VR技術(shù)發(fā)展及其在日常生活中的應(yīng)用研究

劉橙樺

【摘 要】科技發(fā)展日新月異，隨著時代的進(jìn)步，中國在科研方面取得了不菲的成就?，F(xiàn)下，越來越多的高新科技產(chǎn)品以及科學(xué)技術(shù)被研發(fā)，世界變得智能化以及科學(xué)化，近年來引人注目的一種技術(shù)逐漸入駐人們生活——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生活中的應(yīng)用逐漸變得廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是VR技術(shù)，是一種新興科學(xué)技術(shù)，其將計算機(jī)圖形、仿真以及多媒體等多種技術(shù)進(jìn)行融合，是一種人機(jī)交互技術(shù)，不僅能夠模擬仿真現(xiàn)實(shí)世界中存在的環(huán)境以及事物，現(xiàn)實(shí)世界中不存在的東西我們也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬仿真出來?，F(xiàn)下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展愈加豐富，其在生活中的應(yīng)用也愈加廣泛，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)我們可以完成很多不能完成的事情。本文將對VR技術(shù)的發(fā)展及其在日常生活中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】VR技術(shù)；發(fā)展；日常生活應(yīng)用；研究

【Abstract】With the development of the times，China has made great achievements in scientific research.Now，more and more high-tech products and science and technology research and development， the world has become intelligent and scientific，in recent years，a striking technology gradually settled in people's lives - virtual reality technology in the application of life gradually Widely available.Virtual reality technology is VR technology，is a new science and technology，which will be computer graphics，simulation and multimedia and other technologies to integrate，is a human-computer interaction technology，not only to simulate the real world in the environment and things，The real world does not exist in the things we can also simulate the virtual reality technology simulation.Now，virtual reality technology with the development of modern science and technology more rich， its application in life is also more extensive，through the virtual reality technology we can complete a lot of things can not be done.This paper will study the development of VR technology and its application in daily life.

【Key words】VR technology；Development；Daily life application；Research

現(xiàn)代社會虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)不再是一個陌生的名詞，在日常生活中也經(jīng)常能夠見到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，例如商場中有很多關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)機(jī)械能夠讓人們在視覺上切實(shí)的感受虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給我們的不僅是視覺上的沖擊，其在生活中也能帶給我們極大的便利，其在各工業(yè)、服務(wù)業(yè)以及軍事領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，制造業(yè)、軍事領(lǐng)域能夠模擬仿真出該領(lǐng)域中的虛擬場景，找出一系列可能出現(xiàn)的問題，隨之解決。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給我們極大的益處，因此在未來會更加廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)中。

1 何為VR技術(shù)以及VR技術(shù)構(gòu)成

1.1 何為VR技術(shù)

現(xiàn)下我們VR技術(shù)的定義還不夠統(tǒng)一，不同的人對其的認(rèn)知不同，因此在對其的開發(fā)應(yīng)用上不同的用戶會有不同的觀點(diǎn)和看法。將這些觀點(diǎn)看法結(jié)合起來，我們大體得出這樣的一個概念：VR技術(shù)是一種人機(jī)交互接口，核心部分是用戶，通過對計算機(jī)的使用產(chǎn)生一種三維交互環(huán)境，這種環(huán)境具有與高度真實(shí)感。這告訴我們VR技術(shù)的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是一種環(huán)境虛擬仿真，產(chǎn)生仿真環(huán)境的介質(zhì)是計算機(jī)以及相應(yīng)的各種軟件和硬件，用戶在視覺、聽覺以及觸覺上能夠通過相應(yīng)的硬件對仿真的內(nèi)容進(jìn)行交互。VR技術(shù)的特點(diǎn)就是真實(shí)，人們在感知上是真實(shí)、直觀、自然的，就如同在生活中與人相互交流一般。在生活中也有很多關(guān)于VR技術(shù)的體驗(yàn)館，其將各種冒險、刺激以及新奇的東西植入相應(yīng)的系統(tǒng)中，人們通過使用VR技術(shù)可以去嘗試不敢嘗試的東西，也能夠體驗(yàn)新奇的事物。

1.2 VR系統(tǒng)的構(gòu)成

現(xiàn)下的VR系統(tǒng)主要是用戶沉浸式的，典型VR系統(tǒng)有四個部分構(gòu)成，虛擬環(huán)境、計算機(jī)環(huán)境、虛擬現(xiàn)實(shí)生成器、以及交互模塊。這些部分都必須由一定的硬件和軟件來支撐。

1.2.1 硬件組成及其功能

要想使用VR技術(shù)，沒有硬件設(shè)備是不行的，相應(yīng)的硬件設(shè)備作為顯示介質(zhì)能夠幫助VR技術(shù)得以成功應(yīng)用。

