虚拟现实技术及其应用

摘 要

迄今为止虚拟现实技术已经成为计算机技术领域中炙手可热的技术之一。在本文中会基于虚拟现实技术的概况，发展趋势等方面做一些详细的描述并且对其具有的特点进行详细描述，在另一方面会介绍虚拟现实技术在现实生活中的各类丰富多彩的应用，还针对其当前的真实状况，对未来虚拟现实的发展总结了一些展望。

【关键词】虚拟现实技术 应用 交互

1 虚拟现实概念

虚拟现实来源于英文“Virtual Reality”一词的翻译，还被译为“灵境”的意思。虚拟现实技术最早可以追溯到上世纪50年代，那时候的立体电影配合着大视野的电影图像与声响，就能够让人们能够置身到图像环境中，这也算得上是早起虚拟现实的雏形。

随着科学技术的发展，虚拟技术得到了机遇获得了快速的发展，1990年时专业人员首次对其进行了具体的定义：三维计算机图形学技术，运用多功能传感器的交互式接口技术和高度清晰度的显示技术。虚拟现实技术基于这三种技术创建了一个虚拟的感受环境，使得人们可以感受到现实生活中的一切感官的感受，包括：视觉，听觉，触觉等感官的感❧受，甚至于感受到一些超越现实技术的环境。

2 虚拟现实的特征

2.1 沉浸感

“沉浸”可以理解为身临其境的意思。用户不仅仅是利用双眼或者大脑进入虚拟环境，而是全身心的完整的进入到虚拟环境中。当用户投入到计算机创造的虚拟的三维空间内，能够真切的感觉到身边的一切都是真实的。在这个过程中虚拟现实技术使得身体在知识探索过程中能动作用得到了保障。

2.2 交互性

在虚拟现实技术配置了一种开放，互动的虚拟环境，这种技术的使用者能够通过三维交互设备操纵计算机给出的对象，与此同时还能够使得虚拟环境中的对象应对环境作出应有的反应。

2.3 构想性

所谓“构想”指的是利用虚拟现实技术能够模拟出很多现实生活中原本不存在的或者极不容易被观察到的环境，用户能够从虚拟环境中得到感性与理性的认识，得到启发ฝ，萌发创造力，拥有意识上质的飞跃。

3 虚拟现实技术的应用前景以及优势

虚拟现实拥有着广阔的应用范围，它开始于军事领域，随着其广泛发展已经普及到军事，教学，娱乐，医学，石油，设计应用等诸多方面。

3.1 军事应用

军事领域是虚拟现实技术最早的发源地，最初的使用是用来模拟飞行环境进而对飞行员进行训练，在这种虚拟环境下，飞行员能够感受自己在真实的飞行环境中，有着与真实环境相同的仪器设备，使用这种方法既不会威胁人的生命，还能够不损害飞机，给飞行员营造了一种理想的训练方式。

3.2 教学上的应用

教学上，虚拟现实技术主要有两种应用模式，一是虚拟课堂，即以学生或者老师为虚拟对象，而形成所谓的“虚拟大学”；二是虚拟实验室，将设备作为虚拟对象，利用计算机建立客观的反映现实世界规律的实验仪器，这样进行的实验能够替代许多不能完成的实验以及费时费力费资金的实验，学生和研究人员也能利用这种技术进行虚拟的实验操作。

3.3 娱乐方面的应用

3D的显示环境以及丰富的感觉能力使得虚拟现实技术成为理想的视频游戏工具。基于虚拟现实技术的游戏主要包括：智力型游戏，作战型游戏以及驾驶型游戏，对真实感要求并不是很高，所以很多玩家愿意使用这种技术进行虚拟环境的竞争，或者计算机智能化竞争，在一定程度上大大的满足了玩家的娱乐需求。

3.4 医学上的应用

虚拟现实技术已经渐渐进入到在医学领域中，例如：医学模拟，该技术能够为学生提供虚拟的人体解剖仿真，还可以让外科医生对于某些复杂的手术进行虚拟的练习，还能够使医学生利用虚拟的病人进行解剖和做手术的学习，未来很长的一段时间内，虚拟技术一定会在医学领域中有一个大踏步。

3.5 在石油方面的应用

虚拟现实技术在石油方面的应用更能表现其应用特色，优势在于：地震勘测，油藏模拟以及特种作业培训等方面。随着虚拟现实在石油领域的使用，使得石油人能够实现“游地宫”的幻想。

地震资料的解释是一种复杂的工作，对人员要求极高，要求其拥有丰富的地质，地球物理等知识，还要有丰富的想象力。为此引入了虚拟现实技术，解释人员不必再面对枯燥的单维数据，单纯的戴上头ง盔和数据手套， 面对一个个地ห下构造或圈闭的三维透视图像， 用数据手套操纵虚拟对象， 选择不同的方向和路线进入到构造或圈闭内部做深入的“游览”。在油藏模拟输出数据的后处理上， 建立三维地质模型， 使模拟运算的结果更加逼真、直观，使得用户“沉浸”到数据空间中去 ，更直接地与数据交互 ，可更快更全面地分析、理解及运用数据 。在特种作业培训中利用虚拟现实技术，虚拟具有危险性的作业岗位，为操作人员提供虚拟的作业环境，能够使得操作人员避免可能受伤的地方，使得培训能够达到理想化。

3.6 设计应用

虚拟现实系统的应用可以让工程人员利用น全球网或局域网实现三维模型的设计，发布以及交流的功能，这样做不仅可以提高生产效率，还在一定程度上大大降低了成本。到目前为止的工程设计主要依赖于图形工具，这样可以直观的来展示各类产品，使用在、较多的就是CAD/CAM，而且其已经成为了机械，建筑等领域中不可或缺的软件工具。

4 结束语

虚拟现实技术尽管已经在诸多领域获得了比较成熟的实际应用，但是它仍然还是一门年轻的科学技术。相信在未来的短时间内，人们会着眼于虚拟现实技术的开发，将这个具有潜力的新领域日臻完善，相信在不久的将来人们就能够遨游在多维化的信息世界里，尽情的领略高科技的魅力，品尝着虚拟现实带给我们的硕果。

参考文献

[1]汪成为.灵境技术与人机和谐仿真环境[J].计算机研究与发展，1997，34（1）：1- 3.

[2]汪成为，高文，王行仁.灵境（虚拟现实）技术的理论、实现及应用[M].北京：清华大学出版社，1996.