虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用探討

易海斌

【摘 ?要】經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展為許多新興技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在其中表現(xiàn)得尤為突出。在教育、醫(yī)療、設(shè)計(jì)工程等方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用為人們提供了許多便利。論文在綜合闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論的基礎(chǔ)上，深刻地分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的局限性，同時(shí)列舉了部分虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用場景，希望為相關(guān)人士提供參考與借鑒。

【Abstract】The development of economy and technology provides a good foundation for the application of many emerging technologies， in which virtual reality technology is particularly prominent. In education， medical treatment， design engineering and other aspects， the application of virtual reality technology provides a lot of convenience for people. Based on the comprehensive introduction of the concepts and theories of virtual reality technology， this paper deeply analyzes the limitations of virtual reality technology， and lists some application scenarios of virtual reality technology， hoping to provide reference and learning for relevant people.

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí);實(shí)踐;應(yīng)用

【Keywords】virtual reality; practice; application

【中圖分類號(hào)】TP391.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2021）07-0189-02

1 引言

在信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)在改善人們生活的同時(shí)明顯地提高了社會(huì)的生產(chǎn)力，極大地促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步。在現(xiàn)在與將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都扮演著十分重要的角色。在教育、醫(yī)療、設(shè)計(jì)、旅游等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都有著十分高效的應(yīng)用，推動(dòng)著人類科技的發(fā)展。為促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、改進(jìn)、發(fā)展，為人們的工作和生活帶來更多的便捷，討論與總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用是十分必要的。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）簡介

VR是一種創(chuàng)建并體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它能利用計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，使用戶沉浸在此環(huán)境中。VR通過讀取生活中的數(shù)據(jù)或者用戶輸入的指定數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生電子信號(hào)，輸出設(shè)備通過解譯電子信號(hào)使其轉(zhuǎn)化為可以讓人感受到的現(xiàn)象，并通過三維模型表現(xiàn)出來。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)

VR相比于其他信息傳輸媒介而言能夠給人帶來更強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)感，讓用戶沉浸在計(jì)算機(jī)建立的三維模型世界中并帶來視覺以及聽覺等感官上的直觀感受。在計(jì)算機(jī)打造的虛擬世界中，人們可以通過直接讀取生活數(shù)據(jù)或者手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)等方式調(diào)整場景布局，并可根據(jù)個(gè)人需求改動(dòng)場景，滿足個(gè)性化需求，靈活高效。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

2.3.1 虛擬性

VR創(chuàng)造的世界，是通過用戶輸入的數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)輸出設(shè)備創(chuàng)造的虛擬世界。借VR技術(shù)，人們可以將想象中的虛擬事物抽象出來并進(jìn)行實(shí)化。

2.3.2 真實(shí)性

通過3D建模及相應(yīng)的圖像處理，利用計(jì)算機(jī)模擬出來的世界與真實(shí)世界具有一定的相似性，處在虛擬世界中的人們能夠與模擬環(huán)境產(chǎn)生一定的交互，這極大地增加了VR的真實(shí)性。

2.3.3 全息式體驗(yàn)

人通過聽覺、視覺、味覺、嗅覺、觸覺等來感知真實(shí)的世界，在虛擬的VR世界中，通過相應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的模擬，能夠盡可能在虛擬世界中還原人的各種感官，從而達(dá)到“以假亂真”的目的，給人以身臨其境的體驗(yàn)。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的局限性

3.1 VR設(shè)備在價(jià)格上的局限性

VR設(shè)備的價(jià)格對(duì)VR設(shè)備的普及是目前所面臨的最大阻礙。實(shí)際上，如果VR設(shè)備的價(jià)格過高且超過普通大眾的承受能力，即使它有優(yōu)秀的性能，也終究會(huì)拖慢它的普及速度。目前，市場上VR產(chǎn)品的數(shù)量種類繁多，如VR-Platform CAVE等專用的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的價(jià)格能夠高達(dá)數(shù)十萬元人民幣。在飛行員的訓(xùn)練或軍事演習(xí)上，該價(jià)格是可以接受的，但是對(duì)于普通大眾則顯得過于昂貴無法負(fù)擔(dān)。

3.2 VR設(shè)備在使用者心理上的局限性

VR環(huán)境能為用戶提供較好的沉浸式體驗(yàn)，豐富的三維立體建模對(duì)用戶的視覺感官?zèng)_擊極大。但是VR內(nèi)容較為呆板的交互性卻與其逼真的視覺體驗(yàn)形成鮮明的反差，這種差別可能會(huì)給 VR設(shè)備的使用者帶來較大的心理落差，影響VR設(shè)備給使用者帶來的沉浸式體驗(yàn)。

3.3 VR設(shè)備在空間上的局限性

許多顯示性能出色的VR設(shè)備如今依然需要通過有線的方式與PC端相連，例如，Oculus Rift頭戴式顯示器需要與具有高性能圖像卡的PC連接。連接過程中需要應(yīng)用大量的線纜，使用者在使用VR設(shè)備的過程中必須小心這些線纜，以免被線纜絆倒。Oculus Rift的最大可追蹤空間為2.5m×2.5m，限制的空間范圍過小，沒有達(dá)到人們隨時(shí)隨地使用VR的要求，由此可見，VR設(shè)備操作的局限性明顯。

