◆陳正球

(常熟理工學(xué)院 江蘇 215500)

隨著當(dāng)前社會科技的高速發(fā)展，人們在生活的過程中越來越依靠于信息化技術(shù)進行日常的活動。如今人們在生活中所接受的信息主要是通過網(wǎng)絡(luò)資源、廣播信號、電視傳媒等途徑獲取相應(yīng)的信息，但是獲取的這些信息往往是通過二次加工所生成的抽象性信息。如果人們不對這些信息進行及時有效的吸收理解，那么在一定程度上便很難去理解這些信息所包含的真正意思。但是通過計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，便可以直接將人類與計算機進行交互，使用者只要通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)頭盔、數(shù)據(jù)手套、計算機等相關(guān)的設(shè)備就可以直接進入由計算機所構(gòu)建的虛擬環(huán)境中，在虛擬世界中使用者可以通過較為真實的情感體驗和身體感知來享受到現(xiàn)實生活中無法通過直觀渠道來獲取的信息。通過由計算機所構(gòu)造出來的虛擬世界，便可以更好地幫助使用者對知識進行理解和掌握，從而達(dá)到促進生產(chǎn)服務(wù)的目的。

1 計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本概括

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在西方又被稱之為臨境技術(shù)，該項技術(shù)是通過計算機來營造出一個三維立體的虛擬世界，給虛擬世界賦予相應(yīng)的沉浸感、交互性體系的特征，同時再通過計算機高級人機界面所形成的虛擬圖像來帶給用戶宛如真實世界的情境體驗，目前該項技術(shù)在發(fā)展的過程中需要強大的綜合計算機性能和相應(yīng)的圖形交互技術(shù)進行支撐。

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用過程中主要利用了計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)、多媒體應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機進行處理技術(shù)、計算機多傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工仿真技術(shù)等，從而實現(xiàn)通過計算機中的綜合性能來幫助用戶模擬出相應(yīng)的視覺感受、聽覺感受和觸覺感受，這樣就可以讓用戶沉浸在由計算機所生成的三維立體虛擬世界中。介紹系統(tǒng)還可以將用戶在虛擬世界中的相應(yīng)手勢和語言進行準(zhǔn)確的識別，然后由后臺系統(tǒng)將用戶所做出的手勢和語言進行分析，再通過計算機與用戶進行實時的交互，這樣就可以給用戶創(chuàng)造一種真實性的多維信息空間，說讓用戶在三維虛擬世界中的感受就像真實世界中的物理逼真性，同時用戶在由計算機所構(gòu)成的三維虛擬世界中，還可以進一步地突破時空、地域的客觀因素的限制，從而享受到真實世界中無法體驗的經(jīng)歷。

2 計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵點

（1）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的存在感

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的存在感又被稱之為臨場感，指計算機通過后臺模擬器給用戶模擬出宛如真實世界中的三維立體空間，從而讓用戶在模擬的空間中無法識別模擬環(huán)境的真假。

（2）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的交互性

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的交互性，主要是指通過計算機技術(shù)，將用戶在模擬環(huán)境中的相應(yīng)手勢和語言進行收集，通過后臺數(shù)據(jù)對用戶的這些手勢和語言進行信息分析。然后再通過計算機與用戶產(chǎn)生交互，從而給予用戶一種認(rèn)為虛擬環(huán)境中的物體是可以操作的體驗感，讓用戶在借助自身的感覺器官中，來對虛擬世界中的真實環(huán)境進行體驗。

（3）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的自主性

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的自主性，裝飾紙再由計算機所模擬出的三維立體虛擬空間中，所有的事物都是需要根據(jù)現(xiàn)實世界中的物理定律進行運作。同時在虛擬世界中，還需要通過動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)來構(gòu)建出具備動態(tài)的相應(yīng)虛擬環(huán)境；通過實時三維圖形生成技術(shù)來構(gòu)建出立體的三維虛擬環(huán)境；通過立體顯示和傳感器給用戶帶來虛擬世界中的相關(guān)身體體驗，此外還需要通過應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具和系統(tǒng)集成工具的輔助來構(gòu)建出實際環(huán)境中的三維數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)用計算機來構(gòu)建出虛擬環(huán)境的模型，然后將虛擬環(huán)境中的模型由立體顯示和傳感技術(shù)進行實時生成。

