浅谈计算机技术在虚拟现实技术中的应用

张志花

【摘 要】文章通过阐述虚拟现实技术的内涵特征，分析计算机技术与虚拟现实技术的关系，对计算机技术在虚拟现实技术中的应用展开探讨，旨在为研究如何促进计算机技术在虚拟现实技术中的科学合理应用提供参考。

【关键词】计算机技术;虚拟现实技术;应用

【中图分类号】TP391.9 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）02-0172-02

0 引言

早期，虚拟现实技术的提出，仅仅是研究者为了创造出一个紧紧围绕人类的和谐人机环境。随着计算机技术的飞速发展，长期以来信息处理环境均以计算机为中心，而人通常只能去适应计算机。该种发展模式必然会束缚计算机作为一种工具在用户使用期间认知、改变世界的能力。因而，有研究者提出，应当将计算机屏幕转化成一座通往虚拟世界的桥梁，计算机应使人们与更真实的声音、影像等相连接，这便是虚拟现实的开端。近年来，基于计算机技术的虚拟现实技术不断发展，使人们面临的诸多难题迎刃而解，为人们生活、工作创造了极大便利。由此可见，对计算机技术在虚拟现实技术中的应用并展研究，有着十分重要的现实意义。

1 虚拟现实技术

21世纪信息时代背景下，作为一项高新科学技术，近年来虚拟现实技术实现了迅猛发展。该项技术以计算机仿真技术、网络并行处理技术及人工智能技术为重要前提，并且其主要是由计算机技术提供辅助而形成的一项模拟技术。在计算机信息技术不断发展过程中，要想有效认识及掌握虚拟现实技术的发展与应用，就必须对计算机技术发展历程开展全面深入分析。只有这样，方可促进计算机技术在虚拟现实技术中的科学合理应用。对于虚拟现实技术的特征而言，主要表现在以下3个方面：其一，构想性。虚拟现实技术有助于调动起人们的创造性思维，构想性是指用户可借助虚拟的现实系统，从定性、定量综合集成虚拟环境中获取兼具理性与感性的认识，进一步深化概念及启发创意。因而，一些国外研究人员提出虚拟现实技术的构想性可作为展示心门心灵或人工现实的工具。虚拟现实技术不仅可作为一项新媒体或高级用户界面，还可用于解决工程、医学等领域的难题，其主要是由开发人员研发出一种应用软件，以一种夸张的形式对设计人员的思想进行表达。其二，交互性。依托虚拟现实技术可建立起一个开放的虚拟环境，进而实现一种趋向于自然的人机交互。用户不仅可借助鼠标、键盘开展人机交互，还可依托虚拟现实技术的传感设备开展交互。用户通过自身的语言特征、身体动作等便可实现对虚拟环境中的对象进行观察控制。而计算机经由用户的脑组织、眼睛、语言、肢体动作，实现对虚拟系统呈现出的声音、图像等进行控制。其三，沉浸性。虚拟现实技术是依托计算机建立起的一个趋于现实的虚拟世界，暂时切断了用户与外界的信息链接，转而使用户视觉、听觉同时沉浸于虚拟环境中。在虚拟世界中，通过对用户头部、肢体动作的跟踪，可实现用户在虚拟环境中的自由行动。通常而言，诸如虚拟系统的输入设备、头盔式显示器等均应当尽量面向用户的感觉器官，进而保证形成良好的沉浸感。除此之外，虚拟现实技术还表现出自主性、感知性、存在感等特征。

2 计算机技术与虚拟现实技术的关系

伴随社会经济的不断发展，计算机技术为人们生活、工作创造了极大便利，人们日常生活也越来越离不开计算机。作为计算机的一大分支，虚拟现实技术近年来在诸多行业领域得到推广，并使人们感官世界得到极大的丰富。对于计算机技术而言，其主要由系统指令、运算方法、中央处理器设计、运算器设计、计算机领域中相关技术手段等组成。计算机技术与诸多学科、工作均存在密切联系，诸如数学统计、电子工程等。虚拟现实技术与计算机技术同样有着紧密的联系。现实虚拟技术属于计算机技术的一项附属技术，依托虚拟现实技术可建立起一个虚拟世界，引领受众深切领略虚拟世界。其可对真实系统中各项信息进行仿真模拟，进而实现三维动态及实体的仿真性。通过对计算机技术的应用，虚拟现实技术得以建立起一种极为近似于真实环境的虚拟环境。近年来，信息技术迅猛发展，虚拟现实技术在计算机技术一系列分领域中不断表现出独特的优势。如今，虚拟现实技术也被广泛认为是最可靠的高科技前沿技术，此外，高科技前沿技术还包括有互联网技术、多媒体技术等。计算机技术的不断发展，很大程度上推动了社会经济的发展，也使得虚拟现实技术与其他学科相互间变得更为紧密，社会各界也越来越注重对虚拟现实技术的研究分析，虚拟现实技术在现实生活中得到越来越广泛的推广。

