王邦宇

成都實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析

王邦宇

成都實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校

本文簡單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展現(xiàn)狀以及與之相關(guān)的應(yīng)用，并且提出運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要意義，最后本文對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來的發(fā)展和以后的應(yīng)用范圍上闡述了相關(guān)看法。

虛擬現(xiàn)實(shí) 多感知交互 虛擬農(nóng)業(yè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其本身就是一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建以及體驗(yàn)虛擬世界，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的一種虛擬的環(huán)境。這一技術(shù)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(dòng)態(tài)的視景，通過傳感器以及相關(guān)的專業(yè)裝備，讓體驗(yàn)用戶進(jìn)入一個(gè)虛擬的世界，另外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能夠?qū)崟r(shí)的操作虛擬世界中所模擬出來的各種對象，進(jìn)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(shí)技術(shù)的進(jìn)展

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

1994年國外的相關(guān)研究人員對于VR這種虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，VR所具有的三個(gè)顯著特點(diǎn)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(shù)無論是在硬件上還是在軟件上其技術(shù)也是不同的，因此對于3I的側(cè)重點(diǎn)也是各不相同的。想象是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)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(guān)知識的認(rèn)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(shè)計(jì)一個(gè)與客觀事實(shí)不符的虛擬場景；交互主要是指進(jìn)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(shí)度，虛擬現(xiàn)實(shí)能夠給用戶設(shè)定一個(gè)真實(shí)場景的虛擬環(huán)境，讓用戶在身體的各個(gè)方面來感受這個(gè)虛擬空間，就像在現(xiàn)實(shí)生活中的感覺一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)就是多感知交互，為了使用戶更加真實(shí)的表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中的對象的心理以及生理上的感覺，2004年日本的科學(xué)家研制出一種新型的嗅覺模擬器，2009年英國的科學(xué)家在一次研究會(huì)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(shí)技術(shù)的工作原理：用戶在物理的交互空間中，運(yùn)用傳感器等設(shè)備，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)把計(jì)算機(jī)的硬件與VR所產(chǎn)生的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。在這交互之中最為重要的一項(xiàng)技術(shù)就是立體顯示的技術(shù)，其主要是把傳感器的原來數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行交互，這樣就會(huì)使得虛擬環(huán)境的配置以及運(yùn)用情況直接反饋給了傳感器。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的劃分

虛擬現(xiàn)實(shí)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(qiáng)式以及分布式。桌面式是指用戶運(yùn)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(yùn)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(shè)備，最終目的就是使得用戶能夠獲得身臨其境的感受。增強(qiáng)式主要是把真實(shí)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(shí)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(luò)技術(shù)一起聯(lián)結(jié)起來，使之處于同一個(gè)虛擬環(huán)境中，使得參與者能夠共同的在虛擬世界進(jìn)行觀察以及體驗(yàn)。這樣的系統(tǒng)模式可以運(yùn)用在部隊(duì)的仿真訓(xùn)練中去。

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)硬件

虛擬現(xiàn)實(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)的輸出才能實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的更加逼真的呈現(xiàn)，為了防止計(jì)算機(jī)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(shí)的計(jì)算機(jī)大多數(shù)都是以圖形的工作站。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其性價(jià)比也越來越高，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之所以能夠從實(shí)驗(yàn)室走向社會(huì)的各個(gè)地方，都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。1966年在林肯實(shí)驗(yàn)室研制出世界上首個(gè)頭盔顯示器。1985年產(chǎn)生了第一個(gè)數(shù)據(jù)手套，集成了傳感器技術(shù)和光纖技術(shù)等，能感知手指關(guān)節(jié)的彎曲狀態(tài)、精確定位、產(chǎn)生力反饋，能進(jìn)行抓取、移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。1987年發(fā)明了多方位體驗(yàn)真實(shí)感體驗(yàn)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(gè)自由度和三個(gè)自由度之分。3D立體顯示器可以實(shí)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(jī)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(shí)技術(shù)的應(yīng)用

VR技術(shù)的發(fā)展是和VR軟件密切相關(guān)的。S/Express涉及工程分析、航空航天、遙感、 國防等廣泛領(lǐng)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(xué)手術(shù)流程；VEStudio主要應(yīng)用在三維地理信息、展示和古跡復(fù)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(shù)也得到了很好的發(fā)展，現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到社會(huì)的各行各業(yè)中去，并且得到了社會(huì)的普遍認(rèn)可。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，屬于仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，也是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉性前沿學(xué)科。

[1]陳磊.分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在采礦工程中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì). 2014(02)

[2]王希凝,黃海燕.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的博物館展示設(shè)計(jì)[J].大眾文藝. 2014(01)