浅析虚拟现实技术及其应用

2019年2月

ip route X.X.0.0(AP地址网络号)255.255.192.01.1.3.1 3.2有线网路由采用OSPF路由策略

校园网采用三层拓扑结构,以总核心交换机为中心,各楼汇聚交换机为主干,各楼层接入交换机为分支节点。定义核心层为OSPF的骨干区域area0,楼宇汇聚层为若干OSPF常规区域arean,汇聚层利用路由和vlan与各楼层接入交换机进行静态路由交换。

主要配置为:

interface loopback0

ip address1.1.1.10255.255.255.255//汇聚交换机E的loopback地址

vlan100//声明管理vlan interface vlan100

ip address3.3.3.129255.255.255.192//交换机的管理地址vlan411//声明用户vlan interface Vlan411

ip address30.30.0.1255.255.255.0//本楼层的用户上网

地址段

router ospf1//启用ospf进程,进程号

为1

router-id1.1.1.10//router-id选用交换机的loop鄄back地址

network1.1.1.100.0.0.0area1//宣告互联网段network3.3.3.1290.0.0.0area1//宣告管理网段network30.30.0.00.0.31.255area1//宣告用户网段3.3出口策略路由

校园网出口配置基于目的地址的策略路由,指定公共网络访问路径,即区分教育科研网、运营商ISP链路。route-map Jiaoyu permit10

match ip address101

set ip next-hop教育网网关//指向教育科研网

端口

route-map ISP permit20

match ip address102

set ip next-hop ISP网关//指向ISP运营商端口……

4结语

无线网采用静态路由策略,有线网采用OSPF路由策略,出口采用策略路由。校园网在无线网建设初期便采用以上路由转发策略,贴合网络拓扑结构的实际和数据转发的需要,经过几年的运行,能够保证校园网不间断稳定运行,给在校师生的科研、学习、生活提供了良好的支撑。

参考文献

[1]https:///item/%E7%AD%96%E7%95%A5%E8%B7% AF%E7%94%B1/7344539?fr=aladdin.

收稿日期：2019-1-10

作者简介：庞镭(1982-),女,汉族,陕西汉中人,助理研究员,硕士研究生,研究方向为无线局域网及网络运维管理。

浅析虚拟现实技术及其应用

吴佳林（陕西省西安市远东第二中学，710077）

【摘要】虚拟现实技术是通过构建仿真环境从而带给人以身临其境之感的技术。它的基本原理是利用计算机生成模拟环境，包含类似于人体感官体验的三维世界以及相关信息融合。它主要用到的技术是计算机图像处理、传感器技术、人机交互技术等，现阶段已有部分成果有所应用，表现在游戏体验、制造技术等领域。虚拟现实技术帮助人类自主构建客观世界的形象，使得人的体验更为自由化、智能化，未来它将会为人们带来更大的便捷和更好的生活体验。

【关键词】虚拟现实；人工智能；人机交互；传感技术

【中图分类号】TP391.9【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）02-0103-02

1虚拟现实技术概述

虚拟现实技术是一种环境仿真技术,它是随着计算机仿真、图像处理、传感器技术等发展起来的,现如今随着计算机信息化的发展,人们对智能的需求越来越高,而虚拟现实技术则可以在某些领域起到重要的作用。在20世纪50、60年代,出现了简单的有声模拟,这基本可以看作是虚拟现实技术的先驱,后来出现了一些虚拟的图像和感触等,直到20世纪末,随着新型传感器技术和仿真技术的发展,开始出现了较为完整的环境模拟,这标志着虚拟现实技术开始走向成熟。

虚拟现实技术主要包括环境模拟、网络通信、人机交互以及交互效果等。衡量虚拟现实主要是根据这几个方面,其中环境模拟是虚拟现实技术的核心,主要包括虚拟的视觉、听觉、触觉等,网络通信是用于连接虚拟环境中各部件以及其与人之间的连接的,人机交互是指人具体在虚拟环境中的体验,这是虚拟现实技术的应用层面,也是我们最关心的,在这一部分,需要一定的输入和输出设备,还需要一定的软硬件支持,例如现今可见的虚拟头盔、数据手套等。

