數(shù)字媒體技術與虛擬現(xiàn)實技術融合發(fā)展的研究

周浩華

（廣東工商職業(yè)技術大學，廣東 肇慶 526000）

0 引 言

第三次科技革命使人們進入了信息技術新時代。虛擬現(xiàn)實技術的普及推動了社會經(jīng)濟的進步和科學技術的發(fā)展。在數(shù)字媒體技術的支持下，虛擬現(xiàn)實技術能實現(xiàn)虛擬仿真場景的構建，營造現(xiàn)實世界和虛擬空間結合帶來的全新沉浸式趣味體驗，應用領域廣闊，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｔ诳萍嫉陌l(fā)展和技術的帶動下，通過數(shù)字媒體技術傳播信息，成為當今技術發(fā)展的主要趨勢。通過“技術”的互動融合促進協(xié)同發(fā)展，是值得人們深入探討的重要話題。

1 數(shù)字媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術的概念

1.1 數(shù)字媒體技術

數(shù)字媒體指的是運用計算機二進制的形式，獲取、記錄、處理及傳播信息的載體[1]。載體包括邏輯媒體和實物媒體。邏輯媒體包括圖、文、影、音等感覺媒體和作為中介傳輸感覺媒體的表示媒體；實物媒體用來傳送、儲存、展示及顯示邏輯媒體。通俗來講，數(shù)字媒體技術就是運用數(shù)字化和網(wǎng)絡化工具手段和方式方法進行開發(fā)設計、應用規(guī)劃的技術。

數(shù)字媒體技術是一門具有時代特色的多學科交叉專業(yè)，是信息技術與藝術美學跨界進行“技”“藝”融合的新型專業(yè)。數(shù)字媒體與傳統(tǒng)學科相比，涉及的知識體系更加完善，學科背景更為寬廣。數(shù)字媒體按時間可以分為文本、圖片等內(nèi)容不會隨著時間變化的靜止媒體和音頻、視頻等內(nèi)容隨著時間變化的連續(xù)媒體。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術是一種新興技術，集仿真技術、電子信息技術及計算機技術為一體[2]。它利用計算機進行虛擬世界模擬，還原出逼真的虛擬環(huán)境。通過VR眼鏡和頭盔等傳感裝置設備，將用戶置身于虛擬環(huán)境中進行實時交互，為用戶模擬出集視覺、聽覺及觸覺為一體的虛擬環(huán)境，使用戶體驗到身臨其境的沉浸感受。

2 數(shù)字媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術之間的關系

從時間的發(fā)展階段來說，數(shù)字媒體技術在計算機技術的基礎上為虛擬現(xiàn)實技術提供了高級專業(yè)技術支持。以虛擬現(xiàn)實技術為載體的數(shù)字媒體技術已經(jīng)隨著科技發(fā)展進入了一個嶄新的階段，在各行各業(yè)得到了不同程度的應用，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，形成了嶄新的產(chǎn)業(yè)集群。

虛擬現(xiàn)實技術簡稱VR技術。作為多媒體技術的終端應用，虛擬現(xiàn)實技術將計算機軟硬件、人工智能及傳感等技術與多學科領域進行融合。虛擬現(xiàn)實技術的廣泛應用，為數(shù)字媒體的表達方式和展現(xiàn)形式提供了強有力的支持，延伸了數(shù)字媒體技術的拓展方向，在內(nèi)容創(chuàng)新和視覺呈現(xiàn)方面帶來了新的突破，激發(fā)了數(shù)字媒體技術的發(fā)展活力。運用高水準的數(shù)字媒體技術將虛擬現(xiàn)實技術的應用深入化、效果真實化，可實現(xiàn)二者攜手合作、發(fā)展共贏。數(shù)字媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術相得益彰、互相補充、密不可分。

3 虛擬現(xiàn)實技術的應用范圍和發(fā)展優(yōu)勢

數(shù)字媒體技術被廣泛應用于各個領域，虛擬現(xiàn)實是數(shù)字媒體技術應用發(fā)展的產(chǎn)物[3]。虛擬現(xiàn)實技術推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，引領新一輪的科技產(chǎn)業(yè)革命。虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的新興市場成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的主要增長點。工業(yè)和信息化部在《關于加快推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》明確提出加強政策引導和支持，促進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康快速發(fā)展的要求。大到航空航天的科技發(fā)展，小到衣食住行的日常生活，虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)逐步和現(xiàn)實生活關聯(lián)起來，實現(xiàn)了與各行各業(yè)的緊密融合。

