虛擬現實技術的 技術特點與實踐應用

周露露

【摘要】? ? 虛擬技術作為近幾年來在各國興起的一項全新的技術，作為計算機圖形學、人機接口技術與仿真技術相結合等多種技術的集成體，有著較高的交叉性。本文主要是針對虛擬現實技術特點、應用以及發展歷史進行研究，并且提出虛擬現實技術在未來發展的應用方向。

【關鍵詞】? ? 虛擬現實技術? ? 特點? ? 應用

虛擬現實技術也被統稱為VR技術，作為20世紀出現的一個全新的計算機科技，利用傳感設備逐漸模擬出聽覺與視覺等人體感官，保證用戶在一個虛擬的世界當中，有著真實的感受，并且與用戶做好實時交互。

一、虛擬現實技術發展情況

虛擬技術最早是在上個世紀50年代所產生，有美國科學家發明出世界上第一套具有虛擬現實功能的設備，該設備在運用過程中，會使用到三面顯示屏，并且體積十分龐大，但是在運算時，存在運算能力不足等情況。作為使用人員，需要將頭伸進到機器當中，才能有著微弱的感覺。

隨后進入到60年代，蘇澤蘭創造造出第一款戴在頭上的顯示器，因此蘇澤蘭也被稱為虛擬現實與計算機圖形學之父。但是因為機器重量較大，使用者無法直接戴在頭上，同時還需要利用天花板中的支撐桿，幫助其分擔重力，因此難以得到普及。

隨后到了七十年代，虛擬現實技術得到了一個迅猛的發展。當時技術已經能夠創造出具備完美性能的虛擬現實環境，但是因為造價昂貴，同時畫面也缺乏清晰性，也未能受到重視。

到了九十年代虛擬世界現實技術日益成熟，任天堂等多個公司陸續開始推出VR產品，但是未能掀起波瀾，因為造價高，性能單調，所以大多數群眾將其拒之門外。

到了二零一二年，美國公司利用眾籌方式，將VR設備的價格下調，并且將其保持在300美元左右，這就使得更多人開始有能力去購買VR產品，同時也使得該設備進入到人們的視野當中。

隨著近幾年的發展，索尼、蘋果等多個公司，也開始不斷的推出虛擬現實設備，促使虛擬設備得到良好的發展。科學界也開始意識到，虛擬設備在未來有著廣闊的發展空間，并且將其應用在多個領域。

二、虛擬現實技術主要特征

2.1沉浸性

沉浸性主要指的是人們在設備所創作的模擬環境中，感受到一個真實的情況，用戶主要是利用專用設備，保證自身與虛擬環境相互融合，利用動作、語言等方式，開始與虛擬環境當中所出現的場景、對象等進行交流，這就好比生活在真實世界，總是給人一種身臨其境的感受。對于沉浸性進行影響的因素較多，主要是多感知性，其中包括人體感覺到聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等，都能夠對于人體的感知進行模擬。用戶從獲得更多的感官刺激，那么自身在虛擬環境中就有著越強的主動性和代入感，理想的虛擬技術就是通過調動人體所有感知功能，但是因為受到傳感技術所帶來的各種限制，這就使得難以完全地模擬出所有感官。

VR技術作為沉浸性的典型，用觀眾在佩戴VR眼鏡時，通過視覺看到一個更加立體化的畫面。因為視角具備特殊性，會讓觀眾感覺所有的一切都是發生在自己的身邊，并且利用立體環繞的音響，為觀眾帶來更加真實的感受。VR電影在運用過程中，有著極高的自主性，觀眾可以縮小或者放大畫面，所以能看到平時無法感受到的另一面。

2.2交互性

交互性主要指的是用戶可以對于模擬環境當中的物體進行操作，并且可以從自然環境中得到不同的反饋。用戶在利用交互設備開始與虛擬環境做出交互過程中，比如當體驗者在虛擬環境中，看到遠處有一個大箱子，用戶想要舉起他，那么就能充分地感受它的重量，這種交互方式能夠有效地提高用戶在虛擬現實世界的沉浸感，并且仿佛在真實的世界一般。或者被動執行相應的動作，通過交互性能，給用戶帶來更多的體驗與感受，保證虛擬環境具備活力與創造性。這也是VR技術與傳統技術相比的優勢。

目前來看，交互性開始應用在多個方面，比如藝術家可以利用交互性去修改與創造他們的作品，通過虛擬現實技術去幫助人們立體的去觀察作品、查看作品，同時也能放大作品細節，這樣也能確保藝術家對作品有了一個更加深入的了解。

2.3共享性

共享性主要指的是利用虛擬現實環境，能夠為用戶提供更多的共享空間，用戶可以在一個虛擬的環境下，模擬未能執行的事務，并且獲得不同樣的結果。對于結果做好對比，獲得最有效的執行方案。比如在建筑設計過程中，可以將不同設計內容同時投放到模擬的環境當中，作為建筑人員，可以選擇出與環境最為貼近的設計。與此同時，比如一些武器的測試，不方便在現實世界中進行模擬，那么可以利用虛擬環境對其威力進行測試，甚至一些事物根本不可能在生活存在，我們也可以利用虛擬現實技術將其充分的展現過來。通過虛擬環境中全方位的展示，能夠滿足人們對于世界的好奇心。

