其具有的實(shí)時(shí)的空間表現(xiàn)力和自然的操作環(huán)境等原因，為體驗(yàn)者帶來了一場(chǎng)真實(shí)的感受。所以這一技術(shù)的應(yīng)用不僅可以表現(xiàn)在人機(jī)交互技術(shù)方面，同時(shí)還表現(xiàn)在工程數(shù)據(jù)的可視化以及科學(xué)研究中對(duì)于宏觀或者是微觀世界的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)則等各個(gè)方面。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特征

1）臨場(chǎng)感，指用戶在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的模擬系統(tǒng)中體會(huì)到的身臨其境的感覺。作為一個(gè)成功的虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)，必須具備讓參與其中的人員覺得自身進(jìn)入的環(huán)境是一個(gè)非常新鮮且真實(shí)的 環(huán)境。

2）互動(dòng)性，就是指在計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的這種模擬的系統(tǒng)中，體驗(yàn)者可以像在真實(shí)環(huán)境中所表現(xiàn)的那樣，與外界有所互動(dòng)，也可以說這是一種在一定程度上的雙向的交流。

3）全方位感知，是指通過虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的完整的個(gè)人感覺，包括聽、嗅、味覺等，同時(shí)也包括其他的一切感知能力，也就是說是一種真實(shí)環(huán)境的再現(xiàn)。但是，到目前為止并沒有實(shí)現(xiàn)全方位的重現(xiàn)，現(xiàn)階段所能提供的只包括常見的五種 而已。

4）構(gòu)想性，指我們既然可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于存在的環(huán)境的模擬，并還原真實(shí)的情況，同時(shí)我們也可以根據(jù)參與人員的想象制定出未曾發(fā)生過的事情或者現(xiàn)象。這就是構(gòu)想性，可以在一定程度上拓寬人們的見解，再現(xiàn)人們的想象，同時(shí)幫助人們更好的認(rèn)識(shí)環(huán)境。

3 網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的發(fā)展和成熟都伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展而進(jìn)步的。從一定的方面來說，正是由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，以及人們對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛接受和使用，才使得VR技術(shù)有可以生根發(fā)芽的土壤，并且越來越得到人們的認(rèn)可，出現(xiàn)了對(duì)于真實(shí)環(huán)境的模擬。在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的今天，VR技術(shù)可以擁有更好的發(fā)展前景，不受原有的技術(shù)上的限制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域的真實(shí)模擬。VR技術(shù)可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域中，如運(yùn)用于科研、醫(yī)學(xué)、軍事航天、電視娛樂以及教育領(lǐng)域等行業(yè)，都實(shí)現(xiàn)了其較大的優(yōu)勢(shì)性，本文通過具體案例進(jìn)行應(yīng)用分析。

3.2 教育行業(yè)中的應(yīng)用分析

VR技術(shù)可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域中，其中在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為：通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于教學(xué)方式和教學(xué)形式的巨大的改變。一方面，可以通過這一技術(shù)的應(yīng)用，將老師所講授的內(nèi)容，通過三維的形式表達(dá)出來，這樣的演示比單純的講解更具有生動(dòng)性，也更容易被接收。另一方面，利用兩項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于教學(xué)環(huán)境的三維構(gòu)建，這樣學(xué)生就可以解讀到更加真實(shí)的內(nèi)容，同時(shí)可以將自身與教學(xué)的內(nèi)容融合，這樣對(duì)于世界就會(huì)有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，也更能展示自我的情感。

3.2.1 抽象知識(shí)點(diǎn)的解讀

網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有較大的靈活性，能夠?qū)⒁恍┏橄笾R(shí)與復(fù)雜知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分離剖析，或者以動(dòng)畫、圖片的形式直觀展現(xiàn)，這樣就能使教學(xué)中遇到的抽象知識(shí)得以形象化、直觀化。

