基于VR技術應用領域創新的設計研究

徐婕　高淑美　史淑霞　王強　宋巧

摘要：現階段VR技術研究較為成熟，經過不斷發展，VR技術涉及領域也越來越多。該文對VR技術應用領域創新設計進行研究，主要分析了VR技術應用原理和構建虛擬系統的流程，闡述了VR虛擬技術發展前景以及VR虛擬技術的應用效果。

關鍵詞：VR技術;應用領域;研究

中圖分類號：TP3? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）09-0078-02

5G時代的到來促使科研產品不斷更新發展，目前人們對科學產品的依賴性越來越高，在科學技術浪潮的背景下，VR技術不斷快速發展，在21世紀達到了黃金時期，在軍事領域、醫學、娛樂、游戲、生產等方面各有優勢。VR技術涉及計算機圖像技術、動力學、光學、傳感器技術、人工智能等技術，是聽、看、觸一體化的技術。用戶可以在虛擬環境體驗到真實的感受，給人們帶來不一樣的感受。

1概述VR技術

VR技術指虛擬現實技術，是多媒體技術的一種終端形式，包括計算機技術、機器人技術、傳感技術、人工智能等技術，主要是三維建模、跟蹤、視覺、觸覺等多項技術。

（1）VR技術應用原理

VR技術應用原理主要是利用計算機模擬出一個形似真實世界的虛擬世界，為使用者提供模擬視覺、觸覺、聽覺等感官體驗，讓體驗者可以在虛擬世界中有一個良好的體驗，如同身臨其境一般，體驗者在移動的過程中，計算機也會及時精準地進行計算，并且根據計算結果將模擬出的虛擬世界傳回，進而產生臨場感[1]。VR技術是將顯示技術、計算機仿真技術、網絡并行處理、計算機圖形技術、人工智能、傳感技術等集中起來，是一種具有輔助性的模擬技術。

（2）構建虛擬系統的流程

虛擬系統建設流程可以分為以下兩模塊：一種是導入各種模擬場景，根據體驗者實際需求進行模塊選擇，然后根據選擇的模塊參數導入數據，之后創建出模擬世界;另一種是體驗者在運動狀態下，計算機通過計算將3D效果傳回產生虛擬世界[2]。

2 VR虛擬技術發展前景

整體來說，現階段VR技術發展可以分為兩種模式：一種是桌面虛擬發展模式，另一種是沉浸式虛擬體驗模式。無論是哪一種發展模式在未來都主要應用在建模、互動、繪制、系統組建等領域上，并且根據各領域的不同要求，創造出一系列新特點，主要有以下幾點表現：（1）動態建模技術。VR技術的核心就是構建虛擬技術，動態建模技術主要是為了取得實際環境數據，根據獲取的數據結合實際需求建設各種場景的虛擬環境。（2）實時三維虛擬模型創建和顯示技術。就目前而言，三維模型制作技術取得了較高的成就，當前面臨的難題是如何“實時生成”虛擬模型，在不影響和改變圖像效果及復雜度的基礎上需要運用什么樣的技術手段是目前的一項重點研究工作。并且VR技術對傳感器、立體成像要求比較高，現階段虛擬技術還達不到系統要求，為此還需要加大三維成像以及顯示技術的研究力度。（3）人工智能語音虛擬建模。虛擬建模過程比較復雜，需要更多的時間和精力來完成，目前VR技術正朝著智能語音和語音識別方面發展，將其綜合起來可以解決VR人工語言技術的問題[3]。通過語言技術將建模需要的方式、特點、屬性等內容轉化成建模需要的信息，之后運用人工智能結合圖形處理器進行設計和評價，充分顯示出模型對象，有效連接各種靜態模型和動態模型，以此完成系統模型建設。近幾年來，虛擬現實技術受到的關注度越來越高，無論是國家還是高等學校，甚至是科學家都對此格外重視，我國科學研究機構在虛擬顯示技術方面已經取得較高的成果，VR技術也已經成熟。

3 VR虛擬技術的應用

虛擬技術是一種立體空間展示，通過三維成像技術將展品呈現出來，利用虛擬模型進行介紹，應用領域比較廣泛。

（1）購物領域

在購物領域中應用VR技術突破了常規購物理念的限制，消費者不需要親臨商場就可以感受到商店的氣氛，VR技術可以為用戶提供全方位的商品細節，通過該技術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技術進行購物可以節省成本，但這也僅僅是一種營銷手段，若是采用VR技術營銷，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）體育場領域

體育場領域應用VR技術通常使用VR技術頭盔，一般是運動員訓練和模擬練習中使用，利用VR技術設置模擬練習，運動員在該技術下可以身臨其境地感受比賽現場氣氛，促使運動員在虛擬世界中提升自身經驗和技巧[5]。另外運動員可以通過VR技術體驗不同角度的運動技巧，并且可以反復觀看，有利于運動員加深印象，熟練掌握比賽陣型。

