基于VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新的設(shè)計研究

徐婕　高淑美　史淑霞　王強(qiáng)　宋巧

摘要：現(xiàn)階段VR技術(shù)研究較為成熟，經(jīng)過不斷發(fā)展，VR技術(shù)涉及領(lǐng)域也越來越多。該文對VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行研究，主要分析了VR技術(shù)應(yīng)用原理和構(gòu)建虛擬系統(tǒng)的流程，闡述了VR虛擬技術(shù)發(fā)展前景以及VR虛擬技術(shù)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);應(yīng)用領(lǐng)域;研究

中圖分類號：TP3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）09-0078-02

5G時代的到來促使科研產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，目前人們對科學(xué)產(chǎn)品的依賴性越來越高，在科學(xué)技術(shù)浪潮的背景下，VR技術(shù)不斷快速發(fā)展，在21世紀(jì)達(dá)到了黃金時期，在軍事領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)、娛樂、游戲、生產(chǎn)等方面各有優(yōu)勢。VR技術(shù)涉及計算機(jī)圖像技術(shù)、動力學(xué)、光學(xué)、傳感器技術(shù)、人工智能等技術(shù)，是聽、看、觸一體化的技術(shù)。用戶可以在虛擬環(huán)境體驗(yàn)到真實(shí)的感受，給人們帶來不一樣的感受。

1概述VR技術(shù)

VR技術(shù)指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是多媒體技術(shù)的一種終端形式，包括計算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等技術(shù)，主要是三維建模、跟蹤、視覺、觸覺等多項技術(shù)。

（1）VR技術(shù)應(yīng)用原理

VR技術(shù)應(yīng)用原理主要是利用計算機(jī)模擬出一個形似真實(shí)世界的虛擬世界，為使用者提供模擬視覺、觸覺、聽覺等感官體驗(yàn)，讓體驗(yàn)者可以在虛擬世界中有一個良好的體驗(yàn)，如同身臨其境一般，體驗(yàn)者在移動的過程中，計算機(jī)也會及時精準(zhǔn)地進(jìn)行計算，并且根據(jù)計算結(jié)果將模擬出的虛擬世界傳回，進(jìn)而產(chǎn)生臨場感[1]。VR技術(shù)是將顯示技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理、計算機(jī)圖形技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)等集中起來，是一種具有輔助性的模擬技術(shù)。

（2）構(gòu)建虛擬系統(tǒng)的流程

虛擬系統(tǒng)建設(shè)流程可以分為以下兩模塊：一種是導(dǎo)入各種模擬場景，根據(jù)體驗(yàn)者實(shí)際需求進(jìn)行模塊選擇，然后根據(jù)選擇的模塊參數(shù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，之后創(chuàng)建出模擬世界;另一種是體驗(yàn)者在運(yùn)動狀態(tài)下，計算機(jī)通過計算將3D效果傳回產(chǎn)生虛擬世界[2]。

2 VR虛擬技術(shù)發(fā)展前景

整體來說，現(xiàn)階段VR技術(shù)發(fā)展可以分為兩種模式：一種是桌面虛擬發(fā)展模式，另一種是沉浸式虛擬體驗(yàn)?zāi)Ｊ?。無論是哪一種發(fā)展模式在未來都主要應(yīng)用在建模、互動、繪制、系統(tǒng)組建等領(lǐng)域上，并且根據(jù)各領(lǐng)域的不同要求，創(chuàng)造出一系列新特點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)表現(xiàn)：（1）動態(tài)建模技術(shù)。VR技術(shù)的核心就是構(gòu)建虛擬技術(shù)，動態(tài)建模技術(shù)主要是為了取得實(shí)際環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際需求建設(shè)各種場景的虛擬環(huán)境。（2）實(shí)時三維虛擬模型創(chuàng)建和顯示技術(shù)。就目前而言，三維模型制作技術(shù)取得了較高的成就，當(dāng)前面臨的難題是如何“實(shí)時生成”虛擬模型，在不影響和改變圖像效果及復(fù)雜度的基礎(chǔ)上需要運(yùn)用什么樣的技術(shù)手段是目前的一項重點(diǎn)研究工作。并且VR技術(shù)對傳感器、立體成像要求比較高，現(xiàn)階段虛擬技術(shù)還達(dá)不到系統(tǒng)要求，為此還需要加大三維成像以及顯示技術(shù)的研究力度。（3）人工智能語音虛擬建模。虛擬建模過程比較復(fù)雜，需要更多的時間和精力來完成，目前VR技術(shù)正朝著智能語音和語音識別方面發(fā)展，將其綜合起來可以解決VR人工語言技術(shù)的問題[3]。通過語言技術(shù)將建模需要的方式、特點(diǎn)、屬性等內(nèi)容轉(zhuǎn)化成建模需要的信息，之后運(yùn)用人工智能結(jié)合圖形處理器進(jìn)行設(shè)計和評價，充分顯示出模型對象，有效連接各種靜態(tài)模型和動態(tài)模型，以此完成系統(tǒng)模型建設(shè)。近幾年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)受到的關(guān)注度越來越高，無論是國家還是高等學(xué)校，甚至是科學(xué)家都對此格外重視，我國科學(xué)研究機(jī)構(gòu)在虛擬顯示技術(shù)方面已經(jīng)取得較高的成果，VR技術(shù)也已經(jīng)成熟。