例如，在進(jìn)行化學(xué)教學(xué)時(shí)，尤其是有機(jī)化學(xué)中的分子結(jié)構(gòu)與空間構(gòu)型，有些分子很相像（如CH4，C2H4），卻在空間構(gòu)型上有較大的差異，通過網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)將這兩種分子構(gòu)型制作出來，并動(dòng)態(tài)展現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生就能夠很快理解這兩類分子構(gòu)型的具體差異，并通過總結(jié)快速理解與記憶。當(dāng)然利用該技術(shù)還可以解讀很多自然界的現(xiàn)象，我們?cè)趯?shí)際生活中產(chǎn)生困擾、無法理解的現(xiàn)象，可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)實(shí)模擬，如日全食、月全食、火山爆發(fā)以及地震等現(xiàn)象，能夠在真實(shí)模擬的情況下解讀自然現(xiàn)象形成的相關(guān)原理。因此，利用VR技術(shù)在較大程度上可以將復(fù)雜、抽象知識(shí)點(diǎn)化為形象、易理解的知識(shí)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也提高了學(xué)習(xí)效果。

3.2.2 創(chuàng)新教學(xué)方法的開展

創(chuàng)新教學(xué)方法的開展一直是新課程改革中不可缺少的教學(xué)方式，各學(xué)科的教師都在嘗試這類教學(xué)方法，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為較好的教學(xué)工具能夠輕松實(shí)現(xiàn)這一方法。

例如，在為駕駛專業(yè)的學(xué)生上課時(shí)，教師就可以利用網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新控制操作，并模仿現(xiàn)實(shí)中的環(huán)境實(shí)施仿真訓(xùn)練，可以在列車、輪船以及飛機(jī)這些駕駛中進(jìn)行仿真模擬，教師要設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中模擬現(xiàn)實(shí)行駛線路與障礙設(shè)置，讓學(xué)員進(jìn)行訓(xùn)練，在這個(gè)過程中教師要記錄相應(yīng)的訓(xùn)練情況以便了解并判斷學(xué)生的技能掌握情況。當(dāng)然創(chuàng)新教學(xué)的另一種方式就是讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)并完成任務(wù)，在進(jìn)行場(chǎng)景布設(shè)時(shí)，教師可以讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)，可以對(duì)駕駛機(jī)器外觀、顏色、結(jié)構(gòu)等部位進(jìn)行自我設(shè)置，已滿足當(dāng)前學(xué)生追求獨(dú)到性的愿望，這樣就較大程度上能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與審美設(shè)計(jì)能力。

3.2.3 網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)置

通過建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求，動(dòng)手做各種喜歡的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)可以重復(fù)的利用以往實(shí)驗(yàn)中比較昂貴的實(shí)驗(yàn)用具，也不會(huì)受到價(jià)格、實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)等個(gè)傳統(tǒng)因素的影響。尤其是對(duì)于那些應(yīng)用類科學(xué)更是如此，高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用往往會(huì)造成實(shí)驗(yàn)難以開展，但是通過VR技術(shù)就可以立竿見影的解決這一難題。

例如，有教師在開展液壓回路連線實(shí)驗(yàn)時(shí)，該實(shí)驗(yàn)來自液壓與氣動(dòng)技術(shù)這門課程，就有效運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)，通過設(shè)置網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室將實(shí)驗(yàn)回路圖以及相關(guān)的液壓元件以虛擬的形式提供，然后讓學(xué)生在網(wǎng)上進(jìn)行虛擬動(dòng)手操作，在完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后教師可以進(jìn)行指導(dǎo)，將學(xué)生在操作中出現(xiàn)的一些問題歸納后進(jìn)行分析解答，由于這類課程的特殊性，在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作存在較大困難，而網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則使學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作成為了較為簡(jiǎn)單的事情，能夠完成多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

現(xiàn)如今，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)是一件非常接近日常工作和生活的事情。但是我們?cè)跒樗o我們帶來的便捷和安全高興的同時(shí)，也要認(rèn)識(shí)到，這樣一項(xiàng)技術(shù)其實(shí)還存在很多不完善的地方。所以，在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算不斷發(fā)展的完善的同時(shí)，我們也要不斷克服虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)的缺陷，使之可以為人們的日常生活帶來更多的方便，提供更大的幫助，同時(shí)為其自身創(chuàng)造更好的發(fā)展的空間。

[1]卜鋒，江漫清，桑永英.虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用進(jìn)展[J].中國科技信息，2011（06）.

[2]鄭字，工文君，馬志強(qiáng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望[J].科技資訊，2010（02）.

[3]湯兆平.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)課件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技管理研究，2010（17）.

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A

2096-0360（2015）14-0024-02

劉 達(dá)，所在院校為北京城市學(xué)院。