2环境模拟

环境模拟是虚拟现实的基础,主要包括视觉、听觉、触觉等感官的模拟,一般来说人类最重要的感官是视觉,因此虚拟现实技术当前视觉研究最为广泛,且成果相对来说较多,而其它感官环境模拟的研究相对来说较弱。

2.1虚拟视觉和听觉

首先眼睛之所以能够看到三维图像,是因为视网膜成像然后输入至视觉神经所致,而如果我们要模拟针对于人眼睛的视觉,则需要用另外一种视觉构建,就像看3D电影那样,当我们看3D电影时,我们需要戴上3D眼镜,这是因为大屏幕上的图像信息本身并不是立体的,而只是介于二维和三维之间的“阴影”,而3D眼镜可以帮助我们对图像进行处理,最终成像到视觉神经处,显示为三维图像,并且营造出身临其境的氛围。在虚拟现实技术中我们也需要一定的辅助设备来完成视觉信息在神经中的显现。主要有CRT显示器、头盔显示器

通信设计与应用103

2019年2月

等。当前的头盔显示器用到了一种视觉差技术来增强三维效果,就是让人的两只眼睛看到的图像具备一定的视觉差,这样当视觉神经整合图像信息的时候,就会产生一定的三维效果。但是我们可以发现这种方式产生的三维视觉图像并不是自然的,而只是一种技术手段,这种方法会增加人的视觉疲劳和眩晕感,但目前没有更好的方法。另外当前正在研究一种直接把携带着视觉信息的光投射在人眼中的技术,目前效果还不是很成熟。[1]

听觉模拟技术是另一项关键的模拟技术,不过现阶段已经较为成熟,这得益于音频技术坚实的基础。听觉模拟关键在于声音源的方位模拟以及声音模拟的准确性,前者是更为重要的,听觉信息不能单独出现,它一般来说是和其它感官信息一起出现的,所以必须考虑到感官信息的匹配问题,尤其是声音源的问题直接决定着虚拟现实的体验感。另外对于具体环境具体场景下声音的模拟,也需要具备较高的真实性,这需要声音解调设备具备很高的保真性。

2.2虚拟触觉

虚拟触觉是虚拟现实环境的另一重点,首先触觉决定着人的直接物理反应,其次触觉是联动身体最直接的方式。关键在于人的身体能否感知力的信息和做出反应,由于人的力觉感知十分明显,普通的感知装置无法满足要求,所以当前状态下这一部分面临很大挑战。但是如果没有很好的触觉系统,虚拟现实技术就会大打折扣,现在人们正在研究如何用其它感官感觉来联动促进触觉感知,目前已经有所成果,基本上是依靠视觉带动振动,后通过电子触觉刺激肌肉等方法来实现的。3虚拟现实研究现状及应用

虚拟现实技术目前已经在广泛应用于各个领域,虽然其技术本身并没有真正成熟,但是其基本规模已经具备,在诸如教育、军事、医疗等领域都有所应用了。下面对军事和教育进行简单介绍:

现代战争是信息化的,传统的普通训练已经无法很好地模拟实战情况,而虚拟现实技术可以在一定程度上解决这个问题。其基本实现手段是虚拟战场的构建,利用虚拟现实技术可以根据现实条件构建一个虚拟战场,将许多现实条件融入虚拟环境,在这种环境下,相关的士兵通过一定的硬件设备就可以将自己融入进虚拟的战场,从而产生沉浸其中的感觉和体验,构建虚拟战场包括环境构建(战地环境以及作战背景等),外部因素构建(武器装备以及作战人员等)。通过这种立体化的战场构建,使得演练者身临其境地感受战场氛围,做出一系列机动反应。另外,作战模拟中需要团体进行有效地沟通,虚拟现实技术可以通过网络信息交互实现各个士兵之间的有效沟通,而且还可以根据战况模拟部分士兵阵亡或者通信设备阻断的情况,极大地丰富了作战场景,可以有效模拟实战情况。[2]

