计算机图形学在虚拟现实技术中的应用

计算机图形学在虚拟现实技术中的应用

肖坤伦

西华大学  610039

摘要：现如今，我国经济发展十分迅速，虚拟现实技术的快速发展为计算机图形图像设计开辟了全新领域，但是也在很大程度上提出了全新的设计要求。在计算机图形图像设计中是否能够达到预期的真实性、体验度、虚拟化、沉浸感，是补充计算机图形图像设计要素的重点。为此本文分析了基于虚拟现实技术的计算机图形图像设计原则与策略，旨在加强运用虚拟现实技术提高计算机图形图像设计效果的优势，并为相关研究提供参考。

关键词：计算机图形学;虚拟现实技术;应用

引言

应用虚拟现实技术能使计算机图形图像设计效果更上一层楼，这不仅给人们带来了极致的视觉冲击，而且让人们拥有了更加真实的体验感。与此同时，此项技术在一定程度上有效促进了计算机图形图像设计的可持续发展，充分表达了艺术的张力。为了适应当前经济市场的需求，相关技术人员应该不断加强虚拟现实技术在计算机图形图像中的应用和研究。

1虚拟现实技术概述

1.1含义

虚拟现实技术，即 VR 技术，是一种基于计算机技术模 拟人类感官系统、创设虚拟现实感、允许参观者交互观察和 操作的技术。通过计算机生成数字化环境，使参观者能够通 过专用设备与虚拟环境进行深度互动。这一技术可以模拟真 实世界或构建虚构的世界，为参观者提供一种身临其境的感 觉。通过应用该技术，让参观者感知、探索并参与虚拟环境 中的各种活动，进一步拓展人与计算机交互的可能性。

1.2特点

与传统多媒体技术相比，该技术具备以下特点：第一， 多感知性。该技术能够模拟多种感官，包括视觉、听觉、 触觉等，使参观者能够获得更加全面和真实的感知体验， 使得虚拟现实不仅仅是视觉上的沉浸，还包括对其他感官 的模拟，为参观者提供更为综合的感官体验。第二，体验 性。参观者在虚拟环境中能够沉浸式地参与其中，仿佛置 身于一个虚构的或模拟的场景之中。这种身临其境的体验 让参观者能够更加深刻地理解和体验虚拟环境中所呈现的 情境，使学习、娱乐或其他应用更加引人入胜。第三，交 互性。该技术通过设备或参观者的动作，可以实现人与虚 拟环境的实时互动。参观者可以通过手势、头部运动等方式 与虚拟环境进行沟通，这种实时互动增强了用户的参与感和 沉浸感，为其提供更加真实和自然的交互体验。需要注意的 是，这种交互性不仅仅是单向的，参观者也会对虚拟环境产 生影响，从而更主动地融入虚拟环境中，并积极塑造和改变 虚拟世界。

2基于虚拟现实技术的计算机图形图像设计原则

2.1 真实性与体验度

VR 虚拟现实技术提供的仿真环境极为接近真实环境和现实世界，当观赏者通过HMD数字头盔、头部跟踪、动作捕捉器、以及数据手套等设备进入预设的虚拟环境后，其虚拟环境中的体验度与真实性是最大的设计难点。如果计算机图形图像设计思维与现实世界偏差性较大，观赏者在虚拟环境中的体验度也会相对下降。反之，虚拟环境中的真实性较高，计算机图形图像反映出接近于现实世界的三维效果，自然能够提高观赏者的体验度。因此，在虚拟现实技术中计算机图形图像设计的主要原则是还原现实世界的相关图像设计元素，进而提高虚拟环境中的真实性与体验度。

