14、虚拟现实与机器人手术：技术、应用与挑战

虚拟现实与机器人手术：技术、应用与挑战

1. 虚拟现实简介

虚拟现实（VR）主要致力于构建沉浸式世界。尽管如今的音频和视觉呈现具有很高的感官质量，但仍存在不足，这促使人们深入研究以提高其真实感。研究范围涵盖增强图形特征（如尺寸、视野、参考深度、图像质量、渲染时长）、音频质量（如性能、同时发声源数量、比特率、空间化）、触觉信号（如振动位置和程度、人体存在感、延迟）、嗅觉指示（如香气生成、故事线生成和香味种类），甚至味觉生成（如准确性、样本服务）。

这些改进有助于提升感官一致性和用户参与度，唤起对场景的感知。然而，更智能的虚拟世界并不一定带来更好的VR体验。VR的应用不仅局限于娱乐领域，还涉及教育、连接、理性思考、恐惧症和疼痛管理等方面。例如，在教学模拟中，引人入胜的学习环境能激发灵感和专注力，有助于掌握细微的理论知识；VR恐惧症教学着重引发对真实危险的反应和互动；VR疼痛缓解在常规、高强度诊断成像过程中对放松患者大脑显示出巨大潜力。

在实际体验中，人类感官接收的感觉会通过神经系统，经过往经验“过滤”并结合当前状态被感知，同时记忆会被处理以供后续恢复和分析。新的体验可能改变患者的心理状态。构建适合大众的VR环境具有挑战性，且用户进入虚拟世界的时间有限。但一些内容导向的变量，如带来全新感知、让用户实现现实中无法完成的事情、促进学习和创造，可能是打造更广泛接受的神奇感知的前提。最重要的是，VR技术要为用户提供内在价值，满足个人或共同需求，这样的体验才更难忘，也更能促使人们使用虚拟环境。

2. VR背后的技术

2.1 虚拟现实显示技术

像Powerwalls这样的简化立体视觉投影适用于某些领域，但沉浸感较弱。目前，这类系统