除了战场模拟,虚拟现实技术还可以被用于进行训练场的模拟,对于单兵训练来说,现实中各种复杂的场景一时难以齐全,且受到外部环境很大的影响,降低了训练效率,而使用虚拟现实技术可以构建各种不同的训练场景,比如山底、暴雨、负伤等,通过立体头盔、数据服等设备来模拟具体感受,然后还可以通过手势或者鼠标做出反应,从而得出不同的作战方案,就像实战一样,如此可以有效地锻炼士兵的反应能力和心理素质,丰富其作战经验。与传统实地训练对比可以发展,虚拟现实技术下的作战和训练效率高,成本低,场景变化容易。随着虚拟现实技术的发展,士兵体验的真实感会越来越强,届时虚拟作战将会成为军事训练的一大重点。

虚拟现实技术在教育领域也多有应用,首先是具体教学的模拟,其次是虚拟校园的构建。在具体教学内容构建上,虚拟现实技术可以模拟一系列现实难以实现的教学环境,以帮助学生获得身临其境的感官体验,比如生物学、地理学等。传统的教学方式不在乎是观看图片或者视频资料以了解相关内容,比如细胞的结构,板块运动以及气候洋流的运动等,这种方式虽然已经较为直观,但仍不够生动,虚拟现实技术可以在虚拟环境中构建以上内容,并且通过立体头盔等传感设备来使得学生和相关事物进行互动,如此可以有效提高授课效率。另外像一些经常需要做实验的学科,譬如物理化学等,要完成具体的实验需要一定的财力物力,而通过虚拟现实技术可以再虚拟环境中构建相关的实验平台,从而让学生体验实验,当然这种方法仅仅适用于教学而不适合于科研。

另外虚拟校园的构建也是当前较为重要的课题,学校的功能在于教学,学生在学校中体验到的有教学、教务、环境等。可以用虚拟现实技术来构建一个拥有以上功能的虚拟幻境,这就是虚拟校园。虚拟校园中可以设置相关的教学课程,可以设置一些具体的校园环境以及教务处理,如此学生便可以远程访问虚拟学校,可以在此环境下进行现实学校中的大部分活动,这样可以有效提高教育效率及水平,同时极大的减少了教育成本。但是应当注意,这种方式可能会减少学生的现实交流,应当在一定规范下使用。

4虚拟现实技术前景展望

尽管虚拟现实技术有上述优势,该技术本身也已经在多个领域内有所应用,但是总体来说,虚拟现实技术当前还没有融入我们的生活。[3]主要存在以下问题,首先是体验效果的问题,当前的虚拟现实技术不能实现生态立体化的环境模拟,其与人的交互也相对来说较为迟钝,稍微敏感的大多集中在一些游戏体验中;其次如上所述,当前状态下人们研究最多的还是视觉环境的模拟,而在其感官上还较为迟钝,虽然视觉信息是人类感官中最重要的,但是其它感官的缺憾会使得整体效果变差;另外当前条件下体验者无法完美地融入虚拟环境中去,存在很严重的眩晕感和视觉疲劳,这一点在现实生活中是不存在的,后续还需要改进。最后从整体技术研究的角度来看,目前的虚拟现实技术较为复杂,无论是其内部代码,还是平台开发,都比较复杂,这不利于虚拟现实技术的应用和推广,后续也需要进一步简化。最后还有市场化的问题,当前虚拟现实技术和相关设备价格较为昂贵,但是其舒适度和体验又不能很好地满足顾客的需求,这导致虚拟现实技术的市场很小,未来要想实现其广阔的市场化,必须首先考虑到成本问题。虽然有诸多问题,但虚拟现实技术的前景还是十分明朗的,在未来的智能时代,它将会发挥更大的作用。[4]

参考文献

[1]周前祥,姜世忠,姜国华.虚拟现实技术的研究现状与进展[J].计算

机仿真,2003,20(7):1~4.

[2]魏安顺,周印,谢叻.虚拟现实技术及其在制造业的应用[J].模具技

术,2004(5):52~56.

[3]徐英瑾.虚拟现实:比人工智能更深层次的纠结[J].学术前沿,2016 (12):12~18.

[4]赵沁平,周彬.虚拟现实技术研究进展[J].科技导报,2016(34):22~ 26.

收稿日期：2019-1-14

通信设计与应用104