計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用及展望

張錫忠

[摘 要]近些年來，科技產(chǎn)品對生活的影響越來越大。龐大的市場需要，推動(dòng)了科技產(chǎn)品發(fā)展的腳步，而現(xiàn)在的實(shí)體設(shè)備在市場上卻逐漸飽和。為了給消費(fèi)者提供更佳的服務(wù)，各大科技公司加大了對虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的研究力度，開始發(fā)行虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。文章闡述了未來虛擬現(xiàn)實(shí)的智能化、交互性、便捷性、給生活帶來的變化及對未來生活的展望。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí);交互;便捷

虛擬現(xiàn)實(shí)在未來會(huì)使人類生活變得更加便捷，它取代了很多實(shí)體產(chǎn)品，減少實(shí)體產(chǎn)品生產(chǎn)中的能耗問題，讓生活變得更加環(huán)保，也是現(xiàn)在可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。除了對物品的應(yīng)用外，未來的虛擬現(xiàn)實(shí)也能植入大腦，會(huì)記錄眼前所有發(fā)生的事情，自己可以隨時(shí)讀取。應(yīng)該說，虛擬現(xiàn)實(shí)在未來的應(yīng)用，豐富了生活的方方面面。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)的含義

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)下發(fā)展迅猛的仿真技術(shù)的一個(gè)重要分支，是當(dāng)下仿真科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、信息傳感技術(shù)以及人機(jī)接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息科學(xué)技術(shù)的完全整合體，是一種極具技術(shù)挑戰(zhàn)的前沿交叉科學(xué)技術(shù)。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)

1.環(huán)境建模技術(shù)

就是虛擬環(huán)境的建立，以便能夠獲取實(shí)際三維環(huán)境的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體的想法和需要，利用獲取的信息以及數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)并建立相應(yīng)的虛擬模型。

2.立體聲合成和立體顯示技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中聲音的方向與用戶頭部運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性，同時(shí)在復(fù)雜的場景中實(shí)時(shí)生成立體圖形。

3.觸覺反饋技術(shù)

使用者在操作虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的過程中能夠直接感受到虛擬物體的作用力及反作用力，從而產(chǎn)生身臨其境的感覺和體驗(yàn)。

4.交互技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)中人機(jī)交互的聯(lián)系及其重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)實(shí)中鍵盤、鼠標(biāo)的聯(lián)系和作用，利用數(shù)字頭盔、數(shù)字手套等復(fù)雜的傳感器設(shè)備，三維交互技術(shù)與語音識(shí)別、語音輸入技術(shù)成為重要的人機(jī)交互手段。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類及特征

1.桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

工作空間的虛擬現(xiàn)實(shí)是一臺(tái)PC的LCD作為虛擬仿真工具，可以對虛擬環(huán)境進(jìn)行可視化和分析。這些虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備存儲(chǔ)著相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，以保證虛擬信息在虛擬世界中的傳輸，工作空間的虛擬現(xiàn)實(shí)要求用戶基于計(jì)算機(jī)屏幕和控制虛擬表面中事物的操作設(shè)備對虛擬表面進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。工作臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)相對便宜，應(yīng)用廣泛，但是模型會(huì)受到現(xiàn)實(shí)的影響，這意味著參與者缺乏真實(shí)的虛擬體驗(yàn)。

2.沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)可以為用戶提供全面、密集的體驗(yàn)，讓他們感覺自己真的身處虛擬世界。一系列技術(shù)裝置，允許GPS、傳感器、手腕手套和其它手動(dòng)控制的信息輸入產(chǎn)生即時(shí)記錄，并完全適應(yīng)虛擬世界中的感覺和體驗(yàn)。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)

后現(xiàn)代設(shè)計(jì)不僅僅是設(shè)計(jì)應(yīng)用從現(xiàn)實(shí)世界到現(xiàn)實(shí)世界的日期，而是對虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感受，是一個(gè)被參與者感知與否的過程。

