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        虛擬現(xiàn)實技術的 技術特點與實踐應用

        2021-07-01 17:23:10周露露
        中國新通信 2021年6期
        關鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術特點應用

        周露露

        【摘要】? ? 虛擬技術作為近幾年來在各國興起的一項全新的技術,作為計算機圖形學、人機接口技術與仿真技術相結合等多種技術的集成體,有著較高的交叉性。本文主要是針對虛擬現(xiàn)實技術特點、應用以及發(fā)展歷史進行研究,并且提出虛擬現(xiàn)實技術在未來發(fā)展的應用方向。

        【關鍵詞】? ? 虛擬現(xiàn)實技術? ? 特點? ? 應用

        虛擬現(xiàn)實技術也被統(tǒng)稱為VR技術,作為20世紀出現(xiàn)的一個全新的計算機科技,利用傳感設備逐漸模擬出聽覺與視覺等人體感官,保證用戶在一個虛擬的世界當中,有著真實的感受,并且與用戶做好實時交互。

        一、虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展情況

        虛擬技術最早是在上個世紀50年代所產(chǎn)生,有美國科學家發(fā)明出世界上第一套具有虛擬現(xiàn)實功能的設備,該設備在運用過程中,會使用到三面顯示屏,并且體積十分龐大,但是在運算時,存在運算能力不足等情況。作為使用人員,需要將頭伸進到機器當中,才能有著微弱的感覺。

        隨后進入到60年代,蘇澤蘭創(chuàng)造造出第一款戴在頭上的顯示器,因此蘇澤蘭也被稱為虛擬現(xiàn)實與計算機圖形學之父。但是因為機器重量較大,使用者無法直接戴在頭上,同時還需要利用天花板中的支撐桿,幫助其分擔重力,因此難以得到普及。

        隨后到了七十年代,虛擬現(xiàn)實技術得到了一個迅猛的發(fā)展。當時技術已經(jīng)能夠創(chuàng)造出具備完美性能的虛擬現(xiàn)實環(huán)境,但是因為造價昂貴,同時畫面也缺乏清晰性,也未能受到重視。

        到了九十年代虛擬世界現(xiàn)實技術日益成熟,任天堂等多個公司陸續(xù)開始推出VR產(chǎn)品,但是未能掀起波瀾,因為造價高,性能單調(diào),所以大多數(shù)群眾將其拒之門外。

        到了二零一二年,美國公司利用眾籌方式,將VR設備的價格下調(diào),并且將其保持在300美元左右,這就使得更多人開始有能力去購買VR產(chǎn)品,同時也使得該設備進入到人們的視野當中。

        隨著近幾年的發(fā)展,索尼、蘋果等多個公司,也開始不斷的推出虛擬現(xiàn)實設備,促使虛擬設備得到良好的發(fā)展??茖W界也開始意識到,虛擬設備在未來有著廣闊的發(fā)展空間,并且將其應用在多個領域。

        二、虛擬現(xiàn)實技術主要特征

        2.1沉浸性

        沉浸性主要指的是人們在設備所創(chuàng)作的模擬環(huán)境中,感受到一個真實的情況,用戶主要是利用專用設備,保證自身與虛擬環(huán)境相互融合,利用動作、語言等方式,開始與虛擬環(huán)境當中所出現(xiàn)的場景、對象等進行交流,這就好比生活在真實世界,總是給人一種身臨其境的感受。對于沉浸性進行影響的因素較多,主要是多感知性,其中包括人體感覺到聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等,都能夠對于人體的感知進行模擬。用戶從獲得更多的感官刺激,那么自身在虛擬環(huán)境中就有著越強的主動性和代入感,理想的虛擬技術就是通過調(diào)動人體所有感知功能,但是因為受到傳感技術所帶來的各種限制,這就使得難以完全地模擬出所有感官。

        VR技術作為沉浸性的典型,用觀眾在佩戴VR眼鏡時,通過視覺看到一個更加立體化的畫面。因為視角具備特殊性,會讓觀眾感覺所有的一切都是發(fā)生在自己的身邊,并且利用立體環(huán)繞的音響,為觀眾帶來更加真實的感受。VR電影在運用過程中,有著極高的自主性,觀眾可以縮小或者放大畫面,所以能看到平時無法感受到的另一面。

