基于数字媒体技术的虚拟现实的分析与研究

南京科技职业学院 岳远腾 安珊珊

基于数字媒体技术的虚拟现实的分析与研究

南京科技职业学院 岳远腾 安珊珊

虚拟现实技术是21世界重要发展的一门新型的技术,其研究应用广泛涉及多个领域,如城市规划、建模与绘制方法、交互方式和系统构建方法，军事仿真等方面。本文基于国内虚拟现实技术的研究特点，典型应用，发展趋势等方面结合数字媒体技做相关分析。

虚拟现实；数字媒体；虚拟教室

一、引言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR），是由美国VPL Research Inc.公司的J.Lainer 在1989年创造的一个名词，通常是指用头盔显示器和传感手套等一系列新型交互设备构造出的一种计算机软硬件环境。

而现在虚拟现实技术已不仅仅是那些戴着头盔显示器和传感手套的技术，而且还应包括一切与之相关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法。它要创建一个酷似客观环境又超越客观时空、能沉浸其中又能驾驭其上的和谐人机环境，也就是一个由多维信息所构成的可操作的空间。它的最重要的目标就是真实的体验和方便自然的人机交互，能够达到或部分达到这样目标的系统统称为虚拟现实系统。

二、虚拟现实技术的优势及应用

与一些发达国家相比，我国虚拟现实技术起步较晚。近几年，由于虚拟现实技术遵循“低成本、高性能”原则及自身灵活性，交互性，想象性的特点，虚拟现实技术在我国发展十分迅速。它作为新兴技术广泛应用在各行各业，如虚拟地理系统，虚拟娱乐文化，虚拟医院等，具体分析如下：

1.计算机辅助设计方面

虚拟现实技术是现代计算机辅助设计的重要手段之一，利用基于虚拟现实的各类软件，如CAD，三维新等计算机软件，我们可以制作虚拟家居，虚拟建筑，使设计方案更加有效直观并有利于计算大数据进行修改。

2.军事方面

90年代起，发达国家就已经开始利用虚拟现实技术来进行军事训练。如无人机，无人坦克的出现，虚拟现实有效的减少实战中的人员、物资损失，避免节约训练经费。英国军方和国防部认为，虚拟现实技术主要在武器系统性能评价、指挥大规模军事演习及武器操作训练三大方面发挥重大作用。

3.航空航天应用

虚拟现实技术可以提前让飞行员得到仿真的练习，不用真正进入的宇宙飞船等，在训练舱中模拟舱外景象。飞行员面对屏幕进行各种驾驶操作。我们知道宇宙飞船等现代化的航空器耗资巨大，发射过程风险未知，所以虚拟现实就有效的减少经费和事故发生。

4.科学研究和计算的可视化方面

各种分子结构模型，地震石油勘探数据处理等，都需要三维环境的三维数据建立的相关虚拟环境模型，虚拟现实技术是虚拟环境建立的核心内容，为科学研究探索微观形态等方面的重要研究课题。

5.医疗方面

虚拟现实技术在医疗方面有两方面的作用。对于患者通过虚拟环境场景，缓解他们的压力和疼痛。对于医生模仿手术平台现场，帮助医生鉴定手术的成功性，应对各类急诊患者的治疗有很高的实验价值。对于刚入职场的医生，也可模拟人体器官，手术环境等，帮助他们更快的融入医生的角色中去。

三、虚拟现实的建模

虚拟现实的建模方法有四种，分别是几何建模，运动建模，物理建模和行为建模。

几何建模有人工和自动两种方法，其中人工的四种方法分别是：

1.利用电脑软件进行建模，如 OpenGL Java3D；

2.直接从商品图形库中选购所需的几何图形；

3.使用常用的建模软件来建模， 如 AutoCAD， 3DMAX等；

4.自制的工具软件。借助于硬件设备进行建模，有时还采用基于图片的几何建模技术。

对象及其在虚拟场景中的运动在全球坐标系中的位置就是运动建模。虚拟相机就是运动建模，它可以设置观察模式。

虚拟现实的物理建模方法主要有两种：粒子技术和分形建模。在虚拟现实中粒子用于动态的，运动的物体建模。分形建模则利用简单的操作完成复杂物体的建模，一般运用在虚拟现实中静态远景的建模。

