虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展分析

許 燦

（廣州科技職業(yè)大學(xué) 廣東 廣州 510555）

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自發(fā)展以來(lái)，在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的發(fā)展和運(yùn)用，尤其是工業(yè)領(lǐng)域以及建筑領(lǐng)域，攝影影像等，在得到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，各項(xiàng)產(chǎn)品的技術(shù)性能得到了更好的提升，同時(shí)用戶的體驗(yàn)感以及真實(shí)感都得到了明顯的提高[1]。最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)字影像技術(shù)如果相融合，那么虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為用戶創(chuàng)造出多維的虛擬環(huán)境，進(jìn)而使多個(gè)用戶間的交互得以實(shí)現(xiàn)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字影像技術(shù)的概念

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)代出現(xiàn)的一種影像技術(shù)，這種技術(shù)能結(jié)合當(dāng)前領(lǐng)域中最前沿先進(jìn)的各種技術(shù)，并且以計(jì)算機(jī)為依托提供相關(guān)的核心支持，同時(shí)形成一個(gè)立體呈現(xiàn)以及逼真的試聽(tīng)感受的體驗(yàn)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型的技術(shù)，它具有多元性以及綜合性的特點(diǎn)，所以其發(fā)展前景以及潛力都能更加廣闊[2]?？傮w來(lái)講，首先虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特點(diǎn)就是可以將多種不同類型的技術(shù)相結(jié)合，其次就是實(shí)體行為可以利用三維動(dòng)態(tài)的視角反映出來(lái)，能夠使得現(xiàn)實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境的交互充分的得以實(shí)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)出現(xiàn)的初期，在很多的領(lǐng)域中都能發(fā)揮出其作用，就如工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域以及建設(shè)工程，攝影影像等傳統(tǒng)的領(lǐng)域。然而隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展也逐漸壯大起來(lái)，不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上都得到了快速的發(fā)展。

2.2 數(shù)字影像技術(shù)

數(shù)字影像技術(shù)和傳統(tǒng)影像技術(shù)以及傳媒技術(shù)的區(qū)別就在于，數(shù)字影像技術(shù)是新時(shí)代下產(chǎn)生的一種新型的技術(shù)，在人們生產(chǎn)生活中的多種領(lǐng)域內(nèi)都有發(fā)揮著不可忽視的作用。數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展最早起源于航天航空事業(yè)，隨著國(guó)內(nèi)航天工業(yè)的快速發(fā)展，航天遙感攝影業(yè)也得到了蓬勃的發(fā)展，航天搖桿攝影技術(shù)主要就是對(duì)地球地理信息的獲取以及對(duì)實(shí)物空間的構(gòu)成進(jìn)行了解的重要手段方式，在科技技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，數(shù)字影像技術(shù)也逐漸的取代了膠片遙感攝影技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字影像技術(shù)中各方面的展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)都要高于傳統(tǒng)膠片遙感攝影技術(shù)[3]。近些年數(shù)字影像技術(shù)也在發(fā)展中逐步了做出了相關(guān)的改革創(chuàng)新，并且在各領(lǐng)域中也發(fā)揮出了重要的作用。其中應(yīng)用最廣泛的就是建筑工程，測(cè)試工程以及交通規(guī)劃等等。數(shù)字影像技術(shù)主要的技術(shù)支持背景就是電子技術(shù)以及光學(xué)媒介技術(shù)，利用這一系列的技術(shù)來(lái)進(jìn)行制作和記錄，同時(shí)文中所講的數(shù)字影像技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效融合，給數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了更加廣闊的空間。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用以及優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前隨著各學(xué)者的深入研究以及各種硬件技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，給虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要工作就是依托計(jì)算機(jī)的技術(shù)從而將模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能給人們的生活帶來(lái)更多的便利，因此在學(xué)術(shù)界也得到了極大的重視，同時(shí)在生活中應(yīng)用的非常廣泛，如軍事領(lǐng)域，航空航天技術(shù)，以及智能交通等。以下是一些相關(guān)的應(yīng)用介紹。

