虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用研究論述

張顯志

摘 要：所謂的虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是通過計算機(jī)技術(shù)對真實世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)手段，通過計算機(jī)技術(shù)作為核心，構(gòu)建一個較為真實的視覺、聽覺以及觸覺的體驗。對此文章主要對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展以及其在實踐中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的論述分析。

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

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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是通過一些計算機(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)實技術(shù)的重點(diǎn)就是通過三維交互式計算機(jī)生產(chǎn)的環(huán)境，是對真實環(huán)境的仿真，通過人工合成的方式表示各種信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域中均有較為廣泛的應(yīng)用。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1.1 實物虛化

實物虛化就是基于真實世界空間開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跟蹤等相關(guān)技術(shù)手段，通過這些技術(shù)手段在實踐中可以生產(chǎn)一個具有真實感覺的虛擬世界，同時也為虛擬環(huán)境對用戶操作的監(jiān)測以及各種操作數(shù)據(jù)的獲得奠定了基礎(chǔ)。

1.1.1 三維計算機(jī)圖形技術(shù)

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

1.1.2 空間跟蹤技術(shù)

主要就是通過頭盔的顯示器、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個自由度，對此在實踐中可以通過數(shù)字化儀以及空間求進(jìn)提供6個自由度。

1.1.3 聲音跟蹤技術(shù)

就是通過不同來源的聲音實現(xiàn)特定地點(diǎn)的時間差、聲壓差以及相位差對其進(jìn)行虛擬環(huán)境的跟蹤，這也是實物虛化的重要構(gòu)成內(nèi)容。聲波飛行的實踐測量方式以及相位相干測量方式在實踐中可以基于聲音位置進(jìn)行跟蹤，是一種基本的算法。實物虛化的視覺跟蹤技術(shù)在實踐中會基于視頻攝像機(jī)至X-Y的平面陣列，其跟蹤光以及周圍的光就會在圖像投影平面的不同位置、時間段進(jìn)行投影，進(jìn)而對跟蹤對象的位置、方向進(jìn)行計算。在進(jìn)行視覺跟蹤的實現(xiàn)過程中必須要綜合精度以及操作范圍時間等因素，通過多發(fā)射器以及多傳感器對其進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)而提升視覺跟蹤的精準(zhǔn)性，但是這種方式會在一定程度上導(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)確定用戶在特定時刻的視線。

1.2 虛物實化

就是讓用戶在虛擬的環(huán)境中獲得與現(xiàn)實環(huán)境中一樣的視覺、聽覺以及觸覺等感官認(rèn)知。力覺感知就是通過計算機(jī)利用反饋手套、力反饋操縱桿以及其對手指產(chǎn)生運(yùn)動阻尼，讓用戶了解到作用力的具體方向以及大小。觸覺反饋就是一種通過視覺、電子觸感與神經(jīng)、氣壓感以及肌肉模擬與振動觸感實現(xiàn)的技術(shù)手段。

1.3 高性能計算機(jī)處理技術(shù)

高性能的計算機(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)，通過顯示技術(shù)以及圖像生成技術(shù)可以實現(xiàn)實時、生動且逼真的設(shè)計；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)庫生成技術(shù)以及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，可以通過分布式以及并行計算，通過高速以及大規(guī)模的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展工作。

1.4 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.4.1 分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)就是可以支持多人共同通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互的一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，不同的用戶在真實的3D立體圖形中利用網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)與其他用戶可以實現(xiàn)交互作業(yè)。分布式的虛擬現(xiàn)實研究的主要目的就是構(gòu)建一個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真實的環(huán)境中，進(jìn)行交流，開展學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、娛樂以及研討。

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

此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是真實用戶環(huán)境，將一個事件的驅(qū)動，基于特定的規(guī)則進(jìn)行處理并發(fā)事件，將單個的虛擬世界進(jìn)行分解，在不同的處理器上對其進(jìn)行執(zhí)行，在通過消息傳遞的方式進(jìn)行通信。主要就是設(shè)備服務(wù)器、應(yīng)用進(jìn)程以及會話管理3個部件開展工作。其中設(shè)備管理器主要就是對輸入以及輸入的設(shè)備進(jìn)行管理，而會話管理則是整個設(shè)備服務(wù)器客戶程序，也是應(yīng)用進(jìn)程的一個服務(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)實技術(shù)應(yīng)用研究

在實踐中虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域中均有較為廣泛的應(yīng)用，其在設(shè)計領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及虛擬戰(zhàn)場環(huán)境、工程、娛樂等領(lǐng)域中均有重要的作用，對此下文究其進(jìn)行簡單的論述分析。

2.1 設(shè)計應(yīng)用

工作人員在實踐中可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，利用全球網(wǎng)絡(luò)以及局域網(wǎng)基于協(xié)作方式對三維模型進(jìn)行設(shè)計、發(fā)布以及交流，這種方式會在根本上提升生產(chǎn)效率質(zhì)量，同時也可以有效地削減成本資金的投入。在現(xiàn)階段的設(shè)計過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)實技術(shù)，可以讓學(xué)生在較為真實的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣方式無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)建一個虛擬狀態(tài)的人體模型，通過跟蹤球、感覺手套以及HMD等就可以對人體內(nèi)部的器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，同時在醫(yī)療手術(shù)中通過虛擬現(xiàn)實技術(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，可以模擬較為真實的戰(zhàn)場環(huán)境。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐中可以構(gòu)建一個多維度、高感知、可以度量以及逼真的戰(zhàn)場環(huán)境，進(jìn)而提升戰(zhàn)場環(huán)境的實際認(rèn)知效率，在仿真對抗、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)實技術(shù)提升設(shè)計效果與質(zhì)量，加強(qiáng)對各種信息數(shù)據(jù)的分析，了解其存在的各種安全隱患問題，制定完善的對策與手段等。

2.6 娛樂應(yīng)用

在實踐中虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為人們提供一個更為真實的虛擬環(huán)境，讓人們感受到不同游戲中的不同的樂趣，不斷提升其娛樂感。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐中有著較為廣泛的應(yīng)用，可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人與計算機(jī)的交流方式，可以在根本上提升人機(jī)互動的人性化發(fā)展，對此在實踐中必須要加強(qiáng)對虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)的價值與作用。

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