第1章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理和硬件要求1.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

婁巖教授了解虛擬現(xiàn)實(shí)的定義、基本特性、系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。掌握虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的原理、實(shí)現(xiàn)方法和硬件要求。了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。本章要點(diǎn)/computer要點(diǎn)本章教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)制作幻燈片（參考教材、課件、網(wǎng)絡(luò)檢索）二、網(wǎng)絡(luò)檢索醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，制作演講幻燈片（提升能力，學(xué)生自由選作）本章教學(xué)設(shè)計(jì)1、典型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（沉浸型、增強(qiáng)型、桌面型、分布式）；2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床和生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用案例；3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)工具。VIRTUALREALITY1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)（VR)，即本來沒有的事物和環(huán)境，通過各種技術(shù)虛擬出來，讓人感覺如真實(shí)的一樣。VR是建立在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、娛樂等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是21世紀(jì)大有發(fā)展前途的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

虛擬仿真案例1：人類胚胎發(fā)育全過程

虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality，簡稱VR)或稱虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)，是一種逼真的視、聽、觸覺一體化的計(jì)算機(jī)生成環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互作用和相互影響，從而獲得等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。1.虛擬現(xiàn)實(shí)的定義1.虛擬現(xiàn)實(shí)的定義虛擬現(xiàn)實(shí)就是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)酷似客觀環(huán)境、超越客觀時(shí)空、使人能沉浸其中、又能駕馭它的和諧人機(jī)環(huán)境，既由多維信息所構(gòu)成的可操縱的空間。

虛擬仿真案例2：藥物治療肝臟疾病2.虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征由于沉浸感、交互性和構(gòu)想性三個(gè)特性的英文單詞的第一個(gè)字母均為I，所以這三個(gè)特征又通常被統(tǒng)稱為3I特性。3I沉浸感Immersion虛擬現(xiàn)實(shí)最重要的特點(diǎn)就是“逼真”與“交互”性。2.虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征人仿佛置身于真實(shí)環(huán)境中與各種物體及現(xiàn)象相互作用。參與者在虛擬世界中，有如身臨其境一樣。環(huán)境中的物體和特性，按照自然規(guī)律發(fā)展和變化，讓人有如身臨其境般感受視覺、聽覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)覺、味覺和嗅覺的變化。三維模型數(shù)據(jù)庫幾何構(gòu)造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)接口用戶應(yīng)用系統(tǒng)仿真管理器效果產(chǎn)生器跟蹤其他輸入用戶實(shí)景仿真器應(yīng)用系統(tǒng)1.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的四個(gè)組成部分1.效果產(chǎn)生器完成人與虛擬場景交互的接口裝置。包括能產(chǎn)生沉浸感受的各類輸出裝置，以及能測定視線方向和手指動(dòng)作的輸入裝置。未來將會(huì)開發(fā)出模擬味覺和嗅覺的設(shè)備，那時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)將更加真實(shí)。觸覺、位置感方面頭盔式立體顯示儀等聽覺方面視覺方面立體音響、語音識(shí)別等“數(shù)據(jù)手套”、“數(shù)據(jù)服”、眼球運(yùn)動(dòng)檢測等裝置目前已經(jīng)開發(fā)出來的產(chǎn)品有2.實(shí)景仿真器是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部分，是VR的引擎。數(shù)據(jù)庫的建立和管理等。數(shù)據(jù)庫用來存放整個(gè)虛擬世界中所有對(duì)象模型的相關(guān)信息。三維立體聲的生成、三維場景的實(shí)時(shí)繪制；虛擬世界中對(duì)象的幾何模型，物理模型，行為模型的建立和管理；其工作原理是負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)、訪問與之任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行任務(wù)要求的實(shí)時(shí)計(jì)算，從而更新虛擬世界的狀態(tài)，并把結(jié)果反饋給（輸出）顯示設(shè)備。仿真動(dòng)態(tài)邏輯結(jié)構(gòu)3.應(yīng)用系統(tǒng)

面向不同虛擬過程的軟件部分。仿真對(duì)象之間的交互關(guān)系仿真對(duì)象與用戶之間的交互關(guān)系4.幾何構(gòu)造系統(tǒng)提供了描述仿真對(duì)象的物理特性（外形、顏色、位置）的信息，然后，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)在生成虛擬境界時(shí)，要使用和處理這些信息。

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理和硬件要求若想構(gòu)造一個(gè)虛擬環(huán)境，在硬件方面需要有以下幾類設(shè)備的支持：虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件要求跟蹤系統(tǒng)：用以確定參與者的頭、手和身軀的位置；觸覺系統(tǒng)：提供參與者感知力與壓力的反饋；音頻系統(tǒng)：提供立體聲源和判定空間位置；高性能計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)