3 计算机技术在虚拟现实技术中的应用

21世纪信息时代背景下，计算机技术领域相关人员必须紧随时代发展脚步，不断开拓创新，加强对先进技术的学习研究，不断推进虚拟现实技术的健康稳定发展。促进计算机技术在虚拟现实技术中的科学合理应用，可以从以下2个方面着手。

3.1 基于计算机技术实现虚拟现实

虚拟现实所追求的体验即为真实感，其中真实感绘制指的是计算机创造现实世界的场景过程。真实感绘制所要做的工作主要是对真实对象的物理属性进行模拟，包括有物体的形状、纹理、物体相互间的相对位置等。而其中实时绘制指的是一旦用户观点发生有改变，通过其所观看到的场景有待更新，因而需要确保图形显示更新可满足用户观察速度，不然便会产生滞后问题。通常而言，要想解决滞后问题，计算机需要每秒输出10～20帧的图像。长期以来应用的现实渲染算法，其强调的是图形的质量及真实性，而并非追求每帧的渲染速度。在虚拟现实环境中，实时3D渲染要求实时生成图形，可通过时间有限的计算机技术得以实现。不过在现阶段计算机图形级别上，仅需投入充足时间进行计算，便可获得精准如同照片一般的计算机图像。然而，虚拟现实系统对应需求的实时圖形，在时间有限影响下，要求设计者必须完善虚拟环境中的集合复杂性及图像质量，并应用诸如环境映射、纹理映射、抗锯齿等相关技术，以确保虚拟环境的真实度。其中，环境映射指的是一个点的环境映照，可通过将该点作为视点，将局部场景的投影变形至一个中间面上，中间面包括有球面、圆柱体、立方体等。如此一来，在通过该点朝任一视线方向观察场景时，环境映照便可呈现全面准确的场景视图。纹理映射是通过纹理图像贴上简单物体的几何表面，以对物体表面的纹理细节予以趋于现实的描述，进而提高其真实性。贴上图像即属于一个映射过程。纹理映射作为一个便捷、有效增强真实性的技术手段，其可凭借有限的计算量，极大水平地优化显示真实性。本质上而言，纹理映射是运用二维平面图像以取代三维模型局部。对于真实感实时绘制技术，主要涉及基于几何图形的实时绘制技术、基于图像的实时绘制技术等技术。其中，前者充分摆脱了以往的先建模后确定光源的绘制方法，并直接通过该种现有图像建立未知视角的图像。后者则是在相关预先建立的场景画面基础上，对接近视点或者视线方向的画面开展交换、插值及变形，进一步快速获取当前试点处的场景画面。

3.2 基于计算机技术实现三维虚拟声音

在虚拟现实环境中，听觉信息与视觉信息一样是一个十分重要的传感信道。为了实现现实主义，虚拟现实环境中设计有视觉平行于三维虚拟声音，可保证虚拟环境中的交互性、沉浸性，并且有助于缩减脑组织的视觉依赖性，缩减感觉视觉信息浸没。有别于立体声音，通过三维虚拟声音，用户接收到的声音是源于围绕用户耳朵的一个球形中的任何地方，也就是声音可出现在用户的前方、后方或上方。三维虚拟声音系统中最关键的技术是三维虚拟声音定位技术，其主要表现出交互性、沉浸性、三维实时跟踪、全向三维定位等特点。三维虚拟声音技术系统中还涉及语音合成技术、语音识别技术等。其中，语音合成技术指的是通过人工的手段產生语音的技术。在计算机合成语音时，通常要确保合成语音的正确表达、易于理解、清晰自然等。语音识别技术指的是将一系列语音洗好转化成由计算机程序识别的字符信息，进一步识别语音指令及文本内容的技术。通常而言，语音识别技术主要涉及参数信息采集、参考模式构建、模式识别等相关步骤。

4 结语

总而言之，虚拟现实技术即为依托创建与体验虚拟世界的一项计算机技术。对于虚拟现实系统而言，通过对不同信息开展融合，便可在系统中通过视图景象对三维动态及实体行为予以仿真。虚拟现实系统是基于计算机技术生成的一种虚拟环境。因而，虚拟现实技术与计算机技术有着紧密的联系。所以，计算机技术领域相关人员必须革新思想观念，提高对虚拟现实技术内涵特征的深入认识，加强对计算机技术与虚拟现实技术关系的全面分析，不断推进计算机技术在虚拟现实技术中的科学合理应用，积极促进虚拟现实技术的健康稳定发展。

参 考 文 献

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[责任编辑：陈泽琦]