基于數(shù)字媒體技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)的分析與研究

房奇蕙 長(zhǎng)春建筑學(xué)院

引言

虛擬現(xiàn)實(shí)是虛擬現(xiàn)實(shí)搜索公司萊納創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語，它一般指由一系列新的交互設(shè)備（如頭盔顯示器和傳感手套）構(gòu)成的計(jì)算機(jī)軟件和硬件環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不只是那些戴著交互設(shè)備的人，還包括所有相關(guān)的技術(shù)和方法，具有自然模擬和現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。想要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)類似于客觀環(huán)境的和諧的人機(jī)環(huán)境，超越客觀的時(shí)間和空間，能夠沉浸其中，能夠控制它。可以實(shí)現(xiàn)或部分實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的系統(tǒng)被作為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和其廣泛應(yīng)用

和別的國(guó)家相比較，中國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步有些晚。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中國(guó)發(fā)展十分迅速，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中：

1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域中主要使用的技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。通過使用各種虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件，比如CAD軟件被用來制作虛擬家居和虛擬建筑，讓設(shè)計(jì)方案變得更加有效、直觀，有助于對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。

1.2 軍事方面

自20世紀(jì)90年代以來，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于軍事訓(xùn)練中。例如無人飛行器和無人坦克，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以降低實(shí)戰(zhàn)過程中的人員和物資消耗。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在評(píng)估武器系統(tǒng)性能、軍事演習(xí)和對(duì)武器操作的訓(xùn)練方面都起到的作用很大。

1.3 航空航天領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許飛行員提前進(jìn)行模擬訓(xùn)練，而不是實(shí)際進(jìn)入航天器等，模擬訓(xùn)練艙的艙外場(chǎng)景，飛行員可以面對(duì)屏幕進(jìn)行實(shí)際的駕駛操作。像航天器這樣的現(xiàn)代飛行器要花費(fèi)很多錢，而且發(fā)射過程中的風(fēng)險(xiǎn)是未知的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可以減少費(fèi)用和降低事故發(fā)生的概率。

1.4 醫(yī)療領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中扮演著兩個(gè)角色。通過虛擬環(huán)境場(chǎng)景演練的患者，可以減輕他們的壓力和痛苦。對(duì)成千上萬的醫(yī)生來說，模擬手術(shù)平臺(tái)的位置，有助于醫(yī)生識(shí)別手術(shù)的成功，處理各種急癥病人，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于成千上萬剛進(jìn)入工作場(chǎng)所的醫(yī)生來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以模擬人體器官、手術(shù)環(huán)境等。有利于他們更快地和醫(yī)生的角色相互結(jié)合。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)模型

虛擬現(xiàn)實(shí)有不同的建模方法：

幾何建模有兩種方法，手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)的方法：

(l）使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模。

(2）利用建模軟件，比如CAD、3DMAX等軟件。

(3）自己制作制的工具軟件。建模是用成千上萬的硬件設(shè)備進(jìn)行的，還回采用基于成千上萬張圖片的幾何建模技術(shù)。

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，粒子是由成千上萬個(gè)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行建模的。分形建模方式是使用簡(jiǎn)單的操作來完成復(fù)雜對(duì)象的建模，通常用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中靜態(tài)遠(yuǎn)景的建模。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字媒體技術(shù)兩者之間的關(guān)系

事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是剛進(jìn)入公眾的視野的東西，然而，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)新出現(xiàn)的技術(shù)，但是多媒體可能早已為許多人所知，可能很多人并不清楚，多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)也是相關(guān)的，可以具體了解一些多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)兩者之間的聯(lián)系，并嘗試在未來改變職業(yè)。

多媒體技術(shù)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了基礎(chǔ)的條件。這表明多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)兩者上是不可分割的，如果我們將來想從事虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)，還需要了解一些多媒體知識(shí)。高等教育是高度專業(yè)化的，研究地質(zhì)學(xué)的人應(yīng)該知道地質(zhì)晶體的類型和結(jié)構(gòu)。那些研究物理的人應(yīng)該理解這個(gè)定理的結(jié)構(gòu)；那些研究力學(xué)的人應(yīng)該知道齒輪是怎樣旋轉(zhuǎn)的，以及怎樣形成傳導(dǎo)力的效果……在高速科學(xué)技術(shù)的形成過程中，許多大學(xué)和一些機(jī)構(gòu)使用多媒體輔助技術(shù)教學(xué)，來幫助教師向?qū)W生傳授知識(shí)，并通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行培訓(xùn)。如果學(xué)生和教職員工想親身體驗(yàn)和實(shí)踐，想近距離全面地觀察更珍貴的物品、繪畫或古代世代，體驗(yàn)火山爆發(fā)巖漿和太空子彈發(fā)射的過程……這過去看起來像是天與地之間的對(duì)話，現(xiàn)在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以變成現(xiàn)實(shí)。

虛擬教室是利用網(wǎng)絡(luò)建立遠(yuǎn)程視頻和音頻的主體，能夠滿足時(shí)效性、靈活性和大規(guī)模學(xué)生教學(xué)的需要。通過軟件系統(tǒng)、實(shí)時(shí)的交互系統(tǒng)等對(duì)學(xué)生進(jìn)行管理，虛擬教室具有以下特點(diǎn)：

(1）成本低、消費(fèi)少；

(2）可以實(shí)現(xiàn)廣泛覆蓋，提高應(yīng)用率；

(3）課程的設(shè)置和學(xué)生的選擇具有一定的靈活性；

(4）不受上課時(shí)間的限制，可以24小時(shí)在線；

(5）可管理性和教學(xué)效率有所提高；

(6）可升級(jí)和可擴(kuò)展，這有利于后續(xù)開發(fā)；

然而，目前的虛擬課堂在學(xué)習(xí)過程中也存在一定的局限性，比如只有字幕和聲音，這些都不同于真實(shí)課堂中的學(xué)習(xí)情境，觀察和言語等動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)活動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)，還會(huì)出現(xiàn)教學(xué)信息資源缺乏和網(wǎng)絡(luò)帶寬不足等問題。

4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了一種新的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方法，有十分廣闊的發(fā)展前景，對(duì)于教師隊(duì)伍建設(shè)和教育方式轉(zhuǎn)型也有重要作用。國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和教學(xué)資源的不斷完善，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將對(duì)教學(xué)方式產(chǎn)生巨大的改變。