虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的共同發(fā)展分析

楊 靜

《吉林日報(bào)》社，吉林 長春 130012

0 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)主要借助計(jì)算機(jī)生成的三維虛擬空間，讓用戶能夠通過此項(xiàng)技術(shù)感受到視覺、觸覺、聽覺等全方位的感官模擬，讓用戶有身臨其境的感受。VR技術(shù)作為目前社會中一種較為先進(jìn)技術(shù)，將人工智能、顯示技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等多種技術(shù)成果進(jìn)行了有效融合[1]。VR技術(shù)可以進(jìn)一步將其功能進(jìn)行完善，使其可以推廣應(yīng)用至更多的領(lǐng)域。

1 VR技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)概述

1.1 VR技術(shù)

VR技術(shù)的特征主要體現(xiàn)在能夠讓用戶體會到身臨其境的感覺，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的圖形、仿真以及人工智能等技術(shù)，使用戶的視覺、聽覺等感觀對虛擬事物存在感知，讓用戶可以在虛擬的世界中體會到現(xiàn)實(shí)的感受，提高用戶的感觀體驗(yàn)。VR技術(shù)的發(fā)展空間巨大，可以對時(shí)空維度進(jìn)行突破，從而在虛擬世界中進(jìn)行各種活動。目前，VR技術(shù)主要應(yīng)用于游戲，需要專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行支持。VR技術(shù)的主要功能之一是創(chuàng)建虛擬世界的圖形，因此也被稱為圖形工作站。常見的VR產(chǎn)品有三維投影儀、頭盔顯示器以及光閥眼鏡。其中，頭盔顯示器可以將現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行評比，并為用戶提供高分辨率與大視場角的虛擬場景，同時(shí)為用戶提供立體聲耳機(jī)，可以讓用戶產(chǎn)生沉浸感。VR技術(shù)的應(yīng)用需要得到計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為依托，可使VR技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展。

此外，VR技術(shù)需要借助虛擬軟件與硬件資源才能夠?qū)崿F(xiàn)人類和計(jì)算機(jī)之間的溝通。VR技術(shù)的獨(dú)特之處主要體現(xiàn)在交互性、沉浸感、人工智能、多媒體功能、多干執(zhí)行、創(chuàng)建三維立體造型與場景等方面，VR技術(shù)的核心特征主要為交互性與沉浸感，交互性作為VR技術(shù)的核心特征之一，是指用戶對于模擬環(huán)境中對物體的可操作程度，與環(huán)境到反饋的自然程度。VR技術(shù)的人機(jī)交互界面超越了鼠標(biāo)、鍵盤等傳統(tǒng)模式，模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要借助頭盔、數(shù)字手套等復(fù)雜的傳感設(shè)備等實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。沉浸感則是用戶對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬的虛擬環(huán)境產(chǎn)生的感知與虛擬環(huán)境的真實(shí)程度，虛擬環(huán)境越真實(shí)，用戶的體驗(yàn)感越好，VR技術(shù)的沉浸感需要借助各種技術(shù)的綜合使用，顯示技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)沉浸感的關(guān)鍵所在。

1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)所涵蓋的內(nèi)容較為豐富，大致可分為計(jì)算機(jī)器件技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)組裝技術(shù)、計(jì)算機(jī)部件技術(shù)等各方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)由指令系統(tǒng)、運(yùn)算方法的基本原理與運(yùn)算器設(shè)計(jì)、流水線原理以及儲存系統(tǒng)等組成。目前世界各地對于計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用水平都相對較高，并且計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍相對較廣。因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)作為眾多科技產(chǎn)品與技術(shù)的依托技術(shù)，所以VR技術(shù)離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。