（1）傳感器件

傳感器件就是在用戶與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互時能夠幫助管理用戶行為的硬件，傳感器件不僅能夠?qū)τ脩粜袨檫M(jìn)行管理，還能反饋虛擬環(huán)境場景中的各物體狀態(tài)，這樣用戶才能有視覺、聽覺以及觸覺上的感知。對整個VR系統(tǒng)來說，傳感器件是極為重要的。endprint

（2）頭盔顯示器

顯示器的作用就是讓用戶能夠看得見，因此VR技術(shù)中的頭盔顯示器最主要的作用就是帶給用戶視覺上的體驗(yàn)。頭盔顯示器位于用戶實(shí)現(xiàn)的正前方，當(dāng)顯示系統(tǒng)場景超出視角范圍時，用戶就會產(chǎn)生一定的沉浸感。

（3）響應(yīng)系統(tǒng)

這里的響應(yīng)系統(tǒng)也可以說是定位系統(tǒng)，其中包括對場景的顯示以及觸覺、發(fā)聲裝置和物理環(huán)境中的控制傳感器動作裝置等。在與虛擬環(huán)境的交互中，用戶可以通過使用傳感裝置來進(jìn)行導(dǎo)航，實(shí)時的得到反饋信息進(jìn)行三維顯示。

1.2.2 軟件部分及其功能

（1）全局?jǐn)?shù)據(jù)庫

全局?jǐn)?shù)據(jù)庫最大的功能就是讓整個VR環(huán)境以及其中的物體能夠得以保存，其中不僅儲存物體動作程序，也包括對程序控制和硬件支持信息的儲存。

（2）輸入部分

輸入部分的主要功能就是對VR技術(shù)的各種輸入裝置以及輸入信息進(jìn)行控制，是實(shí)現(xiàn)的是控制功能。

（3）模擬部分

模擬部分是整個VR系統(tǒng)中最重要的部分，其包括對何種輸入信息、物體以及各種交互處理作用進(jìn)行識別，從而對整個VR環(huán)境進(jìn)行控制。

（4）演示生成部分

演示生成的主要作用就是對輸出給用戶的感知進(jìn)行生成，這個部分主要由視覺、聽覺以及觸覺等方面組成，演示需要按照單位時間步長進(jìn)行。

2 VR技術(shù)的特點(diǎn)

VR技術(shù)在是一種新興技術(shù)，在生活中的應(yīng)用能夠帶給我們別樣的體驗(yàn)，其也有不同的特性。

2.1 多感知性

不同于一般的感知技術(shù)，VR技術(shù)除了能夠進(jìn)行視覺、聽覺感知之外，還能夠進(jìn)行觸覺、力覺、味覺以及嗅覺感知。一般的顯示器帶給我們的只有視覺以及聽覺感知，顯然VR技術(shù)是不同的。現(xiàn)下由于技術(shù)以及能力的限制，VR技術(shù)也只能擴(kuò)展到對觸覺、力覺、味覺以及嗅覺的感知，相信未來科技的發(fā)展會賦予VR技術(shù)更多內(nèi)容。

2.2 交互性

相對傳統(tǒng)的技術(shù)在交互上通常都是通過鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互不同，其是一種自然的交互，用戶不僅可以同傳統(tǒng)技術(shù)一樣使用鼠標(biāo)和鍵盤，并且可以通過其他特殊的硬件設(shè)備例如虛擬頭盔、數(shù)據(jù)手套等實(shí)現(xiàn)交互。在VR環(huán)境中人們與其交互可以通過身體部位或是語言等。

2.3 想象性

VR環(huán)境其實(shí)就是一種人們虛構(gòu)出來的一種場景，這種場景可以最大限度的體現(xiàn)設(shè)計者的思想，因此，VR技術(shù)也可以用來實(shí)現(xiàn)一定的目標(biāo)。VR技術(shù)為人們提供了一種形象的環(huán)境，人們可以發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)新性，從定性以及定量兩方面認(rèn)識事物，也對自己創(chuàng)造能力的發(fā)揮有一定作用。

3 VR技術(shù)的發(fā)展以及在日常生活中的具體應(yīng)用

VR技術(shù)從創(chuàng)始之初到現(xiàn)在已經(jīng)獲得了不菲的成就，從20世紀(jì)末興起，隨之逐漸發(fā)展成熟，到現(xiàn)在已經(jīng)能應(yīng)用在多種領(lǐng)域之中。目前VR技術(shù)不僅在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，其也逐漸的應(yīng)用于礦業(yè)之中，本文著重研究其在礦業(yè)中的應(yīng)用。VR技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠帶給行業(yè)很大的發(fā)展空間，也能夠幫助解決很多問題。

采礦業(yè)是危險并且充滿未知性的，在采礦中需要考慮到各方面的問題，VR技術(shù)是比較先進(jìn)的技術(shù)，在采礦業(yè)中盡管系統(tǒng)較為簡單，但是通過對信息圖形的模擬控制我們能夠?qū)φ麄€采礦過程和采礦場景進(jìn)行模擬，從而對整個采礦過程有一個大致的了解，減少系列問題的發(fā)生，提高采礦的效率。

