張顯志

摘 要：所謂的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)手段，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心，構(gòu)建一個(gè)較為真實(shí)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)的體驗(yàn)。對(duì)此文章主要對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展以及其在實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述分析。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 發(fā)展及應(yīng)用 研究論述；

中圖分類號(hào)：F061.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0028-02

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過(guò)一些計(jì)算機(jī)技術(shù)以及硬件設(shè)備，進(jìn)行硬件、軟件以及其他相關(guān)交互手段的設(shè)置，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)可以讓參與者可以交互式觀察以及操縱的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重點(diǎn)就是通過(guò)三維交互式計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的環(huán)境，是對(duì)真實(shí)環(huán)境的仿真，通過(guò)人工合成的方式表示各種信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中均有較為廣泛的應(yīng)用。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1.1 實(shí)物虛化

實(shí)物虛化就是基于真實(shí)世界空間開(kāi)展的一種多維信息化空間的映射，其主要涵蓋了視點(diǎn)感應(yīng)、空間跟蹤定位、基本模型的構(gòu)建、聲音的定位以及視覺(jué)跟蹤等相關(guān)技術(shù)手段，通過(guò)這些技術(shù)手段在實(shí)踐中可以生產(chǎn)一個(gè)具有真實(shí)感覺(jué)的虛擬世界，同時(shí)也為虛擬環(huán)境對(duì)用戶操作的監(jiān)測(cè)以及各種操作數(shù)據(jù)的獲得奠定了基礎(chǔ)。

1.1.1 三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

這種技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)虛擬世界的一種基礎(chǔ)，是將真實(shí)世界中的相關(guān)對(duì)象物體在對(duì)應(yīng)的3D虛擬世界之中重新構(gòu)建，基于系統(tǒng)的實(shí)際要求保留其部分的物理屬性特征。在實(shí)踐中來(lái)說(shuō)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型生成圖形圖像相對(duì)較為容易，只要保障其模型的精準(zhǔn)性，實(shí)踐的充足性，就可以生成一種在不同光照條件之下不同物體的圖形，這種圖像信息相對(duì)較為精準(zhǔn)，而其中最就有代表的就是通過(guò)衛(wèi)星、航拍以及遙感技術(shù)構(gòu)建大型的模擬戰(zhàn)場(chǎng)。

1.1.2 空間跟蹤技術(shù)

主要就是通過(guò)頭盔的顯示器、立體眼鏡以及數(shù)據(jù)衣與數(shù)據(jù)手套等一些交互設(shè)備中的空間傳感器，模擬在三維環(huán)境中用戶的位置以及方向，在三維空間中其包含了6個(gè)自由度，對(duì)此在實(shí)踐中可以通過(guò)數(shù)字化儀以及空間求進(jìn)提供6個(gè)自由度。

1.1.3 聲音跟蹤技術(shù)

就是通過(guò)不同來(lái)源的聲音實(shí)現(xiàn)特定地點(diǎn)的時(shí)間差、聲壓差以及相位差對(duì)其進(jìn)行虛擬環(huán)境的跟蹤，這也是實(shí)物虛化的重要構(gòu)成內(nèi)容。聲波飛行的實(shí)踐測(cè)量方式以及相位相干測(cè)量方式在實(shí)踐中可以基于聲音位置進(jìn)行跟蹤，是一種基本的算法。實(shí)物虛化的視覺(jué)跟蹤技術(shù)在實(shí)踐中會(huì)基于視頻攝像機(jī)至X-Y的平面陣列，其跟蹤光以及周圍的光就會(huì)在圖像投影平面的不同位置、時(shí)間段進(jìn)行投影，進(jìn)而對(duì)跟蹤對(duì)象的位置、方向進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行視覺(jué)跟蹤的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中必須要綜合精度以及操作范圍時(shí)間等因素，通過(guò)多發(fā)射器以及多傳感器對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升視覺(jué)跟蹤的精準(zhǔn)性，但是這種方式會(huì)在一定程度上導(dǎo)致其系統(tǒng)的復(fù)雜性，成本投入也相對(duì)較多。

1.1.4 視點(diǎn)感應(yīng)技術(shù)

要將試點(diǎn)感應(yīng)與顯示技術(shù)進(jìn)行充分的融合，通過(guò)頭盔顯示、眼罩定位、遙視技術(shù)以及眼肌感應(yīng)技術(shù)確定用戶在特定時(shí)刻的視線。

1.2 虛物實(shí)化

就是讓用戶在虛擬的環(huán)境中獲得與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中一樣的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)以及觸覺(jué)等感官認(rèn)知。力覺(jué)感知就是通過(guò)計(jì)算機(jī)利用反饋手套、力反饋操縱桿以及其對(duì)手指產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻尼，讓用戶了解到作用力的具體方向以及大小。觸覺(jué)反饋就是一種通過(guò)視覺(jué)、電子觸感與神經(jīng)、氣壓感以及肌肉模擬與振動(dòng)觸感實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段。

1.3 高性能計(jì)算機(jī)處理技術(shù)

