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        基于VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新的設(shè)計研究

        2022-05-10 05:25:16徐婕高淑美史淑霞王強宋巧
        電腦知識與技術(shù) 2022年9期
        關(guān)鍵詞:VR技術(shù)研究

        徐婕 高淑美 史淑霞 王強 宋巧

        摘要:現(xiàn)階段VR技術(shù)研究較為成熟,經(jīng)過不斷發(fā)展,VR技術(shù)涉及領(lǐng)域也越來越多。該文對VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行研究,主要分析了VR技術(shù)應(yīng)用原理和構(gòu)建虛擬系統(tǒng)的流程,闡述了VR虛擬技術(shù)發(fā)展前景以及VR虛擬技術(shù)的應(yīng)用效果。

        關(guān)鍵詞:VR技術(shù);應(yīng)用領(lǐng)域;研究

        中圖分類號:TP3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:1009-3044(2022)09-0078-02

        5G時代的到來促使科研產(chǎn)品不斷更新發(fā)展,目前人們對科學(xué)產(chǎn)品的依賴性越來越高,在科學(xué)技術(shù)浪潮的背景下,VR技術(shù)不斷快速發(fā)展,在21世紀(jì)達(dá)到了黃金時期,在軍事領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)、娛樂、游戲、生產(chǎn)等方面各有優(yōu)勢。VR技術(shù)涉及計算機圖像技術(shù)、動力學(xué)、光學(xué)、傳感器技術(shù)、人工智能等技術(shù),是聽、看、觸一體化的技術(shù)。用戶可以在虛擬環(huán)境體驗到真實的感受,給人們帶來不一樣的感受。

        1概述VR技術(shù)

        VR技術(shù)指虛擬現(xiàn)實技術(shù),是多媒體技術(shù)的一種終端形式,包括計算機技術(shù)、機器人技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等技術(shù),主要是三維建模、跟蹤、視覺、觸覺等多項技術(shù)。

        (1)VR技術(shù)應(yīng)用原理

        VR技術(shù)應(yīng)用原理主要是利用計算機模擬出一個形似真實世界的虛擬世界,為使用者提供模擬視覺、觸覺、聽覺等感官體驗,讓體驗者可以在虛擬世界中有一個良好的體驗,如同身臨其境一般,體驗者在移動的過程中,計算機也會及時精準(zhǔn)地進(jìn)行計算,并且根據(jù)計算結(jié)果將模擬出的虛擬世界傳回,進(jìn)而產(chǎn)生臨場感[1]。VR技術(shù)是將顯示技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理、計算機圖形技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)等集中起來,是一種具有輔助性的模擬技術(shù)。

        (2)構(gòu)建虛擬系統(tǒng)的流程

        虛擬系統(tǒng)建設(shè)流程可以分為以下兩模塊:一種是導(dǎo)入各種模擬場景,根據(jù)體驗者實際需求進(jìn)行模塊選擇,然后根據(jù)選擇的模塊參數(shù)導(dǎo)入數(shù)據(jù),之后創(chuàng)建出模擬世界;另一種是體驗者在運動狀態(tài)下,計算機通過計算將3D效果傳回產(chǎn)生虛擬世界[2]。

        2 VR虛擬技術(shù)發(fā)展前景

        整體來說,現(xiàn)階段VR技術(shù)發(fā)展可以分為兩種模式:一種是桌面虛擬發(fā)展模式,另一種是沉浸式虛擬體驗?zāi)J?。無論是哪一種發(fā)展模式在未來都主要應(yīng)用在建模、互動、繪制、系統(tǒng)組建等領(lǐng)域上,并且根據(jù)各領(lǐng)域的不同要求,創(chuàng)造出一系列新特點,主要有以下幾點表現(xiàn):(1)動態(tài)建模技術(shù)。VR技術(shù)的核心就是構(gòu)建虛擬技術(shù),動態(tài)建模技術(shù)主要是為了取得實際環(huán)境數(shù)據(jù),根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)結(jié)合實際需求建設(shè)各種場景的虛擬環(huán)境。(2)實時三維虛擬模型創(chuàng)建和顯示技術(shù)。就目前而言,三維模型制作技術(shù)取得了較高的成就,當(dāng)前面臨的難題是如何“實時生成”虛擬模型,在不影響和改變圖像效果及復(fù)雜度的基礎(chǔ)上需要運用什么樣的技術(shù)手段是目前的一項重點研究工作。并且VR技術(shù)對傳感器、立體成像要求比較高,現(xiàn)階段虛擬技術(shù)還達(dá)不到系統(tǒng)要求,為此還需要加大三維成像以及顯示技術(shù)的研究力度。(3)人工智能語音虛擬建模。虛擬建模過程比較復(fù)雜,需要更多的時間和精力來完成,目前VR技術(shù)正朝著智能語音和語音識別方面發(fā)展,將其綜合起來可以解決VR人工語言技術(shù)的問題[3]。通過語言技術(shù)將建模需要的方式、特點、屬性等內(nèi)容轉(zhuǎn)化成建模需要的信息,之后運用人工智能結(jié)合圖形處理器進(jìn)行設(shè)計和評價,充分顯示出模型對象,有效連接各種靜態(tài)模型和動態(tài)模型,以此完成系統(tǒng)模型建設(shè)。近幾年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)受到的關(guān)注度越來越高,無論是國家還是高等學(xué)校,甚至是科學(xué)家都對此格外重視,我國科學(xué)研究機構(gòu)在虛擬顯示技術(shù)方面已經(jīng)取得較高的成果,VR技術(shù)也已經(jīng)成熟。