三、虛擬現實技術的應用

3.1醫學領域

早在上個世紀80年代，虛擬現實技術已經被應用在醫學方面，最開始只是對個體局部地方做CT掃描，隨后得出二維圖像，隨后又研究出可以利用虛擬手術操作方式，虛擬出三維人體，在上個世紀90年代，就出現虛擬解剖手術。人們可以利用互聯網對于動物假體進行操作，使其研究更加深入，最終能夠加快在醫學進步的步伐。

截止到目前為止，虛擬現實技術在醫學當中也有了各方面的作用：

1.打造虛擬醫學課堂

在虛擬課堂當中，醫學研究人員可以利用傳感設備從多個角度，對人體結構進行觀察，并且直接放大他們想要觀察的細節，這樣能夠保證研究者對人體做出更加深入的了解，有效地減少觀察所消耗的成本。如果他們對于特定手術缺乏足夠的熟悉度，那么也可以利用虛擬課堂方式進行練習，指導其能夠真正的掌握這類技術。特別是對于腦部和心臟的技術，要求醫生具備較高的微操能力。

在虛擬課堂當中，可以不斷練習，提高操作者的操作能力。同時也不受到場地、器材等多方面的限制，對于醫學人員來說有著較高的便利性，同時也能提高其在日后手術中的自信心。

2.更好確認手術方法

醫生可以直接將患者相關圖像和信息輸入到電腦內，利用虛擬現實技術，直接模擬出患者身體的情況。在模擬手術過程中，確保醫生通過不斷地探索展，找到最有效，以及安全性最高的方案。在一定程度上降低對于患者身體造成了損害。利用該技術，也能保證醫生全面的預測患者在接受手術后的恢復情況，并且制定出最有助于患者恢復的詳細計劃。

3.2在教育領域的應用

因為新虛擬現實技術具有較高的沉浸性，可以幫助患者產生身臨其境的感受，如果能夠將虛擬現實技術與教學互相結合，那么也能為教師之后提高教學效率提供幫助。近幾年來，經過多個組織與企業的嘗試，獲得相應的成就。

一是利用三維教學場景。

一些學生在遇到難以理解或者想象的知識點時，那么教師可以利用虛擬現實技術為學生提供更多的幫助，使其更好地理解知識。比如立體幾何，對于學生而言是一項學習的難題，所以可以利用虛擬現實技術，為學生打造立體模型，幫助學生更加仔細的觀察立體模型，利用多角度方式徹底的理解該問題。通過運用三維學習場景，也能激發學生對學習的關注度與興趣。

比如在學習語文課文《荷塘月色》這部分內容時，教師可以將荷塘美景直接呈現在學生的眼前，使學生盡快融入到課堂當中來。

二是打造虛擬實驗室。

在虛擬現實中打造一個虛擬實驗室，幫助學生進行實驗操作。與現實實驗室相比，能夠有效地減少資源浪費的情況，同時也打破時間與空間的限制。因為一些事情有著較高的危險性，無法在現實生活中直接完成，會對學生的身體健康造成威脅，所以利用虛擬現實可以幫助學生盡快的做出實踐，因為受到技術水平所帶來的限制，導致當前虛擬實驗未能具備較高的仿真程度，想要達到理想的效果，還有漫長的道路需要人們去探索。

3.3在軍事方面的應用

目前來看，各國軍事實力不同，所以當前軍事實力比拼，更是科技比拼。將虛擬現實技術應用在軍事方面，受到這個國家高度重視。在上個世紀90年代，美國就開始對于許多地點信息進行收集，并且花費巨資來打造近戰模擬系統，由此模擬了一個作戰環境。

近幾年來，我國也開始對虛擬現實技術在軍事方面的應用進行模擬，這能夠有效地體現在軍事當中虛擬現實技術的應用性與廣泛性。

在虛擬環境下，士兵需要穿戴不同的交互設備，并且在虛擬戰場中，不斷模擬軍事行為，他們可以對環境做好偵查，并且也能利用特殊環境，對士兵進行各項性能訓練。比如在高壓的環境下，要求士兵如何能夠瞄準敵方，也可以采用實戰演練的方式，通過這種方式能夠減少成本，同時也能節約資源，避免士兵受到傷害。因為打破時間與空間的限制，所以只需要士兵佩戴虛擬現實設備，就能夠進行訓練，有效地提高士兵的作戰能力，同時也能使其具備良好的心理素質。在戰場上，即使面對緊急情況，他們也能冷靜處理。通過虛擬環境，可以使士兵有更多的時間去使用與接觸武器，不斷提高士兵對于武器使用時的熟練程度。在開展拓展訓練時，戰士們會變得越來越默契，同時也能保證隊伍有著更高的凝聚力。

四、結束語：

綜上所述，虛擬現實技術，主要是將計算機技術作為突破口，采用的先進技術，隨后模擬出一個立體的虛擬環境。用戶在這時可以利用輸入與輸出設備和虛擬環境完成交互，并且獲得聽覺、視覺等多種感官。目前來看，虛擬現實技術已經被應用在多個領域當中，并且發揮著極其重要的作用。

參? 考? 文? 獻

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