計算機虛擬現實技術應用及展望

張錫忠

[摘 要]近些年來，科技產品對生活的影響越來越大。龐大的市場需要，推動了科技產品發展的腳步，而現在的實體設備在市場上卻逐漸飽和。為了給消費者提供更佳的服務，各大科技公司加大了對虛擬現實產品的研究力度，開始發行虛擬現實產品。文章闡述了未來虛擬現實的智能化、交互性、便捷性、給生活帶來的變化及對未來生活的展望。

[關鍵詞]虛擬現實;交互;便捷

虛擬現實在未來會使人類生活變得更加便捷，它取代了很多實體產品，減少實體產品生產中的能耗問題，讓生活變得更加環保，也是現在可持續發展的必然趨勢。除了對物品的應用外，未來的虛擬現實也能植入大腦，會記錄眼前所有發生的事情，自己可以隨時讀取。應該說，虛擬現實在未來的應用，豐富了生活的方方面面。

一、虛擬現實的含義

（一）虛擬現實技術的概念

虛擬現實技術是當下發展迅猛的仿真技術的一個重要分支，是當下仿真科學技術、計算機圖形學、多媒體技術、信息傳感技術以及人機接口技術和網絡技術等多種先進網絡信息科學技術的完全整合體，是一種極具技術挑戰的前沿交叉科學技術。

（二）虛擬現實技術的基礎

1.環境建模技術

就是虛擬環境的建立，以便能夠獲取實際三維環境的信息及相關數據，并根據具體的想法和需要，利用獲取的信息以及數據設計并建立相應的虛擬模型。

2.立體聲合成和立體顯示技術

在虛擬現實系統中聲音的方向與用戶頭部運動的相關性，同時在復雜的場景中實時生成立體圖形。

3.觸覺反饋技術

使用者在操作虛擬現實系統的過程中能夠直接感受到虛擬物體的作用力及反作用力，從而產生身臨其境的感覺和體驗。

4.交互技術

虛擬現實中人機交互的聯系及其重要性遠遠超出了現實中鍵盤、鼠標的聯系和作用，利用數字頭盔、數字手套等復雜的傳感器設備，三維交互技術與語音識別、語音輸入技術成為重要的人機交互手段。

（三）虛擬現實技術的分類及特征

1.桌面虛擬現實

工作空間的虛擬現實是一臺PC的LCD作為虛擬仿真工具，可以對虛擬環境進行可視化和分析。這些虛擬現實設備存儲著相關的信息和數據，以保證虛擬信息在虛擬世界中的傳輸，工作空間的虛擬現實要求用戶基于計算機屏幕和控制虛擬表面中事物的操作設備對虛擬表面進行連續監控。工作臺的虛擬現實相對便宜，應用廣泛，但是模型會受到現實的影響，這意味著參與者缺乏真實的虛擬體驗。

2.沉浸的虛擬現實

現代虛擬現實技術和系統可以為用戶提供全面、密集的體驗，讓他們感覺自己真的身處虛擬世界。一系列技術裝置，允許GPS、傳感器、手腕手套和其它手動控制的信息輸入產生即時記錄，并完全適應虛擬世界中的感覺和體驗。

3.增強現實性的虛擬現實

后現代設計不僅僅是設計應用從現實世界到現實世界的日期，而是對虛擬現實環境的感受，是一個被參與者感知與否的過程。

4.分布式虛擬現實

如果分布式虛擬現實系統代表了多個用戶計算機通過網絡的完全互聯，那么許多參與者將能參與到一個完全平等的虛擬空間中，從而在虛擬世界中實現共享體驗。在分布式虛擬現實技術系統中，多個參與者可以通過各自的網絡和計算機分別查看和共享同一個虛擬世界，這將有助于實現合作與協同增效的愿景。

（1）虛擬世界是根據當下先進的計算機技術以及程序在計算機內部實現虛擬環境及世界的構建，這是其它一切虛擬事物可以實現的重要基礎。虛擬世界可以根據當下的真實環境進行模擬構建，形成相對逼真的三維模擬模型，也能夠根據用戶的想法來設計構建現實世界中并不存在的事物及場景，使得用戶在虛擬世界中進行虛擬與現實的交互操作。

（2）沉浸感是虛擬現實技術最重要的技術要求和特征。由于軟硬件的局限性，即使是最先進的實驗技術也不能夠看到事物的本來面目，只能在一定程度上親身體驗虛擬世界。

（3）感覺是虛擬現實技術的一個獨特特征。虛擬現實技術不同于傳統的交互界面，它不僅為體驗者提供視覺和聽覺的反饋，還提供嗅覺、嗅覺、聽覺等各個層次的體驗，根據虛擬世界的氣味來滿足他們的需求和體驗。