        3 VR虛擬技術(shù)的應(yīng)用

        虛擬技術(shù)是一種立體空間展示,通過三維成像技術(shù)將展品呈現(xiàn)出來,利用虛擬模型進(jìn)行介紹,應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。

        (1)購物領(lǐng)域

        在購物領(lǐng)域中應(yīng)用VR技術(shù)突破了常規(guī)購物理念的限制,消費者不需要親臨商場就可以感受到商店的氣氛,VR技術(shù)可以為用戶提供全方位的商品細(xì)節(jié),通過該技術(shù)用戶可以在虛擬世界中感受和觸摸商品,是一種新型的購物方式,利用VR技術(shù)進(jìn)行購物可以節(jié)省成本,但這也僅僅是一種營銷手段,若是采用VR技術(shù)營銷,將會有更多的購物中心面臨重組的問題[4],同時也失去了逛商場購物的樂趣,為此虛擬購物技術(shù)一般比較適合老年人和身體不便的殘疾人使用。

        (2)體育場領(lǐng)域

        體育場領(lǐng)域應(yīng)用VR技術(shù)通常使用VR技術(shù)頭盔,一般是運動員訓(xùn)練和模擬練習(xí)中使用,利用VR技術(shù)設(shè)置模擬練習(xí),運動員在該技術(shù)下可以身臨其境地感受比賽現(xiàn)場氣氛,促使運動員在虛擬世界中提升自身經(jīng)驗和技巧[5]。另外運動員可以通過VR技術(shù)體驗不同角度的運動技巧,并且可以反復(fù)觀看,有利于運動員加深印象,熟練掌握比賽陣型。

        (3)直播領(lǐng)域

        在5G背景下,網(wǎng)絡(luò)速度越來越快,VR技術(shù)在直播領(lǐng)域中通常是將直播技術(shù)和VR虛擬技術(shù)相結(jié)合,VR技術(shù)在直播領(lǐng)域中具有360°的全景視角,沉浸式體驗更高,通過3D技術(shù)促使畫面感更強、更加真實,互交感也比較強,通過VR技術(shù)感受直播過程[6],用戶可以拖拽顯示屏、旋轉(zhuǎn)觀看角度等進(jìn)行一系列互動操作,充分感受現(xiàn)場氣氛和掌聲,具有較高的實用性和趣味性。

        (4)醫(yī)療領(lǐng)域

        VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用也比較廣泛,可以通過VR技術(shù)讓患者清楚知道病癥發(fā)作過程以及原因,促使患者積極配合治療。比如,老年人經(jīng)常出現(xiàn)跌倒情況一般不會引起家人的重視,護(hù)士單純的講解很難引起家人的重視,再加上簡單講述具有一定的局限性,為此得不到患者和家屬的重視。但是通過VR技術(shù)的使用,可以將跌倒原因和后果通過3D視頻展示出來,讓患者身臨其境地感受這個過程[7]。這樣不僅可以提高患者理解能力,同時也可以提高患者和家屬的預(yù)防意識,從本質(zhì)上減少此類事情發(fā)生,如圖1所示。

        (5)電影領(lǐng)域

        與3D技術(shù)相比,VR技術(shù)觀影建設(shè)的是360°三維空間圖像,觀眾可以隨意選擇觀看角度,體驗不一樣的故事感受[8]。例如觀看《Lost》時,不僅可以實現(xiàn)交互活動,同時也可以近距離感受螢火蟲運動,提高觀影感受。