（3）直播領域

在5G背景下，網絡速度越來越快，VR技術在直播領域中通常是將直播技術和VR虛擬技術相結合，VR技術在直播領域中具有360°的全景視角，沉浸式體驗更高，通過3D技術促使畫面感更強、更加真實，互交感也比較強，通過VR技術感受直播過程[6]，用戶可以拖拽顯示屏、旋轉觀看角度等進行一系列互動操作，充分感受現場氣氛和掌聲，具有較高的實用性和趣味性。

（4）醫療領域

VR技術在醫學領域中應用也比較廣泛，可以通過VR技術讓患者清楚知道病癥發作過程以及原因，促使患者積極配合治療。比如，老年人經常出現跌倒情況一般不會引起家人的重視，護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防意識，從本質上減少此類事情發生，如圖1所示。

（5）電影領域

與3D技術相比，VR技術觀影建設的是360°三維空間圖像，觀眾可以隨意選擇觀看角度，體驗不一樣的故事感受[8]。例如觀看《Lost》時，不僅可以實現交互活動，同時也可以近距離感受螢火蟲運動，提高觀影感受。

（6）建筑領域

VR技術在工程中的實現主要是利用仿真技術實現交互可視效果，將幾何數據轉化成三維模型，并且根據虛擬技術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軟件轉化成三維建筑模型，利用軟件UE4或Unity 3D與VR技術相結合，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，也可以在手機端或者是PC端呈現，在用戶面前全方位地展示出三維結構模型。

（7）教育領域

教育中應用VR技術改變了傳統教學模式，突破了教學實驗的局限性，通過VR技術可以將教學中一些抽象事物和實踐以虛擬方式展示出來，以視頻、圖片的方式為學生提供完善的教學資源。如圖2是VR云創新平臺，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、作業部署、互動等功能。比如，生物學科教學有很多內容無法用語言形容出來，學生理解起來具有一定的難度。在應用VR技術的基礎上學生可以全方位地觀察細胞、DNA等結構，最大限度上豐富了教材內容，虛擬仿真技術可以將學生帶入實驗中，讓學生感受生物實驗過程，通過VR技術幫助學生體驗生物成長過程[10]。一方面，有利于學生掌握抽象知識，提升學生知識含量;另一方面，教學中通過VR技術可以實現一些無法進行的實驗，并且沒有實驗風險存在，進而提升學生的學習效果。

除了上述領域以外， VR技術還可以應用在房地產領域中，人們通過VR虛擬技術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和機械設備生產中，通過三維立體建模技術可以得到汽車和機械的各項數據;VR技術在游戲領域應用也比較多，不需要建設實際場景就可以感受身臨其境的樂趣;還在軍事領域、旅游等方面有所涉及，并且都取得了較好的效果。

4結論

隨著科技不斷發展，VR技術應用也在不斷擴大，VR技術具有虛擬仿真的特殊優勢，在教育事業、機械設備、醫療機構、購物、旅游、電影等多個領域中有很好的發展前景，促使企業生產更具可操作性，并且可以有效降低企業成本，為企業帶來更多的經濟效益。但是VR技術全面發展還具有一定局限性，還需要不斷進行研究，加大VR技術創新領域。

參考文獻：

[1] 周丹.VR技術的發展現狀及應用領域研究實踐[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：147-148.

[2] 康若熙.VR技術現狀及應用領域分析[J].科技經濟導刊，2019，27（8）：36.

[3] 胡茶升，殷嘉樂，尚晨陽，等.基于VR技術應用領域創新的設計研究[J].計算機產品與流通，2020（1）：166.

[4] 李昆陽.淺析VR技術在互聯網購物中的應用[J].數字技術與應用，2018，36（12）：220-221.

[5] 朱永皓，吳磊.VR技術在體育領域內的應用與展望[J].當代體育科技，2020，10（6）：245-246，248.

[6] 韓藝，馮一峰，方明明.VR技術在網絡直播領域的應用研究[J].西部廣播電視，2020（13）：200-201.

[7] 袁楚翔，楊冰.VR技術在醫療中的應用研究[J].現代信息科技，2018，2（3）：102-104.

[8] 喬守明，江靜，鞏晨靜.探索VR技術在影視領域中的應用[J].科技風，2021（12）：79-81.

[9] 趙欣，賀小剛，張俊，等.VR技術在建筑領域的實踐初探[J].科學技術創新，2018（19）：98-99.

[10] 楊梅.VR技術在我國教育領域應用研究[J].創新創業理論研究與實踐，2021，4（12）：61-63.

【通聯編輯：代影】