基于數字媒體技術的虛擬現實的分析與研究

南京科技職業學院 岳遠騰 安珊珊

基于數字媒體技術的虛擬現實的分析與研究

南京科技職業學院 岳遠騰 安珊珊

虛擬現實技術是21世界重要發展的一門新型的技術,其研究應用廣泛涉及多個領域,如城市規劃、建模與繪制方法、交互方式和系統構建方法，軍事仿真等方面。本文基于國內虛擬現實技術的研究特點，典型應用，發展趨勢等方面結合數字媒體技做相關分析。

虛擬現實；數字媒體；虛擬教室

一、引言

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR），是由美國VPL Research Inc.公司的J.Lainer 在1989年創造的一個名詞，通常是指用頭盔顯示器和傳感手套等一系列新型交互設備構造出的一種計算機軟硬件環境。

而現在虛擬現實技術已不僅僅是那些戴著頭盔顯示器和傳感手套的技術，而且還應包括一切與之相關的具有自然模擬、逼真體驗的技術與方法。它要創建一個酷似客觀環境又超越客觀時空、能沉浸其中又能駕馭其上的和諧人機環境，也就是一個由多維信息所構成的可操作的空間。它的最重要的目標就是真實的體驗和方便自然的人機交互，能夠達到或部分達到這樣目標的系統統稱為虛擬現實系統。

二、虛擬現實技術的優勢及應用

與一些發達國家相比，我國虛擬現實技術起步較晚。近幾年，由于虛擬現實技術遵循“低成本、高性能”原則及自身靈活性，交互性，想象性的特點，虛擬現實技術在我國發展十分迅速。它作為新興技術廣泛應用在各行各業，如虛擬地理系統，虛擬娛樂文化，虛擬醫院等，具體分析如下：

1.計算機輔助設計方面

虛擬現實技術是現代計算機輔助設計的重要手段之一，利用基于虛擬現實的各類軟件，如CAD，三維新等計算機軟件，我們可以制作虛擬家居，虛擬建筑，使設計方案更加有效直觀并有利于計算大數據進行修改。

2.軍事方面

90年代起，發達國家就已經開始利用虛擬現實技術來進行軍事訓練。如無人機，無人坦克的出現，虛擬現實有效的減少實戰中的人員、物資損失，避免節約訓練經費。英國軍方和國防部認為，虛擬現實技術主要在武器系統性能評價、指揮大規模軍事演習及武器操作訓練三大方面發揮重大作用。

3.航空航天應用

虛擬現實技術可以提前讓飛行員得到仿真的練習，不用真正進入的宇宙飛船等，在訓練艙中模擬艙外景象。飛行員面對屏幕進行各種駕駛操作。我們知道宇宙飛船等現代化的航空器耗資巨大，發射過程風險未知，所以虛擬現實就有效的減少經費和事故發生。

4.科學研究和計算的可視化方面

各種分子結構模型，地震石油勘探數據處理等，都需要三維環境的三維數據建立的相關虛擬環境模型，虛擬現實技術是虛擬環境建立的核心內容，為科學研究探索微觀形態等方面的重要研究課題。

5.醫療方面

虛擬現實技術在醫療方面有兩方面的作用。對于患者通過虛擬環境場景，緩解他們的壓力和疼痛。對于醫生模仿手術平臺現場，幫助醫生鑒定手術的成功性，應對各類急診患者的治療有很高的實驗價值。對于剛入職場的醫生，也可模擬人體器官，手術環境等，幫助他們更快的融入醫生的角色中去。

三、虛擬現實的建模

虛擬現實的建模方法有四種，分別是幾何建模，運動建模，物理建模和行為建模。

幾何建模有人工和自動兩種方法，其中人工的四種方法分別是：

1.利用電腦軟件進行建模，如 OpenGL Java3D；

2.直接從商品圖形庫中選購所需的幾何圖形；

3.使用常用的建模軟件來建模， 如 AutoCAD， 3DMAX等；

4.自制的工具軟件。借助于硬件設備進行建模，有時還采用基于圖片的幾何建模技術。

對象及其在虛擬場景中的運動在全球坐標系中的位置就是運動建模。虛擬相機就是運動建模，它可以設置觀察模式。

虛擬現實的物理建模方法主要有兩種：粒子技術和分形建模。在虛擬現實中粒子用于動態的，運動的物體建模。分形建模則利用簡單的操作完成復雜物體的建模，一般運用在虛擬現實中靜態遠景的建模。