2 VR技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用共同發(fā)展的思路

2.1 在科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

VR技術(shù)目前在科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用水平不高，但是VR技術(shù)可以為科學(xué)研究提供一定的幫助。科學(xué)研究人員可以在利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再通過虛擬性顯示設(shè)備將研究數(shù)據(jù)以三維立體的形式呈現(xiàn)，有利于研究人員更加全面地對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究，并且能夠激發(fā)研究人員的靈感。同時(shí)，研究人員能夠用過VR技術(shù)對假設(shè)試驗(yàn)進(jìn)行分析，因?yàn)檫M(jìn)行科學(xué)研究時(shí)要不斷進(jìn)行假設(shè)，再驗(yàn)證假設(shè)，若是研究人員將假設(shè)的每項(xiàng)參數(shù)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以借助特定算法與程序?qū)?nèi)容進(jìn)行呈現(xiàn)，讓研究人員可以系統(tǒng)性地對假設(shè)的可能結(jié)果進(jìn)行掌握，從而有效提高試驗(yàn)效率，促進(jìn)科學(xué)試驗(yàn)研究的進(jìn)展。在進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)的過程中需要召開研究會議，由于進(jìn)行科學(xué)研究期間，每位研究人員的分工各不相同，但是彼此之間的工作又緊密相關(guān)，因此需要實(shí)時(shí)掌握對方的工作狀況。VR技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效幫助研究人員迅速掌握對方的研究進(jìn)展，從而提高試驗(yàn)的效率。

2.2 在教育行業(yè)中的應(yīng)用

我國的教育行業(yè)目前未能充分的對VR技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，現(xiàn)階段依舊局限在多媒體技術(shù)中。我國教育行業(yè)作為為社會培養(yǎng)人才的關(guān)鍵之處，需要及時(shí)應(yīng)用先進(jìn)的科技，走在時(shí)代的前端。相比多媒體技術(shù)，VR技術(shù)的形象化屬性技術(shù)更強(qiáng)，能夠充分吸引學(xué)生的注意力，帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，VR技術(shù)在未來的發(fā)展中需要著重研究其在教育行業(yè)的應(yīng)用，特別是中小學(xué)的知識具有較強(qiáng)的抽象性，教師可以通過使用VR技術(shù)幫助學(xué)生更深入的了解相關(guān)知識。在教育行業(yè)中應(yīng)用VR技術(shù)有助于教師向?qū)W生更詳細(xì)的講解知識，例如對學(xué)生講解幾何知識的過程中可以為學(xué)生配置三維立體眼鏡，呈現(xiàn)三維立體幾何圖形，有助于學(xué)生快速理解教師所教授的知識點(diǎn)[2-3]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高，推動了物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的快速發(fā)展，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到三維立體眼鏡中，有助于維護(hù)教師使用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)過程中的紀(jì)律，若學(xué)生未能根據(jù)教師的要求進(jìn)行操作，三維立體眼鏡可進(jìn)行自動識別，通過物聯(lián)網(wǎng)將信息直接呈現(xiàn)到教師的計(jì)算機(jī)設(shè)備中，便于教師進(jìn)行管理。

2.3 在游戲行業(yè)的應(yīng)用

在游戲行業(yè)中應(yīng)用VR技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的主要特征。將VR技術(shù)應(yīng)用到游戲場景設(shè)計(jì)中，可以全方位的呈現(xiàn)出具有三維立體感的場景，同時(shí)融入嗅覺、觸覺等感官，可以提高用戶在游戲中的體驗(yàn)感。近年來，我國的游戲行業(yè)處于蓬勃發(fā)展的階段，其中應(yīng)用VR技術(shù)可以為手機(jī)游戲和客戶端游戲帶來更多的發(fā)展機(jī)會，有助于游戲行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展。