3.4 VR設(shè)備在性能上的局限性

雖然市場上銷售廉價(jià)并基于智能手機(jī)的VR設(shè)備，但這些設(shè)備多使用手機(jī)本身的陀螺儀作為本身的姿態(tài)輸入，且由于手機(jī)本身分辨率一直徘徊在14PPD，遠(yuǎn)小于符合人類視覺需求的視網(wǎng)膜級(jí)別（60PPD）體驗(yàn)[1]，大大降低了用戶的體驗(yàn)感。這就是便攜VR設(shè)備的性能局限性。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在急診醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

在臨床急診工作中，經(jīng)常會(huì)用到深靜脈穿刺和心肺復(fù)蘇等單項(xiàng)操作技能，于是對(duì)醫(yī)學(xué)生進(jìn)行這些單項(xiàng)急救技能的培訓(xùn)就顯得非常重要。但由于這些急救技能的操作可能會(huì)對(duì)患者造成傷害，因此，培訓(xùn)不可能在真正的患者身上進(jìn)行。這就造成了實(shí)習(xí)生和年輕醫(yī)生臨床實(shí)踐少、教學(xué)資源不足等問題，導(dǎo)致培訓(xùn)效果欠佳。而應(yīng)用VR技術(shù)就能逼真有效地模擬出患者和臨床場景，有效地克服了教學(xué)資源不足的問題，確保醫(yī)學(xué)生熟練地進(jìn)行各種急診操作，達(dá)到及時(shí)救助患者的目的[2]。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)立體多角度的設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)過程中往往信息繁雜，圖紙也較為抽象不夠直觀，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以很好地解決這個(gè)問題。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的虛擬三維空間可以極為精準(zhǔn)地顯現(xiàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，使得建筑物的各方面內(nèi)容以圖像的方式更加真實(shí)地呈現(xiàn)出來，使得建筑的空間關(guān)系與空間參照物更加直觀[3]，極大地較低了建筑設(shè)計(jì)上細(xì)節(jié)修改的成本。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)過程中，只能展現(xiàn)或觀察風(fēng)景園林的部分內(nèi)容，無法全面展開整個(gè)園林設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中合理使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以全方位展開風(fēng)景園林空間[4]，充分體現(xiàn)風(fēng)景園林的多個(gè)細(xì)節(jié)，從多個(gè)角度入手，完成風(fēng)景園林合理的空間設(shè)計(jì)。同時(shí)，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的3D建模，使設(shè)計(jì)與實(shí)際更加貼近，在提高園林設(shè)計(jì)真實(shí)性的同時(shí)提高風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。

4.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)空間擴(kuò)展中的應(yīng)用

人們?cè)谌粘W(xué)習(xí)中時(shí)常會(huì)受到場地的限制，往往因此無法達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。但如果能有效運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能很好地解決這個(gè)問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)槿藗儙肀普娴囊暵犛X體驗(yàn)，能讓人沉浸在創(chuàng)造出的環(huán)境中高效學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供的逼真高效的模擬訓(xùn)練以及環(huán)境體驗(yàn)，能極大地降低場地對(duì)人們學(xué)習(xí)的影響，提高學(xué)習(xí)的效率[5]。

4.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景區(qū)觀光中的應(yīng)用

旅游產(chǎn)品的不可移動(dòng)性與不確定性很容易讓旅游者產(chǎn)生感知風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而會(huì)影響旅游者作出決策。只有通過高效的信息傳遞才能降低旅游者的感知風(fēng)險(xiǎn)。這種信息不僅包含文本和圖片，其還要讓人有身臨其境的體驗(yàn)，甚至能與之互動(dòng)。如果此處恰當(dāng)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬旅游視覺系統(tǒng)，游客可以對(duì)景點(diǎn)場景有一個(gè)全方位的了解，加速旅游者對(duì)景區(qū)的認(rèn)識(shí)，能更好地激發(fā)旅游者的旅游熱情，同時(shí)，有效引導(dǎo)了旅游者，提高了旅游效率。

5 結(jié)語

綜上所述，在信息化時(shí)代發(fā)展的大趨勢(shì)下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、醫(yī)療、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用都已發(fā)揮或?qū)⒁l(fā)揮十分重要的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但能讓設(shè)計(jì)者擺脫傳統(tǒng)空間設(shè)計(jì)思維的局限性，還能激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造思維和設(shè)計(jì)潛能。在實(shí)踐與應(yīng)用方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能幫助使用者在一定程度上擺脫現(xiàn)實(shí)空間的約束，有效提高使用者的動(dòng)手能力與學(xué)習(xí)能力。盡管如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軟件和硬件上依然有一些局限性，但展望將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用與推廣是可預(yù)見的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】徐志平.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程建設(shè)中的局限和應(yīng)對(duì)之道[J].計(jì)算機(jī)教育，2019（9）：96-98.

【2】李一凡，王晶，王長遠(yuǎn).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在急診醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)研究雜志，2020，49（12）：147-149.

【3】張智雄，劉沫.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2018（23）：101.

【4】李佼陽.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（3）：101-102.

【5】孫志偉，李小平，張琳，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的學(xué)習(xí)空間擴(kuò)展研究[J].電化教育研究，2019，40（7）：76-83.