淺談虛擬現實的發展與展望

李沁儀

摘 要：虛擬現實作為一種多源信息融合的交互式三維動態視景與實體行為的系統仿真。在工農業生產等許多領域有著廣泛的應用，對虛擬現實技術的發展進行了論述，并對其技術發展和應用作了展望。

關鍵詞：虛擬現實；技術發展；應用前景

隨著計算機技術和人工智能技術的發展，虛擬現實技術已經在許多領域得到廣泛應用，該技術作為一種多源信息融合的交互式三維動態視景與實體行為的系統仿真?？赏ㄟ^多種傳感器，可以讓用戶進入虛擬空間，從而來感知和操作虛擬空間中的對象，讓人獲得自然真實的感受。仿真系統作為虛擬現實技術應用發展的一個重要的方向，該系統融計算機、網絡、傳感等多種技術于一身，是一個重點應用的領域。

一、虛擬現實技術的最新發展

目前虛擬現實技術（VR，Virtual Reality）發展較快，其最新的技術具有三個明顯基本特征：想象、交互和沉浸。由于VR在不同領域應用時軟硬件的不同，其基本特征是各有不同和偏重。想象是指VR技術有廣闊的發展想象模擬空間，能拓展我們的認識范圍，可把真實的環境再現，還能設想一個客觀不存在的環境；沉浸就是指臨場的感覺，VR可以給用戶提供真實的虛擬環境，讓用戶在心理和生理上具有與現實同樣的感覺；交互是指用戶能實時對虛擬空間的對象進行操作和反饋。其中多感知交互是VR的核心。

VR技術主要由VR引擎與計算機硬件組成，它由傳感器及集成設備、物理交互空間、顯示、渲染等幾個基本模塊組成。主要工作原理是：使用者在物理交互空間通過傳感器及其集成設備和計算機硬件與VR引擎產生交互，把多個傳感器的數據經過處理成為融合信息，再通過行為解釋器產生動作數據與用戶在虛擬環境中進行交互，把來自虛擬環境的配置與狀態再反饋回傳感器。

虛擬現實系統經過不斷發展，現在一般分為桌面式、沉浸式、增強式與分布式四種主要模式。虛擬現實系統硬件的發展對系統的發展作用巨大，許多人將其稱為“頭盔式顯示器”“數據手套”等，其硬件技術隨著計算機技術的調整計算和傳輸技術的發展，使虛擬交互產生更逼真的體驗。虛擬現實系統的發展與其軟件發展是相輔相成的，隨著軟件的發展，其功能更加強大，交互的實時性更強。

二、虛擬現實的最新應用

目前，虛擬現實技術在各行各業被廣泛應用，比如，在工農業生產、軍事領域、仿真、醫學、教育和計算機技術等方面，徹底改變了傳統觀念中的人機交互模式?，F舉例如下：

1.VR技術在軍事上的應用。運用VR技術能提高作戰指揮決策水平，提高軍事訓練質量，節約軍事訓練費用，縮短武器裝備的研制時間。如，為了讓士兵適應山地作戰，可以運用虛擬現實把人帶入山地，讓士兵身臨其境地感受山地作戰的艱苦。

2.VR技術在工業仿真上的應用。運用虛擬現實技術可以對各種設計模型進行動態性能分析，以便對產品的設計方案進行優化改進，利用這種技術進行產品模擬實驗，替代了傳統的實物樣機進行試驗，降低產品研發成本，能提升產品性能和質量，并且VR技術在發達國家的科研中廣泛使用，比如，我們大家熟知的波音777客機就是成功利用VR技術開發出來的產品。我國許多高校在虛擬現實技術應用上有成功的實例。

3.VR技術在醫學方面的應用。VR技術在虛擬實驗室、虛擬手術解剖等方面有廣泛應用。VR技術用于虛擬解剖能高度逼真地再現人體解剖的場景，而不用考慮成本、也不必擔心倫理問題。VR用于虛擬醫學實驗室，就能讓學生真實掌握實驗的原理與步驟方法，能對危害性較大的實驗進行虛擬實驗等。VR還可以用于醫生的手術模擬訓練，可用于對實驗現場進行觀察和多次重復操作，而在傳統動物手術實驗中，每一個動物實驗不能重復進行，運用VR技術就能多次重復此類實驗。

三、虛擬現實的展望

近幾年，隨著高性能計算機和通信技術的發展，有效地解決了虛擬現實環境的復雜逼真的運算和數據處理問題，有效解決了因計算處理慢和數據傳輸滯后給使用者造成的心理問題，從而使虛擬現實技術得到更深入的應用。

基于互聯網的虛擬現實技術應用和發展正成為今后發展的熱點；VR技術最主要的是真實感，其體現在視覺與聽覺上，多感知交互也是目前發展的熱點之一；體表感受、嗅覺、味覺也是VR發展進一步研究的重要內容；利用VR進行仿真行為的深入研究，也是虛擬技術應用的重點方面；利用VR技術重現農業生產中的病蟲害過程、污染過程，從源頭上杜絕污染，解決食品安全問題，也是虛擬技術應用的重點領域。

虛擬現實技術雖然是隨著計算機技術發展起來的，但VR的發展又使計算機技術有了新的發展靈感，目前虛擬機、虛擬化的概念和研究也是虛擬現實技術發展的趨勢之一。如，在虛擬環境下應用的虛擬交換機、虛擬網絡加速設備等也在快速發展中。

虛擬現實技術在許多行業、領域的應用越來越廣泛，其發展速度也非常迅猛，我國的虛擬現實技術正處于起步階段，但發展勢頭很好，深入研究虛擬現實技術對我國具有重要意義。

參考文獻：

[1]張宇.基于虛擬現實技術的研究性學習的設計與開發[D].華中師范大學，2009.

[2]牛霞.虛擬現實在展示設計中的應用研究[D].西北大學，2014.

編輯 趙 強