虚拟设计环境系统中虚拟现实技术的研究分析

王凡 段洁淳

【摘 要】随着科学技术的不断发展与进步，虚拟现实技术应运而生。由于虚拟现实技术具有自身独特的优势，因此在环境设计中得以广泛的应用，并给环境设计带来了革命性变化。论文首先对虚拟环境的基本特征进行了探讨，其次对虚拟现实技术的应用效果进行了深入分析和探究。

【关键词】虚拟设计环境系统;虚拟现实技术;研究分析

【中图分类号】TF083                               【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）01-0177-02

1 引言

所谓虚拟环境主要包括环境创建和环境管理两部分。创建的环境大多是现实环境中不易经历的。而虚拟环境技术的主要目标就是通过建立管径与参与者之间的关系，使参与者置身其中，并产生身临其境的感觉。近年来，随着我国科学技术的不断发展与进步，国内对于虚拟现实技术的研究给予了高度重视和关注，在一定程度上得到了很大的发展与进步。虚拟现实技术不仅是信息科学领域中最为新型的一种技术，而且也是21世纪的热门技术之一。经研究，其应用前景非常广阔，会在多个领域发挥其有效作用。

2 虚拟现实的基本特征

2.1 交互性

交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动[1]。

2.2 沉浸感

沉浸感主要包含两种，一种是感知性，一种是自主性。

感知性所包含的感知非常多，不仅具有计算机中所包含的视觉感知，还具有听觉感知、力觉感知、运动感知、触觉感知，除此之外，有研究学者经过研究表明，还包括味觉感知和嗅觉感知。虚拟场景可以根据人的视点进行全方位的活动和操作，在运动的过程它所具有的纹理、形式、灯光，甚至视频、音乐等效果与现实中的现象进行比较，发现虚拟场景中的更为形象、逼真，用户在对虚拟物体进行实际操作的过程中，可以在很大程度上感受到虚拟物体所要表现出的反作用力[2]。

自主性表现为虚拟物体在进行自由活动的时候，相互作用的情况下，或者是与用户在相互作用的情况下，其动态都会具有一定的实际表现，那么，对于这些所表现的形式来讲，可以有效满足自然界的规律。例如，一旦感受到力的作用，物体就会随之出现方向上的改变，向上移动或前后反倒，再或者从上面掉落到地下。

2.3 构想性

构想性的效果最为明显，在实际应用的过程中，主要注意两个方面，一是要对其进行合理化应用;二是在应用的过程中要具有一定的想象力。这两个方面一旦实现不仅可以提高应用过程中的生产率，减少劳动量，还可以在很大程度上保障产品的质量可以达到国家所规定的标准[3]。在应用虚拟现实系统时，使用者会从虚拟环境中感受到特殊的感性和理性，并且也可以加深对它的认识和理解，另外，虚拟环境是由定性和定量综合集合而成的。在这种状态下，不仅可以让人们产生一种深化的认识，还可以让人产生一种新意与构想。

3 虚拟现实技术在人机交互界面设计中的应用

目前，为了让人机之间更好地传递信息，一些新型技术也逐渐应运而生，并在信息化技术发展中更加成熟，如语音、手写、手势、头盔等，甚至人机之间的传感设备也在逐渐完善。这些新的交互技术在手机上的使用发展了手机交互的带宽，在很大程度上突破了传统技术交流障碍，构建人机和谐的交流环境。虚拟现实交互技术之所以在多个领域中得以广泛应用，因为该技术融合了非常多的具有针对性的信息技术，如多媒体技术、计算机图形学、传感器技术等，通过利用计算机的优势从而形成一种具有针对性的虚拟环境，实际操作者可以通过采用多种专业性的传感设备沉浸在虚拟的环境中，与自然进行交互[4]。在全球现代化信息技術快速发展以及经济一体化的驱动下，我国的虚拟现实技术会进一步发展，在将来的3D手机游戏和场景中进行信息浏览的时候，可以显示得更加逼真、形象，有利于提升用户的体验程度。随着新技术的逐渐发展，推动了新产品的发展，也使各种交互方式逐渐增多，人们对交互的体验程度也逐渐升高。

4 虚拟现实技术在无障碍辅助产品设计中的运用

根据我国公布的《中国实用残疾人评定标准》，其中所包括的残疾人种类非常多，有听力存在残疾的、语言能力存在残疾的、肢体行动能力存在残疾的等，这些残疾人不管是在生活中，还是在工作中都会遇到大大小小的活动障碍，所以要为其提供最具有特殊性的产品和环境，从而方便他们的生活和工作。对于残疾人来讲，其最为显著的特点就是：四肢力量和灵活性比较低，听力、视力、语言等都逐渐退化，主要原因在于这些残疾人由于生理机能的逐渐退化，甚至丧失从而出现多方面的障碍，将其全部化为生理障碍人群，根据残疾人的特点及其生活和工作中所遇到的阻碍和问题，利用虚拟现实技术的优势设计无障碍辅助产品，在设计的过程中要对以下方面进行全方位考虑。

第一，包容性。它可以对具有生理障碍的人们进行全面考虑，在设置的过程都会为他们提供最便利的条件，不管是有障碍，还是没有障碍都可以得到良好的服务。特别对于一些环境，或者是环境设施来讲，不仅适合健全的人群进行使用，还有利于一些具有障碍的人群，甚至一些老人和小孩等都可以进行活动和娱乐。

第二，便利性。该特性从表面上可以理解为，为广大群众提供最为便利的服务，在实际应用的过程中，不仅操作方便、节省力量，而且操作起来还具有一定的安全性和准确性，可以在很大程度上满足人们的使用需求，满足现代化发展的实际需求。

第三，自理性。对于自理性来讲，不仅要认识到群体中所存在的不平等和差异性，还要在任何时候、任何情况中，都要对用户和各种群体给予高度的重视和尊重。在实际应用的过程中，通过给一些存在障碍的人群提供一些相应的辅助工具，保障他们的安全，使他们可以独立行动。

第四，经济性。要符合大众化的经济实力，不论是强势人群还是弱势人群在价格上都可以接受。因此，在实际使用的过程中，不仅要保证其自身的安全性和便捷性，还要保证它的低成本，另外，要具有高度的性价比。

5 结语

综上所述，在科学信息技术高速发展，信息化气息十足的今天，虚拟现实技术得以广泛的应用并取得了显著效果，特别是在虚拟现实环境中，该技术将会获得对未来现实环境的感觉和认识，可以将环境设计的潜能充分发挥出来。

【参考文献】

【1】完颜振海，梁磊，孟超，等.运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2017，25（11）：291-294.

【2】颜军.计算机虚拟现实技术的环境艺术设计系统构建[J].现代电子技术，2018，41（7）：62-66.

【3】刘芳，周薇，梁承龙.建筑空间环境设计虚拟仿真实训系统开发研究[J].区域治理，2018，（1）：59.

【4】完颜振海，梁磊，孟超，等.运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2017，25（11）：291-294.