虚拟现实技术的应用研究

向启悦

（成都市实验外国语学校西区，成都 610031）

虚拟现实技术作为当今世界前沿的科学之一，是以计算机科学为核心的一个集视、听、触觉等于一体的沉浸交互式的一定范围的虚拟环境，用户可以通过必要的装备以人类自然的方式与虚拟三维环境中的物体进行交互，打到身临其境的感受和体验。

虚拟现实技术可以替代现实中危险性较高的应用场景，可以仿真现实环境实现远程体验现场感受，实现无法替代的现场感受。

1 虚拟现实的关键技术

虚拟现实技术以计算机图形学、多媒体技术为基础，加之机器学习算法和计算机硬件等关键技术的支持，使得现在的虚拟仿真达到了更高的层次。

为了更高的实现仿真效果，虚拟现实对计算机的渲染要求较高，从而对计算机GPU 有很高的要求。

虚拟现实系统主要由5个部分组成：专业图形处理计算机；输入输出设备；应用软件系统；数据库；虚拟现实开发平台。

2 虚拟现实技术的应用

2.1 虚拟现实技术在教学中的应用

2.1.1 虚拟校园

通过虚拟现实技术可以仿真校园环境，在虚拟校园环境中，学习者可以到任何一个地方，可以和其他的学习者交流，还可以查阅虚拟校园中图书馆里的书籍、资料等，而且还可以到虚拟教学楼里的教室去上课。

这样的学习方式可以使学习者更自主地学习，有更多时间可以自己安排，可以提高学习者学习的自主性和独立性。

2.1.2 虚拟实验室

虚拟实验室里提供了各种实验材料，就避免了现实实验室里可能会材料不足或没有的情况。而且有些实验本身就比较危险，如果要在现实中完成这样的实验就会有很大的风险，但在虚拟实验室中就避免了这种风险，使实验者能做更全面、更广泛的实验。

2.2 虚拟现实技术在军事里的应用

虚拟现实技术可以虚拟战场环境，将重要的战场数据，如战场地形、场景、人数、兵器装备等数据进行处理，使之与真实场景几乎相同。使受训者在虚拟的实车、实兵和实战中身临其境，这样进行军事演练，会减小很大的危险性。目前，虚拟现

实技术在军事训练中的应用包括单兵模拟训练、多兵种联合战役训练和军事指挥人员训练等方面。所以在虚拟战场上训练，不仅可以训练团队的合作，也可以根据自己的不足进行单独的训练，加强个人的技能。

2.3 虚拟现实技术在医学中的应用

在医生进行手术训练时，以病人为对象即不科学又存在一定的危险性，故虚拟现实技术在该领域有了发挥的空间。医疗手术虚拟系统通过计算机图形建模、人体器官仿真及部分传感器及图形处理对手术环境进行全真模拟，实现真实手术环境虚拟再现。

计算机图形建模是医疗手术虚拟系统的核心，其不仅对人体的组织器官进行建模，甚至血供等细微人体组织进行仿真模拟，且精度要求较高。手术虚拟系统的数据可视化为医生对人体病灶及周围细微人体组织情况的全面分析提供了支持。

由于精密性要求，该系统的输入环境搭建也是极其重要，需尽可能仿真出真实的手术器械，且通过对医生动作的实时捕捉向计算机发出指令，计算机接收指令后与系统模型进行交互，通过动作姿势和力度的判断，实时计算形变和模型分裂，反馈至模拟组织器官，且器官对医生操作器械的反作用力也要真实反映出来，以便医生判断后续操作。

2.4 虚拟现实技术在交通运输上的应用

虚拟现实对交通的仿真，会构建可视化交通场景，再现现实交通系统的特性，分析在各种情况下交通系统的可能行为，通过模拟仿真各种情况的实验结果，寻求出现实交通中各种问题的最优解，可以对现有的交通运输的各类规划、设计、管理方案进行评测，从而进行改进。

虚拟现实交通仿真通常需要场景建模、微观交通仿真、动态场景显示以及人机交互等来实现。而且根据对象不同，交通仿真还分成了很多类：行人仿真、轨道交通仿真、海上交通仿真、航空交通仿真等。

交通就是为了使人们通行更便利、更安全，所以虚拟交通运输更关注人的感知和反馈，通过虚拟交通的试验来对现实交通做出更合理、更人性化的改进。

3 对虚拟现实技术的展望和看法

对虚拟现实技术的研究，在未来肯定会发展更加重要的领域。对比现实生活，虚拟现实的确会带来许多好处，有很多在现实中很难进行、很危险的试验、测试，都可以在虚拟现实中进行仿真，从而得到想要的结果。这样不仅操作起来简便可行，还能够降低测试所需的成本。

当然，虚拟现实在目前还有很多的不足。因为在现实中，有很多的不可预测性，所以虚拟现实技术具有一定的局限性。虚拟现实技术现在在很多领域还都只处在概念阶段，而且虚拟现实技术需要非常精确的数据来支撑它对现实的仿真，但现在很多设备都难以支持这么庞大的数据量。还因为虚拟现实技术一开始也需要较高的成本来实行，所以在某些领域比如教学领域，真正实现虚拟现实技术的可能性就会比较低。

即使现在虚拟现实技术可能还不够成熟，但我相信，在不远的将来，虚拟现实技术一定会蔓延到各个领域，融入到人们的生活中来，为人们提供更多的便利。