（4）交互性要理解人與虛擬技術系統之間的內在關系。在這種關系的框架內，計算機捕捉到觀看者與虛擬空間的自然交互行為，并使用各種交互傳感器接收相應的響應和反饋。交互的主題性對于虛擬現實中的體驗是至關重要的，由于與虛擬事物的交互大大延遲，從而扭曲了現實生活中的體驗，對虛擬體驗有非常負面的影響。

二、虛擬現實在當前生活中的應用

（一）虛擬現實技術中實景掃描的應用

美國Matterport公司在2016年用實景掃描技術為英國的房地產市場推出了3D看房業務。Matterport的3D相機在捕捉場景時，會結合RGB色彩模式、空間深度感應原理和360度掃描，所得到的數據將是一個完整的關于內部空間的彩色立體模型，包括測量和原理平面圖。這樣可讓英國的房地產經濟人不需要離開自己的辦公地點，讓購房者使用Matterport的3D網絡播放器來查看房子的全貌。

現在無人機實景掃描技術在地產界的應用也比較廣泛，通過無人機掃描為客戶提供全面的信息，與傳統的方式相比，速度更快，成本更低。而最強大的功能在于其提供的令人嘆為觀止的場景，實現不一樣的設計方式。通過“實景模型”即使不到現場也可以在實景模型中完成準確的實景測繪、實景方案模擬、實景場地布置模擬、實景進度匯報、實景進度分析，即足不出戶也可以像在現場一樣，了解現場情況、解決現場問題、管理現場施工等。

（二）虛擬現實技術中交互性在購物中的應用

2016年11月1日，淘寶正式發布了自己的虛擬現實購物系統“buy+”，打破線上線下界限，消費者不再面臨線上線下二選一的矛盾，消費者帶上VR設備進入VR模式或者直接進入全景模式，然后進入指定的購物界面，就可以進行購物。每款商品都有介紹自己的標簽，消費者對選中的商品進行凝視，就會彈出商品的詳細信息。上面有商品名稱、三維動圖、價格等信息，消費者可以用這一新的購物系統直接與虛擬世界中的商品進行交互，真實還原購物場景，從而對網購中的商品更加了解。

（三）虛擬現實技術中VR相機在當前醫學領域中的應用

2016年4月14日，皇家倫敦醫院使用VR相機成功地完成了一次手術，這是醫學史上的首次VR手術。手術是通過Medical Realities網（一家醫學培訓機構）和VR設備直接進行手術，每個人都可以跟隨兩個360°的攝像頭實時觀察到醫生是如何進行手術的，將醫學教學提升到一個新的高度。

（四）虛擬現實技術在各類業務中的應用

1.PSTN基礎上發展centrex（虛擬用戶交換機）業務

現實世界中我們最重要的通信網（PSTN）是由一個帶有虛擬電話的移動設備組成的，它是移動電話集中使用的一部分。虛擬wlan central，可作為創建用戶組的中介，本地或本地區的頻段為其提供電話服務，并在其基本表達式的基礎上建立相對較好的數據交易。

2.IP VPN業務

虛擬實現技術在IP網絡中也扮演著重要的角色，如在虛擬控制臺和虛擬內存中，以及在網絡通信的虛擬控制臺中。為了保證ip網絡的獨立性和功能性，需要將虛擬服務器劃分為不同的服務器，這些服務器在工作過程中可能相互獨立，例如域;虛擬大型計算機的服務是有針對性的，例如針對以互聯網為主要載體的公司、供應商和政府當局。

3.虛擬呼叫中心業務

這項業務不僅降低了服務操作的實用性，而且實現了高效的性能。網絡呼叫中心的運作將有助于更好地運用網絡資源，特別是在網絡通信的卓越階段，有助于更穩定和有效的網絡監測和安全。任何平臺上的虛擬呼叫中心，包括數字平臺和vop數據，都不如傳統的晶體管平臺工作，其優勢是可以提高穩定性和靈活性。

三、虛擬現實技術的未來發展趨勢

現在虛擬現實技術每年都有新的突破。很多游戲開發商開始發行VR游戲，并且加大研發力度，這也體現出虛擬現實技術在游戲中的應用非常受歡迎。在未來，虛擬現實在游戲中的發展能讓游戲玩家有更新穎、更真實的體驗。

隨著生活環境的不斷惡化，新的疾病也不斷出現。雖然醫學科技在不斷發展，但是復雜的操作方式和失敗風險也是發展的一大阻礙。如果虛擬現實技術在未來可以取代現在的檢查設備和人工手術，能避免檢查給患者帶來的痛苦，這也將是一場新的醫學革命。

虛擬現實技術是本世紀發展的重要技術之一，作為一門科學和藝術將會不斷走向成熟并得到廣泛應用，發揮神奇的作用。

參考文獻：

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（責任編輯 付淑霞）