虛擬現實技術的應用研究

向啟悅

（成都市實驗外國語學校西區，成都 610031）

虛擬現實技術作為當今世界前沿的科學之一，是以計算機科學為核心的一個集視、聽、觸覺等于一體的沉浸交互式的一定范圍的虛擬環境，用戶可以通過必要的裝備以人類自然的方式與虛擬三維環境中的物體進行交互，打到身臨其境的感受和體驗。

虛擬現實技術可以替代現實中危險性較高的應用場景，可以仿真現實環境實現遠程體驗現場感受，實現無法替代的現場感受。

1 虛擬現實的關鍵技術

虛擬現實技術以計算機圖形學、多媒體技術為基礎，加之機器學習算法和計算機硬件等關鍵技術的支持，使得現在的虛擬仿真達到了更高的層次。

為了更高的實現仿真效果，虛擬現實對計算機的渲染要求較高，從而對計算機GPU 有很高的要求。

虛擬現實系統主要由5個部分組成：專業圖形處理計算機；輸入輸出設備；應用軟件系統；數據庫；虛擬現實開發平臺。

2 虛擬現實技術的應用

2.1 虛擬現實技術在教學中的應用

2.1.1 虛擬校園

通過虛擬現實技術可以仿真校園環境，在虛擬校園環境中，學習者可以到任何一個地方，可以和其他的學習者交流，還可以查閱虛擬校園中圖書館里的書籍、資料等，而且還可以到虛擬教學樓里的教室去上課。

這樣的學習方式可以使學習者更自主地學習，有更多時間可以自己安排，可以提高學習者學習的自主性和獨立性。

2.1.2 虛擬實驗室

虛擬實驗室里提供了各種實驗材料，就避免了現實實驗室里可能會材料不足或沒有的情況。而且有些實驗本身就比較危險，如果要在現實中完成這樣的實驗就會有很大的風險，但在虛擬實驗室中就避免了這種風險，使實驗者能做更全面、更廣泛的實驗。

2.2 虛擬現實技術在軍事里的應用

虛擬現實技術可以虛擬戰場環境，將重要的戰場數據，如戰場地形、場景、人數、兵器裝備等數據進行處理，使之與真實場景幾乎相同。使受訓者在虛擬的實車、實兵和實戰中身臨其境，這樣進行軍事演練，會減小很大的危險性。目前，虛擬現

實技術在軍事訓練中的應用包括單兵模擬訓練、多兵種聯合戰役訓練和軍事指揮人員訓練等方面。所以在虛擬戰場上訓練，不僅可以訓練團隊的合作，也可以根據自己的不足進行單獨的訓練，加強個人的技能。

2.3 虛擬現實技術在醫學中的應用

在醫生進行手術訓練時，以病人為對象即不科學又存在一定的危險性，故虛擬現實技術在該領域有了發揮的空間。醫療手術虛擬系統通過計算機圖形建模、人體器官仿真及部分傳感器及圖形處理對手術環境進行全真模擬，實現真實手術環境虛擬再現。

計算機圖形建模是醫療手術虛擬系統的核心，其不僅對人體的組織器官進行建模，甚至血供等細微人體組織進行仿真模擬，且精度要求較高。手術虛擬系統的數據可視化為醫生對人體病灶及周圍細微人體組織情況的全面分析提供了支持。

由于精密性要求，該系統的輸入環境搭建也是極其重要，需盡可能仿真出真實的手術器械，且通過對醫生動作的實時捕捉向計算機發出指令，計算機接收指令后與系統模型進行交互，通過動作姿勢和力度的判斷，實時計算形變和模型分裂，反饋至模擬組織器官，且器官對醫生操作器械的反作用力也要真實反映出來，以便醫生判斷后續操作。

2.4 虛擬現實技術在交通運輸上的應用

虛擬現實對交通的仿真，會構建可視化交通場景，再現現實交通系統的特性，分析在各種情況下交通系統的可能行為，通過模擬仿真各種情況的實驗結果，尋求出現實交通中各種問題的最優解，可以對現有的交通運輸的各類規劃、設計、管理方案進行評測，從而進行改進。

虛擬現實交通仿真通常需要場景建模、微觀交通仿真、動態場景顯示以及人機交互等來實現。而且根據對象不同，交通仿真還分成了很多類：行人仿真、軌道交通仿真、海上交通仿真、航空交通仿真等。

交通就是為了使人們通行更便利、更安全，所以虛擬交通運輸更關注人的感知和反饋，通過虛擬交通的試驗來對現實交通做出更合理、更人性化的改進。

3 對虛擬現實技術的展望和看法

對虛擬現實技術的研究，在未來肯定會發展更加重要的領域。對比現實生活，虛擬現實的確會帶來許多好處，有很多在現實中很難進行、很危險的試驗、測試，都可以在虛擬現實中進行仿真，從而得到想要的結果。這樣不僅操作起來簡便可行，還能夠降低測試所需的成本。

當然，虛擬現實在目前還有很多的不足。因為在現實中，有很多的不可預測性，所以虛擬現實技術具有一定的局限性。虛擬現實技術現在在很多領域還都只處在概念階段，而且虛擬現實技術需要非常精確的數據來支撐它對現實的仿真，但現在很多設備都難以支持這么龐大的數據量。還因為虛擬現實技術一開始也需要較高的成本來實行，所以在某些領域比如教學領域，真正實現虛擬現實技術的可能性就會比較低。

即使現在虛擬現實技術可能還不夠成熟，但我相信，在不遠的將來，虛擬現實技術一定會蔓延到各個領域，融入到人們的生活中來，為人們提供更多的便利。