3.1 計算機輔助設計

虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)成為計算機相關領域研究的重點。虛擬現(xiàn)實技術在居住空間、園林景觀、建筑外觀及城市規(guī)劃等設計領域得到了充分的利用并獲得良好的效果。在計算機輔助設計中運用虛擬現(xiàn)實技術，可以通過CAD、3D等計算機軟件，完成項目前期的設計方案優(yōu)化和工程實施前期的虛擬模型建立等準備工作，可以通過虛擬建筑，完整模擬建筑工程施工的各個工序，完善設計方案，并能直觀有效地計算建筑結構，達到資金、資源、安全的最大優(yōu)化。

3.2 航空航天領域

航空航天工程是一項變化多、涉及廣、耗資大且危險系數(shù)高的復雜工程。航空航天的開發(fā)研究需要進行一系列耗時耗力的真實實驗，也需要面對大量真實實驗無法正常開展的場合。利用虛擬現(xiàn)實技術進行飛行模擬實驗可以緩解財力物力消耗帶來的壓力以及人工飛行實驗帶來的安全隱患，能在節(jié)約資金消耗和節(jié)約人力成本的同時規(guī)避風險，凸顯了虛擬現(xiàn)實技術在航空航天工作中的應用效率和應用價值。

3.3 軍事領域

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展源于航天和軍事部門，最新技術成果率先應用于航天和軍事領域[4]。目前，世界各國紛紛運用這項技術開展包括無人機、無人坦克及自動駕駛裝甲車等軍事作戰(zhàn)訓練。通過虛擬現(xiàn)實技術進行演習訓練、武器研發(fā)及戰(zhàn)術探究等軍事活動，有助于虛擬軍事演習向真實軍事作戰(zhàn)進行有序銜接和過渡，從而避免真槍實彈的實戰(zhàn)演習帶來的人員傷亡、生態(tài)破壞及經(jīng)濟消耗。通過反復的作戰(zhàn)模擬，重復再現(xiàn)戰(zhàn)斗過程來優(yōu)化作戰(zhàn)方案，能降低軍事訓練成本、提升軍事訓練效果。虛擬現(xiàn)實技術在軍事領域中的應用能為戰(zhàn)術研究和人員的“實戰(zhàn)經(jīng)驗”提升提供極具價值又經(jīng)濟環(huán)保的實踐場所。

3.4 醫(yī)療領域

近年來，隨著病患數(shù)量增加和醫(yī)療資源匱乏加劇，醫(yī)療領域?qū)μ摂M現(xiàn)實技術的需求也逐漸加深，虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)療領域的應用范圍也隨之擴大。虛擬現(xiàn)實技術可以將患者置身于虛擬環(huán)境，通過心理暗示等手段進行心理康復訓練，以緩解患者的心理壓力和不良情緒。應用虛擬現(xiàn)實技術可以模擬病患手術環(huán)境，并通過可視化的模擬手術進行多次反復的手術實驗，尋求最佳的治療方案，可以在保護患者的同時以最少的成本在短時間內(nèi)完成高素質(zhì)醫(yī)護人員的培養(yǎng)。

在醫(yī)療應用中使用虛擬現(xiàn)實技術，可以在醫(yī)患關系緊張的當下，通過改善病患心理，緩解疾病給病患帶來的疼痛感，為病患營造出面對疾病的良好心態(tài)，輔助治療。運用虛擬手術模擬，加快人才隊伍培養(yǎng)，提高醫(yī)生業(yè)務水平、提升醫(yī)生職業(yè)能力，可以快速培養(yǎng)醫(yī)務人才、及時改善醫(yī)患關系，更好地保障醫(yī)務人員的心理健康和人身安全。

