1.2案例2：虚拟现实技术（完成人：顾庭玮） 1.2.1定义 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。 1.2.2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)。 1.2.3特征 虚拟现实的特征有三种。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；存在感是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；自主性是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。 1.2.4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。 1.2.5应用举例 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。如图 4所示。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGl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。 55 1.2 案例 2：虚拟现实技术（完成人：顾庭玮） 1.2.1 定义 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。 1.2.2 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 ）。 1.2.3 特征 虚拟现实的特征有三种。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；存在感是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；自主性是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。 1.2.4 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。 1.2.5 应用举例 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。如图 4 所示。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