        2.2交互性

        交互性主要指的是用戶可以對于模擬環(huán)境當中的物體進行操作,并且可以從自然環(huán)境中得到不同的反饋。用戶在利用交互設備開始與虛擬環(huán)境做出交互過程中,比如當體驗者在虛擬環(huán)境中,看到遠處有一個大箱子,用戶想要舉起他,那么就能充分地感受它的重量,這種交互方式能夠有效地提高用戶在虛擬現(xiàn)實世界的沉浸感,并且仿佛在真實的世界一般。或者被動執(zhí)行相應的動作,通過交互性能,給用戶帶來更多的體驗與感受,保證虛擬環(huán)境具備活力與創(chuàng)造性。這也是VR技術與傳統(tǒng)技術相比的優(yōu)勢。

        目前來看,交互性開始應用在多個方面,比如藝術家可以利用交互性去修改與創(chuàng)造他們的作品,通過虛擬現(xiàn)實技術去幫助人們立體的去觀察作品、查看作品,同時也能放大作品細節(jié),這樣也能確保藝術家對作品有了一個更加深入的了解。

        2.3共享性

        共享性主要指的是利用虛擬現(xiàn)實環(huán)境,能夠為用戶提供更多的共享空間,用戶可以在一個虛擬的環(huán)境下,模擬未能執(zhí)行的事務,并且獲得不同樣的結果。對于結果做好對比,獲得最有效的執(zhí)行方案。比如在建筑設計過程中,可以將不同設計內(nèi)容同時投放到模擬的環(huán)境當中,作為建筑人員,可以選擇出與環(huán)境最為貼近的設計。與此同時,比如一些武器的測試,不方便在現(xiàn)實世界中進行模擬,那么可以利用虛擬環(huán)境對其威力進行測試,甚至一些事物根本不可能在生活存在,我們也可以利用虛擬現(xiàn)實技術將其充分的展現(xiàn)過來。通過虛擬環(huán)境中全方位的展示,能夠滿足人們對于世界的好奇心。

        三、虛擬現(xiàn)實技術的應用

        3.1醫(yī)學領域

        早在上個世紀80年代,虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)被應用在醫(yī)學方面,最開始只是對個體局部地方做CT掃描,隨后得出二維圖像,隨后又研究出可以利用虛擬手術操作方式,虛擬出三維人體,在上個世紀90年代,就出現(xiàn)虛擬解剖手術。人們可以利用互聯(lián)網(wǎng)對于動物假體進行操作,使其研究更加深入,最終能夠加快在醫(yī)學進步的步伐。

        截止到目前為止,虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學當中也有了各方面的作用:

        1.打造虛擬醫(yī)學課堂

        在虛擬課堂當中,醫(yī)學研究人員可以利用傳感設備從多個角度,對人體結構進行觀察,并且直接放大他們想要觀察的細節(jié),這樣能夠保證研究者對人體做出更加深入的了解,有效地減少觀察所消耗的成本。如果他們對于特定手術缺乏足夠的熟悉度,那么也可以利用虛擬課堂方式進行練習,指導其能夠真正的掌握這類技術。特別是對于腦部和心臟的技術,要求醫(yī)生具備較高的微操能力。

        在虛擬課堂當中,可以不斷練習,提高操作者的操作能力。同時也不受到場地、器材等多方面的限制,對于醫(yī)學人員來說有著較高的便利性,同時也能提高其在日后手術中的自信心。

        2.更好確認手術方法

        醫(yī)生可以直接將患者相關圖像和信息輸入到電腦內(nèi),利用虛擬現(xiàn)實技術,直接模擬出患者身體的情況。在模擬手術過程中,確保醫(yī)生通過不斷地探索展,找到最有效,以及安全性最高的方案。在一定程度上降低對于患者身體造成了損害。利用該技術,也能保證醫(yī)生全面的預測患者在接受手術后的恢復情況,并且制定出最有助于患者恢復的詳細計劃。

        3.2在教育領域的應用

        因為新虛擬現(xiàn)實技術具有較高的沉浸性,可以幫助患者產(chǎn)生身臨其境的感受,如果能夠將虛擬現(xiàn)實技術與教學互相結合,那么也能為教師之后提高教學效率提供幫助。近幾年來,經(jīng)過多個組織與企業(yè)的嘗試,獲得相應的成就。

