虛擬現(xiàn)實技術的應用分析

王邦宇

成都實驗外國語學校

虛擬現(xiàn)實技術的應用分析

王邦宇

成都實驗外國語學校

本文簡單介紹了虛擬現(xiàn)實的發(fā)展現(xiàn)狀以及與之相關的應用，并且提出運用虛擬現(xiàn)實技術的重要意義，最后本文對于虛擬現(xiàn)實技術在未來的發(fā)展和以后的應用范圍上闡述了相關看法。

虛擬現(xiàn)實 多感知交互 虛擬農(nóng)業(yè)

虛擬現(xiàn)實技術其本身就是一種計算機仿真技術，主要是運用計算機創(chuàng)建以及體驗虛擬世界，虛擬現(xiàn)實技術是通過計算機技術產(chǎn)生的一種虛擬的環(huán)境。這一技術需要將很多的信息資源相互融合起來，形成一種交互式的三維動態(tài)的視景，通過傳感器以及相關的專業(yè)裝備，讓體驗用戶進入一個虛擬的世界，另外虛擬現(xiàn)實技術還能夠?qū)崟r的操作虛擬世界中所模擬出來的各種對象，進而讓人們在視覺聽覺以及觸覺上都有一種身臨其境的感覺。

1 虛擬現(xiàn)實技術的進展

1.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

1994年國外的相關研究人員對于VR這種虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品進行研究發(fā)現(xiàn)，VR所具有的三個顯著特點就是：3I,即現(xiàn)在所說的想象、交互以及沉浸。VR所使用的技術無論是在硬件上還是在軟件上其技術也是不同的，因此對于3I的側(cè)重點也是各不相同的。想象是指虛擬現(xiàn)實技術應該具有的廣泛的想象空間，這樣能夠有效的深化人們對于相關知識的認知，想象能夠還原歷史發(fā)生的情景，也能夠讓人們自己隨便去設計一個與客觀事實不符的虛擬場景；交互主要是指進入虛擬空間的人對于虛擬空間的中對象的操作以及反饋。沉浸主要是指在虛擬空間中用戶以主角的方式存在與虛擬空間中，能夠使得用戶感受到虛擬空間的真實度，虛擬現(xiàn)實能夠給用戶設定一個真實場景的虛擬環(huán)境，讓用戶在身體的各個方面來感受這個虛擬空間，就像在現(xiàn)實生活中的感覺一樣。虛擬現(xiàn)實的本質(zhì)就是多感知交互，為了使用戶更加真實的表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實中的對象的心理以及生理上的感覺，2004年日本的科學家研制出一種新型的嗅覺模擬器，2009年英國的科學家在一次研究會上展示了能提供味覺、嗅覺和皮膚溫度感受的原型。

虛擬現(xiàn)實技術的工作原理：用戶在物理的交互空間中，運用傳感器等設備，運用計算機技術把計算機的硬件與VR所產(chǎn)生的虛擬環(huán)境進行交互。在這交互之中最為重要的一項技術就是立體顯示的技術，其主要是把傳感器的原來數(shù)據(jù)進行一定的處理與分析，轉(zhuǎn)變?yōu)槿诤闲畔ⅲ偻ㄟ^解釋器來處理從而產(chǎn)生行為數(shù)據(jù)，把這些行為數(shù)據(jù)輸入虛擬環(huán)境與用戶進行交互，這樣就會使得虛擬環(huán)境的配置以及運用情況直接反饋給了傳感器。

1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的劃分

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以分為四種，其主要的劃分方式就是依據(jù)用戶參與的形式來決定的。這四種系統(tǒng)模式可以分為：桌面式，沉浸式，增強式以及分布式。桌面式是指用戶運用一般的顯示器作為參與者觀察虛擬環(huán)境的一中方式。沉浸式則指用戶可以運用頭盔式的顯示器以及位置跟蹤器還有其它的一些專業(yè)的設備，最終目的就是使得用戶能夠獲得身臨其境的感受。增強式主要是把真實的世界與虛擬世界組合在一起，這樣的話參與者既能夠看到真實的世界也能夠看到虛擬的世界。分布式主要指的是把區(qū)域不同的用戶通過網(wǎng)絡技術一起聯(lián)結(jié)起來，使之處于同一個虛擬環(huán)境中，使得參與者能夠共同的在虛擬世界進行觀察以及體驗。這樣的系統(tǒng)模式可以運用在部隊的仿真訓練中去。

1.3 虛擬現(xiàn)實硬件

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)硬件產(chǎn)品在其發(fā)展中有著不可或缺的作用，高速運轉(zhuǎn)的計算機以及數(shù)據(jù)的輸出才能實現(xiàn)虛擬環(huán)境的更加逼真的呈現(xiàn)，為了防止計算機在數(shù)據(jù)傳輸中滯后所帶來的問題。現(xiàn)在支持虛擬現(xiàn)實的計算機大多數(shù)都是以圖形的工作站。隨著計算機系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其性價比也越來越高，虛擬現(xiàn)實技術之所以能夠從實驗室走向社會的各個地方，都離不開計算機技術的發(fā)展。1966年在林肯實驗室研制出世界上首個頭盔顯示器。1985年產(chǎn)生了第一個數(shù)據(jù)手套，集成了傳感器技術和光纖技術等，能感知手指關節(jié)的彎曲狀態(tài)、精確定位、產(chǎn)生力反饋，能進行抓取、移動和旋轉(zhuǎn)等動作。1987年發(fā)明了多方位體驗真實感體驗的傳感數(shù)據(jù)服。三維空間跟蹤定位器是VR系統(tǒng)中用于空間跟蹤定位的裝置，有六個自由度和三個自由度之分。3D立體顯示器可以實現(xiàn)三維模型的立體顯示，觀察者無須戴立體眼鏡。立體投影是指采用多臺投影機組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，更具沖擊力。

2 虛擬現(xiàn)實技術的應用

VR技術的發(fā)展是和VR軟件密切相關的。S/Express涉及工程分析、航空航天、遙感、 國防等廣泛領域；STK用于航天和衛(wèi)星的虛擬仿真；STAGE Scenario 是作戰(zhàn)指揮等高度靈活開放的開發(fā)平臺；CG2VTree是基于便攜平臺的圖象開發(fā)包；VRAX和NavMode的沉浸感做得比較好；VirSSPA通常用于虛擬醫(yī)學手術流程；VEStudio主要應用在三維地理信息、展示和古跡復原等。

3 結(jié)語

隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，虛擬顯示技術也得到了很好的發(fā)展，現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)被運用到社會的各行各業(yè)中去，并且得到了社會的普遍認可。虛擬現(xiàn)實技術是仿真技術的一個重要方向，屬于仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網(wǎng)絡技術等多種技術的集合，也是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉性前沿學科。

[1]陳磊.分析虛擬現(xiàn)實技術及其在采礦工程中的應用[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟. 2014(02)

[2]王希凝,黃海燕.基于虛擬現(xiàn)實技術的博物館展示設計[J].大眾文藝. 2014(01)