2.2 虚拟化与沉浸感

VR 虚拟现实技术具备了多感知性、存在感、交互性、自主性等技术特征。计算机图形图像设计虽然在虚拟环境中皆为虚拟化的元素形象，但是辅助沉浸性效果的功能尤为重要。当观赏者介入虚拟与现实两个维度的观察层面时，自我对比感知系统是甄别图形图像元素的视觉本能，降低这种本能是提高沉浸性的有效途径。因此，计算机图形图像设计必须具备辅助沉浸性感知深化的设计效果，才能达到支持虚拟化环境接近现实视觉效果的最佳状态。为此，需要在计算机图形图像设计效果上，以虚拟化与沉浸性为前提，丰富图形设计元素，补充图像设计内容，才能充分发挥 VR 虚拟现实技术的视觉效果。

3计算机图形学在虚拟现实技术中的应用

3.1文字图像设计元素

文字在计算机图形图像设计中具备引导性功能，应用VR虚拟现实技术，虽然在很大程度上弱化了文字输出内容的关联度，但是并不代表文字图像设计可以完全摒弃。但是基于视觉传达效果的优化条件，其设计方法与二维空间的文字形象设计迥然不同。通常的3D文字设计效果中需要考量阴影、角度、立体层次等设计要素。但是虚拟环境中3D文字同时存在了不同的观赏角度，其阴影效果也需要随观赏角度发生转换才能达到预期的真实性与体验度。因此，设计师在设计文字图像的过程中，需要全面衡量文字图像的观赏角度问题，进而规避设计元素与虚拟环境契合度低的问题。

3.2实时三维建模技术

为了提高三维动画和二维动漫的制作效率，有关技术人员对实时三维建模技术进行了深入的研究。目前，三维图形的生成技术已经较为成熟，至少能使图形的刷新频率处于每秒15帧或以上的状态。例如，风靡一时的中国内地虚拟歌姬洛天依主要是根据“征集人物形象”活动的评选结果，利用了虚拟成像3D建模技术生成了它本身的人物模型,并捕捉舞台上的表演动作及场景，进行实时建模与实时渲染形成了三维动画。除此之外，它也利用了全息投影技术在各大舞台完成了演出。

3.3插图绘画设计效果

插图绘画是计算机图形图像设计的关键点，通过插图绘画设计能够补充虚拟空间的真实性。但是并不代表插图绘画可以直接引用，必要的渲染效果与立体效果尤为重要。在平面设计的视觉传达中，插图绘画设计效果以艺术表达为主旨，而在虚拟化环境中则以真实度为考量基础和设计条件。假设插图绘画设计效果极为逼真，但是并未引入光线与观察角度的整体氛围空间结构设计，那么观赏者也容易很快发现插图绘画设计属于附加部分，因此也容易造成真实性与体验度的下降。因此，在设计插图绘画的过程中也需要充分考量真实性与体验度以及观赏者的沉浸感，才能达到优化设计计算机图形图像信息表达效果的最终诉求。除此之外，设计者需要为计算机图形图像设计出高雅、简洁、大方及美观的应用方案，以便合理安排与布局，达到利用虚拟现实技术完善交互界面的可观赏性，才能达到通过VR虚拟现实技术传输设计美感的最佳效果。

4计算机图形图像设计应用虚拟现实技术的意义

VR虚拟现实技术的应用在一定程度上有效丰富了计算机图形图像设计内容和效果，这项技术具有自主性、多感知性、交互性等特点。通常情况下，在仿真虚拟环境中任意移动一个物体都有很多不同的观赏角度，基于VR虚拟现实技术的应用，在虚拟仿真设计中需要添加图形影像进而达到全方位动态效果，给人们带来极致的视觉体验。为了能够促使计算机图形图像设计在各个方面都能够达到预期设计效果，应该不断加强对虚拟现实技术的应用和研究。

结语

总而言之，虚拟现实技术的应用在一定程度上可以有效提升计算机图形图像设计的水平，也对计算机图形图像设计的综合性优化起到很大的作用。除此之外，在不久的将来，通过人们更加深入的研究，虚拟现实技术一定会得到更好、更快的发展，从而使虚拟现实行业市场规模不断扩大。

参考文献

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