虛擬現實技術在實踐中的應用探討

易海斌

【摘 ?要】經濟與科技的發展為許多新興技術的應用提供了良好的基礎，虛擬現實技術在其中表現得尤為突出。在教育、醫療、設計工程等方面，虛擬現實技術的應用為人們提供了許多便利。論文在綜合闡述虛擬現實技術概論的基礎上，深刻地分析了虛擬現實技術的局限性，同時列舉了部分虛擬現實技術的應用場景，希望為相關人士提供參考與借鑒。

【Abstract】The development of economy and technology provides a good foundation for the application of many emerging technologies， in which virtual reality technology is particularly prominent. In education， medical treatment， design engineering and other aspects， the application of virtual reality technology provides a lot of convenience for people. Based on the comprehensive introduction of the concepts and theories of virtual reality technology， this paper deeply analyzes the limitations of virtual reality technology， and lists some application scenarios of virtual reality technology， hoping to provide reference and learning for relevant people.

【關鍵詞】虛擬現實;實踐;應用

【Keywords】virtual reality; practice; application

【中圖分類號】TP391.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）07-0189-02

1 引言

在信息化時代，計算機技術在改善人們生活的同時明顯地提高了社會的生產力，極大地促進了人類社會的進步。在現在與將來，虛擬現實技術都扮演著十分重要的角色。在教育、醫療、設計、旅游等領域，虛擬現實技術都有著十分高效的應用，推動著人類科技的發展。為促進虛擬現實技術的不斷創新、改進、發展，為人們的工作和生活帶來更多的便捷，討論與總結虛擬現實技術在實踐中的應用是十分必要的。

2 虛擬現實技術概述

2.1 虛擬現實技術（VR）簡介

VR是一種創建并體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它能利用計算機生成模擬環境，使用戶沉浸在此環境中。VR通過讀取生活中的數據或者用戶輸入的指定數據，利用計算機技術產生電子信號，輸出設備通過解譯電子信號使其轉化為可以讓人感受到的現象，并通過三維模型表現出來。

2.2 虛擬現實技術的本質

VR相比于其他信息傳輸媒介而言能夠給人帶來更強的現實感，讓用戶沉浸在計算機建立的三維模型世界中并帶來視覺以及聽覺等感官上的直觀感受。在計算機打造的虛擬世界中，人們可以通過直接讀取生活數據或者手動輸入數據等方式調整場景布局，并可根據個人需求改動場景，滿足個性化需求，靈活高效。

2.3 虛擬現實技術的特點

2.3.1 虛擬性

VR創造的世界，是通過用戶輸入的數據，利用計算機和相應輸出設備創造的虛擬世界。借VR技術，人們可以將想象中的虛擬事物抽象出來并進行實化。

2.3.2 真實性

通過3D建模及相應的圖像處理，利用計算機模擬出來的世界與真實世界具有一定的相似性，處在虛擬世界中的人們能夠與模擬環境產生一定的交互，這極大地增加了VR的真實性。

2.3.3 全息式體驗

人通過聽覺、視覺、味覺、嗅覺、觸覺等來感知真實的世界，在虛擬的VR世界中，通過相應計算機技術的模擬，能夠盡可能在虛擬世界中還原人的各種感官，從而達到“以假亂真”的目的，給人以身臨其境的體驗。

3 虛擬現實技術應用的局限性

3.1 VR設備在價格上的局限性

VR設備的價格對VR設備的普及是目前所面臨的最大阻礙。實際上，如果VR設備的價格過高且超過普通大眾的承受能力，即使它有優秀的性能，也終究會拖慢它的普及速度。目前，市場上VR產品的數量種類繁多，如VR-Platform CAVE等專用的沉浸式虛擬現實系統的價格能夠高達數十萬元人民幣。在飛行員的訓練或軍事演習上，該價格是可以接受的，但是對于普通大眾則顯得過于昂貴無法負擔。

3.2 VR設備在使用者心理上的局限性

VR環境能為用戶提供較好的沉浸式體驗，豐富的三維立體建模對用戶的視覺感官沖擊極大。但是VR內容較為呆板的交互性卻與其逼真的視覺體驗形成鮮明的反差，這種差別可能會給 VR設備的使用者帶來較大的心理落差，影響VR設備給使用者帶來的沉浸式體驗。

3.3 VR設備在空間上的局限性

許多顯示性能出色的VR設備如今依然需要通過有線的方式與PC端相連，例如，Oculus Rift頭戴式顯示器需要與具有高性能圖像卡的PC連接。連接過程中需要應用大量的線纜，使用者在使用VR設備的過程中必須小心這些線纜，以免被線纜絆倒。Oculus Rift的最大可追蹤空間為2.5m×2.5m，限制的空間范圍過小，沒有達到人們隨時隨地使用VR的要求，由此可見，VR設備操作的局限性明顯。