        一是利用三維教學場景。

        一些學生在遇到難以理解或者想象的知識點時,那么教師可以利用虛擬現(xiàn)實技術為學生提供更多的幫助,使其更好地理解知識。比如立體幾何,對于學生而言是一項學習的難題,所以可以利用虛擬現(xiàn)實技術,為學生打造立體模型,幫助學生更加仔細的觀察立體模型,利用多角度方式徹底的理解該問題。通過運用三維學習場景,也能激發(fā)學生對學習的關注度與興趣。

        比如在學習語文課文《荷塘月色》這部分內(nèi)容時,教師可以將荷塘美景直接呈現(xiàn)在學生的眼前,使學生盡快融入到課堂當中來。

        二是打造虛擬實驗室。

        在虛擬現(xiàn)實中打造一個虛擬實驗室,幫助學生進行實驗操作。與現(xiàn)實實驗室相比,能夠有效地減少資源浪費的情況,同時也打破時間與空間的限制。因為一些事情有著較高的危險性,無法在現(xiàn)實生活中直接完成,會對學生的身體健康造成威脅,所以利用虛擬現(xiàn)實可以幫助學生盡快的做出實踐,因為受到技術水平所帶來的限制,導致當前虛擬實驗未能具備較高的仿真程度,想要達到理想的效果,還有漫長的道路需要人們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

        3.3在軍事方面的應用

        目前來看,各國軍事實力不同,所以當前軍事實力比拼,更是科技比拼。將虛擬現(xiàn)實技術應用在軍事方面,受到這個國家高度重視。在上個世紀90年代,美國就開始對于許多地點信息進行收集,并且花費巨資來打造近戰(zhàn)模擬系統(tǒng),由此模擬了一個作戰(zhàn)環(huán)境。

        近幾年來,我國也開始對虛擬現(xiàn)實技術在軍事方面的應用進行模擬,這能夠有效地體現(xiàn)在軍事當中虛擬現(xiàn)實技術的應用性與廣泛性。

        在虛擬環(huán)境下,士兵需要穿戴不同的交互設備,并且在虛擬戰(zhàn)場中,不斷模擬軍事行為,他們可以對環(huán)境做好偵查,并且也能利用特殊環(huán)境,對士兵進行各項性能訓練。比如在高壓的環(huán)境下,要求士兵如何能夠瞄準敵方,也可以采用實戰(zhàn)演練的方式,通過這種方式能夠減少成本,同時也能節(jié)約資源,避免士兵受到傷害。因為打破時間與空間的限制,所以只需要士兵佩戴虛擬現(xiàn)實設備,就能夠進行訓練,有效地提高士兵的作戰(zhàn)能力,同時也能使其具備良好的心理素質。在戰(zhàn)場上,即使面對緊急情況,他們也能冷靜處理。通過虛擬環(huán)境,可以使士兵有更多的時間去使用與接觸武器,不斷提高士兵對于武器使用時的熟練程度。在開展拓展訓練時,戰(zhàn)士們會變得越來越默契,同時也能保證隊伍有著更高的凝聚力。

        四、結束語:

        綜上所述,虛擬現(xiàn)實技術,主要是將計算機技術作為突破口,采用的先進技術,隨后模擬出一個立體的虛擬環(huán)境。用戶在這時可以利用輸入與輸出設備和虛擬環(huán)境完成交互,并且獲得聽覺、視覺等多種感官。目前來看,虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)被應用在多個領域當中,并且發(fā)揮著極其重要的作用。

        參? 考? 文? 獻

        [1]高友杰,司揆,伍敏,等.虛擬現(xiàn)實技術在非戰(zhàn)爭軍事行動中的應用前景初探[J].數(shù)字通信世界,2020(02):37-38+52.

        [2]李珩.虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代藝術設計中的應用研究[J].藝術家,2019(10):42.

        [3]伍聰,周舟,賀民,等.虛擬現(xiàn)實技術在神經(jīng)外科培訓中的應用特點[J].中國繼續(xù)醫(yī)學教育,2019,11(14):46-48.

        [4]宋珂.虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展影響下的觀眾觀影體驗研究[J].工業(yè)設計,2019(04):140-141.

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