淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用

張志花

【摘 要】文章通過(guò)闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵特征，分析計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)系，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用展開(kāi)探討，旨在為研究如何促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的科學(xué)合理應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）02-0172-02

0 引言

早期，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出，僅僅是研究者為了創(chuàng)造出一個(gè)緊緊圍繞人類的和諧人機(jī)環(huán)境。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，長(zhǎng)期以來(lái)信息處理環(huán)境均以計(jì)算機(jī)為中心，而人通常只能去適應(yīng)計(jì)算機(jī)。該種發(fā)展模式必然會(huì)束縛計(jì)算機(jī)作為一種工具在用戶使用期間認(rèn)知、改變世界的能力。因而，有研究者提出，應(yīng)當(dāng)將計(jì)算機(jī)屏幕轉(zhuǎn)化成一座通往虛擬世界的橋梁，計(jì)算機(jī)應(yīng)使人們與更真實(shí)的聲音、影像等相連接，這便是虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)端。近年來(lái)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷發(fā)展，使人們面臨的諸多難題迎刃而解，為人們生活、工作創(chuàng)造了極大便利。由此可見(jiàn)，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用并展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

21世紀(jì)信息時(shí)代背景下，作為一項(xiàng)高新科學(xué)技術(shù)，近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了迅猛發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理技術(shù)及人工智能技術(shù)為重要前提，并且其主要是由計(jì)算機(jī)技術(shù)提供輔助而形成的一項(xiàng)模擬技術(shù)。在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，要想有效認(rèn)識(shí)及掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，就必須對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程開(kāi)展全面深入分析。只有這樣，方可促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的科學(xué)合理應(yīng)用。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征而言，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：其一，構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于調(diào)動(dòng)起人們的創(chuàng)造性思維，構(gòu)想性是指用戶可借助虛擬的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，從定性、定量綜合集成虛擬環(huán)境中獲取兼具理性與感性的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步深化概念及啟發(fā)創(chuàng)意。因而，一些國(guó)外研究人員提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)想性可作為展示心門心靈或人工現(xiàn)實(shí)的工具。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可作為一項(xiàng)新媒體或高級(jí)用戶界面，還可用于解決工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的難題，其主要是由開(kāi)發(fā)人員研發(fā)出一種應(yīng)用軟件，以一種夸張的形式對(duì)設(shè)計(jì)人員的思想進(jìn)行表達(dá)。其二，交互性。依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可建立起一個(gè)開(kāi)放的虛擬環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一種趨向于自然的人機(jī)交互。用戶不僅可借助鼠標(biāo)、鍵盤開(kāi)展人機(jī)交互，還可依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的傳感設(shè)備開(kāi)展交互。用戶通過(guò)自身的語(yǔ)言特征、身體動(dòng)作等便可實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行觀察控制。而計(jì)算機(jī)經(jīng)由用戶的腦組織、眼睛、語(yǔ)言、肢體動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬系統(tǒng)呈現(xiàn)出的聲音、圖像等進(jìn)行控制。其三，沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是依托計(jì)算機(jī)建立起的一個(gè)趨于現(xiàn)實(shí)的虛擬世界，暫時(shí)切斷了用戶與外界的信息鏈接，轉(zhuǎn)而使用戶視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)同時(shí)沉浸于虛擬環(huán)境中。在虛擬世界中，通過(guò)對(duì)用戶頭部、肢體動(dòng)作的跟蹤，可實(shí)現(xiàn)用戶在虛擬環(huán)境中的自由行動(dòng)。通常而言，諸如虛擬系統(tǒng)的輸入設(shè)備、頭盔式顯示器等均應(yīng)當(dāng)盡量面向用戶的感覺(jué)器官，進(jìn)而保證形成良好的沉浸感。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還表現(xiàn)出自主性、感知性、存在感等特征。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)系