3.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面

當(dāng)前利用虛擬技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助工作是工作人員主要的應(yīng)用方式，而且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能在開(kāi)發(fā)的多種虛擬軟件中看到。就如CAD，三維建模等。經(jīng)過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效利用為工作人員的設(shè)計(jì)方面帶來(lái)了極大的幫助，就如一些家具設(shè)計(jì)師在進(jìn)行房屋設(shè)計(jì)的時(shí)候都會(huì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)一步將設(shè)計(jì)師的直觀感受提高。

3.2 軍事領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，隨著當(dāng)前科技技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，當(dāng)前軍事上出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也成了主要解決的手段方式，尤其是無(wú)人機(jī)偵查以及作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視方面都有著極其廣泛的應(yīng)用。其中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及無(wú)人機(jī)偵查就可以幫助偵查人員對(duì)指定的目標(biāo)做檢測(cè)偵查的相關(guān)訓(xùn)練，從而將自身的偵查能力進(jìn)一步提高，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以減少經(jīng)費(fèi)的使用還可以避免人員的損傷。所以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為軍事領(lǐng)域帶來(lái)了重要的戰(zhàn)略意義。

3.3 航空航天技術(shù)

隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，在宇航員的日常訓(xùn)練中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了實(shí)際的應(yīng)用。眾所周知宇航員真實(shí)環(huán)境基本是不可能實(shí)現(xiàn)的，更不可能都去現(xiàn)實(shí)的外太空進(jìn)行相關(guān)的訓(xùn)練，因此模擬太空環(huán)境的訓(xùn)練過(guò)程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了有效的利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了虛擬環(huán)境的訓(xùn)練，既節(jié)省了資金的消耗，同時(shí)還能將宇航員的專業(yè)能力提升。

3.4 智能交通管理

傳統(tǒng)的交通管理是需要在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮，同時(shí)工作人員也需要一些實(shí)際中發(fā)生的交通事故來(lái)逐漸的進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，所以也給工作造成極大的限制。這些年隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)的快速發(fā)展，智能交通管理概念在人們?nèi)找嫘枨笙乱搽S之產(chǎn)生。交通智能管理和傳統(tǒng)的交通管理相比，它是將傳統(tǒng)的人去進(jìn)行指揮轉(zhuǎn)變?yōu)閿z像頭以及采集設(shè)備對(duì)交通工具的車牌以及速度信息的采集和識(shí)別，再利用計(jì)算機(jī)解析成機(jī)器命令，進(jìn)而將服務(wù)變得越來(lái)越智能化。但是機(jī)器也會(huì)有無(wú)法處理的情況出現(xiàn)，出現(xiàn)這種情況時(shí)可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再結(jié)合計(jì)算機(jī)采集識(shí)別到的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬，這樣有助于工作人員進(jìn)一步的對(duì)事故做出準(zhǔn)確的判斷，因此現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)在智能交通管理技術(shù)中有著非常大的推動(dòng)作用。

4 虛擬技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)的關(guān)系

數(shù)字媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著相輔相成的關(guān)系，前者在技術(shù)上給后者提供了很大的支持，使其得到了非常重要的保障。后者的促進(jìn)下使得前者的使用方式更加的靈活，因此兩者也可以說(shuō)相互促進(jìn)的發(fā)展關(guān)系。現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)需要建立在模擬的虛擬環(huán)境下，所以就需要應(yīng)用到數(shù)字媒體的技術(shù)，數(shù)字媒體技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模擬環(huán)境的展示，因此數(shù)字媒體技術(shù)越高超，模擬環(huán)境就越優(yōu)質(zhì)[4]。數(shù)字媒體技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的助推下得到了更加多樣化的使用，當(dāng)前高校內(nèi)也是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬課堂教學(xué)。因此兩者是相輔相成，協(xié)同發(fā)展。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)字影像帶來(lái)的影響