3 VR虛擬技術(shù)的應(yīng)用

虛擬技術(shù)是一種立體空間展示，通過三維成像技術(shù)將展品呈現(xiàn)出來，利用虛擬模型進(jìn)行介紹，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。

（1）購物領(lǐng)域

在購物領(lǐng)域中應(yīng)用VR技術(shù)突破了常規(guī)購物理念的限制，消費(fèi)者不需要親臨商場就可以感受到商店的氣氛，VR技術(shù)可以為用戶提供全方位的商品細(xì)節(jié)，通過該技術(shù)用戶可以在虛擬世界中感受和觸摸商品，是一種新型的購物方式，利用VR技術(shù)進(jìn)行購物可以節(jié)省成本，但這也僅僅是一種營銷手段，若是采用VR技術(shù)營銷，將會有更多的購物中心面臨重組的問題[4]，同時也失去了逛商場購物的樂趣，為此虛擬購物技術(shù)一般比較適合老年人和身體不便的殘疾人使用。

（2）體育場領(lǐng)域

體育場領(lǐng)域應(yīng)用VR技術(shù)通常使用VR技術(shù)頭盔，一般是運(yùn)動員訓(xùn)練和模擬練習(xí)中使用，利用VR技術(shù)設(shè)置模擬練習(xí)，運(yùn)動員在該技術(shù)下可以身臨其境地感受比賽現(xiàn)場氣氛，促使運(yùn)動員在虛擬世界中提升自身經(jīng)驗(yàn)和技巧[5]。另外運(yùn)動員可以通過VR技術(shù)體驗(yàn)不同角度的運(yùn)動技巧，并且可以反復(fù)觀看，有利于運(yùn)動員加深印象，熟練掌握比賽陣型。

（3）直播領(lǐng)域

在5G背景下，網(wǎng)絡(luò)速度越來越快，VR技術(shù)在直播領(lǐng)域中通常是將直播技術(shù)和VR虛擬技術(shù)相結(jié)合，VR技術(shù)在直播領(lǐng)域中具有360°的全景視角，沉浸式體驗(yàn)更高，通過3D技術(shù)促使畫面感更強(qiáng)、更加真實(shí)，互交感也比較強(qiáng)，通過VR技術(shù)感受直播過程[6]，用戶可以拖拽顯示屏、旋轉(zhuǎn)觀看角度等進(jìn)行一系列互動操作，充分感受現(xiàn)場氣氛和掌聲，具有較高的實(shí)用性和趣味性。

（4）醫(yī)療領(lǐng)域

VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用也比較廣泛，可以通過VR技術(shù)讓患者清楚知道病癥發(fā)作過程以及原因，促使患者積極配合治療。比如，老年人經(jīng)常出現(xiàn)跌倒情況一般不會引起家人的重視，護(hù)士單純的講解很難引起家人的重視，再加上簡單講述具有一定的局限性，為此得不到患者和家屬的重視。但是通過VR技術(shù)的使用，可以將跌倒原因和后果通過3D視頻展示出來，讓患者身臨其境地感受這個過程[7]。這樣不僅可以提高患者理解能力，同時也可以提高患者和家屬的預(yù)防意識，從本質(zhì)上減少此類事情發(fā)生，如圖1所示。

