计算机虚拟现实关键技术分析

◆李 波



计算机虚拟现实关键技术分析

◆李 波

（郑州工业应用技术学院 河南451150）

计算机技术的快速发展与应用，是当今社会进步的重要组成部分。计算机虚拟现实技术，能够真正实现数字化人机交互，还原最真实的视、听、触感。为了能够更好地对计算机虚拟现实技术进行研究，本文从虚拟技术概念入手，就其发展现状和趋势进行分析，通过目前计算机虚拟现实技术在各行业的应用，最大化地挖掘虚拟现实技术的潜力和价值。

虚拟现实技术；计算机；医学行业

0 引言

虚拟现实（Virtual Reality）简称VR。顾名思义，就是利用高性能计算机进行复杂的运算和渲染，虚拟出与现实相同的空间技术，其手段就是对用户的身体到心理等进行多方面模拟与仿真，使其达到身临其境的效果。该技术得益于计算机技术的迅猛发展，借助虚拟软件和硬件资源，在当前社会取得发展优势和应用前景。

1 计算机虚拟技术概述

计算机虚拟技术作为一种仿真技术，能够虚拟出逼真的现实场景，但这个环境不是真实存在。VR技术在实际应用中，主要借助计算机技术构建虚拟环境，模型建构是虚拟环境的基础，可以增加真实感，往往视觉冲击也是用户的第一手体验。计算机虚拟技术将真实环境转化到计算机中，并创造出虚拟环境。在真实环境中，视听触感对人的身心有着重要影响，通过交互设备将虚物转为实化，变成看得见摸得着的，获得真实的体验。交互设备是虚拟和现实的桥梁，在空间、视听触觉上，通过交互设备，增强真实感，沉浸感，极大还原虚拟环境的真实度。

2 计算机虚拟现实技术的发展现状和趋势

以计算机技术为平台发展，虚拟现实技术目前有着强大的资源和拓展空间。计算机行业的突破式进步，强有力地推动虚拟现实技术发展，但就目前实际的发展现状来看，虚拟现实技术发展存在时间较短，应用率较低，使用成本较高等问题，导致其仍处于发展的初级阶段。例如，当前虚拟现实技术的研究和分析，主要还是集中在硬件、互动感知，软件等方面，虚拟现实技术，要想实现成熟应用还较为困难。例如，一般情况下，在建模与绘制过程中，都会在提高绘制的速度与建模质量上找到平衡点，而这正是影响用户感知的因素之一。虽然虚拟现实技术在不断进步，但机遇与挑战是并存的。虚拟现实技术是多种先进技术的融合与应用，整体上较为先进。因此虚拟现实技术在社会中具有良好的发展优势和前景，服务于多种工作环境中，为人类的生产生活提供便利。

3 计算机虚拟现实技术的应用

3.1 计算机虚拟现实技术在游戏行业中的应用

虚拟现实技术是游戏行业发展的重要组成部分。例如，从电脑游戏的诞生，人们一直渴望游戏中的场景更加真实。但无论如何，电脑屏幕始终是阻隔真实场景的一道墙。例如，虚拟现实技术影响游戏行业的发展趋势，仿真技术提高游戏的真实感，游戏开发商可以将精力投入到其他方向。第一，虚拟现实技术具有强烈的代入感与真实性，调动用户多感知性，延展用户的想象力，给予丰富的想象空间，打开脑洞，极大地增强用户的趣味性。从真实场景到虚幻世界，都可以呈现在用户面前，弥补传统游戏在视听触方面的不足，给人身临其境的游戏体验。第二，虚拟现实技术将用户代入游戏设定的虚拟环境中，在高逼真的虚拟环境下，降低用户在游戏中的不适感，用户则完全融入对游戏中情境的感触与认知，从各个角度对其进行分析体会，增加游戏性。第三，虚拟现实技术中借助交互设备，增加了用户在游戏中对于物体的可操控程度，以及从游戏环境到反馈的自然程度。这就更增强了虚拟环境中的游戏性与真实性，当用户身处游戏环境中，用手去抓或脚去踢物品时，它带来的触感和操作感会使用户全身心地融入其中，如同你的手脚一般灵活自如，通过你的操作改变一切。总之，给用户很强的游戏性和真实感[1]。第四，随着我国游戏事业的不断发展，手游凭借手机平台优势，呈现出很高的发展趋势，虚拟现实技术在游戏中的应用，能够为客户端游戏以及手游带来新的机遇，促进游戏行业的健康发展与进步。

