第1章虚拟现实技术概论

第1章虚拟现实技术概论1.1虚拟现实技术的基本概念1.2虚拟现实系统的组成1.3虚拟现实技术的原理和硬件要求1.4虚拟现实技术的主要应用领域

娄岩教授了解虚拟现实的定义、基本特性、系统组成和关键技术。掌握虚拟现实系统的原理、实现方法和硬件要求。了解虚拟现实技术的应用领域。本章要点/computer要点本章教学设计教学设计一、学习知识点制作幻灯片（参考教材、课件、网络检索）二、网络检索医学虚拟现实技术的国内外发展现状，制作演讲幻灯片（提升能力，学生自由选作）本章教学设计1、典型的虚拟现实技术（沉浸型、增强型、桌面型、分布式）；2、虚拟现实技术在临床和生物医学的应用案例；3、虚拟现实技术的实现工具。VIRTUALREALITY1.1虚拟现实技术的基本概念虚拟现实（VR)，即本来没有的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，让人感觉如真实的一样。VR是建立在计算机图形学、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科基础上的综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用，被认为是21世纪大有发展前途的科学技术领域。

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虚拟现实(VirtualReality，简称VR)或称虚拟环境(VirtualEnvironment)，是一种逼真的视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用和相互影响，从而获得等同真实环境的感受和体验。1.虚拟现实的定义1.虚拟现实的定义虚拟现实就是要创建一个酷似客观环境、超越客观时空、使人能沉浸其中、又能驾驭它的和谐人机环境，既由多维信息所构成的可操纵的空间。

虚拟仿真案例2：药物治疗肝脏疾病2.虚拟现实的基本特征由于沉浸感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特征又通常被统称为3I特性。3I沉浸感Immersion虚拟现实最重要的特点就是“逼真”与“交互”性。2.虚拟现实的基本特征人仿佛置身于真实环境中与各种物体及现象相互作用。参与者在虚拟世界中，有如身临其境一样。环境中的物体和特性，按照自然规律发展和变化，让人有如身临其境般感受视觉、听觉、触觉、运动觉、味觉和嗅觉的变化。三维模型数据库几何构造系统计算机接口用户应用系统仿真管理器效果产生器跟踪其他输入用户实景仿真器应用系统1.2虚拟现实系统的四个组成部分1.效果产生器完成人与虚拟场景交互的接口装置。包括能产生沉浸感受的各类输出装置，以及能测定视线方向和手指动作的输入装置。未来将会开发出模拟味觉和嗅觉的设备，那时虚拟现实将更加真实。触觉、位置感方面头盔式立体显示仪等听觉方面视觉方面立体音响、语音识别等“数据手套”、“数据服”、眼球运动检测等装置目前已经开发出来的产品有2.实景仿真器是虚拟现实系统的核心部分，是VR的引擎。数据库的建立和管理等。数据库用来存放整个虚拟世界中所有对象模型的相关信息。三维立体声的生成、三维场景的实时绘制；虚拟世界中对象的几何模型，物理模型，行为模型的建立和管理；其工作原理是负责从输入设备中读取数据、访问与之任务相关的数据库，执行任务要求的实时计算，从而更新虚拟世界的状态，并把结果反馈给（输出）显示设备。仿真动态逻辑结构3.应用系统

面向不同虚拟过程的软件部分。仿真对象之间的交互关系仿真对象与用户之间的交互关系4.几何构造系统提供了描述仿真对象的物理特性（外形、颜色、位置）的信息，然后，虚拟现实系统中的应用系统在生成虚拟境界时，要使用和处理这些信息。

1.3虚拟现实技术的原理和硬件要求若想构造一个虚拟环境，在硬件方面需要有以下几类设备的支持：虚拟现实的硬件要求跟踪系统：用以确定参与者的头、手和身躯的位置；触觉系统：提供参与者感知力与压力的反馈；音频系统：提供立体声源和判定空间位置；高性能计算机处理系统