4.分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

如果分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)代表了多個(gè)用戶計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)的完全互聯(lián)，那么許多參與者將能參與到一個(gè)完全平等的虛擬空間中，從而在虛擬世界中實(shí)現(xiàn)共享體驗(yàn)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)中，多個(gè)參與者可以通過各自的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)分別查看和共享同一個(gè)虛擬世界，這將有助于實(shí)現(xiàn)合作與協(xié)同增效的愿景。

（1）虛擬世界是根據(jù)當(dāng)下先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境及世界的構(gòu)建，這是其它一切虛擬事物可以實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。虛擬世界可以根據(jù)當(dāng)下的真實(shí)環(huán)境進(jìn)行模擬構(gòu)建，形成相對逼真的三維模擬模型，也能夠根據(jù)用戶的想法來設(shè)計(jì)構(gòu)建現(xiàn)實(shí)世界中并不存在的事物及場景，使得用戶在虛擬世界中進(jìn)行虛擬與現(xiàn)實(shí)的交互操作。

（2）沉浸感是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的技術(shù)要求和特征。由于軟硬件的局限性，即使是最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)也不能夠看到事物的本來面目，只能在一定程度上親身體驗(yàn)虛擬世界。

（3）感覺是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的交互界面，它不僅為體驗(yàn)者提供視覺和聽覺的反饋，還提供嗅覺、嗅覺、聽覺等各個(gè)層次的體驗(yàn)，根據(jù)虛擬世界的氣味來滿足他們的需求和體驗(yàn)。

（4）交互性要理解人與虛擬技術(shù)系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系。在這種關(guān)系的框架內(nèi)，計(jì)算機(jī)捕捉到觀看者與虛擬空間的自然交互行為，并使用各種交互傳感器接收相應(yīng)的響應(yīng)和反饋。交互的主題性對于虛擬現(xiàn)實(shí)中的體驗(yàn)是至關(guān)重要的，由于與虛擬事物的交互大大延遲，從而扭曲了現(xiàn)實(shí)生活中的體驗(yàn)，對虛擬體驗(yàn)有非常負(fù)面的影響。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)在當(dāng)前生活中的應(yīng)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中實(shí)景掃描的應(yīng)用

美國Matterport公司在2016年用實(shí)景掃描技術(shù)為英國的房地產(chǎn)市場推出了3D看房業(yè)務(wù)。Matterport的3D相機(jī)在捕捉場景時(shí)，會(huì)結(jié)合RGB色彩模式、空間深度感應(yīng)原理和360度掃描，所得到的數(shù)據(jù)將是一個(gè)完整的關(guān)于內(nèi)部空間的彩色立體模型，包括測量和原理平面圖。這樣可讓英國的房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)人不需要離開自己的辦公地點(diǎn)，讓購房者使用Matterport的3D網(wǎng)絡(luò)播放器來查看房子的全貌。

現(xiàn)在無人機(jī)實(shí)景掃描技術(shù)在地產(chǎn)界的應(yīng)用也比較廣泛，通過無人機(jī)掃描為客戶提供全面的信息，與傳統(tǒng)的方式相比，速度更快，成本更低。而最強(qiáng)大的功能在于其提供的令人嘆為觀止的場景，實(shí)現(xiàn)不一樣的設(shè)計(jì)方式。通過“實(shí)景模型”即使不到現(xiàn)場也可以在實(shí)景模型中完成準(zhǔn)確的實(shí)景測繪、實(shí)景方案模擬、實(shí)景場地布置模擬、實(shí)景進(jìn)度匯報(bào)、實(shí)景進(jìn)度分析，即足不出戶也可以像在現(xiàn)場一樣，了解現(xiàn)場情況、解決現(xiàn)場問題、管理現(xiàn)場施工等。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中交互性在購物中的應(yīng)用

