计算机虚拟现实关键技术及其应用探究
摘要
关键词
动态环境建模技术;三维图像生成技术;立体显示技术;传感器技术
正文
计算机虚拟现实技术是互联网背景下的新型技术手段,其依托互联网技术、仿真技术和建模技术等而存在。计算机虚拟现实关键技术也被称为 VR 技术,能够根据虚拟现实创造环境,给用户带来真实享受。人们将计算机虚拟现实技术应用中图像生成、传感器和系统研发以及立体显示中,成为众多行业和领域的关键技术。
1计算机虚拟现实关键技术的发展现状
虚拟场景搭建是计算机虚拟现实关键技术应用的主要内容,其主要有三大特征,分别为交互性、沉浸性和智能性。计算机虚拟现实关键技术具有交互功能,使用者能够在虚拟场景和现实环境之间来回切换,从而在可视化条件下进行虚拟操作。增强使用者的客观感受,使其在虚拟环境中感受到现实场景的真实变化,进而优化原有体验感,产生身临其境的感觉。智能化是指计算机虚拟现实关键技术的自动运算和恢复等功能,而且,计算机虚拟现实关键技术目前已经在众多领域有所应用,比如说医学、游戏开发、建筑施工等等,不同计算机虚拟现实技术形式的应用条件和场景存在区别,需要有效解决虚拟现实技术开发和应用存在的问题,从而提升技术未来应用价值。
2计算机虚拟现实关键技术类型
2.1动态环境建模技术
当前现实生活场景是三维场景,若想实现三维场景的仿真效果,应借助三维立体软件进行建模处理,比如说常用的 CAD 软件即能达到这种效果。在三维软件的辅助下,工作人员可以构建三维立体化场景模型,展示出不同场景的内容和形式。工作人员也要加强技术应用培训,熟练了解 CAD 软件的相关应用技巧和方法,能够有效打造自然场景。
但是,这种三维立体化场景模型存在静态特征,需要利用动态环境建模技术进行加工渲染,从而使得建模场景跟随用户视角进行切换,增强使用者的真实体验。不过,在动态环境建模技术应用中,应做好数据采集工作,可以应用三维数据分析,并借助相关设备完成采集任务,从而把这些数据应用到场景模型中。最后,要进行三维数据的分析建模和动态仿真数据工作,以此在非接触的情况下生成视觉体验,打造出虚拟现实环境模型,增强仿真处理效果。
2.2三维图像生成技术
计算机虚拟场景搭建要以数据作为基础,但三维图像数据量较大,动态场景数据需求更大,此时三维图像生成技术比较完善,可若是输出如此庞大数据仍然无法单独完成,工作人员要结合数据场景输出情况搭配硬件设备。另外,计算机虚拟场景搭建要保证质量,不能出现失真情况,也要保障图景的复杂程度。而在虚拟实时场景应用过程中,三维图像的更新要保持连续性,尤其是在三维图像生成技术的应用中要充分发挥支撑作用。同时,网络环境对三维图像生产效果有一定影响,工作人员应综合分析网络传输速度可能造成的影响,保障三维图像生成速度要始终达到 30fps/s 速度,以此保证图像更为顺畅,场景搭建更为真实,增强使用者的体验感。
2.3立体显示技术
立体显示技术和平面显示技术存在区别,平面显示技术是一种二维方向上的控制方式,能够保障二维图像的精度。比如说,电视机目前能够播放 4K 高清,这就是一种平面显示技术的升级阶段。而立体显示技术则更为复杂,可以将其作为虚拟现实的一个实现方式,主要包括主动性显示和被动同步立体显示等。实质上立体显示技术的应用原理为立体成像,人眼在观测图像时存在差别,两个眼睛图像在传输到大脑后看到的是景深图像,由此构成立体成像。而且,立体显示技术在应用中增加了显示维度,无法有效保证动态精度,这就需要利用相关工具设备进行支撑,从而构成稳定的三维输出,实现用户视角的动态显示。常见的辅助工具为立体显示器,以往需要佩戴偏振眼镜,但目前的立体显示器多是利用液晶配置遮挡光线,无需配戴眼镜。
2.4传感器技术
在计算机虚拟场景搭建过程中,传感器技术的应用比较重要,比如说,在计算机三维建模中可以将传感器作为三维数据的收集工具,有效进行场景信息和动作信息的收集。另外,在为观众提供虚拟现实场景时也应发挥传感器的支撑作用,即把传感器安置在对应设备上,以此作为用户信息收集方式,也具有语音信息收集功能,能够发出指令,使得虚拟现实场景能够跟随用户视角发生变化。由此看出,传感器的应用可以增添虚拟现实技术的互动性价值,有效加强与使用者之间的联系,进而体现出虚拟现实场景的交互功能。并且,传感器在注重互动性的同时也能够增强用户体验感,使用户在虚拟场景中产生真实环境的感受。
2.5系统开发技术和系统集成技术
系统开发技术是指计算机虚拟现实技术中的虚拟场景开发,具体包括分布式虚拟现实技术和系统开发平台。分布式虚拟现实技术具有图形绘制功能,可以利用较好方式进行虚拟现实系统开发。虚拟现实系统开发平台具有三维场景模型导入功能,是后期三维模型的编辑制作、特效处理和界面设计的重要工具。因此在系统开发技术的支持下,计算机虚拟现实场景搭建更具体验感。不过,因为场景需求存在差异,系统开发工具也需要满足不同标准,这就需要加强系统开发技术的创新与集成效率,满足复杂性和真实性场景的开发需求。系统集成技术具有信息集成的优势,可以将多种信息集成到一个模块内,这不仅有利于增强计算机虚拟现实技术的应用效果。
3计算机虚拟现实关键技术的发展趋势
计算机虚拟现实关键技术类型较多,不同技术应用和发展的条件存在差异,因此在技术研发中要结合应用需求明确未来发展趋势,从而降低各项技术的应用成本,为相关行业的应用提供保障。首先,计算机虚拟现实技术应朝向智能化、集成化方向发展,基于虚拟场景进行信息集成与优化,不仅扩展技术应用范围,也要提升应用深度,比如说在汽车制造方面利用计算机虚拟现实技术生产汽车,并结合市场用户进行体验式驾驶营销,驾驶者能够在虚拟场景中体验用车,进而提出相关反馈意见,由此为产品生产提供优化。
4结语
计算机虚拟现实技术能够实现虚拟场景搭建,从空间、人物、视觉、听觉等方面进行仿真处理,从而达到渲染环境和增强体验感的目的,使用户产生身临其境的感觉。当前虚拟现实技术主要应用在教育培训、游戏影视、考古复原、手术康复训练、航空航天等方面,未来也会逐渐扩展到旅游、购物、生产制造等方面,以体现技术的智能化和模块化等特点,为行业发展提供动力,同时产生更为灵活性的运营模式,提升各行业发展质量和水平。
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