3 現(xiàn)階段計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂藝術(shù)和教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

由于計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以給用戶帶來豐富的感官體驗，所以該項技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)下社會中較為流行的視頻游戲工具。例如，美國芝加哥便在2002年開發(fā)了關(guān)于未來世界戰(zhàn)爭的綜合大型虛擬娛樂系統(tǒng)，該套娛樂系統(tǒng)可以一次性給多人提供VR娛樂。同時計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中也有所應(yīng)用，在我國的鄭州大學(xué)便在教學(xué)過程中，給班級中的多媒體設(shè)備增加了人工智能功能，讓多媒體設(shè)備具備了相應(yīng)的自學(xué)功能，這樣就大大增加了教學(xué)過程中的趣味性，同時這套功能還能給予學(xué)生豐富的臨場感和參與感，這樣便可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。目前我國的藝術(shù)傳媒領(lǐng)域主要是進行信息的傳輸和顯示，因此通過VR技術(shù)便可以將傳統(tǒng)的靜態(tài)藝術(shù)轉(zhuǎn)化成動態(tài)藝術(shù)，這樣就可以讓觀賞者更直觀的欣賞藝術(shù)家們的思想藝術(shù)，從而大幅度提高了藝術(shù)的表現(xiàn)能力。

（2）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事與航天工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事航空工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要是通過虛擬技術(shù)來模擬太空中的零重力環(huán)境，這樣就可以對相應(yīng)的專業(yè)人員進行軍事化的訓(xùn)練和培養(yǎng)。例如，美國的國防部高級研究計劃局早在二十世紀(jì)八十年代起，就一直深入的研究未來戰(zhàn)爭中的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)并可以將幾百套模擬訓(xùn)練器進行連接，然后讓相應(yīng)的軍事人員通VR設(shè)備進入虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)進行模擬作戰(zhàn)，甚至該套系統(tǒng)還可以給作戰(zhàn)人員提供相應(yīng)的坦克協(xié)同訓(xùn)練、炮火協(xié)同訓(xùn)練。同時美國航空局也利用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，來模擬太空中的零重力環(huán)境，來替代傳統(tǒng)宇航員培養(yǎng)過程中的水下訓(xùn)練法。

（3）計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，同時該項技術(shù)在一些領(lǐng)域中還具有重要的現(xiàn)實意義。醫(yī)學(xué)工作者通過計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，并可以創(chuàng)造出類似于人體結(jié)構(gòu)的虛擬人體模型，然后借助相應(yīng)的感覺手套、HMD虛擬設(shè)備等并可以更好幫助醫(yī)學(xué)工作者來了解人體內(nèi)部的各器官結(jié)構(gòu)，從而幫助科學(xué)工作者進行醫(yī)療科研工作。例如，我國在90年代初期便建立了首個外科模擬手術(shù)訓(xùn)練，該套模擬訓(xùn)練器主要應(yīng)用于腸胃科的外部手術(shù)訓(xùn)練，在訓(xùn)練過程中醫(yī)學(xué)工作者們可以通過虛擬世界中的手術(shù)燈和手術(shù)臺，以及相應(yīng)的虛擬外科工具對人體模型和器官進行治療。同時在目前遠(yuǎn)距離外科手術(shù)的遙控過程中，通過計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以更好的模擬和預(yù)測術(shù)后患者的身體健康情況。此外通過計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以進行新藥物的研制工作，從而促進我國當(dāng)前醫(yī)療體系的發(fā)展。

4 結(jié)束語

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一項正在研究過程中的高新技術(shù)，用戶通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)便可以在由計算機所構(gòu)建出的三維動態(tài)虛擬環(huán)境中與計算機進行相互交流。因此，當(dāng)前對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行大力發(fā)展和研究，在未來必然可以更好地廣泛應(yīng)用于人們的生活工作中。