        (6)建筑領(lǐng)域

        VR技術(shù)在工程中的實現(xiàn)主要是利用仿真技術(shù)實現(xiàn)交互可視效果,將幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維模型,并且根據(jù)虛擬技術(shù)為用戶提供立體視覺效果。通常情況下是將CAD二維圖形通過3D max軟件轉(zhuǎn)化成三維建筑模型,利用軟件UE4或Unity 3D與VR技術(shù)相結(jié)合,讓建筑模型具備可操作性能[9]。再以第一視角提高人們感受,也可以在手機端或者是PC端呈現(xiàn),在用戶面前全方位地展示出三維結(jié)構(gòu)模型。

        (7)教育領(lǐng)域

        教育中應(yīng)用VR技術(shù)改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式,突破了教學(xué)實驗的局限性,通過VR技術(shù)可以將教學(xué)中一些抽象事物和實踐以虛擬方式展示出來,以視頻、圖片的方式為學(xué)生提供完善的教學(xué)資源。如圖2是VR云創(chuàng)新平臺,該平臺包括了VR課件播放器、移動授課、移動答題、自動評分、班級管理、作業(yè)部署、互動等功能。比如,生物學(xué)科教學(xué)有很多內(nèi)容無法用語言形容出來,學(xué)生理解起來具有一定的難度。在應(yīng)用VR技術(shù)的基礎(chǔ)上學(xué)生可以全方位地觀察細(xì)胞、DNA等結(jié)構(gòu),最大限度上豐富了教材內(nèi)容,虛擬仿真技術(shù)可以將學(xué)生帶入實驗中,讓學(xué)生感受生物實驗過程,通過VR技術(shù)幫助學(xué)生體驗生物成長過程[10]。一方面,有利于學(xué)生掌握抽象知識,提升學(xué)生知識含量;另一方面,教學(xué)中通過VR技術(shù)可以實現(xiàn)一些無法進(jìn)行的實驗,并且沒有實驗風(fēng)險存在,進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

        除了上述領(lǐng)域以外, VR技術(shù)還可以應(yīng)用在房地產(chǎn)領(lǐng)域中,人們通過VR虛擬技術(shù)可以觀看到房間各個角度裝修以后的場景;也可以用在汽車生產(chǎn)和機械設(shè)備生產(chǎn)中,通過三維立體建模技術(shù)可以得到汽車和機械的各項數(shù)據(jù);VR技術(shù)在游戲領(lǐng)域應(yīng)用也比較多,不需要建設(shè)實際場景就可以感受身臨其境的樂趣;還在軍事領(lǐng)域、旅游等方面有所涉及,并且都取得了較好的效果。

        4結(jié)論

        隨著科技不斷發(fā)展,VR技術(shù)應(yīng)用也在不斷擴大,VR技術(shù)具有虛擬仿真的特殊優(yōu)勢,在教育事業(yè)、機械設(shè)備、醫(yī)療機構(gòu)、購物、旅游、電影等多個領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景,促使企業(yè)生產(chǎn)更具可操作性,并且可以有效降低企業(yè)成本,為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益。但是VR技術(shù)全面發(fā)展還具有一定局限性,還需要不斷進(jìn)行研究,加大VR技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 周丹.VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域研究實踐[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(17):147-148.

        [2] 康若熙.VR技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域分析[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2019,27(8):36.

        [3] 胡茶升,殷嘉樂,尚晨陽,等.基于VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新的設(shè)計研究[J].計算機產(chǎn)品與流通,2020(1):166.

        [4] 李昆陽.淺析VR技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)購物中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2018,36(12):220-221.

        [5] 朱永皓,吳磊.VR技術(shù)在體育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用與展望[J].當(dāng)代體育科技,2020,10(6):245-246,248.

        [6] 韓藝,馮一峰,方明明.VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)直播領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].西部廣播電視,2020(13):200-201.

        [7] 袁楚翔,楊冰.VR技術(shù)在醫(yī)療中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代信息科技,2018,2(3):102-104.

        [8] 喬守明,江靜,鞏晨靜.探索VR技術(shù)在影視領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2021(12):79-81.

        [9] 趙欣,賀小剛,張俊,等.VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域的實踐初探[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2018(19):98-99.

        [10] 楊梅.VR技術(shù)在我國教育領(lǐng)域應(yīng)用研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐,2021,4(12):61-63.

        【通聯(lián)編輯:代影】

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