计算机虚拟现实技术应用及展望

张锡忠

[摘 要]近些年来，科技产品对生活的影响越来越大。庞大的市场需要，推动了科技产品发展的脚步，而现在的实体设备在市场上却逐渐饱和。为了给消费者提供更佳的服务，各大科技公司加大了对虚拟现实产品的研究力度，开始发行虚拟现实产品。文章阐述了未来虚拟现实的智能化、交互性、便捷性、给生活带来的变化及对未来生活的展望。

[关键词]虚拟现实;交互;便捷

虚拟现实在未来会使人类生活变得更加便捷，它取代了很多实体产品，减少实体产品生产中的能耗问题，让生活变得更加环保，也是现在可持续发展的必然趋势。除了对物品的应用外，未来的虚拟现实也能植入大脑，会记录眼前所有发生的事情，自己可以随时读取。应该说，虚拟现实在未来的应用，丰富了生活的方方面面。

一、虚拟现实的含义

（一）虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术是当下发展迅猛的仿真技术的一个重要分支，是当下仿真科学技术、计算机图形学、多媒体技术、信息传感技术以及人机接口技术和网络技术等多种先进网络信息科学技术的完全整合体，是一种极具技术挑战的前沿交叉科学技术。

（二）虚拟现实技术的基础

1.环境建模技术

就是虚拟环境的建立，以便能够获取实际三维环境的信息及相关数据，并根据具体的想法和需要，利用获取的信息以及数据设计并建立相应的虚拟模型。

2.立体声合成和立体显示技术

在虚拟现实系统中声音的方向与用户头部运动的相关性，同时在复杂的场景中实时生成立体图形。

3.触觉反馈技术

使用者在操作虚拟现实系统的过程中能够直接感受到虚拟物体的作用力及反作用力，从而产生身临其境的感觉和体验。

4.交互技术

虚拟现实中人机交互的联系及其重要性远远超出了现实中键盘、鼠标的联系和作用，利用数字头盔、数字手套等复杂的传感器设备，三维交互技术与语音识别、语音输入技术成为重要的人机交互手段。

（三）虚拟现实技术的分类及特征

1.桌面虚拟现实

工作空间的虚拟现实是一台PC的LCD作为虚拟仿真工具，可以对虚拟环境进行可视化和分析。这些虚拟现实设备存储着相关的信息和数据，以保证虚拟信息在虚拟世界中的传输，工作空间的虚拟现实要求用户基于计算机屏幕和控制虚拟表面中事物的操作设备对虚拟表面进行连续监控。工作台的虚拟现实相对便宜，应用广泛，但是模型会受到现实的影响，这意味着参与者缺乏真实的虚拟体验。

2.沉浸的虚拟现实

现代虚拟现实技术和系统可以为用户提供全面、密集的体验，让他们感觉自己真的身处虚拟世界。一系列技术装置，允许GPS、传感器、手腕手套和其它手动控制的信息输入产生即时记录，并完全适应虚拟世界中的感觉和体验。

3.增强现实性的虚拟现实

后现代设计不仅仅是设计应用从现实世界到现实世界的日期，而是对虚拟现实环境的感受，是一个被参与者感知与否的过程。

4.分布式虚拟现实

如果分布式虚拟现实系统代表了多个用户计算机通过网络的完全互联，那么许多参与者将能参与到一个完全平等的虚拟空间中，从而在虚拟世界中实现共享体验。在分布式虚拟现实技术系统中，多个参与者可以通过各自的网络和计算机分别查看和共享同一个虚拟世界，这将有助于实现合作与协同增效的愿景。

（1）虚拟世界是根据当下先进的计算机技术以及程序在计算机内部实现虚拟环境及世界的构建，这是其它一切虚拟事物可以实现的重要基础。虚拟世界可以根据当下的真实环境进行模拟构建，形成相对逼真的三维模拟模型，也能够根据用户的想法来设计构建现实世界中并不存在的事物及场景，使得用户在虚拟世界中进行虚拟与现实的交互操作。

（2）沉浸感是虚拟现实技术最重要的技术要求和特征。由于软硬件的局限性，即使是最先进的实验技术也不能够看到事物的本来面目，只能在一定程度上亲身体验虚拟世界。

（3）感觉是虚拟现实技术的一个独特特征。虚拟现实技术不同于传统的交互界面，它不仅为体验者提供视觉和听觉的反馈，还提供嗅觉、嗅觉、听觉等各个层次的体验，根据虚拟世界的气味来满足他们的需求和体验。

（4）交互性要理解人与虚拟技术系统之间的内在关系。在这种关系的框架内，计算机捕捉到观看者与虚拟空间的自然交互行为，并使用各种交互传感器接收相应的响应和反馈。交互的主题性对于虚拟现实中的体验是至关重要的，由于与虚拟事物的交互大大延迟，从而扭曲了现实生活中的体验，对虚拟体验有非常负面的影响。

