淺談計算機技術在虛擬現實技術中的應用

早期，虛擬現實技術的提出，僅僅是研究者為了創造出一個緊緊圍繞人類的和諧人機環境。隨著計算機技術的飛速發展，長期以來信息處理環境均以計算機為中心，而人通常只能去適應計算機。該種發展模式必然會束縛計算機作為一種工具在用戶使用期間認知、改變世界的能力。因而，有研究者提出，應當將計算機屏幕轉化成一座通往虛擬世界的橋梁，計算機應使人們與更真實的聲音、影像等相連接，這便是虛擬現實的開端。近年來，基于計算機技術的虛擬現實技術不斷發展，使人們面臨的諸多難題迎刃而解，為人們生活、工作創造了極大便利。由此可見，對計算機技術在虛擬現實技術中的應用展研究，有著十分重要的現實意義。

1  虛擬現實技術

21世紀信息時代背景下，作為一項高新科技技術，近年來虛擬現實技術實現了迅猛發展。該項技術以計算機仿真技術、網絡并行處理技術及人工智能技術為重要前提，并且其主要是由計算機技術提供輔助而形成的一項模擬技術。在計算機信息技術不斷發展過程中，要想有效認識及掌握虛擬現實技術的發展與應用，就必須要對計算機技術發展歷程開展全面深入分析。只有這樣，方可促進對計算機技術在虛擬現實技術中的科學合理應用。對于虛擬現實技術的特征而言，主要表現為：其一，構想性。虛擬現實技術有助于調動起人們的創造性思維，構想性是指用戶可借助虛擬的現實系統，從定性、定量綜合集成虛擬環境中獲取兼具理性與感性的認識，進一步深化概念及啟發創意。因而，一些國外研究人員提出虛擬現實技術的構想性可作為展示心門心靈或人工現實的工具。虛擬現實技術不僅可作為一項新媒體或高級用戶界面，還可用于解決工程、醫學等領域的難題，其主要是由開發人員研發出的一種應用軟件，然后以一種夸張的形式對設計人員的思想進行表達。其二，交互性。依托虛擬現實技術可建立起一個開放的虛擬環境，進而實現一種趨向于自然的人機交互。用戶不僅可借助鼠標、鍵盤開展人機交互，還可依托虛擬現實技術的傳感設備開展交互。用戶通過自身的語言特征、身體動作等便可實現對虛擬環境中的對象進行觀察控制。而計算機經由用戶的腦組織、眼睛、語言、肢體動作，則實現對虛擬系統呈現出的聲音、圖像等進行控制。其三，沉浸性。虛擬現實技術是依托計算機建立起的一個趨于現實的虛擬世界，暫時切斷了用戶與外界的信息鏈接，轉而使用戶視覺、聽覺同時沉浸于虛擬環境中。在虛擬世界中，通過對用戶頭部、肢體動作的跟蹤，可實現用戶在虛擬環境中的自由行動。通常而言，諸如虛擬系統的輸入設備、頭盔式顯示器等均應當盡量面向用戶的感覺器官，進而保證形成良好的沉浸感。除此之外，虛擬現實技術還表現出自主性、感知性、存在感等特征。

2  計算機技術與虛擬現實技術的關系

伴隨社會經濟的不斷發展，計算機技術為人們生活、工作創造了極大便利，人們日常生活也越來越離不開計算機。作為計算機的一大分支，虛擬現實技術近年來在諸多行業領域得到推廣，并使人們感官世界得到極大水平的豐富。對于計算機技術而言，其主要由系統指令、運算方法、中央處理器設計、運算器設計、計算機領域中相關技術手段等組成。計算機技術與諸多學科、工作均存在密切聯系，諸如數學統計、電子工程等，虛擬現實技術與計算機技術同樣有著緊密的聯系。現實虛擬技術屬于計算機技術的一項附屬技術，依托虛擬現實技術可建立起一個虛擬世界，引領受眾深切領略虛擬世界。其可對真實系統中各項信息進行仿真模擬，進而實現三維動態及實體的仿真性。通過對計算機技術的應用，虛擬現實技術得以建立起一種極為近似于真實環境的虛擬環境，近年來，信息技術迅猛發展，虛擬現實技術在計算技術一系列分領域中不斷表現出獨特的優勢。如今，虛擬現實技術也被廣泛認為是最可靠一項高科技前沿技術，此外，高科技前沿技術還包括有互聯網技術、多媒體技術等，伴隨計算機技術的不斷發展，由此很大程度上推動了社會經濟的發展，也使得虛擬現實技術與其他學科相互間變得更為緊密，社會各界也越來越注重對虛擬現實技術的研究分析，虛擬現實技術在現實生活中得到越來越廣泛的推廣。 

