虚拟现实技术的 技术特点与实践应用
周露露
【摘要】? ? 虚拟技术作为近几年来在各国兴起的一项全新的技术，作为计算机图形学、人机接口技术与仿真技术相结合等多种技术的集成体，有着较高的交叉性。本文主要是针对虚拟现实技术特点、应用以及发展历史进行研究，并且提出虚拟现实技术在未来发展的应用方向。
【关键词】? ? 虚拟现实技术? ? 特点? ? 应用
虚拟现实技术也被统称为VR技术，作为20世纪出现的一个全新的计算机科技，利用传感设备逐渐模拟出听觉与视觉等人体感官，保证用户在一个虚拟的世界当中，有着真实的感受，并且与用户做好实时交互。
一、虚拟现实技术发展情况
虚拟技术最早是在上个世纪50年代所产生，有美国科学家发明出世界上第一套具有虚拟现实功能的设备，该设备在运用过程中，会使用到三面显示屏，并且体积十分庞大，但是在运算时，存在运算能力不足等情况。作为使用人员，需要将头伸进到机器当中，才能有着微弱的感觉。
随后进入到60年代，苏泽兰创造造出第一款戴在头上的显示器，因此苏泽兰也被称为虚拟现实与计算机图形学之父。但是因为机器重量较大，使用者无法直接戴在头上，同时还需要利用天花板中的支撑杆，帮助其分担重力，因此难以得到普及。
随后到了七十年代，虚拟现实技术得到了一个迅猛的发展。当时技术已经能够创造出具备完美性能的虚拟现实环境，但是因为造价昂贵，同时画面也缺乏清晰性，也未能受到重视。
到了九十年代虚拟世界现实技术日益成熟，任天堂等多个公司陆续开始推出VR产品，但是未能掀起波澜，因为造价高，性能单调，所以大多数群众将其拒之门外。
到了二零一二年，美国公司利用众筹方式，将VR设备的价格下调，并且将其保持在300美元左右，这就使得更多人开始有能力去购买VR产品，同时也使得该设备进入到人们的视野当中。
随着近几年的发展，索尼、苹果等多个公司，也开始不断的推出虚拟现实设备，促使虚拟设备得到良好的发展。科学界也开始意识到，虚拟设备在未来有着广阔的发展空间，并且将其应用在多个领域。
二、虚拟现实技术主要特征
2.1沉浸性
沉浸性主要指的是人们在设备所创作的模拟环境中，感受到一个真实的情况，用户主要是利用专用设备，保证自身与虚拟环境相互融合，利用动作、语言等方式，开始与虚拟环境当中所出现的场景、对象等进行交流，这就好比生活在真实世界，总是给人一种身临其境的感受。对于沉浸性进行影响的因素较多，主要是多感知性，其中包括人体感觉到听觉、视觉、嗅觉、触觉等，都能够对于人体的感知进行模拟。用户从获得更多的感官刺激，那么自身在虚拟环境中就有着越强的主动性和代入感，理想的虚拟技术就是通过调动人体所有感知功能，但是因为受到传感技术所带来的各种限制，这就使得难以完全地模拟出所有感官。
VR技术作为沉浸性的典型，用观众在佩戴VR眼镜时，通过视觉看到一个更加立体化的画面。因为视角具备特殊性，会让观众感觉所有的一切都是发生在自己的身边，并且利用立体环绕的音响，为观众带来更加真实的感受。VR电影在运用过程中，有着极高的自主性，观众可以缩小或者放大画面，所以能看到平时无法感受到的另一面。
2.2交互性
交互性主要指的是用户可以对于模拟环境当中的物体进行操作，并且可以从自然环境中得到不同的反馈。用户在利用交互设备开始与虚拟环境做出交互过程中，比如当体验者在虚拟环境中，看到远处有一个大箱子，用户想要举起他，那么就能充分地感受它的重量，这种交互方式能够有效地提高用户在虚拟现实世界的沉浸感，并且仿佛在真实的世界一般。或者被动执行相应的动作，通过交互性能，给用户带来更多的体验与感受，保证虚拟环境具备活力与创造性。这也是VR技术与传统技术相比的优势。
目前来看，交互性开始应用在多个方面，比如艺术家可以利用交互性去修改与创造他们的作品，通过虚拟现实技术去帮助人们立体的去观察作品、查看作品，同时也能放大作品细节，这样也能确保艺术家对作品有了一个更加深入的了解。
2.3共享性
共享性主要指的是利用虚拟现实环境，能够为用户提供更多的共享空间，用户可以在一个虚拟的环境下，模拟未能执行的事务，并且获得不同样的结果。对于结果做好对比，获得最有效的执行方案。比如在建筑设计过程中，可以将不同设计内容同时投放到模拟的环境当中，作为建筑人员，可以选择出与环境最为贴近的设计。与此同时，比如一些武器的测试，不方便在现实世界中进行模拟，那么可以利用虚拟环境对其威力进行测试，甚至一些事物根本不可能在生活存在，我们也可以利用虚拟现实技术将其充分的展现过来。通过虚拟环境中全方位的展示，能够满足人们对于世界的好奇心。
