摘 要： 随着社会经济发展水平的不断提高, 各种新技术、新方法也层出不穷。VR技术就是利用信息技术向用户模拟虚拟环境的技术, 受到人们的广泛关注。尽管VR虚拟现实技术受到社会各界的热捧, 但是在不断发展的过程中, 还有许多关键技术必须逐一突破, 这样才能够促进VR技术全面发展, 为人们创造更加真实的虚拟体验。本文就对VR虚拟现实技术的工作机理以及关键技术进行深入的分析, 促进VR虚拟现实技术的快速发展。
关键词： VR技术; 工作机理; 关键技术;
VR虚拟现实技术, 作为新兴的技术种类, 利用计算机技术和传感器技术营造虚拟真实的场景, 通过与仿真技术、计算机图形技术进行有机结合, 能够模拟人们对真实环境的感知, 除了可以模拟真实的场景之外, VR技术还能够通过最真实的触觉、听觉、嗅觉等感官进行反馈, 增强真实的情境体验。
一、VR工作的机理分析
(一) VR技术的主要概念
VR作为一种最新的前沿学科通过将多媒体技术、网络技术、传感器技术、计算机图形技术等进行有效的融合, 能够帮助参与者利用特制的传感器来感受听觉、视觉、触觉等方面的刺激, 达到模拟真实的体验。参与者还能够根据自己的实际要求进行操作, 保证自己沉浸其中增强体验[1]。
(二) VR的构成要素
看VR的构成要素包括传感设备、自然技能、感知与计算机模拟环境。传感设备就是指三维交互设备, 包括使用者所穿戴的设备, 例如数据手套、显示器等, 这些数据设备能够帮助参与者对周边的环境进行实时的监控与分析, 做出相应的反馈。感知则是在理想状态下通过模拟人的感知来进行的反馈, VR的感知主要包括视觉、听觉、触觉、运动等, 在味觉和触觉嗅觉方面还存在一定的发展空间。自然技能就是指在使用VR技术, 十人的活动不受限制, 例如头部运动, 眼球运动和手部运动能够通过计算机感知系统, 对人体的技能动作进行实时的监控, 并且处理, 对人体机能所产生的信息进行全面的分析, 保证使用者自身的感受, 得到及时的反馈[2]。模拟环境则是指通过利用计算机信息技术来生成的三维立体图像, 为参与者营造一种真实的环境。
(三) 工作的主要流程
在VR工作的过程中, 包括运动跟踪、全息投影和展示等主要的流程运动跟踪就是指在参与人员环顾四周的过程中, 显示的头盔能够以亚毫米的精度随着参与者的动作而不断运动, 这样的操作主要是通过传感器来进行探测。通过这些传感器提供的实时数据支持能够保证显示头盔随着头部做出任何的运动。全息投影就是通过在现实的场景中创造一个虚拟的空间, 并且将虚拟抽象的信息转换成具体的影像展示, 则是通过虚拟空间中通过参与者改变自己的位置, 而周边的环境也会发生改变, 例如在看到坚硬物体时, 那么他伸手触摸也会感受到一种坚硬的感觉[3]。
(四) VR技术的特征
VR技术包括许多的特征, 例如多感知性、沉浸性、交互性、想象性等特点, 就是指在计算机的使之下能够营造一种三维图像, 创造出虚拟的环境与真实的世界一样, 让人产生一种身临其境的感觉, 交互性则是指基于计算机生成的模拟环境下, 可以通过传感器设备, 对人的动作和行为进行监控, 并且让人能够在虚拟的世界中做出与真实世界相同的行动操作, 而想象性则是通过利用计算机技术营造真实世界所不存在的虚拟环境通过对人们的理解与认知来模拟不同的操作。
二、虚拟现实技术包含的关键技术
(一) 计算机图形技术
所谓的计算机图形技术, 就是通过计算机生成绘制图形的技术。计算机的图形可以数据的形式进行展现, 并且能够将图形进行绘制打印, 通过将数据转换成线条, 能够保证制作出大量的运动图形和三维图形, 这也突破了传统绘图技术的局限[4]。立体显示技术是虚拟现实最主要的实现方式, 立体显示包括真三维立体显示, 立体投影设备显示, 以及更高级的设备显示视觉跟踪与视点感应技术, 就是指通过对图像序列中的运动目标进行检测提取识别, 获得运动物体的参数。加速度等能够加强对于目标下一步的动作行为进行分析和处理, 减少三维图形的传输时间。
(二) 语音输入输出技术
语音识别技术作为一门交叉的学科, 取得了非常明显的进步, 而且在各行各业中都得到了广泛的应用, 语音识别技术包括信号处理、而是识别人生分析以及人工智能等相关技术。
(三) 听力触觉感知技术
在虚拟现实技术发展的过程中。通过对眼球手势语音进行控制, 能够实现自动感知的功能。从目前来看, 面部识别以及接触式手术控制得到了广泛的运用, 而眼球运动追踪技术和非接触式手势控制技术也得到了较大的突破, 通过在虚拟现实中的应用, 能够对人的面部表情进行全面的分析和整合。
(四) 解决VR眩晕的关键技术
在体验头盔式虚拟现实设备时, 时间久了就会出现头晕的感觉。为, 一些技术瓶颈造成的延迟可能是造成眩晕的最主要因素, 人看到的画面与行动不同步。这可能涉及图像处理、交互以及延迟的问题。因此实时精准定位、跟踪技术、屏幕显示延时、场景色调等是这方面的研究重点。由于当前VR技术发展还不够完善, 所以在纯净的环境里随着画面的快速转动, 很容易导致大脑在长时间的畸变图像中产生眩晕的情况, 造成体验者不舒适的问题, 所以为了能够有效的解决VR眩晕的。弱点最主要的就是提高反畸变的矫正[5]。在实际的物理世界中, 由于我们人体的整个头部以及薄镜中心为轴进行旋转, 所以眼睛会始终处于旋转加平移的组合运动中, 视线会不断的进行变化, 而通过构建三维场景投影形成一个成像平面, 可以形成一个全新的视点。并且对缺失的视觉信息进行补充, 通过利用桶形畸变图像经过折射之后形成虚像, 这样就能够使得人眼观察到的图像不在畸变。
三、结论
本文通过对于VR工作机理以及关键技术进行分析, 能够进一步促进我国VR技术的快速发展, 从而推动VR技术的广泛应用。
参考文献：
[1]李峰, 杨琛, 李兴达.IPTV架构下VR业务关键技术与解决方案[J].电信科学, 2018 (11) :119-125.
[2]黄煦桐.VR工作机理与关键技术分析[J].科技传播, 2018 (21) :122-123.
[3]张伟.基于VR的健美操仿真系统设计关键技术[J].电子设计工程, 2015 (19) :83-84.