3.2 计算机虚拟现实技术在教育行业中的应用

在一般教学活动中，教师仅依靠肢体、语言或文字展开教学。但实际上，在一些复杂的教学中，简单的表述往往无法使学生充分地理解消化。利用计算机虚拟技术，不仅能激发学生的学习兴趣，还让教学内容更加生动形象，便于学生的学习理解。例如，这一技术在教育行业的应用，丰富了传统的教育手段，使得教学更加生动有趣，利用VR技术让学生参与进来，推进式辅导教学，提高学生的学习兴趣，从而提高学生学习知识的积极性和主动性[2]。此外，虚拟技术突破了传统教学的时空限制，可以合理分配教学资源，促进教育事业的发展。

3.3 计算机虚拟现实技术在医学行业中的应用

在医学行业中，医生往往依靠传统手段了解和治疗患者的病痛。但传统手段有着其局限性，并不能直观了解患者的身体情况，从而增加治疗的时间和难度。例如，利用虚拟现实技术，通过借助感觉手套、跟踪球、HMD等技术手段更加直观的了解人体的内部构造，这样临床医生在对患者的诊断和治疗中，能够更准确了解患者的患病情况。除此之外，对实习外科医生，可以真实模拟手术情境，积累手术经验，对于提升技术能力有着极大的作用。在真正的手术前，虚拟现实技术可以让医生身历其境，直观感受患者的身体构造，制定最完善手术预案和最佳治疗方案，更加精准定位病害位置，降低手术带来的风险。同时患者与家属也可以更加直观地了解病处，增强患者和家属的治疗信心，在促进患者康复的同时降低医患关系紧张带来的影响，促进医学行业稳定健康发展。

3.4 计算机虚拟现实技术在军事航空中的应用

在军事航空事业中，模拟练习一直是该事业发展的关键。传统的模拟训练对人力物力的消耗巨大，而虚拟现实技术应用在这一领域能为其发展提供良好的前景。例如，在单兵作战中，可以模拟不同的作战场景，产生沉浸式的作战感受，使士兵身历其境一般体验战斗感，增强士兵的作战意识和作战能力，提高战术水平和心理素质。在军事训练中，虚拟现实技术可以构建出真实的战场环境，这样参照人员可以通过交互设备进行模拟演习，提高训练质量和演习效果。此外，在航天航空中虚拟现实技术也等到了较大的应用，首先航空事业耗资较大，工作性质具有较强的危险性。通过虚拟现实技术模拟各种已知和未知环境，通过大量的模拟训练将事故的发生概率降到最低，这样不仅降低科研成本，还能系统的训练及时发现问题。同时，虚拟现实技术还可以模拟太空环境，如零重力等，有效地帮助宇航员进行训练，丰富训练的方法手段，提升训练的质量和效率。

3.5 计算机模拟现实技术在工业技能培训中的应用

工业作为我国的支柱型产业，在去产能时期，对工作人员的工业技能提出了更高要求，工业企业需要完成对工作人员的深度培训工作。但是从工业企业运行的特殊性角度考虑，为了节约培训成本，传统的培训方法主要为理论讲解模式，对于施工人员的培训效果较差。

在虚拟现实技术的应用中，以企业中各类生产技术为基础，建成各类设备的展示程序，在人员培训中，根据各类设备的实际故障情况，做出相应的故障表现，让工作人员完成故障诊断工作，并通过手持设备模拟实际操作过程。例如发电厂中发电机故障培训中，可以模拟内容为出现低压缸差胀过大故障，建成的软件中可以展示发电机的震动情况、发出的声音情况以及系统以及轴承的转动情况等，要求工作人员按照技术要求完成各项检查工作。

4 结语

综上所述，虚拟现实技术作为一项高新技术，本身具有十分广阔的市场前景。虚拟现实技术延展了人类对现实世界的认识和感知空间能力，应用领域越来越多，如影视、旅游、科研等，潜力十分巨大。但受技术条件限制，目前虚拟现实技术还存在一系列问题，相信随着科技的不断发展创新，必定会取得更多更好的成绩，希望能够借助虚拟现实技术促进各个领域的发展。

[1]宗兴寰.浅议计算机虚拟现实技术发展及应用[J].现代信息科技,2019,3(04):91-93.

[2]洪学银.基于计算机虚拟现实关键技术分析[J].计算机产品与流通,2018(12):3.

郑州工业应用技术学院校级科研项2018YB031。