2.4 在娛樂行業(yè)中的應(yīng)用

VR技術(shù)在運(yùn)動與游戲中的使用水平相對較高，其在娛樂行業(yè)的使用水平有待提高。VR技術(shù)可以為娛樂行業(yè)提供更多的題材，特別在綜藝類的節(jié)目當(dāng)中，可以通過VR技術(shù)組織活動，增加節(jié)目的趣味性來吸引觀眾。應(yīng)用VR技術(shù)可以提高觀眾的感觀體驗(yàn)，增加節(jié)目和觀眾之間的黏度。此外，將VR技術(shù)使用在電影與電視劇的拍攝與編排中，可以提高特效的真實(shí)感，目前的電影與電視劇中的特效均為計(jì)算機(jī)合成，資金消耗較高，并且制作不佳會對觀眾的感觀形成不利影響，將特效和VR技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，可以提高特效的真實(shí)度。將VR技術(shù)應(yīng)用到娛樂行業(yè)中可以有效提高我國電影電視文化產(chǎn)業(yè)的國際吸引力。

2.5 在醫(yī)學(xué)行業(yè)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)行業(yè)應(yīng)用VR技術(shù)可以借助感覺手套、跟蹤球、HMD等技術(shù)更全面的了解人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有助于醫(yī)生對患者的診斷，使醫(yī)生能夠更詳細(xì)地了解患者的具體情況。另外，醫(yī)生可以在進(jìn)行手術(shù)前利用VR技術(shù)進(jìn)行模擬手術(shù)，制訂最適合患者的手術(shù)方案，有效減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，降低醫(yī)患糾紛的發(fā)生概率，促進(jìn)患者的康復(fù)進(jìn)程，從而使醫(yī)學(xué)行業(yè)得到穩(wěn)定發(fā)展。

2.6 在軍事航天中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)VR技術(shù)在軍事航天中得到了廣泛應(yīng)用。在軍事航天事業(yè)中模擬訓(xùn)練是其發(fā)展的關(guān)鍵所在，將VR技術(shù)使用到軍事航天事業(yè)中有助于使該事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，因此VR技術(shù)在軍事航天事業(yè)中具有良好的發(fā)展前景。將計(jì)算機(jī)VR技術(shù)應(yīng)用到軍事訓(xùn)練中可以為訓(xùn)練人員創(chuàng)造出虛擬的戰(zhàn)爭環(huán)境，訓(xùn)練人員可以借助虛擬環(huán)境與相關(guān)設(shè)備之間的交互作用提高體驗(yàn)感。在進(jìn)行訓(xùn)練的過程中可以為相關(guān)人員穿戴數(shù)據(jù)服、數(shù)據(jù)手套以及頭盔顯示器，利用傳感器選擇不同的戰(zhàn)爭背景與處理方案，有助于相關(guān)人員體驗(yàn)到不同的作戰(zhàn)場景與效果，從而有效提升其作戰(zhàn)水平，同時(shí)增強(qiáng)其心理承受能力。VR技術(shù)在航天事業(yè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)楹教煸O(shè)備自身屬于耗費(fèi)巨大的現(xiàn)代化工具，并且航天工作的危險(xiǎn)性較高，所以利用VR技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€(gè)航空器可能遭遇到的環(huán)境進(jìn)行模擬，從而有效降低發(fā)生危險(xiǎn)的概率，同時(shí)有效節(jié)約成本，并且計(jì)算機(jī)虛擬試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)行零重力模擬，可以對宇航員進(jìn)行有效的訓(xùn)練。

3 結(jié)束語

VR技術(shù)作為先進(jìn)的高新技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，其應(yīng)用范圍較為廣泛，并且具有較高的使用價(jià)值，深受人們的喜愛。現(xiàn)階段VR技術(shù)主要應(yīng)用于游戲、軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中，隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，VR技術(shù)具有巨大的發(fā)展空間，需要對其進(jìn)行不斷的深入研究和探索，讓此項(xiàng)技術(shù)為人們帶來更多的便利。VR技術(shù)與人類的生活密切相關(guān)，有助于提高人類的生活品質(zhì)，并且可以促進(jìn)不同領(lǐng)域的進(jìn)步發(fā)展。