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)為人們生活、工作創(chuàng)造了極大便利，人們?nèi)粘Ｉ钜苍絹?lái)越離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。作為計(jì)算機(jī)的一大分支，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)近年來(lái)在諸多行業(yè)領(lǐng)域得到推廣，并使人們感官世界得到極大的豐富。對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)而言，其主要由系統(tǒng)指令、運(yùn)算方法、中央處理器設(shè)計(jì)、運(yùn)算器設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中相關(guān)技術(shù)手段等組成。計(jì)算機(jī)技術(shù)與諸多學(xué)科、工作均存在密切聯(lián)系，諸如數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、電子工程等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)同樣有著緊密的聯(lián)系。現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一項(xiàng)附屬技術(shù)，依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可建立起一個(gè)虛擬世界，引領(lǐng)受眾深切領(lǐng)略虛擬世界。其可對(duì)真實(shí)系統(tǒng)中各項(xiàng)信息進(jìn)行仿真模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)及實(shí)體的仿真性。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以建立起一種極為近似于真實(shí)環(huán)境的虛擬環(huán)境。近年來(lái)，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)一系列分領(lǐng)域中不斷表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也被廣泛認(rèn)為是最可靠的高科技前沿技術(shù)，此外，高科技前沿技術(shù)還包括有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，很大程度上推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他學(xué)科相互間變得更為緊密，社會(huì)各界也越來(lái)越注重對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中得到越來(lái)越廣泛的推廣。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用

21世紀(jì)信息時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)人員必須緊隨時(shí)代發(fā)展腳步，不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)研究，不斷推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的健康穩(wěn)定發(fā)展。促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的科學(xué)合理應(yīng)用，可以從以下2個(gè)方面著手。

3.1 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)所追求的體驗(yàn)即為真實(shí)感，其中真實(shí)感繪制指的是計(jì)算機(jī)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)世界的場(chǎng)景過(guò)程。真實(shí)感繪制所要做的工作主要是對(duì)真實(shí)對(duì)象的物理屬性進(jìn)行模擬，包括有物體的形狀、紋理、物體相互間的相對(duì)位置等。而其中實(shí)時(shí)繪制指的是一旦用戶觀點(diǎn)發(fā)生有改變，通過(guò)其所觀看到的場(chǎng)景有待更新，因而需要確保圖形顯示更新可滿足用戶觀察速度，不然便會(huì)產(chǎn)生滯后問(wèn)題。通常而言，要想解決滯后問(wèn)題，計(jì)算機(jī)需要每秒輸出10～20幀的圖像。長(zhǎng)期以來(lái)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)渲染算法，其強(qiáng)調(diào)的是圖形的質(zhì)量及真實(shí)性，而并非追求每幀的渲染速度。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，實(shí)時(shí)3D渲染要求實(shí)時(shí)生成圖形，可通過(guò)時(shí)間有限的計(jì)算機(jī)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。不過(guò)在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)圖形級(jí)別上，僅需投入充足時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，便可獲得精準(zhǔn)如同照片一般的計(jì)算機(jī)圖像。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)需求的實(shí)時(shí)圖形，在時(shí)間有限影響下，要求設(shè)計(jì)者必須完善虛擬環(huán)境中的集合復(fù)雜性及圖像質(zhì)量，并應(yīng)用諸如環(huán)境映射、紋理映射、抗鋸齒等相關(guān)技術(shù)，以確保虛擬環(huán)境的真實(shí)度。其中，環(huán)境映射指的是一個(gè)點(diǎn)的環(huán)境映照，可通過(guò)將該點(diǎn)作為視點(diǎn)，將局部場(chǎng)景的投影變形至一個(gè)中間面上，中間面包括有球面、圓柱體、立方體等。如此一來(lái)，在通過(guò)該點(diǎn)朝任一視線方向觀察場(chǎng)景時(shí)，環(huán)境映照便可呈現(xiàn)全面準(zhǔn)確的場(chǎng)景視圖。紋理映射是通過(guò)紋理圖像貼上簡(jiǎn)單物體的幾何表面，以對(duì)物體表面的紋理細(xì)節(jié)予以趨于現(xiàn)實(shí)的描述，進(jìn)而提高其真實(shí)性。貼上圖像即屬于一個(gè)映射過(guò)程。紋理映射作為一個(gè)便捷、有效增強(qiáng)真實(shí)性的技術(shù)手段，其可憑借有限的計(jì)算量，極大水平地優(yōu)化顯示真實(shí)性。本質(zhì)上而言，紋理映射是運(yùn)用二維平面圖像以取代三維模型局部。對(duì)于真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)，主要涉及基于幾何圖形的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)、基于圖像的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)等技術(shù)。其中，前者充分?jǐn)[脫了以往的先建模后確定光源的繪制方法，并直接通過(guò)該種現(xiàn)有圖像建立未知視角的圖像。后者則是在相關(guān)預(yù)先建立的場(chǎng)景畫(huà)面基礎(chǔ)上，對(duì)接近視點(diǎn)或者視線方向的畫(huà)面開(kāi)展交換、插值及變形，進(jìn)一步快速獲取當(dāng)前試點(diǎn)處的場(chǎng)景畫(huà)面。