四、虛擬現實與數字媒體技術的關系

實際上，虛擬現實還是最近才開始慢慢走入公眾眼簾的事物，但是虛擬現實雖然是一個新鮮事物，而多媒體可能很多人很久之前就了解過了，但是很多人不知道的是，多媒體和虛擬現實兩者之間也是有關聯的，我們可以去了解一下多媒體和虛擬現實之間的關系，以后擇業的話也可以去嘗試轉行，多媒體虛擬現實的關系。

多媒體技術為虛擬現實提供技術條件，數字媒體技術包含場景設計和多媒體后期處理，多媒體技術是通過現代計算和通信手段，綜合處理文字、聲音、圖形、圖像等信息，使抽象的信息變成可感知、可管理和可交互的一種技術。例如動畫制作，虛擬現實類似于提供三維的環境讓人身臨其境，就像2013春晚舞臺的全息投影技術。而虛擬現實只算是數字媒體技術的一個分支。

由此可見，實際上多媒體技術和虛擬現實技術是密不可分的，我們以后如果想要從事虛擬現實行業的話，也需要懂一些多媒體的知識才可以。我們都應該知道高等教育的專業性很強，學地質的要知道地質結晶的種類，構造；學物理的要明白定理的結構；學機械的要知道齒輪之間如何轉動、如何形成傳導力的作用……在高速科技化的形成現有很多高校和一些機構利用多媒體輔助教學通過計算機投影、動畫、插圖等技術從多個方面配合教師向學生傳授知識，機構進行培訓。如果學生員工想身臨其境的體驗、實踐，或者近距離、全方位觀察一下比較珍貴的物品畫作或古董、體驗火山爆發的巖漿、發射出去的子彈在空間的過程……這在以往看似天方夜談，現在虛擬現實技術能幫助我們夢想成真。

虛擬現實技術在校園數字媒體技術中的主要應有有虛擬教室、虛擬校園等。我們主要分析一下虛擬課堂的。什么是虛擬課堂呢？虛擬課堂就是利用網絡，建立遠程視頻音頻的課題。它能建立良好的網絡教學體系，可以滿足及時性，靈活性，大規模的學生教學的需求。通過相關的課件制作工具，軟件系統，課題實時互動系統等管理學生，在線進行教學，互動與交流。虛擬課堂的特點有：

1.成本低，花費少；

2.可實現大范圍的覆蓋，應用率增加；

3.課程開設和學生選擇有靈活性；

4.不受傳統的上課時間限制，可24小時在線；

5.管理性和教學效率都有增加；

6.可升級擴展性，有利于后續的發展。

但是目前的虛擬教室在學習的過程中也會有限制，如只有圖片，文字和聲音，在學習情境上與真實教室有差距。對一些動態的如實踐，操作，觀測，演講等學習活動比較難實現。在硬件方面也會受到教學信息資源匱乏和網絡帶寬不夠等限制。

五、結束語

虛擬現實技術在傳統意義的教學體制，模式和方法的基礎上提供了一種新型的學習環境和數字媒體教學方法，具有廣闊的運用前景。它對優化師資建設，素質教育的轉換也有很大的督促作用。隨著國家對基礎網絡設施建設和教學資源建設的提高，虛擬現實技術在數字媒體教學中勢必帶來深遠的影響。

[1]顏鵬飛.遠程教育系統中虛擬教室的研究與設計[D].西安工業大學,2010.

岳遠騰（1997—），男，安徽宿州人，現就讀于南京科技職業學院建筑與藝術設計學院藝術設計專業。

安珊珊（1982—），女，江蘇南京人，南京科技職業學院建筑與藝術設計學院教師。