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虚拟现实技术 第七组
什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟 世界的计算机仿真系统，它利用计算机生 成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、 交互式的三维动态视景和实体行为的系统 仿真使用户沉浸到该环境中。 图片来源：视觉中国ww.vcg,com
什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟 世界的计算机仿真系统，它利用计算机生 成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、 交互式的三维动态视景和实体行为的系统 仿真使用户沉浸到该环境中
它具有多种特征： 一，多感知性 指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味 觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。 二，存在感 指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真 假的程度。 三，交互性 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。 四，自主性 指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。 Baid百
它具有多种特征： 一，多感知性 指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味 觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。 二，存在感 指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真 假的程度。 三，交互性 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。 四，自主性 指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度
发展历史 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是 蕴虚拟现实思想的第一阶段(1963年以前)；虚拟现实萌芽为第二阶段 (1963-1972)；虚拟现实桡念的产生和理论初步形成为第三阶段(1973- 1989)；虚拟现实理论进一步的完善和痘用为第四阶段(1990-2004)。 关键技术 度拟揽实是多种枝术的综合，包指实时三雀计算机 圆形枝术，广角（宽视野）立体墨示枝宋，对观豪 者头、眼和手的眼踪枝木，以及触觉/力觉反情、立 体声、网络传植、语音输入输出枝术普。下面对这 些枝术分别加以镜明。 虚拟现实技术的创新在于其多感官的结合和对现实的 真实模拟。它发源于电视，由电视的视听二维，后结 合计算机技术，到视听结合立体可视的三维电影，最 后才发展成了虚拟现实。在它背后是人的精神需求推 动它的发展。 B3S面 中限典
发展历史 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是 蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段 （1963 -1972 ）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 - 1989 ）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。 关键技术 虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机 图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察 者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立 体声、网络传输、语音输入输出技术等。下面对这 些技术分别加以说明。 虚拟现实技术的创新在于其多感官的结合和对现实的 真实模拟。它发源于电视，由电视的视听二维，后结 合计算机技术，到视听结合立体可视的三维电影，最 后才发展成了虚拟现实。在它背后是人的精神需求推 动它的发展
sensorama 1956年，摄影师Morton Heilig.发明了 Sensorama,一款集成体感装置的3D互动 终端，它集成3D显示器、立体声音箱、 气味发生器以及振动座椅，用户坐在上面 能够体验到6部炫酷的短片，体验非常新 潮。当然，它看上去硕大无比，像是一台 医疗设备，无法成为主流的娱乐设施。 1961年，Headsight问世，是世界上 第一款头戴显示器。它有飞歌公司研 发，融合CCTV监视系统及头部追踪 功能，但本质上，它的主要目的是用 于隐秘信息查看，而非娱乐设备
1956年，摄影师Morton Heilig发明了 Sensorama，一款集成体感装置的3D互动 终端，它集成3D显示器、立体声音箱、 气味发生器以及振动座椅，用户坐在上面 能够体验到6部炫酷的短片，体验非常新 潮。当然，它看上去硕大无比，像是一台 医疗设备，无法成为主流的娱乐设施。 1961年，Headsight问世，是世界上 第一款头戴显示器。它有飞歌公司研 发，融合CCTV监视系统及头部追踪 功能，但本质上，它的主要目的是用 于隐秘信息查看，而非娱乐设备
应用 虚拟现实技术在各方面都有着其独特而重要的作用，比如 医学 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在 虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟 踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体 内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要 有效得多。Pieper2及Satara等研究者在90年代初基于 两个SG工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用 于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括 虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术 刀、注射器、手术钳等)，虚拟的人体模型与器官 等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的 人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如 需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时 培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。 手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药 二 物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义
