计算机虚拟现实技术的关键点及其应用研究

2020-12-30陈正球

网络安全技术与应用 2020年6期

◆陈正球

(常熟理工学院江苏 215500)

随着当前社会科技的高速发展，人们在生活的过程中越来越依靠于信息化技术进行日常的活动。如今人们在生活中所接受的信息主要是通过网络资源、广播信号、电视传媒等途径获取相应的信息，但是获取的这些信息往往是通过二次加工所生成的抽象性信息。如果人们不对这些信息进行及时有效的吸收理解，那么在一定程度上便很难去理解这些信息所包含的真正意思。但是通过计算机虚拟现实技术，便可以直接将人类与计算机进行交互，使用者只要通过相应的数据头盔、数据手套、计算机等相关的设备就可以直接进入由计算机所构建的虚拟环境中，在虚拟世界中使用者可以通过较为真实的情感体验和身体感知来享受到现实生活中无法通过直观渠道来获取的信息。通过由计算机所构造出来的虚拟世界，便可以更好地帮助使用者对知识进行理解和掌握，从而达到促进生产服务的目的。

1 计算机虚拟现实技术的基本概括

计算机虚拟现实技术在西方又被称之为临境技术，该项技术是通过计算机来营造出一个三维立体的虚拟世界，给虚拟世界赋予相应的沉浸感、交互性体系的特征，同时再通过计算机高级人机界面所形成的虚拟图像来带给用户宛如真实世界的情境体验，目前该项技术在发展的过程中需要强大的综合计算机性能和相应的图形交互技术进行支撑。

计算机虚拟现实技术在应用过程中主要利用了计算机图形学、计算机仿真技术、多媒体应用技术、人工智能技术、计算机进行处理技术、计算机多传感器技术、多媒体技术、人工仿真技术等，从而实现通过计算机中的综合性能来帮助用户模拟出相应的视觉感受、听觉感受和触觉感受，这样就可以让用户沉浸在由计算机所生成的三维立体虚拟世界中。介绍系统还可以将用户在虚拟世界中的相应手势和语言进行准确的识别，然后由后台系统将用户所做出的手势和语言进行分析，再通过计算机与用户进行实时的交互，这样就可以给用户创造一种真实性的多维信息空间，说让用户在三维虚拟世界中的感受就像真实世界中的物理逼真性，同时用户在由计算机所构成的三维虚拟世界中，还可以进一步地突破时空、地域的客观因素的限制，从而享受到真实世界中无法体验的经历。

2 计算机虚拟现实技术的关键点

（1）计算机虚拟现实技术中的存在感

计算机虚拟现实技术的存在感又被称之为临场感，指计算机通过后台模拟器给用户模拟出宛如真实世界中的三维立体空间，从而让用户在模拟的空间中无法识别模拟环境的真假。

（2）计算机虚拟现实技术中的交互性

计算机虚拟现实技术中的交互性，主要是指通过计算机技术，将用户在模拟环境中的相应手势和语言进行收集，通过后台数据对用户的这些手势和语言进行信息分析。然后再通过计算机与用户产生交互，从而给予用户一种认为虚拟环境中的物体是可以操作的体验感，让用户在借助自身的感觉器官中，来对虚拟世界中的真实环境进行体验。

（3）计算机虚拟现实技术中的自主性

计算机虚拟现实技术的自主性，装饰纸再由计算机所模拟出的三维立体虚拟空间中，所有的事物都是需要根据现实世界中的物理定律进行运作。同时在虚拟世界中，还需要通过动态环境建模技术来构建出具备动态的相应虚拟环境；通过实时三维图形生成技术来构建出立体的三维虚拟环境；通过立体显示和传感器给用户带来虚拟世界中的相关身体体验，此外还需要通过应用系统开发工具和系统集成工具的辅助来构建出实际环境中的三维数据，通过这些数据用计算机来构建出虚拟环境的模型，然后将虚拟环境中的模型由立体显示和传感技术进行实时生成。

3 现阶段计算机虚拟现实技术的具体应用

（1）计算机虚拟现实技术在娱乐艺术和教育领域中的应用

由于计算机虚拟现实技术可以给用户带来丰富的感官体验，所以该项技术已经成为当下社会中较为流行的视频游戏工具。例如，美国芝加哥便在2002年开发了关于未来世界战争的综合大型虚拟娱乐系统，该套娱乐系统可以一次性给多人提供VR娱乐。同时计算机虚拟现实技术在教育领域中也有所应用，在我国的郑州大学便在教学过程中，给班级中的多媒体设备增加了人工智能功能，让多媒体设备具备了相应的自学功能，这样就大大增加了教学过程中的趣味性，同时这套功能还能给予学生丰富的临场感和参与感，这样便可以大大提高学生的学习效率。目前我国的艺术传媒领域主要是进行信息的传输和显示，因此通过VR技术便可以将传统的静态艺术转化成动态艺术，这样就可以让观赏者更直观的欣赏艺术家们的思想艺术，从而大幅度提高了艺术的表现能力。

（2）计算机虚拟现实技术在军事与航天工业领域中的应用

计算机虚拟现实技术在军事航空工业领域中的应用，主要是通过虚拟技术来模拟太空中的零重力环境，这样就可以对相应的专业人员进行军事化的训练和培养。例如，美国的国防部高级研究计划局早在二十世纪八十年代起，就一直深入的研究未来战争中的虚拟战场系统，通过这套系统并可以将几百套模拟训练器进行连接，然后让相应的军事人员通VR设备进入虚拟战场系统进行模拟作战，甚至该套系统还可以给作战人员提供相应的坦克协同训练、炮火协同训练。同时美国航空局也利用计算机虚拟现实技术，来模拟太空中的零重力环境，来替代传统宇航员培养过程中的水下训练法。

（3）计算机虚拟现实技术在医学领域中的应用

计算机虚拟现实技术在当前医学领域中具有广泛的应用，同时该项技术在一些领域中还具有重要的现实意义。医学工作者通过计算机虚拟现实技术，并可以创造出类似于人体结构的虚拟人体模型，然后借助相应的感觉手套、HMD虚拟设备等并可以更好帮助医学工作者来了解人体内部的各器官结构，从而帮助科学工作者进行医疗科研工作。例如，我国在90年代初期便建立了首个外科模拟手术训练，该套模拟训练器主要应用于肠胃科的外部手术训练，在训练过程中医学工作者们可以通过虚拟世界中的手术灯和手术台，以及相应的虚拟外科工具对人体模型和器官进行治疗。同时在目前远距离外科手术的遥控过程中，通过计算机虚拟现实技术还可以更好的模拟和预测术后患者的身体健康情况。此外通过计算机虚拟现实技术还可以进行新药物的研制工作，从而促进我国当前医疗体系的发展。