虛擬現實（shí）（Virtual Reality，簡稱VR），是一種基於可（kě）計算信息的（de）沉浸式交互環境，具體地說，就是采用以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一（yī）體（tǐ）化的特定範圍的（de）虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗。

　　VR思想的起源（yuán）可追（zhuī）溯到1965年（nián）Ivan Sutherland在IFIP會議上的《終很的顯示》報告，而Virtual Reality一詞是（shì）80年代（dài）初美國VPL公司的創建人之一Jaron Lanier提出來的。VR係（xì）統在若幹領域的（de）成功應用，導致了它在90年代的（de）興起。虛擬現（xiàn）實是高度發展（zhǎn）的計算機技術在各種領域的應用過程中的結晶（jīng）和反映，不僅包（bāo）括圖形學、圖像處理、模式識別、網絡技術、並行處理技術、人工智（zhì）能等高性（xìng）能計算（suàn）技術，而且涉及數學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學和社（shè）會學等相關。

在虛擬（nǐ）環境中“作戰”
 
　　總的來說，實物虛化、虛物實化和高性能的計算處理技術是VR技術的3個主要方（fāng）麵。實物虛化是現實世界空間向多維信息化空間的一（yī）種映射，主（zhǔ）要（yào）包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等（děng）關鍵技術，這些技術使得真實感（gǎn）虛擬世界的生成（chéng）、虛擬環境對（duì）用戶操作的檢測（cè）和（hé）操作數據的（de）獲取（qǔ）成為可能。它具體基於以（yǐ）下幾種技術：（1）基本模型構建技術。它是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體（tǐ）在相應的3D虛擬世（shì）界中重（chóng）構，並根據係統需求保存部（bù）分物理（lǐ）屬性。例如車（chē）輛在柏油地、草地、沙地和泥地上行駛時情況會有所不同，或對氣象數據進行建模生（shēng）成虛（xū）擬環境的氣（qì）象情況（陰天、晴天、雨、霧）等等。（2）空間跟蹤（zōng）技術。主要是通過頭盔（kuī）顯示器、數據（jù）手套、數據衣等常用的交互設備上的空間（jiān）傳（chuán）感器，確定用戶的頭（tóu）、手、軀體或其他操作物在3D虛擬環境中的位置和方向。（3）聲音跟蹤技（jì）術：利用（yòng）不同聲源的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差（chà）、聲壓差等進（jìn）行虛（xū）擬環（huán）境的聲音跟蹤。（4）視覺跟蹤與視點感應技術。使（shǐ）用從視頻攝像（xiàng）機到X-Y平麵陣列、周圍光或（huò）者跟蹤光在圖像投影平麵不同時刻和不同位置上的投影，計算被跟（gēn）蹤對象的位（wèi）置和方（fāng）向。

　　虛物實化是指確保用戶從虛擬環境中獲（huò）取同真實環境（jìng）中一樣或相似的（de）視覺、聽（tīng）覺、力覺和觸覺等感官認知的關鍵技術。能否讓參（cān）與者（zhě）產生沉浸感的關鍵因素除了視覺和（hé）聽覺感知外（wài），還有用戶能否在操縱虛擬物體的同時，感受到虛擬物（wù）體的反作用力，從而產生觸覺（jiào）和力覺感知。力覺感知主要由計算機通（tōng）過力反饋手套、力（lì）反饋操縱杆對手指產（chǎn）生運動阻尼從而使用戶感受到作用力的（de）方向和大小。觸覺反饋主要（yào）是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經（jīng）、肌肉模擬等方法來實（shí）現的。

　　高性能（néng）計算處理技術主要包括數據轉換和數據預處（chù）理技術；實時（shí）、逼真圖形圖像生成與顯示技術；多種聲音的合成與聲音空間化技術；多維信息數（shù）據的融合、數據壓縮以及數據（jù）庫的生成；包括命令（lìng）識別、語音識別，以及手勢（shì）和人的麵部表情信息的檢測等（děng）在內的模式識別（bié）；分布式與並行計算，以及高（gāo）速、大規模的遠程網絡技術。

然（rán）而，不能把虛擬現實和模擬仿真混淆，兩者是有（yǒu）一定區別的。概括地（dì）說，虛（xū）擬現實是模擬仿真在（zài）高性能計算（suàn）機係統（tǒng）和信息處理環（huán）境下的發展和（hé）技（jì）術拓（tuò）展。我們可以舉一個煙塵幹擾下能見度計算的（de）例子來說明這個（gè）問題。在構（gòu）建分布式虛擬環境基礎信息平台應用過程中（zhōng），經常會有由燃燒源產生的連續變化的煙塵（chén）幹擾環境能見度的計算，從而影響環境的視覺效（xiào）果、仿（fǎng）真實體的運行和決策。 某些（xiē）仿（fǎng）真平台和圖形圖像生成係統（tǒng）也研究煙塵幹擾下的能見度計算，仿（fǎng）真平台強調煙塵的準確物理模型（xíng）、幹擾後的能見度準確計算以及對仿真實體的影響程（chéng）度；圖形圖像生成係統著重於建立細致的幾（jǐ）何模型，估算光線穿過煙塵後的衰減。 而虛（xū）擬環境中煙塵幹擾下的能見度計算，不但要考慮（lǜ）煙塵的物理（lǐ）特性，遵（zūn）循煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結果的相關數（shù）據，而（ér）且要生成用戶能（néng）通過視覺（jiào）感知的（de）逼真圖形效果，使用戶在實時運行的虛擬現實係統中產生親臨等同真實環境的感受和體驗。