二、虚拟现实在当前生活中的应用

（一）虚拟现实技术中实景扫描的应用

美国Matterport公司在2016年用實景扫描技术为英国的房地产市场推出了3D看房业务。Matterport的3D相机在捕捉场景时，会结合RGB色彩模式、空间深度感应原理和360度扫描，所得到的数据将是一个完整的关于内部空间的彩色立体模型，包括测量和原理平面图。这样可让英国的房地产经济人不需要离开自己的办公地点，让购房者使用Matterport的3D网络播放器来查看房子的全貌。

现在无人机实景扫描技术在地产界的应用也比较广泛，通过无人机扫描为客户提供全面的信息，与传统的方式相比，速度更快，成本更低。而最强大的功能在于其提供的令人叹为观止的场景，实现不一样的设计方式。通过“实景模型”即使不到现场也可以在实景模型中完成准确的实景测绘、实景方案模拟、实景场地布置模拟、实景进度汇报、实景进度分析，即足不出户也可以像在现场一样，了解现场情况、解决现场问题、管理现场施工等。

（二）虚拟现实技术中交互性在购物中的应用

2016年11月1日，淘宝正式发布了自己的虚拟现实购物系统“buy+”，打破线上线下界限，消费者不再面临线上线下二选一的矛盾，消费者带上VR设备进入VR模式或者直接进入全景模式，然后进入指定的购物界面，就可以进行购物。每款商品都有介绍自己的标签，消费者对选中的商品进行凝视，就会弹出商品的详细信息。上面有商品名称、三维动图、价格等信息，消费者可以用这一新的购物系统直接与虚拟世界中的商品进行交互，真实还原购物场景，从而对网购中的商品更加了解。

（三）虚拟现实技术中VR相机在当前医学领域中的应用

2016年4月14日，皇家伦敦医院使用VR相机成功地完成了一次手术，这是医学史上的首次VR手术。手术是通过Medical Realities网（一家医学培训机构）和VR设备直接进行手术，每个人都可以跟随两个360°的摄像头实时观察到医生是如何进行手术的，将医学教学提升到一个新的高度。

（四）虚拟现实技术在各类业务中的应用

1.PSTN基础上发展centrex（虚拟用户交换机）业务

现实世界中我们最重要的通信网（PSTN）是由一个带有虚拟电话的移动设备组成的，它是移动电话集中使用的一部分。虚拟wlan central，可作为创建用户组的中介，本地或本地区的频段为其提供电话服务，并在其基本表达式的基础上建立相对较好的数据交易。

2.IP VPN业务

虚拟实现技术在IP网络中也扮演着重要的角色，如在虚拟控制台和虚拟内存中，以及在网络通信的虚拟控制台中。为了保证ip网络的独立性和功能性，需要将虚拟服务器划分为不同的服务器，这些服务器在工作过程中可能相互獨立，例如域;虚拟大型计算机的服务是有针对性的，例如针对以互联网为主要载体的公司、供应商和政府当局。

3.虚拟呼叫中心业务

这项业务不仅降低了服务操作的实用性，而且实现了高效的性能。网络呼叫中心的运作将有助于更好地运用网络资源，特别是在网络通信的卓越阶段，有助于更稳定和有效的网络监测和安全。任何平台上的虚拟呼叫中心，包括数字平台和vop数据，都不如传统的晶体管平台工作，其优势是可以提高稳定性和灵活性。

三、虚拟现实技术的未来发展趋势

现在虚拟现实技术每年都有新的突破。很多游戏开发商开始发行VR游戏，并且加大研发力度，这也体现出虚拟现实技术在游戏中的应用非常受欢迎。在未来，虚拟现实在游戏中的发展能让游戏玩家有更新颖、更真实的体验。

随着生活环境的不断恶化，新的疾病也不断出现。虽然医学科技在不断发展，但是复杂的操作方式和失败风险也是发展的一大阻碍。如果虚拟现实技术在未来可以取代现在的检查设备和人工手术，能避免检查给患者带来的痛苦，这也将是一场新的医学革命。

虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，作为一门科学和艺术将会不断走向成熟并得到广泛应用，发挥神奇的作用。

参考文献：

[1]朱志超.虚拟现实展示设计的应用研究——学生艺术设计作品虚拟展示系统的设计实现[D].西安理工大学，2007.（05）.

[2]杨小亮.虚拟现实技术在新媒体展示设计中的应用研究[J].艺术教育，2015，（08）.

[3]卢晓天.探析虚拟现实技术在现代展示艺术中的应用[J].新视觉艺术，2009，（03）.

（责任编辑 付淑霞）