4 數(shù)字媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術融合的策略

4.1 細化虛擬場景構建

數(shù)字媒體技術是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術最為關鍵的技術基礎。它能夠使虛擬現(xiàn)實技術得到全面升華，實現(xiàn)質(zhì)的提升和質(zhì)的飛躍。虛擬場景模型是虛擬現(xiàn)實技術最基本的也是最核心的構成方式，必須充分利用數(shù)字媒體技術將大量繁雜的信息進行數(shù)據(jù)化處理，提升虛擬場景的真實性和場景代入感。虛擬現(xiàn)實技術通過多媒體技術、網(wǎng)絡信息技術及三維建模等技術手段將真實的場景轉(zhuǎn)換成逼真的虛擬場景，建立虛擬三維場景模型，還原虛擬場景。通過模型的構建，細化虛擬現(xiàn)實技術的場景構建，進而推進數(shù)字媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術的融合發(fā)展與創(chuàng)新應用。

4.2 強化感官效果研究

隨著技術的深入發(fā)展，為了更好地從聽覺、視覺及觸覺等多層面塑造出虛擬環(huán)境下身臨其境的沉浸感體驗，虛擬現(xiàn)實技術需要進一步加強與數(shù)字媒體技術的融合發(fā)展模式，優(yōu)化信息數(shù)據(jù)，細化信息載體，以加強感官效果研究。通過虛擬現(xiàn)實技術與圖像、音頻及視頻等的優(yōu)化切合，打造出信息全面、內(nèi)容真實、環(huán)境精細的高度仿真虛擬場景，形成看得清、聽得到、摸得著、聞得見的虛擬環(huán)境，深化感官效果。

強化虛擬現(xiàn)實技術的感官應用，不僅可以利用計算機來進行虛擬方式與現(xiàn)實世界的交互，實現(xiàn)用戶的體驗升級，還能憑借現(xiàn)實世界對虛擬世界的再現(xiàn)加強超現(xiàn)實的感官體驗，這是當前的發(fā)展趨勢。

4.3 深化信息技術應用

虛擬現(xiàn)實技術在信息通信、醫(yī)療服務及藝術娛樂等多個領域應用廣泛，有著廣闊的市場空間和巨大的發(fā)展前景。隨著技術的發(fā)展，在數(shù)字媒體技術的助力下，虛擬現(xiàn)實技術的應用范圍不斷延伸。在數(shù)字媒體領域進行虛擬現(xiàn)實應用開發(fā)，給虛擬現(xiàn)實應用的深度發(fā)展提供了一定的基礎平臺和指引方向[5]。深化信息技術應用，可以延伸虛擬現(xiàn)實技術的應用范圍、擴大應用領域、加強應用發(fā)展，在更加廣闊的應用領域發(fā)揮其巨大的使用價值，這對促進數(shù)字媒體技術的深度應用開發(fā)和良性循環(huán)發(fā)展具有長遠的意義。

4.4 優(yōu)化交互設備升級

虛擬現(xiàn)實技術的基礎是虛擬環(huán)境的模擬建立。通過獲取的實景三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型，配合傳感器和立體顯示等技術設備，可以滿足虛擬現(xiàn)實基本的交互功能。常見的沉浸式體驗的設備有便于圖形顯示與觀察的頭盔類傳感設備和搖桿類控制設備。由于設備的使用在時間、體積、空間及技術等方面有特定的條件，若無法滿足要求，設備使用會受到限制，從而產(chǎn)生各種局限。因此，相關研究人員還需要優(yōu)化虛擬現(xiàn)實技術的交互應用，加強與數(shù)字媒體技術的融合發(fā)展，開展創(chuàng)新創(chuàng)意的交互設備升級優(yōu)化研究，提升交互設備的設計研究和研制開發(fā)能力，爭取打破時空甚至是實物的限制，使交互設備向輕巧、便捷的“微型設備”方向發(fā)展。

5 結 語

當前，虛擬現(xiàn)實技術得到了大范圍的普及，開始從航空航天領域和軍事領域等高端行業(yè)領域向醫(yī)療、藝術、娛樂及教育等領域不斷延伸，逐步進入普通大眾的生活，并取得了突出的成績。虛擬現(xiàn)實技術不再是遙不可及的領域，它將悄無聲息地融入人們?nèi)粘Ｉ?，在不同領域發(fā)光發(fā)熱。推動虛擬現(xiàn)實技術和數(shù)字媒體技術融合發(fā)展，有望將我國社會進步、科技發(fā)展及經(jīng)濟增長提升到新的歷史高度，對構建和諧社會和提高國民生活的幸福指數(shù)具有非凡的意義。