三、虚拟现实技术的应用
3.1医学领域
早在上个世纪80年代，虚拟现实技术已经被应用在医学方面，最开始只是对个体局部地方做CT扫描，随后得出二维图像，随后又研究出可以利用虚拟手术操作方式，虚拟出三维人体，在上个世纪90年代，就出现虚拟解剖手术。人们可以利用互联网对于动物假體进行操作，使其研究更加深入，最终能够加快在医学进步的步伐。
截止到目前为止，虚拟现实技术在医学当中也有了各方面的作用：
1.打造虚拟医学课堂
在虚拟课堂当中，医学研究人员可以利用传感设备从多个角度，对人体结构进行观察，并且直接放大他们想要观察的细节，这样能够保证研究者对人体做出更加深入的了解，有效地减少观察所消耗的成本。如果他们对于特定手术缺乏足够的熟悉度，那么也可以利用虚拟课堂方式进行练习，指导其能够真正的掌握这类技术。特别是对于脑部和心脏的技术，要求医生具备较高的微操能力。
在虚拟课堂当中，可以不断练习，提高操作者的操作能力。同时也不受到场地、器材等多方面的限制，对于医学人员来说有着较高的便利性，同时也能提高其在日后手术中的自信心。
2.更好确认手术方法
医生可以直接将患者相关图像和信息输入到电脑内，利用虚拟现实技术，直接模拟出患者身体的情况。在模拟手术过程中，确保医生通过不断地探索展，找到最有效，以及安全性最高的方案。在一定程度上降低对于患者身体造成了损害。利用该技术，也能保证医生全面的预测患者在接受手术后的恢复情况，并且制定出最有助于患者恢复的详细计划。
3.2在教育领域的应用
因为新虚拟现实技术具有较高的沉浸性，可以帮助患者产生身临其境的感受，如果能够将虚拟现实技术与教学互相结合，那么也能为教师之后提高教学效率提供帮助。近几年来，经过多个组织与企业的尝试，获得相应的成就。
一是利用三维教学场景。
一些学生在遇到难以理解或者想象的知识点时，那么教师可以利用虚拟现实技术为学生提供更多的帮助，使其更好地理解知识。比如立体几何，对于学生而言是一项学习的难题，所以可以利用虚拟现实技术，为学生打造立体模型，帮助学生更加仔细的观察立体模型，利用多角度方式彻底的理解该问题。通过运用三维学习场景，也能激发学生对学习的关注度与兴趣。
比如在学习语文课文《荷塘月色》这部分内容时，教师可以将荷塘美景直接呈现在学生的眼前，使学生尽快融入到课堂当中来。
二是打造虚拟实验室。
在虚拟现实中打造一个虚拟实验室，帮助学生进行实验操作。与现实实验室相比，能够有效地减少资源浪费的情况，同时也打破时间与空间的限制。因为一些事情有着较高的危险性，无法在现实生活中直接完成，会对学生的身体健康造成威胁，所以利用虚拟现实可以帮助学生尽快的做出实践，因为受到技术水平所带来的限制，导致当前虚拟实验未能具备较高的仿真程度，想要达到理想的效果，还有漫长的道路需要人们去探索。
3.3在军事方面的应用
目前来看，各国军事实力不同，所以当前军事实力比拼，更是科技比拼。将虚拟现实技术应用在军事方面，受到这个国家高度重视。在上个世纪90年代，美国就开始对于许多地点信息进行收集，并且花费巨资来打造近战模拟系统，由此模拟了一个作战环境。
近几年来，我国也开始对虚拟现实技术在军事方面的应用进行模拟，这能够有效地体现在军事当中虚拟现实技术的应用性与广泛性。
在虚拟环境下，士兵需要穿戴不同的交互设备，并且在虚拟战场中，不断模拟军事行为，他们可以对环境做好侦查，并且也能利用特殊环境，对士兵进行各项性能训练。比如在高压的环境下，要求士兵如何能够瞄准敌方，也可以采用实战演练的方式，通过这种方式能够减少成本，同时也能节约资源，避免士兵受到伤害。因为打破时间与空间的限制，所以只需要士兵佩戴虚拟现实设备，就能够进行训练，有效地提高士兵的作战能力，同时也能使其具备良好的心理素质。在战场上，即使面对紧急情况，他们也能冷静处理。通过虚拟环境，可以使士兵有更多的时间去使用与接触武器，不断提高士兵对于武器使用时的熟练程度。在开展拓展训练时，战士们会变得越来越默契，同时也能保证队伍有着更高的凝聚力。
四、结束语：
综上所述，虚拟现实技术，主要是将计算机技术作为突破口，采用的先进技术，随后模拟出一个立体的虚拟环境。用户在这时可以利用输入与输出设备和虚拟环境完成交互，并且获得聽觉、视觉等多种感官。目前来看，虚拟现实技术已经被应用在多个领域当中，并且发挥着极其重要的作用。
参? 考? 文? 献
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