虛擬現實（Virtual Reality，簡（jiǎn）稱（chēng）VR），是一種基於可計算信息的（de）沉浸式交互環境，具體（tǐ）地說，就是采用以計算機技術為核心的現代高（gāo）科技生成逼真的視、聽、觸覺（jiào）一體化的特定範圍的虛擬環境，用戶借（jiè）助必要的設備以自（zì）然的方式與虛擬（nǐ）環境（jìng）中的對（duì）象進行交互作用、相互影響，從而產生親臨等（děng）同真實環境的感受和（hé）體（tǐ）驗。

　　VR思想的起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會議（yì）上的《終很的顯示》報告（gào），而Virtual Reality一詞是80年代初美國VPL公司的創建人之一Jaron Lanier提出來的（de）。VR係統在若幹領域的成功應用，導致了它在90年代的興起。虛擬現實是高度發展的計算機技術在各種領（lǐng）域的應用過程中的結晶和反（fǎn）映，不僅包括圖形（xíng）學、圖像處理、模式識別、網絡技術、並行處理技術、人工智能等高性能計算技術，而且涉及數（shù）學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學和社會學等相關。

在虛擬環境中“作戰”
 
　　總的來說，實物虛化、虛物實化（huà）和高性能的計算處理技術是VR技術的3個主要方麵。實物虛化是現實世界空間向多維信息（xī）化空間的一（yī）種映射，主要包括基本模型構建、空間跟（gēn）蹤（zōng）、聲音（yīn）定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，這些（xiē）技術使得真實感虛擬世（shì）界（jiè）的生成、虛擬（nǐ）環境對用戶操（cāo）作的檢測和操作數據的獲取成為可能。它具體基於以下幾種技術：（1）基本模（mó）型構建技術。它（tā）是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎（chǔ），它將真（zhēn）實世（shì）界的對象物體在相應的3D虛擬世界中重（chóng）構，並根據係統需求保（bǎo）存部分物理屬性。例如車（chē）輛在柏油（yóu）地、草地、沙地和泥地上行駛時情況會有（yǒu）所不同，或對氣象數據進行建模生成虛擬環境的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）等等（děng）。（2）空間跟蹤技術（shù）。主要是通過頭盔顯示器、數據手套、數（shù）據衣等常用的交互設備上的空間傳感器，確定用戶的頭、手、軀體或（huò）其他操作物在（zài）3D虛擬環（huán）境中的位（wèi）置和方向。（3）聲音（yīn）跟蹤技術：利用（yòng）不同聲源的聲音到達某一特定地（dì）點的時間差、相位差、聲（shēng）壓差等進行虛擬環境的聲音跟蹤。（4）視覺跟蹤與視點感應技術。使用從視頻攝像機到X-Y平麵陣列（liè）、周圍光或者跟蹤光在圖像投影平麵不同時（shí）刻和不同位置上的投影，計算被跟蹤對象的位置和方向。

　　虛物實化是指確保用戶從（cóng）虛擬環境中獲取同真實環境中一樣或相似（sì）的視覺、聽覺、力覺和觸覺等（děng）感官認知的關鍵技術。能否讓參與者產生沉浸感的（de）關（guān）鍵（jiàn）因素除了（le）視覺和聽覺感知外，還有用戶能否在操縱虛擬物體的同時，感受到虛（xū）擬物體的反作用力，從而產生觸覺和（hé）力覺感知。力覺感知主要由計（jì）算機通過力反（fǎn）饋（kuì）手套、力反饋操縱杆（gǎn）對手指產生運動阻尼從而使用戶感受到作用力的方向和大小。觸覺反饋主要是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神（shén）經、肌肉模擬等方法來（lái）實現的。

　　高性能計算處理技術主要包括數據轉換和數（shù）據預處理技術；實時、逼真圖形圖像生成與顯示技術；多（duō）種聲音的合成與聲音空間化技術（shù）；多維信息數據的融（róng）合、數據壓縮（suō）以及數據庫（kù）的生成（chéng）；包括命令識別、語音識別（bié），以及手勢和人的麵部表情信（xìn）息的檢測等在內的模式識（shí）別；分布式與並行（háng）計算，以及（jí）高速（sù）、大規模的遠程網絡技術。

然而，不能把虛擬現實和（hé）模擬仿真混淆，兩者（zhě）是有一定區別的。概括地說，虛擬現實是模擬仿（fǎng）真在高性能（néng）計算機係統和信息處理環境下的發展和技術拓展。我們可以舉一個煙塵幹（gàn）擾（rǎo）下（xià）能見度計算的例子來說明這個問題。在構建分布式虛擬環境基礎信息平台（tái）應用過（guò）程中，經常會有由燃（rán）燒源產生的（de）連續變化的煙塵幹擾環境能見度的計算，從而影響環境（jìng）的（de）視覺效果、仿真實體的運行和決策。 某（mǒu）些（xiē）仿真（zhēn）平台和圖形圖像生成係統也研究煙塵（chén）幹擾（rǎo）下的能見度計算，仿真平台強調（diào）煙塵的準確（què）物理模型、幹擾後的能見度準確計算以及（jí）對仿真實體的影響程度；圖形圖像生成係統（tǒng）著重於建立細致的幾何模（mó）型，估算光線穿過煙塵後的衰減。 而虛擬環境中煙塵幹擾下的能見度（dù）計（jì）算，不但要考慮煙塵的物理特性，遵循煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結果的相關數（shù）據，而且要生成（chéng）用（yòng）戶（hù）能（néng）通過視覺感知的逼真圖形效果，使用（yòng）戶在實時運行的虛（xū）擬現實係統中（zhōng）產生親（qīn）臨等同真實環境的感受和體驗。