傳統(tǒng)影像在經(jīng)歷長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，由最早的黑白呈現(xiàn)逐漸轉(zhuǎn)變彩色呈現(xiàn)，再到無(wú)聲影像轉(zhuǎn)變?yōu)橛新曈跋?，以及二維到三維空間轉(zhuǎn)變的虛擬影像，直到當(dāng)前實(shí)物拍攝轉(zhuǎn)到后期計(jì)算機(jī)攝影合成的技術(shù)，該過(guò)程經(jīng)歷了一系列的變革發(fā)展。當(dāng)前時(shí)代下人們生活水平越來(lái)越高，傳統(tǒng)的二維圖像已經(jīng)無(wú)法滿足人們的要求，所以也逐步追求三維立體影像的呈現(xiàn)方式，然而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正好能為其提供相關(guān)的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)人們?nèi)ヌ骄繜o(wú)線的空間維度。

傳統(tǒng)影像由最初的照片以及視頻影像的實(shí)現(xiàn)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閂R視頻及照片的數(shù)字影像的發(fā)展形式，其中VR影像技術(shù)需要在傳統(tǒng)拍攝方式上做出六個(gè)不同角度拍攝面的增加，最后利用計(jì)算機(jī)合成一張，同時(shí)VR視頻也是采用的同樣的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)三維立體視頻。由于數(shù)字影像技術(shù)開(kāi)發(fā)起步晚，所以當(dāng)前數(shù)字影像技術(shù)不能和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，但當(dāng)前也在逐漸的重視數(shù)字影像的革新發(fā)展，而且各大高校中也有建立相關(guān)的研究小組，進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)字影像技術(shù)的深入研究，同時(shí)隨著國(guó)家政策的推動(dòng)下虛擬現(xiàn)實(shí)影像技術(shù)也得到了新的突破。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為傳統(tǒng)影像的發(fā)展帶來(lái)很大的推動(dòng)作用，不論是場(chǎng)景創(chuàng)意還是設(shè)計(jì)構(gòu)思方面都得到了很大的突破。另外虛擬環(huán)境的建模技術(shù)以及立體顯示技術(shù)，三維聲音環(huán)繞設(shè)計(jì)以及虛擬影像合成技術(shù)這些方面都實(shí)現(xiàn)了有效的融合發(fā)展，用戶只需要利用先進(jìn)的相關(guān)設(shè)備就可以進(jìn)入到虛擬環(huán)境中身臨其境的去體驗(yàn)感受。

6 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與未來(lái)數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展與融合

6.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與未來(lái)數(shù)字影像技術(shù)的發(fā)展

同發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的數(shù)字影像技術(shù)開(kāi)發(fā)相對(duì)晚所以發(fā)展也會(huì)顯得落后些，技術(shù)水平還不能達(dá)到完美的狀態(tài)，但是隨著時(shí)間的推移，相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)于數(shù)字影像也開(kāi)始有了新的認(rèn)識(shí)，逐漸的認(rèn)識(shí)到其重要性，所以相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)也專門(mén)設(shè)計(jì)了課題研究組開(kāi)始深入的研究數(shù)字影像技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)工作技術(shù)人員以及國(guó)家政策的支持國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及數(shù)字影像技術(shù)也得到了新的發(fā)展。另外該技術(shù)對(duì)于建模技術(shù)以及立體顯示技術(shù)，虛擬影像合成技術(shù)等方面的發(fā)展提供了重要的作用，通過(guò)VR設(shè)備就可以進(jìn)入到虛擬的三維空間，通過(guò)虛擬的環(huán)境讓人們體驗(yàn)身臨其境的感受。通過(guò)這種虛擬技術(shù)推動(dòng)下，使得媒體在場(chǎng)景創(chuàng)意以及藝術(shù)設(shè)計(jì)的構(gòu)思上有了質(zhì)的突破。

6.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與未來(lái)數(shù)字影像技術(shù)的融合