高性能的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的處理技術(shù)，通過(guò)顯示技術(shù)以及圖像生成技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、生動(dòng)且逼真的設(shè)計(jì)；聲音合成技術(shù)、聲音空間化技術(shù)；多維信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)生成技術(shù)以及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，可以通過(guò)分布式以及并行計(jì)算，通過(guò)高速以及大規(guī)模的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)展工作。

1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.4.1 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是可以支持多人共同通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，不同的用戶在真實(shí)的3D立體圖形中利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)與其他用戶可以實(shí)現(xiàn)交互作業(yè)。分布式的虛擬現(xiàn)實(shí)研究的主要目的就是構(gòu)建一個(gè)可以為不同用戶提供的在不同地點(diǎn)參與的分布式虛擬環(huán)境，讓不同的環(huán)境以及地理位置的用戶可以在一個(gè)真實(shí)的環(huán)境中，進(jìn)行交流，開(kāi)展學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、娛樂(lè)以及研討。

1.4.2 非分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是真實(shí)用戶環(huán)境，將一個(gè)事件的驅(qū)動(dòng)，基于特定的規(guī)則進(jìn)行處理并發(fā)事件，將單個(gè)的虛擬世界進(jìn)行分解，在不同的處理器上對(duì)其進(jìn)行執(zhí)行，在通過(guò)消息傳遞的方式進(jìn)行通信。主要就是設(shè)備服務(wù)器、應(yīng)用進(jìn)程以及會(huì)話管理3個(gè)部件開(kāi)展工作。其中設(shè)備管理器主要就是對(duì)輸入以及輸入的設(shè)備進(jìn)行管理，而會(huì)話管理則是整個(gè)設(shè)備服務(wù)器客戶程序，也是應(yīng)用進(jìn)程的一個(gè)服務(wù)器，制定了虛擬世界中的交互規(guī)則，具有協(xié)調(diào)以及傳輸設(shè)備服務(wù)器事件的產(chǎn)生以及應(yīng)用的進(jìn)程，最后將響應(yīng)事件傳遞到輸入設(shè)備服務(wù)器之中，會(huì)話管理可以利用異步消息與其他服務(wù)器進(jìn)行通信處理，基于既定的規(guī)則進(jìn)行事件的傳遞。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究

在實(shí)踐中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中均有較為廣泛的應(yīng)用，其在設(shè)計(jì)領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、工程、娛樂(lè)等領(lǐng)域中均有重要的作用，對(duì)此下文究其進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述分析。

2.1 設(shè)計(jì)應(yīng)用

工作人員在實(shí)踐中可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，利用全球網(wǎng)絡(luò)以及局域網(wǎng)基于協(xié)作方式對(duì)三維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)、發(fā)布以及交流，這種方式會(huì)在根本上提升生產(chǎn)效率質(zhì)量，同時(shí)也可以有效地削減成本資金的投入。在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要基于圖形工具進(jìn)行產(chǎn)品的展示。

2.2 教育應(yīng)用

在人體模型的制造、電腦太空旅游以及化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等領(lǐng)域中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以讓學(xué)生在較為真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣方式無(wú)疑在根本上提升教學(xué)質(zhì)量，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其形象力。

2.3 醫(yī)學(xué)

在虛擬環(huán)境中，可以構(gòu)建一個(gè)虛擬狀態(tài)的人體模型，通過(guò)跟蹤球、感覺(jué)手套以及HMD等就可以對(duì)人體內(nèi)部的器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，同時(shí)在醫(yī)療手術(shù)中通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建人體以及相關(guān)器官的幾何模型，可以提升醫(yī)療手術(shù)訓(xùn)練的質(zhì)量與效果。通過(guò)機(jī)械手以及數(shù)據(jù)手套等一些具有高精度的交互工具進(jìn)行模擬，可以在一些復(fù)雜手術(shù)、解剖教育中提供輔助幫助。

2.4 虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

虛擬顯示產(chǎn)品在作戰(zhàn)模擬領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛，可以模擬較為真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐中可以構(gòu)建一個(gè)多維度、高感知、可以度量以及逼真的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)而提升戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際認(rèn)知效率，在仿真對(duì)抗、參謀作業(yè)訓(xùn)練以及裝備操作中應(yīng)用較為廣泛，可以提供較為真實(shí)的仿真環(huán)境，也可以基于特定的訓(xùn)練課堂構(gòu)建各種在現(xiàn)實(shí)生活中并不存在的訓(xùn)練環(huán)境。

2.5 工程應(yīng)用

在管理工程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升設(shè)計(jì)效果與質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)各種信息數(shù)據(jù)的分析，了解其存在的各種安全隱患問(wèn)題，制定完善的對(duì)策與手段等。

2.6 娛樂(lè)應(yīng)用

在實(shí)踐中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為人們提供一個(gè)更為真實(shí)的虛擬環(huán)境，讓人們感受到不同游戲中的不同的樂(lè)趣，不斷提升其娛樂(lè)感。

3 結(jié)語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐中有著較為廣泛的應(yīng)用，可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人與計(jì)算機(jī)的交流方式，可以在根本上提升人機(jī)互動(dòng)的人性化發(fā)展，對(duì)此在實(shí)踐中必須要加強(qiáng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行深入的研究，了解其相關(guān)技術(shù)手段以及應(yīng)用范圍，這樣才可以在根本上充分的凸顯虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的價(jià)值與作用。

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