虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用研究

譚恒松

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前一項(xiàng)引人關(guān)注的技術(shù)，它能使人在虛擬世界里面得到真實(shí)的體驗(yàn)感受，在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要特征以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用情況，最后對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);應(yīng)用;研究

近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從2016年爆發(fā)之后有所沉寂，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)慢慢應(yīng)用到各行各業(yè)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和5G技術(shù)的發(fā)展，5G為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擴(kuò)展無限可能，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將影響我們生活的方方面面。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱VR），是指利用計(jì)算機(jī)生成一種可對(duì)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(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)中場(chǎng)景或者我們?nèi)庋劭床坏降奈镔|(zhì)，通過三維建模表現(xiàn)出來，通過虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯讓參與者有身臨其境的感受。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要具有以下五個(gè)重要特征：

（一）沉浸性

沉浸性指的是虛擬環(huán)境給參與者帶來身臨其境的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)根據(jù)人的視覺、聽覺等產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，參與者通過各種頭顯設(shè)備來感知虛擬的場(chǎng)景，仿佛置身于真實(shí)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(shè)備與虛擬現(xiàn)實(shí)中的物體及場(chǎng)景進(jìn)行交互，如移動(dòng)一個(gè)球等動(dòng)作。

（三）多感知性

多感知性表示系統(tǒng)應(yīng)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(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能，但由于現(xiàn)在技術(shù)的限制，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的感知功能僅限于視覺、聽覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)等幾種。

（四）想象性

想象性指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能創(chuàng)造出不存在的物體或者場(chǎng)景，拓展人的思維，能啟發(fā)人的創(chuàng)造性，產(chǎn)生新的構(gòu)思。

（五）自主性

是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度。例如，當(dāng)一個(gè)盒子受到力的推動(dòng)時(shí)，盒子會(huì)向力的方向移動(dòng)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在許多行業(yè)和領(lǐng)域中都有著眾多的應(yīng)用，主要涉及到娛樂游戲、教育、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、等領(lǐng)域。

（一）在娛樂游戲方面的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)游戲現(xiàn)在慢慢火起來，在STEAM平臺(tái)上已經(jīng)上架了幾百個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。在虛擬游戲中，玩家可以體驗(yàn)不同的場(chǎng)景，如槍戰(zhàn)游戲中身臨其境地感受戰(zhàn)場(chǎng)的殘酷。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，電影《頭號(hào)玩家》中的場(chǎng)景可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。除了游戲，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用在觀影上。市面上有很多虛擬一體機(jī)，如創(chuàng)維V901增強(qiáng)版VR一體機(jī)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(xì)膩，躺在沙發(fā)上也能享受巨幕觀影體驗(yàn)。

（二）在教育方面的應(yīng)用

在教育方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能突破傳統(tǒng)教育的局限?，F(xiàn)在很多學(xué)校都建設(shè)了虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)室，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能將現(xiàn)實(shí)世界中沒法展現(xiàn)的物體通過頭顯展現(xiàn)出來，讓學(xué)習(xí)者直接、自然地與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象進(jìn)行交互作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將為學(xué)習(xí)者掌握一門新知識(shí)、新技能提供最直觀、最有效的方式。

（三）在工業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用

在工業(yè)領(lǐng)域特別是在工業(yè)制造方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為一些企業(yè)提供了一種全新視角，幫助企業(yè)觀察產(chǎn)品以及產(chǎn)品被制造的過程。虛擬機(jī)械裝備用于幫助工程師在不需要實(shí)體模型的情況下進(jìn)行產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)，減少了物理樣品制作次數(shù)，降低了成本，讓設(shè)計(jì)決策更可行。

（四）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面有很多應(yīng)用，如虛擬內(nèi)科診斷、外科虛擬仿真訓(xùn)練、數(shù)字醫(yī)院醫(yī)學(xué)仿真、VR手術(shù)直播等。據(jù)報(bào)道，路易斯維爾大學(xué)的研究人員還嘗試用VR來治療焦慮和恐懼癥。瑞金醫(yī)院在2016年就完成過國內(nèi)首例VR手術(shù)直播，讓全國各地的醫(yī)生能夠身臨其境般“圍觀”手術(shù)的全過程。

（五）在軍事方面的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事方面主要用在和戰(zhàn)場(chǎng)相關(guān)的模擬訓(xùn)練方面，這樣大大降低訓(xùn)練成本，在提高軍事訓(xùn)練的效率的同時(shí)，也能夠保證訓(xùn)練人員的安全。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望

盡管當(dāng)下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)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(jià)格較貴，嚴(yán)重制約了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用范圍。但隨著技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)慢慢融入我們生活的方方面面，特別在教育方面會(huì)得到很大發(fā)展，各種知識(shí)將通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)習(xí)變得更加輕松。

四、結(jié)束語

現(xiàn)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(chǎn)品，他們都看中了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣闊前景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來將給我們帶來很多便利，可能會(huì)改變我們的生活方式。

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