3  計算機技術在虛擬現實技術中的應用

21世紀信息背景下，計算機技術領域相關人員必須要緊隨時代發展腳步，不斷開拓創新，加強對先進技術的學習研究，不斷推進虛擬現實技術的健康穩定發展。如何促計算機技術在虛擬現實技術中的科學合理應用可以將下述內容著手點：

3.1  基于計算機技術實現虛擬現實

虛擬現實所追求的體驗即為真實感，其中真實感繪制指的是計算機創造現實世界的場景過程。真實感繪制所要做的工作主要是對真實對象的物理屬性進行模擬，包括有物體的形狀、紋理、物體相互間的相對位置等。而其中實時繪制指的是一旦用戶觀點發生有改變，通過其所觀看到的場景有待更新，因而需要確保圖形顯示更新可滿足用戶觀察速度，不然便會產生滯后問題。通常而言，要想解決滯后問題，計算機需要每秒輸出10~20幀的圖像。長期以來應用的現實渲染算法，其強調的是圖形的質量及真實性，而并追求每幀的渲染速度。在虛擬現實環境中，實時3D渲染要求實時生成圖形，可通過時間有限的計算機技術得以實現。不過在現階段計算機圖形級別上，僅需投入充足時間進行計算，便可獲得精準如同照片一般的計算機圖像。然而，虛擬現實系統對應需求的實時圖形，在時間有限影響下，要求設計者必須完善虛擬環境中的集合復雜性及圖像質量，并應用諸如環境映射、紋理映射、抗鋸齒等相關技術，以確保虛擬環境的真實度。對于這些技術而言，其中，環境映射指的是一個點的環境映照可通過將改點作為視點，將局部場景的投影變形至一個中間面上，中間面包括有球面、圓柱體、立方體等。如此一來，在通過改點朝任一視線方向觀察場景時，環境映照便可呈現全面準確的場景視圖。紋理映射是通過紋理圖像貼上簡單物體的幾何表面，以對物體表面的紋理細節予以趨于現實的描述，進而提高其真實性。貼上圖像即屬于一個映射過程。紋理映射作為一個便捷、有效增強真實性的技術手段，其可憑借有限的計算量，極大水平地優化顯示真實性。本質上而言，紋理映射是運用二維平面圖像以取代三維模型局部。對于真實感實時繪制技術，主要涉及到基于幾何圖形的實時繪制技術、基于圖像的實時繪制技術等技術。其中，前者充分擺脫了以往的先建模后確定光源的繪制方法，并直接通過該種現有圖像中建立未知視角的圖像。后者則是在相關預先建立的場景畫面基礎上，對接近視點或者視線方向的畫面開展交換、插值及變形，進一步快速獲取當前試點處的場景畫面。

3.2  基于計算機技術實現三維虛擬聲音

在虛擬現實環境中，聽覺信息與視覺信息一樣是一個十分重要的傳感信道。為了實現現實主義，虛擬現實環境中設計有視覺平行于三維虛擬聲音，可保證虛擬環境中的交互性、沉浸性，并且有助于縮減腦組織的視覺依賴性，縮減感覺視覺信息浸沒。有別于立體聲音，通過三維虛擬聲音，用戶接收到的聲音是源于圍繞用戶耳朵的一個球形中的任何地方，也就是聲音可出現在用戶的前方、后方或上方。三維虛擬聲音系統中最關鍵的技術是三維虛擬聲音定位技術，其主要表現出交互性、沉浸性、三維實時跟蹤、全向三維定位等特點。三維虛擬聲音技術系統中還涉及到語音合成技術、語音識別技術等，其中，語音合成技術指的是通過人工的手段產生語音的技術，在計算機合成語音時，通常要確保合成語音的正確表達、易于理解、清晰自然等。語音識別技術指的是將一系列語音洗好轉化成由計算機程序識別的字符信息，進一步識別語音指令及文本內容的技術。通常而言，語音識別技術主要涉及參數信息采集、參考模式構建、模式識別等相關步驟。

4  結語

總而言之，虛擬現實技術即為依托創建與體驗虛擬世界的一項計算機技術。對于虛擬現實系統而言，通過對不同信息開展融合，便可在系統中通過視圖景象對三維動態及實體行為予以仿真。虛擬現實系統是基于計算機技術生成的一種虛擬環境。因而，虛擬現實技術與計算機技術有著緊密的聯系。所以，計算機技術領域相關人員必須要不斷革新思想觀念，提高對虛擬現實技術內涵特征的深入認識，加強對計算機技術與虛擬現實技術關系的全面分析，不斷推進計算機技術在虛擬現實技術中的科學合理應用，積極促進虛擬現實技術的健康穩定發展。

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/kj/21223.html