現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)和數(shù)字影像技術(shù)融合的實(shí)現(xiàn)，需各種設(shè)備的支持，其中軟件和硬件設(shè)備都不能缺少。硬件設(shè)備需要實(shí)景攝影的拍攝設(shè)備和后期效果制作設(shè)備以及軟硬件平臺(tái)的設(shè)備，軟件設(shè)備需要拍攝過(guò)程中的拍攝軟件以及后期計(jì)算機(jī)圖像合成的軟件，同時(shí)通過(guò)這一系列的軟硬件系統(tǒng)組成一個(gè)體系共同實(shí)現(xiàn)兩者的相融合。另外一些實(shí)景拍攝功能的攝像機(jī)和照相機(jī)可以為虛擬現(xiàn)實(shí)攝影提供圖片和攝影資料，同時(shí)攝像機(jī)系統(tǒng)又是由8個(gè)動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)為基礎(chǔ)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)從8個(gè)不同的方向取景，另外拍攝中有配備全景視頻架，因此也很大程度上保障了攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)中的拍攝效果。在以上這一系列的準(zhǔn)備工作之后，后期計(jì)算機(jī)輔助軟件無(wú)需要及時(shí)的跟進(jìn)，硬件和軟件系統(tǒng)的完善后可以將全方位的虛擬數(shù)字影像拍攝進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)。然后后期效果的制作中，虛擬現(xiàn)實(shí)成像需要得到設(shè)計(jì)制作軟件的支持才能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)呈像的方式主要包含以下幾種：一是計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，將觸控終端結(jié)合起來(lái)對(duì)圖像做合成處理，然后利用大屏幕投影，這樣虛擬現(xiàn)實(shí)影響實(shí)現(xiàn)制作的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了信息的輸出。二是呈像方式是技術(shù)合成方式，主要是通過(guò)特效合成軟件對(duì)前期拍攝的照片影像進(jìn)行合成，然后利用虛擬現(xiàn)實(shí)影響輸出的環(huán)節(jié)將其輸出到電視屏幕以及電影屏幕又或者是觸控顯示屏中。當(dāng)前生活中最為常見(jiàn)的數(shù)字影像呈像手段就是觸控顯示屏，通過(guò)觸摸屏硬件設(shè)備的支持下讓視覺(jué)感以及體驗(yàn)感都得到了極大的提升。同時(shí)隨著不斷的創(chuàng)新發(fā)展也出現(xiàn)了一種戴示顯示設(shè)備，這種戴氏設(shè)備能讓用戶戴上就可以實(shí)現(xiàn)三維虛擬環(huán)境的體驗(yàn)，如同身臨其境的感受。最后來(lái)講一下制作設(shè)備和硬件平臺(tái)端，制作設(shè)備和硬件平臺(tái)端的組成結(jié)構(gòu)主要包含圖形工作站，實(shí)時(shí)渲染服務(wù)器和觸控終端工作站。其中所有的視頻圖像內(nèi)容的處理都十依靠的推圖形工作站，然后大屏投影的制作以及輸出都是依靠觸控終端工作站以及實(shí)時(shí)渲染服務(wù)器，最后就是利用計(jì)算機(jī)的交互作用以及數(shù)字影像內(nèi)容的創(chuàng)作及聯(lián)動(dòng)將各種不同形式交互的影像藝術(shù)實(shí)現(xiàn)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字影像技術(shù)有效的創(chuàng)新融合，可以使數(shù)字影像質(zhì)量得到更好的提升，另外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完美的替代了傳統(tǒng)的影像技術(shù)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及數(shù)字影像技術(shù)的推動(dòng)下，使得視頻影響更加的豐富多彩，也更具生命表現(xiàn)力，進(jìn)而將用戶的體驗(yàn)感受進(jìn)一步的提升。但是當(dāng)前國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還需要更加努力的去不斷完善創(chuàng)新，同時(shí)未來(lái)發(fā)展中藝術(shù)和技術(shù)需要技術(shù)人員能夠?qū)烧哂欣慕Y(jié)合，實(shí)現(xiàn)相互協(xié)同，相互推進(jìn)的共同發(fā)展。