3.4 VR設備在性能上的局限性

雖然市場上銷售廉價并基于智能手機的VR設備，但這些設備多使用手機本身的陀螺儀作為本身的姿態輸入，且由于手機本身分辨率一直徘徊在14PPD，遠小于符合人類視覺需求的視網膜級別（60PPD）體驗[1]，大大降低了用戶的體驗感。這就是便攜VR設備的性能局限性。

4 虛擬現實技術的具體應用

4.1 虛擬現實技術在急診醫學教育中的應用

在臨床急診工作中，經常會用到深靜脈穿刺和心肺復蘇等單項操作技能，于是對醫學生進行這些單項急救技能的培訓就顯得非常重要。但由于這些急救技能的操作可能會對患者造成傷害，因此，培訓不可能在真正的患者身上進行。這就造成了實習生和年輕醫生臨床實踐少、教學資源不足等問題，導致培訓效果欠佳。而應用VR技術就能逼真有效地模擬出患者和臨床場景，有效地克服了教學資源不足的問題，確保醫學生熟練地進行各種急診操作，達到及時救助患者的目的[2]。

4.2 虛擬現實技術在建筑設計中的應用

建筑設計是一個立體多角度的設計過程，設計過程中往往信息繁雜，圖紙也較為抽象不夠直觀，而虛擬現實技術則可以很好地解決這個問題。利用虛擬現實技術構建的虛擬三維空間可以極為精準地顯現設計細節，使得建筑物的各方面內容以圖像的方式更加真實地呈現出來，使得建筑的空間關系與空間參照物更加直觀[3]，極大地較低了建筑設計上細節修改的成本。

4.3 虛擬現實技術在風景園林設計中的應用

在傳統的風景園林的設計過程中，只能展現或觀察風景園林的部分內容，無法全面展開整個園林設計的特點。在設計過程中合理使用虛擬現實技術，可以全方位展開風景園林空間[4]，充分體現風景園林的多個細節，從多個角度入手，完成風景園林合理的空間設計。同時，根據虛擬現實技術的3D建模，使設計與實際更加貼近，在提高園林設計真實性的同時提高風景園林設計的創新性。

4.4 虛擬現實技術在學習空間擴展中的應用

人們在日常學習中時常會受到場地的限制，往往因此無法達到理想的學習效果。但如果能有效運用虛擬現實技術就能很好地解決這個問題。虛擬現實技術能夠為人們帶來逼真的視聽覺體驗，能讓人沉浸在創造出的環境中高效學習。虛擬現實技術為學習者提供的逼真高效的模擬訓練以及環境體驗，能極大地降低場地對人們學習的影響，提高學習的效率[5]。

4.5 虛擬現實技術在景區觀光中的應用

旅游產品的不可移動性與不確定性很容易讓旅游者產生感知風險，進而會影響旅游者作出決策。只有通過高效的信息傳遞才能降低旅游者的感知風險。這種信息不僅包含文本和圖片，其還要讓人有身臨其境的體驗，甚至能與之互動。如果此處恰當使用虛擬現實技術構建虛擬旅游視覺系統，游客可以對景點場景有一個全方位的了解，加速旅游者對景區的認識，能更好地激發旅游者的旅游熱情，同時，有效引導了旅游者，提高了旅游效率。

5 結語

綜上所述，在信息化時代發展的大趨勢下，虛擬現實技術在教育、醫療、設計等領域的應用都已發揮或將要發揮十分重要的作用。虛擬現實技術不但能讓設計者擺脫傳統空間設計思維的局限性，還能激發設計者的創造思維和設計潛能。在實踐與應用方面，虛擬現實技術還能幫助使用者在一定程度上擺脫現實空間的約束，有效提高使用者的動手能力與學習能力。盡管如今虛擬現實技術在軟件和硬件上依然有一些局限性，但展望將來，虛擬現實技術的大規模應用與推廣是可預見的。

【參考文獻】

【1】徐志平.虛擬現實技術課程建設中的局限和應對之道[J].計算機教育，2019（9）：96-98.

【2】李一凡，王晶，王長遠.虛擬現實技術在急診醫學教育中的應用[J].醫學研究雜志，2020，49（12）：147-149.

【3】張智雄，劉沫.虛擬現實技術在建筑設計中的應用[J].建材與裝飾，2018（23）：101.

【4】李佼陽.虛擬現實技術在風景園林設計中的應用[J].住宅與房地產，2021（3）：101-102.

【5】孫志偉，李小平，張琳，等.虛擬現實技術下的學習空間擴展研究[J].電化教育研究，2019，40（7）：76-83.