2016年11月1日，淘寶正式發(fā)布了自己的虛擬現(xiàn)實(shí)購物系統(tǒng)“buy+”，打破線上線下界限，消費(fèi)者不再面臨線上線下二選一的矛盾，消費(fèi)者帶上VR設(shè)備進(jìn)入VR模式或者直接進(jìn)入全景模式，然后進(jìn)入指定的購物界面，就可以進(jìn)行購物。每款商品都有介紹自己的標(biāo)簽，消費(fèi)者對選中的商品進(jìn)行凝視，就會(huì)彈出商品的詳細(xì)信息。上面有商品名稱、三維動(dòng)圖、價(jià)格等信息，消費(fèi)者可以用這一新的購物系統(tǒng)直接與虛擬世界中的商品進(jìn)行交互，真實(shí)還原購物場景，從而對網(wǎng)購中的商品更加了解。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中VR相機(jī)在當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

2016年4月14日，皇家倫敦醫(yī)院使用VR相機(jī)成功地完成了一次手術(shù)，這是醫(yī)學(xué)史上的首次VR手術(shù)。手術(shù)是通過Medical Realities網(wǎng)（一家醫(yī)學(xué)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)）和VR設(shè)備直接進(jìn)行手術(shù)，每個(gè)人都可以跟隨兩個(gè)360°的攝像頭實(shí)時(shí)觀察到醫(yī)生是如何進(jìn)行手術(shù)的，將醫(yī)學(xué)教學(xué)提升到一個(gè)新的高度。

（四）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各類業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

1.PSTN基礎(chǔ)上發(fā)展centrex（虛擬用戶交換機(jī)）業(yè)務(wù)

現(xiàn)實(shí)世界中我們最重要的通信網(wǎng)（PSTN）是由一個(gè)帶有虛擬電話的移動(dòng)設(shè)備組成的，它是移動(dòng)電話集中使用的一部分。虛擬wlan central，可作為創(chuàng)建用戶組的中介，本地或本地區(qū)的頻段為其提供電話服務(wù)，并在其基本表達(dá)式的基礎(chǔ)上建立相對較好的數(shù)據(jù)交易。

2.IP VPN業(yè)務(wù)

虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)在IP網(wǎng)絡(luò)中也扮演著重要的角色，如在虛擬控制臺(tái)和虛擬內(nèi)存中，以及在網(wǎng)絡(luò)通信的虛擬控制臺(tái)中。為了保證ip網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性和功能性，需要將虛擬服務(wù)器劃分為不同的服務(wù)器，這些服務(wù)器在工作過程中可能相互獨(dú)立，例如域;虛擬大型計(jì)算機(jī)的服務(wù)是有針對性的，例如針對以互聯(lián)網(wǎng)為主要載體的公司、供應(yīng)商和政府當(dāng)局。

3.虛擬呼叫中心業(yè)務(wù)

這項(xiàng)業(yè)務(wù)不僅降低了服務(wù)操作的實(shí)用性，而且實(shí)現(xiàn)了高效的性能。網(wǎng)絡(luò)呼叫中心的運(yùn)作將有助于更好地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，特別是在網(wǎng)絡(luò)通信的卓越階段，有助于更穩(wěn)定和有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和安全。任何平臺(tái)上的虛擬呼叫中心，包括數(shù)字平臺(tái)和vop數(shù)據(jù)，都不如傳統(tǒng)的晶體管平臺(tái)工作，其優(yōu)勢是可以提高穩(wěn)定性和靈活性。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)每年都有新的突破。很多游戲開發(fā)商開始發(fā)行VR游戲，并且加大研發(fā)力度，這也體現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在游戲中的應(yīng)用非常受歡迎。在未來，虛擬現(xiàn)實(shí)在游戲中的發(fā)展能讓游戲玩家有更新穎、更真實(shí)的體驗(yàn)。

隨著生活環(huán)境的不斷惡化，新的疾病也不斷出現(xiàn)。雖然醫(yī)學(xué)科技在不斷發(fā)展，但是復(fù)雜的操作方式和失敗風(fēng)險(xiǎn)也是發(fā)展的一大阻礙。如果虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來可以取代現(xiàn)在的檢查設(shè)備和人工手術(shù)，能避免檢查給患者帶來的痛苦，這也將是一場新的醫(yī)學(xué)革命。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是本世紀(jì)發(fā)展的重要技術(shù)之一，作為一門科學(xué)和藝術(shù)將會(huì)不斷走向成熟并得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮神奇的作用。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯 付淑霞）