浅谈虚拟现实的发展与展望

李沁仪

摘 要：虚拟现实作为一种多源信息融合的交互式三维动态视景与实体行为的系统仿真。在工农业生产等许多领域有着广泛的应用，对虚拟现实技术的发展进行了论述，并对其技术发展和应用作了展望。

关键词：虚拟现实；技术发展；应用前景

随着计算机技术和人工智能技术的发展，虚拟现实技术已经在许多领域得到广泛应用，该技术作为一种多源信息融合的交互式三维动态视景与实体行为的系统仿真。可通过多种传感器，可以让用户进入虚拟空间，从而来感知和操作虚拟空间中的对象，让人获得自然真实的感受。仿真系统作为虚拟现实技术应用发展的一个重要的方向，该系统融计算机、网络、传感等多种技术于一身，是一个重点应用的领域。

一、虚拟现实技术的最新发展

目前虚拟现实技术（VR，Virtual Reality）发展较快，其最新的技术具有三个明显基本特征：想象、交互和沉浸。由于VR在不同领域应用时软硬件的不同，其基本特征是各有不同和偏重。想象是指VR技术有广阔的发展想象模拟空间，能拓展我们的认识范围，可把真实的环境再现，还能设想一个客观不存在的环境；沉浸就是指临场的感觉，VR可以给用户提供真实的虚拟环境，让用户在心理和生理上具有与现实同样的感觉；交互是指用户能实时对虚拟空间的对象进行操作和反馈。其中多感知交互是VR的核心。

VR技术主要由VR引擎与计算机硬件组成，它由传感器及集成设备、物理交互空间、显示、渲染等几个基本模块组成。主要工作原理是：使用者在物理交互空间通过传感器及其集成设备和计算机硬件与VR引擎产生交互，把多个传感器的数据经过处理成为融合信息，再通过行为解释器产生动作数据与用户在虚拟环境中进行交互，把来自虚拟环境的配置与状态再反馈回传感器。

虚拟现实系统经过不断发展，现在一般分为桌面式、沉浸式、增强式与分布式四种主要模式。虚拟现实系统硬件的发展对系统的发展作用巨大，许多人将其称为“头盔式显示器”“数据手套”等，其硬件技术随着计算机技术的调整计算和传输技术的发展，使虚拟交互产生更逼真的体验。虚拟现实系统的发展与其软件发展是相辅相成的，随着软件的发展，其功能更加强大，交互的实时性更强。

二、虚拟现实的最新应用

目前，虚拟现实技术在各行各业被广泛应用，比如，在工农业生产、军事领域、仿真、医学、教育和计算机技术等方面，彻底改变了传统观念中的人机交互模式。现举例如下：

1.VR技术在军事上的应用。运用VR技术能提高作战指挥决策水平，提高军事训练质量，节约军事训练费用，缩短武器装备的研制时间。如，为了让士兵适应山地作战，可以运用虚拟现实把人带入山地，让士兵身临其境地感受山地作战的艰苦。

2.VR技术在工业仿真上的应用。运用虚拟现实技术可以对各种设计模型进行动态性能分析，以便对产品的设计方案进行优化改进，利用这种技术进行产品模拟实验，替代了传统的实物样机进行试验，降低产品研发成本，能提升产品性能和质量，并且VR技术在发达国家的科研中广泛使用，比如，我们大家熟知的波音777客机就是成功利用VR技术开发出来的产品。我国许多高校在虚拟现实技术应用上有成功的实例。

3.VR技术在医学方面的应用。VR技术在虚拟实验室、虚拟手术解剖等方面有广泛应用。VR技术用于虚拟解剖能高度逼真地再现人体解剖的场景，而不用考虑成本、也不必担心伦理问题。VR用于虚拟医学实驗室，就能让学生真实掌握实验的原理与步骤方法，能对危害性较大的实验进行虚拟实验等。VR还可以用于医生的手术模拟训练，可用于对实验现场进行观察和多次重复操作，而在传统动物手术实验中，每一个动物实验不能重复进行，运用VR技术就能多次重复此类实验。

三、虚拟现实的展望

近几年，随着高性能计算机和通信技术的发展，有效地解决了虚拟现实环境的复杂逼真的运算和数据处理问题，有效解决了因计算处理慢和数据传输滞后给使用者造成的心理问题，从而使虚拟现实技术得到更深入的应用。

基于互联网的虚拟现实技术应用和发展正成为今后发展的热点；VR技术最主要的是真实感，其体现在视觉与听觉上，多感知交互也是目前发展的热点之一；体表感受、嗅觉、味觉也是VR发展进一步研究的重要内容；利用VR进行仿真行为的深入研究，也是虚拟技术应用的重点方面；利用VR技术重现农业生产中的病虫害过程、污染过程，从源头上杜绝污染，解决食品安全问题，也是虚拟技术应用的重点领域。

虚拟现实技术虽然是随着计算机技术发展起来的，但VR的发展又使计算机技术有了新的发展灵感，目前虚拟机、虚拟化的概念和研究也是虚拟现实技术发展的趋势之一。如，在虚拟环境下应用的虚拟交换机、虚拟网络加速设备等也在快速发展中。

虚拟现实技术在许多行业、领域的应用越来越广泛，其发展速度也非常迅猛，我国的虚拟现实技术正处于起步阶段，但发展势头很好，深入研究虚拟现实技术对我国具有重要意义。

参考文献：

[1]张宇.基于虚拟现实技术的研究性学习的设计与开发[D].华中师范大学，2009.

[2]牛霞.虚拟现实在展示设计中的应用研究[D].西北大学，2014.

编辑 赵 强