VR虚拟现实概念及应用领域 |
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虚拟现实技术(英文名称:Virtual Reality,缩写为VR),是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体,其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着5G的逐渐商用,各行各业对VR技术的需求日益旺盛。VR技术将迎来巨大的发展空间,并逐步成为一个新的科学技术领域。 一、VR虚拟现实简介 所谓虚拟现实,顾名思义,就是虚拟和现实相互结合。从理论上来讲,虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据,通过计算机技术产生的电子信号,将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象,这些现象可以是现实中真真切切的物体,也可以是我们肉眼所看不到的物质,通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的,而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界,故称为虚拟现实。
二、VR虚拟现实分类 VR涉及学科众多,应用领域广泛,系统种类繁杂,这是由其研究对象、研究目标和应用需求决定的。从不同角度出发,可对VR系统做出不同分类。 1、根据沉浸式体验角度分类 沉浸式体验分为非交互式体验、人——虚拟环境交互式体验和群体——虚拟环境交互式体验等几类。该角度强调用户与设备的交互体验,相比之下,非交互式体验中的用户更为被动,所体验内容均为提前规划好的,即便允许用户在一定程度上引导场景数据的调度,也仍没有实质性交互行为,如场景漫游等,用户几乎全程无事可做;而在人——虚拟环境交互式体验系统中,用户则可用过诸如数据手套,数字手术刀等的设备与虚拟环境进行交互,如驾驶战斗机模拟器等,此时的用户可感知虚拟环境的变化,进而也就能产生在相应现实世界中可能产生的各种感受。 如果将该套系统网络化、多机化,使多个用户共享一套虚拟环境,便得到群体—虚拟环境交互式体验系统,如大型网络交互游戏等,此时的VR系统与真实世界无甚差异。
三、VR虚拟现实技术 虚拟现实的关键技术主要包括:
1、动态环境建模技术 虚拟环境的建立是VR系统的核心内容,目的就是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。2、实时三维图形生成技术 三维图形的生成技术已经较为成熟,那么关键就是“实时”生成。为保证实时,至少保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。 3、立体显示和传感器技术 虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展,现有的设备不能满足需要,力学和触觉传感装置的研究也有待进一步深入,虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。
5、系统集成技术 由于VR系统中包括大量的感知信息和模型,因此系统集成技术起着至关重要的作用,集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别与合成技术等。 四、VR虚拟现实主要应用领域
1、在影视娱乐中的应用 近年来,由于虚拟现实技术在影视业的广泛应用,以虚拟现实技术为主而建立的第一现场9DVR体验馆得以实现。第一现场9DVR体验馆自建成以来,在影视娱乐市场中的影响力非常大,此体验馆可以让观影者体会到置身于真实场景之中的感觉,让体验者沉浸在影片所创造的虚拟环境之中。同时,随着虚拟现实技术的不断创新,此技术在游戏领域也得到了快速发展。虚拟现实技术是利用电脑产生的三维虚拟空间,而三维游戏刚好是建立在此技术之上的,三维游戏几乎包含了虚拟现实的全部技术,使得游戏在保持实时性和交互性的同时,也大幅提升了游戏的真实感。
3、在设计领域的应用 虚拟现实技术在设计领域小有成就,例如室内设计,人们可以利用虚拟现实技术把室内结构、房屋外形通过虚拟技术表现出来,使之变成可以看的见的物体和环境。同时,在设计初期,设计师可以将自己的想法通过虚拟现实技术模拟出来,可以在虚拟环境中预先看到室内的实际效果,这样既节省了时间,又降低了成本。 4、虚拟现实在医学方面的应用 医学专家们利用计算机,在虚拟空间中模拟出人体组织和器官,让学生在其中进行模拟操作,并且能让学生感受到手术刀切入人体肌肉组织、触碰到骨头的感觉,使学生能够更快的掌握手术要领。而且,主刀医生们在手术前,也可以建立一个病人身体的虚拟模型,在虚拟空间中先进行一次手术预演,这样能够大大提高手术的成功率,让更多的病人得以痊愈。 5、虚拟现实在军事方面的应用 由于虚拟现实的立体感和真实感,在军事方面,人们将地图上的山川地貌、海洋湖泊等数据通过计算机进行编写,利用虚拟现实技术,能将原本平面的地图变成一幅三维立体的地形图,再通过全息技术将其投影出来,这更有助于进行军事演习等训练,提高我国的综合国力。 除此之外,现在的战争是信息化战争,战争机器都朝着自动化方向发展,无人机便是信息化战争的最典型产物。无人机由于它的自动化以及便利性深受各国喜爱,在战士训练期间,可以利用虚拟现实技术去模拟无人机的飞行、射击等工作模式。战争期间,军人也可以通过眼镜、头盔等机器操控无人机进行侦察和暗杀任务,减小战争中军人的伤亡率。由于虚拟现实技术能将无人机拍摄到的场景立体化,降低操作难度,提高侦查效率,所以无人机和虚拟现实技术的发展刻不容缓。 6、虚拟现实在航空航天方面的应用 由于航空航天是一项耗资巨大,非常繁琐的工程,所以,人们利用虚拟现实技术和计算机的统计模拟,在虚拟空间中重现了现实中的航天飞机与飞行环境,使飞行员在虚拟空间中进行飞行训练和实验操作,极大地降低了实验经费和实验的危险系数。
5G商用即将正式开启,这为VR虚拟现实应用提供更快速的带宽、更清晰的场景,VR将有更大的发展空间,也必将带动VR产业的大发展。
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