（5）電影領(lǐng)域

與3D技術(shù)相比，VR技術(shù)觀影建設(shè)的是360°三維空間圖像，觀眾可以隨意選擇觀看角度，體驗(yàn)不一樣的故事感受[8]。例如觀看《Lost》時，不僅可以實(shí)現(xiàn)交互活動，同時也可以近距離感受螢火蟲運(yùn)動，提高觀影感受。

（6）建筑領(lǐng)域

VR技術(shù)在工程中的實(shí)現(xiàn)主要是利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互可視效果，將幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維模型，并且根據(jù)虛擬技術(shù)為用戶提供立體視覺效果。通常情況下是將CAD二維圖形通過3D max軟件轉(zhuǎn)化成三維建筑模型，利用軟件UE4或Unity 3D與VR技術(shù)相結(jié)合，讓建筑模型具備可操作性能[9]。再以第一視角提高人們感受，也可以在手機(jī)端或者是PC端呈現(xiàn)，在用戶面前全方位地展示出三維結(jié)構(gòu)模型。

（7）教育領(lǐng)域

教育中應(yīng)用VR技術(shù)改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，突破了教學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性，通過VR技術(shù)可以將教學(xué)中一些抽象事物和實(shí)踐以虛擬方式展示出來，以視頻、圖片的方式為學(xué)生提供完善的教學(xué)資源。如圖2是VR云創(chuàng)新平臺，該平臺包括了VR課件播放器、移動授課、移動答題、自動評分、班級管理、作業(yè)部署、互動等功能。比如，生物學(xué)科教學(xué)有很多內(nèi)容無法用語言形容出來，學(xué)生理解起來具有一定的難度。在應(yīng)用VR技術(shù)的基礎(chǔ)上學(xué)生可以全方位地觀察細(xì)胞、DNA等結(jié)構(gòu)，最大限度上豐富了教材內(nèi)容，虛擬仿真技術(shù)可以將學(xué)生帶入實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生感受生物實(shí)驗(yàn)過程，通過VR技術(shù)幫助學(xué)生體驗(yàn)生物成長過程[10]。一方面，有利于學(xué)生掌握抽象知識，提升學(xué)生知識含量;另一方面，教學(xué)中通過VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一些無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，并且沒有實(shí)驗(yàn)風(fēng)險存在，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

除了上述領(lǐng)域以外， VR技術(shù)還可以應(yīng)用在房地產(chǎn)領(lǐng)域中，人們通過VR虛擬技術(shù)可以觀看到房間各個角度裝修以后的場景;也可以用在汽車生產(chǎn)和機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，通過三維立體建模技術(shù)可以得到汽車和機(jī)械的各項數(shù)據(jù);VR技術(shù)在游戲領(lǐng)域應(yīng)用也比較多，不需要建設(shè)實(shí)際場景就可以感受身臨其境的樂趣;還在軍事領(lǐng)域、旅游等方面有所涉及，并且都取得了較好的效果。

4結(jié)論

隨著科技不斷發(fā)展，VR技術(shù)應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大，VR技術(shù)具有虛擬仿真的特殊優(yōu)勢，在教育事業(yè)、機(jī)械設(shè)備、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、購物、旅游、電影等多個領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景，促使企業(yè)生產(chǎn)更具可操作性，并且可以有效降低企業(yè)成本，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。但是VR技術(shù)全面發(fā)展還具有一定局限性，還需要不斷進(jìn)行研究，加大VR技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周丹.VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域研究實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（17）：147-148.

[2] 康若熙.VR技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（8）：36.

[3] 胡茶升，殷嘉樂，尚晨陽，等.基于VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新的設(shè)計研究[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（1）：166.

[4] 李昆陽.淺析VR技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)購物中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，36（12）：220-221.

[5] 朱永皓，吳磊.VR技術(shù)在體育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用與展望[J].當(dāng)代體育科技，2020，10（6）：245-246，248.

[6] 韓藝，馮一峰，方明明.VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)直播領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].西部廣播電視，2020（13）：200-201.

[7] 袁楚翔，楊冰.VR技術(shù)在醫(yī)療中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代信息科技，2018，2（3）：102-104.

[8] 喬守明，江靜，鞏晨靜.探索VR技術(shù)在影視領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2021（12）：79-81.

[9] 趙欣，賀小剛，張俊，等.VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域的實(shí)踐初探[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（19）：98-99.

[10] 楊梅.VR技術(shù)在我國教育領(lǐng)域應(yīng)用研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐，2021，4（12）：61-63.

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