3.1 使用VR技術(shù)對礦山環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險評估

在采礦之前企業(yè)必須對地區(qū)周圍的環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險評估，以此來判斷采礦的可行性。在沒有科技幫助的情況下，人們只能依靠人力，這樣不僅浪費(fèi)時間，人為性的分析太過主觀性，會帶來很多人為性的失誤。通過對計算機(jī)的使用生成一個關(guān)于該項(xiàng)目的虛擬環(huán)境，在這個環(huán)境中相應(yīng)人員可以站在任意視點(diǎn)上進(jìn)行觀測，對整個生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險分析，并且風(fēng)險區(qū)域的動態(tài)變化也會實(shí)時的體現(xiàn)在虛擬環(huán)境當(dāng)中。這種VR系統(tǒng)能夠?yàn)榈V業(yè)提供一種有效的環(huán)境分析方法。

3.2 使用VR技術(shù)能夠培訓(xùn)礦山的工作人員

VR技術(shù)就是一種模擬仿真技術(shù)，其顯著的特點(diǎn)就是交互自，因此VR技術(shù)創(chuàng)造出的虛擬環(huán)境就是逼真的。通過對VR技術(shù)的使用，創(chuàng)造出一個真實(shí)、自然的礦山虛擬環(huán)境，模擬整個采礦過程，能夠讓礦山工作人員在虛擬環(huán)境中得到培訓(xùn)，不僅能夠讓礦山工作人員在遇到事故時靈活的采取措施規(guī)避風(fēng)險，也能提高工作人員的相關(guān)安全意識。目前比較成熟的系統(tǒng)就是VR礦工培訓(xùn)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中人們可以在虛擬的礦山環(huán)境中巡視來確定該區(qū)域內(nèi)是否存在安全隱患，也能夠通過對頂板位置的變換讓用戶飛起來，這樣用戶能夠更真實(shí)的進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備的控制管理。

3.3 VR技術(shù)在礦山生產(chǎn)工藝設(shè)計中的應(yīng)用

在采礦中我們可以通過對VR技術(shù)的應(yīng)用生成一系列生產(chǎn)作業(yè)場景，例如對露天礦挖掘機(jī)裝載的模擬，車輛的運(yùn)行以及卸載過程的模擬，除此之外，人們可以使用VR技術(shù)的有關(guān)設(shè)備讓用戶感受在模擬環(huán)境中操縱生產(chǎn)工具，這樣可以優(yōu)化作業(yè)工序，提高在真正的作業(yè)中的工作效率。

3.4 使用 VR技術(shù)模擬礦山的爆破

在采礦業(yè)中，爆破工程必定是重中之重，稍有不慎不僅會損失大量的資金成本，嚴(yán)重情況下會危及工作人員的生命安全，因此礦山的爆破是很重要的問題。而通過使用VR技術(shù)，我們可以對整個爆破過程進(jìn)行模擬。在充分了解礦山的地質(zhì)水文條件之后，工程技術(shù)人員可以將自己的預(yù)想設(shè)計在VR系統(tǒng)中預(yù)演，并且將預(yù)演結(jié)果同設(shè)計方案結(jié)果相比較，這樣可以得出更加合適的布置方式和更加合適的裝藥量，從而優(yōu)化作業(yè)參數(shù)，避免發(fā)生爆破事故。

隨著資源的大量消耗，在未來的采礦中必然會向地球的深部以及太空和海洋地區(qū)擴(kuò)展，未來礦石的開采環(huán)境會愈加復(fù)雜和危險。在人為的條件下，必然會有種種困難。但是，如果使用VR技術(shù)，人們可以對未來的采礦環(huán)境進(jìn)行模擬，VR技術(shù)的固有特性能夠提前對作業(yè)過程進(jìn)行研究。例如在地球深處的開采中，我們可以通過地質(zhì)勘探對區(qū)域的地質(zhì)、水文以及低溫進(jìn)行勘測，得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過使用VR技術(shù)進(jìn)行建模，建立相應(yīng)的虛擬采礦環(huán)境，工作人員通過與虛擬環(huán)境的交互來確定相應(yīng)的采礦方式，確定開采系數(shù)，從而提高地球深處礦石的開采率。對于太空、海洋的礦石開采我們也同樣使用VR技術(shù)。VR技術(shù)在礦業(yè)中的應(yīng)用對整個行業(yè)的發(fā)展是有很大的益處的，未來VR技術(shù)會更加深入的應(yīng)用于礦業(yè)之中。

4 總結(jié)

現(xiàn)代社會虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)不再是一個陌生的名詞，其隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展愈加豐富，在生活中的應(yīng)用也愈加廣泛，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，我們可以完成很多不能完成的事情，并且也能夠避免很多可能會發(fā)生的事故。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給我們極大的益處，因此，我們更加需要努力發(fā)展科技，豐富虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵，讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠應(yīng)用于各行各業(yè)中，以求能夠帶給我們更多的便利。

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