四、虚拟现实与数字媒体技术的关系

实际上，虚拟现实还是最近才开始慢慢走入公众眼帘的事物，但是虚拟现实虽然是一个新鲜事物，而多媒体可能很多人很久之前就了解过了，但是很多人不知道的是，多媒体和虚拟现实两者之间也是有关联的，我们可以去了解一下多媒体和虚拟现实之间的关系，以后择业的话也可以去尝试转行，多媒体虚拟现实的关系。

多媒体技术为虚拟现实提供技术条件，数字媒体技术包含场景设计和多媒体后期处理，多媒体技术是通过现代计算和通信手段，综合处理文字、声音、图形、图像等信息，使抽象的信息变成可感知、可管理和可交互的一种技术。例如动画制作，虚拟现实类似于提供三维的环境让人身临其境，就像2013春晚舞台的全息投影技术。而虚拟现实只算是数字媒体技术的一个分支。

由此可见，实际上多媒体技术和虚拟现实技术是密不可分的，我们以后如果想要从事虚拟现实行业的话，也需要懂一些多媒体的知识才可以。我们都应该知道高等教育的专业性很强，学地质的要知道地质结晶的种类，构造；学物理的要明白定理的结构；学机械的要知道齿轮之间如何转动、如何形成传导力的作用……在高速科技化的形成现有很多高校和一些机构利用多媒体辅助教学通过计算机投影、动画、插图等技术从多个方面配合教师向学生传授知识，机构进行培训。如果学生员工想身临其境的体验、实践，或者近距离、全方位观察一下比较珍贵的物品画作或古董、体验火山爆发的岩浆、发射出去的子弹在空间的过程……这在以往看似天方夜谈，现在虚拟现实技术能帮助我们梦想成真。

虚拟现实技术在校园数字媒体技术中的主要应有有虚拟教室、虚拟校园等。我们主要分析一下虚拟课堂的。什么是虚拟课堂呢？虚拟课堂就是利用网络，建立远程视频音频的课题。它能建立良好的网络教学体系，可以满足及时性，灵活性，大规模的学生教学的需求。通过相关的课件制作工具，软件系统，课题实时互动系统等管理学生，在线进行教学，互动与交流。虚拟课堂的特点有：

1.成本低，花费少；

2.可实现大范围的覆盖，应用率增加；

3.课程开设和学生选择有灵活性；

4.不受传统的上课时间限制，可24小时在线；

5.管理性和教学效率都有增加；

6.可升级扩展性，有利于后续的发展。

但是目前的虛拟教室在学习的过程中也会有限制，如只有图片，文字和声音，在学习情境上与真实教室有差距。对一些动态的如实践，操作，观测，演讲等学习活动比较难实现。在硬件方面也会受到教学信息资源匮乏和网络带宽不够等限制。

五、结束语

虚拟现实技术在传统意义的教学体制，模式和方法的基础上提供了一种新型的学习环境和数字媒体教学方法，具有广阔的运用前景。它对优化师资建设，素质教育的转换也有很大的督促作用。随着国家对基础网络设施建设和教学资源建设的提高，虚拟现实技术在数字媒体教学中势必带来深远的影响。

[1]颜鹏飞.远程教育系统中虚拟教室的研究与设计[D].西安工业大学,2010.

岳远腾（1997—），男，安徽宿州人，现就读于南京科技职业学院建筑与艺术设计学院艺术设计专业。

安珊珊（1982—），女，江苏南京人，南京科技职业学院建筑与艺术设计学院教师。