虛擬現實技術及其應用研究

譚恒松

摘要：虛擬現實技術是目前一項引人關注的技術，它能使人在虛擬世界里面得到真實的體驗感受，在很多領域都有應用。本文介紹了虛擬現實技術的重要特征以及虛擬現實技術的應用情況，最后對虛擬現實技術進行了展望。

關鍵詞：虛擬現實;應用;研究

近幾年，虛擬現實技術從2016年爆發之后有所沉寂，但虛擬現實技術已經慢慢應用到各行各業，隨著虛擬現實技術和5G技術的發展，5G為虛擬現實技術擴展無限可能，虛擬現實技術將影響我們生活的方方面面。

一、虛擬現實技術概述

虛擬現實技術（簡稱VR），是指利用計算機生成一種可對參與者直接施加視覺、聽覺和觸覺感受，并允許其交互地觀察和操作的虛擬世界的技術。虛擬現實技術將現實中場景或者我們肉眼看不到的物質，通過三維建模表現出來，通過虛擬現實頭顯讓參與者有身臨其境的感受。

虛擬現實技術主要具有以下五個重要特征：

（一）沉浸性

沉浸性指的是虛擬環境給參與者帶來身臨其境的體驗。虛擬現實系統根據人的視覺、聽覺等產生逼真的三維立體圖像，參與者通過各種頭顯設備來感知虛擬的場景，仿佛置身于真實的客觀世界中一樣。

（二）交互性

交互性指的是參與者借助手柄等設備與虛擬現實中的物體及場景進行交互，如移動一個球等動作。

（三）多感知性

多感知性表示系統應該擁有很多感知方式，比如聽覺，觸覺、嗅覺等等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能，但由于現在技術的限制，虛擬現實技術能實現的感知功能僅限于視覺、聽覺、觸覺、運動等幾種。

（四）想象性

想象性指的是虛擬現實技術能創造出不存在的物體或者場景，拓展人的思維，能啟發人的創造性，產生新的構思。

（五）自主性

是指虛擬環境中物體依據物理定律動作的程度。例如，當一個盒子受到力的推動時，盒子會向力的方向移動。

二、虛擬現實技術的應用現狀

當前，虛擬現實技術在許多行業和領域中都有著眾多的應用，主要涉及到娛樂游戲、教育、工業、醫學、軍事、等領域。

（一）在娛樂游戲方面的應用

虛擬現實游戲現在慢慢火起來，在STEAM平臺上已經上架了幾百個虛擬現實游戲。在虛擬游戲中，玩家可以體驗不同的場景，如槍戰游戲中身臨其境地感受戰場的殘酷。隨著虛擬現實技術的發展，電影《頭號玩家》中的場景可能會成為現實。除了游戲，虛擬現實技術廣泛應用在觀影上。市面上有很多虛擬一體機，如創維V901增強版VR一體機可解碼1080P、4K、8K等主流視頻，可以360°沉浸式觀看4K或者8K全景視頻，觀影畫面更加清晰細膩，躺在沙發上也能享受巨幕觀影體驗。

（二）在教育方面的應用

在教育方面，虛擬現實技術能突破傳統教育的局限?，F在很多學校都建設了虛擬現實實訓室，虛擬現實技術能將現實世界中沒法展現的物體通過頭顯展現出來，讓學習者直接、自然地與虛擬環境中的各種對象進行交互作用。虛擬現實技術將為學習者掌握一門新知識、新技能提供最直觀、最有效的方式。

（三）在工業領域方面的應用

在工業領域特別是在工業制造方面，虛擬現實技術現在已經應用在生產制造各個環節，虛擬現實技術為一些企業提供了一種全新視角，幫助企業觀察產品以及產品被制造的過程。虛擬機械裝備用于幫助工程師在不需要實體模型的情況下進行產品虛擬設計，減少了物理樣品制作次數，降低了成本，讓設計決策更可行。

（四）在醫學方面的應用

虛擬現實技術在醫學方面有很多應用，如虛擬內科診斷、外科虛擬仿真訓練、數字醫院醫學仿真、VR手術直播等。據報道，路易斯維爾大學的研究人員還嘗試用VR來治療焦慮和恐懼癥。瑞金醫院在2016年就完成過國內首例VR手術直播，讓全國各地的醫生能夠身臨其境般“圍觀”手術的全過程。

（五）在軍事方面的應用

虛擬現實技術在軍事方面主要用在和戰場相關的模擬訓練方面，這樣大大降低訓練成本，在提高軍事訓練的效率的同時，也能夠保證訓練人員的安全。

三、虛擬現實技術的展望

盡管當下虛擬現實技術發展遇到了各種困難，特別是在硬件方面，頭盔過于笨重并且價格較貴，嚴重制約了虛擬現實技術的應用范圍。但隨著技術的發展，可以預見，虛擬現實技術將會慢慢融入我們生活的方方面面，特別在教育方面會得到很大發展，各種知識將通過虛擬現實技術展現給學生，讓學習變得更加輕松。

四、結束語

現在一些大的公司如蘋果公司和華為公司都在極力推出新的VR產品，他們都看中了虛擬現實技術的廣闊前景。虛擬現實技術在未來將給我們帶來很多便利，可能會改變我們的生活方式。

參考文獻：

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