应用 虚拟现实技术在各方面都有着其独特而重要的作用，比如 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在 虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟 踪球、HMD、感觉手套，学生可以很容易了解人体 内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要 有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于 两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用 于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括 虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术 刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官 等。借助于HMD及感觉手套，使用者可以对虚拟的 人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如 需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时 培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。 手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药 物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。 医学
还比如 娱乐 丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理 想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对V的 真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方 面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开 放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱 乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战 争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游 戏系统，配有HMD,大大增强了真实感； 1992年的一台称为“Legea|Qust”的系统 由于增加了人工智能功能，使计算机具备了 自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使 该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐 方面VR也显示出了很好的前景。 Baidu百科
还比如 娱乐 丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理 想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的 真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方 面发展最为迅猛。如Chicago（芝加哥）开 放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱 乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战 争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游 戏系统，配有HMD，大大增强了真实感； 1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统 由于增加了人工智能功能，使计算机具备了 自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使 该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐 方面VR也显示出了很好的前景
但是它仍然存在一些问题 在技术上 没有真正进入虚拟世界的方法 在Oculus Rift开发圈有一个著名的笑话，每当有人让使用者站起来走走时，对方通常都不敢 轻易走动，因为Oculus Rifti还依然要通过线缆连接到计算设备上，而这也大幅限制了使用者 的活动范围。 如何“输入”也是一大困扰 虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界中与目标进行互动。Oculus Rift只是对用户的头 部进行跟踪，但是并不能追踪身体的其它部位。比如玩家的手部动作现在就无法真正模拟。 “输入是能够给用户带来最重要和明显的体验，如果不能模拟动作，用户总会找不到自己 的手在哪里。”Luckey表示。 容易让人感到疲劳 所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中不同的使用摄像机。移 动着观看和静坐观看，二者带来的体验是截然不同的。镜头的加速移动，就会带来不同的 焦点，而这些如果运用不当，就会给用户带来恶心的感觉。甚至如果镜头移动的过于迅速， 直接会暂时影响用户的视力。 在对人的心理上 网络游戏已经对青年人产生了巨大影响，许多青年人沉迷以网络游戏无法自拔。但虚拟 现实技术现在在游戏上发展最快，由于其真实的体验性，或许会有更多的人沉迷于游戏， 甚至出现现实与虚拟的混淆，进而影响社会的正常发展
但是它仍然存在一些问题 在技术上 没有真正进入虚拟世界的方法 在Oculus Rift开发圈有一个著名的笑话，每当有人让使用者站起来走走时，对方通常都不敢 轻易走动，因为Oculus Rift还依然要通过线缆连接到计算设备上，而这也大幅限制了使用者 的活动范围。 如何“输入”也是一大困扰 虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界中与目标进行互动。Oculus Rift只是对用户的头 部进行跟踪，但是并不能追踪身体的其它部位。比如玩家的手部动作现在就无法真正模拟。 “输入是能够给用户带来最重要和明显的体验，如果不能模拟动作，用户总会找不到自己 的手在哪里。”Luckey表示。 容易让人感到疲劳 所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中不同的使用摄像机。移 动着观看和静坐观看，二者带来的体验是截然不同的。镜头的加速移动，就会带来不同的 焦点，而这些如果运用不当，就会给用户带来恶心的感觉。甚至如果镜头移动的过于迅速， 直接会暂时影响用户的视力。 在对人的心理上 网络游戏已经对青年人产生了巨大影响，许多青年人沉迷以网络游戏无法自拔。但虚拟 现实技术现在在游戏上发展最快，由于其真实的体验性，或许会有更多的人沉迷于游戏， 甚至出现现实与虚拟的混淆，进而影响社会的正常发展
结倍： 虽然虚拟现实技术有诸多的问题，对人会产生不可预知 的影响，但是作为一项伟大的创新技术，它可以通过虚 拟实验和推演而减少对现实的破坏，减少对现实资源的 消耗，在只有一次机会的现实中牢牢抓住这一次机会。 双刃剑固然会伤害到自己，但是只要趋利避害，正当使 用，对人类社会将会有不可估量的价值。 流痛富春G贝 6媚王N962013.0924152752379145
结语： 虽然虚拟现实技术有诸多的问题，对人会产生不可预知 的影响，但是作为一项伟大的创新技术，它可以通过虚 拟实验和推演而减少对现实的破坏，减少对现实资源的 消耗，在只有一次机会的现实中牢牢抓住这一次机会。 双刃剑固然会伤害到自己，但是只要趋利避害，正当使 用，对人类社会将会有不可估量的价值
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