3.2 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維虛擬聲音

在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，聽(tīng)覺(jué)信息與視覺(jué)信息一樣是一個(gè)十分重要的傳感信道。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)主義，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中設(shè)計(jì)有視覺(jué)平行于三維虛擬聲音，可保證虛擬環(huán)境中的交互性、沉浸性，并且有助于縮減腦組織的視覺(jué)依賴性，縮減感覺(jué)視覺(jué)信息浸沒(méi)。有別于立體聲音，通過(guò)三維虛擬聲音，用戶接收到的聲音是源于圍繞用戶耳朵的一個(gè)球形中的任何地方，也就是聲音可出現(xiàn)在用戶的前方、后方或上方。三維虛擬聲音系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)是三維虛擬聲音定位技術(shù)，其主要表現(xiàn)出交互性、沉浸性、三維實(shí)時(shí)跟蹤、全向三維定位等特點(diǎn)。三維虛擬聲音技術(shù)系統(tǒng)中還涉及語(yǔ)音合成技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)等。其中，語(yǔ)音合成技術(shù)指的是通過(guò)人工的手段產(chǎn)生語(yǔ)音的技術(shù)。在計(jì)算機(jī)合成語(yǔ)音時(shí)，通常要確保合成語(yǔ)音的正確表達(dá)、易于理解、清晰自然等。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)指的是將一系列語(yǔ)音洗好轉(zhuǎn)化成由計(jì)算機(jī)程序識(shí)別的字符信息，進(jìn)一步識(shí)別語(yǔ)音指令及文本內(nèi)容的技術(shù)。通常而言，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)主要涉及參數(shù)信息采集、參考模式構(gòu)建、模式識(shí)別等相關(guān)步驟。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)即為依托創(chuàng)建與體驗(yàn)虛擬世界的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)而言，通過(guò)對(duì)不同信息開(kāi)展融合，便可在系統(tǒng)中通過(guò)視圖景象對(duì)三維動(dòng)態(tài)及實(shí)體行為予以仿真。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)生成的一種虛擬環(huán)境。因而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有著緊密的聯(lián)系。所以，計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)人員必須革新思想觀念，提高對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)內(nèi)涵特征的深入認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)關(guān)系的全面分析，不斷推進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的科學(xué)合理應(yīng)用，積極促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]江麗麗.計(jì)算機(jī)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用[J]. 辦公自動(dòng)化，2016，21（22）：57-58.

[2]趙飛，胡三軍.計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（5）：151.

[3]楊洋.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的共同發(fā)展[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（20）：9.

[4]曲文堯，杜玉霞.共同發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（12）：112.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]