虛擬現（xiàn）實（shí）（Virtual Reality，簡稱（chēng）VR），是一種基於可計算信息（xī）的沉（chén）浸（jìn）式交互環境，具體地說，就是（shì）采用以計算機技術為核心的現代高科技生成（chéng）逼真的（de）視、聽、觸覺一體化的特定範圍（wéi）的（de）虛擬環（huán）境，用戶借助必（bì）要（yào）的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象（xiàng）進行交互作用、相互影響，從而產生親（qīn）臨等同真實環（huán）境的感受和體驗。

　　VR思想的起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會議上的《終很的顯示》報告，而（ér）Virtual Reality一詞是（shì）80年代初美國VPL公司的創建人（rén）之一Jaron Lanier提出來的（de）。VR係統在若幹領域的成（chéng）功應用，導致了它在90年代的興起。虛擬現實是高（gāo）度（dù）發展的計算機技術（shù）在（zài）各（gè）種領域的應用過程中的結晶和反映，不僅包括圖形學、圖（tú）像處理、模式識別、網絡技（jì）術、並行處（chù）理技術、人工智能等高性能計算技術，而且涉及數學、物（wù）理（lǐ）、通信（xìn），甚至與氣象、地理、美學、心理學和社會學等相關。

在（zài）虛擬環（huán）境中（zhōng）“作戰”
 
　　總的來說，實物虛化、虛物（wù）實（shí）化和高（gāo）性能的計（jì）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（xìn）息化空間的（de）一種映射，主要包括基本模型構（gòu）建、空間跟蹤、聲音定位、視（shì）覺跟蹤和視點感應（yīng）等關鍵技（jì）術，這些技術使得真實（shí）感（gǎn）虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操（cāo）作（zuò）數據的（de）獲取成為可能（néng）。它具體基於以下幾種技術（shù）：（1）基本模型構建技術。它（tā）是應用計算機技術生成虛擬（nǐ）世界的基礎，它將真實世界的對象（xiàng）物體在相應的3D虛擬世界中重構（gòu），並根據係統需求保存部分物理屬（shǔ）性。例如車輛（liàng）在（zài）柏油地、草地、沙地和泥（ní）地上行駛時情況會有所不同，或對氣象數（shù）據進行建模（mó）生成（chéng）虛擬環境的氣象情（qíng）況（陰天、晴天、雨（yǔ）、霧）等等。（2）空間跟蹤（zōng）技術。主要是通過頭盔顯示器、數據手套、數據衣等（děng）常用的交互設備上的空間傳感器，確定用戶的頭、手、軀（qū）體或其（qí）他操（cāo）作物在3D虛擬環境（jìng）中的（de）位置和方向。（3）聲音跟蹤技術：利用不同聲源的聲音到達某一特（tè）定地（dì）點的時間（jiān）差（chà）、相位差、聲壓差等進行虛擬環（huán）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（xiàng）機到X-Y平麵陣列、周圍光或者跟蹤（zōng）光在圖像（xiàng）投影（yǐng）平麵不同時刻和不同位置上的投影，計算（suàn）被跟蹤對象的位置和方向。

　　虛物實化是指確保（bǎo）用戶從虛擬環境中獲取同真實環境中一樣或相似的視覺、聽覺（jiào）、力覺和觸覺等感官認（rèn）知的關鍵技術（shù）。能否讓（ràng）參與者產生沉浸感的關鍵因素除了視覺和聽覺感知（zhī）外（wài），還有用戶能否在操縱虛擬物體（tǐ）的同時，感受到虛擬物體的反作用力，從而（ér）產生觸覺和力覺感知（zhī）。力覺（jiào）感知主要由計算機通過力反饋手套、力反（fǎn）饋操（cāo）縱杆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（shì）覺、氣壓感、振動觸感、電子（zǐ）觸感和神經、肌肉模擬等方法來實現的。

　　高性能計算處理技術主要包括數據轉換和數據預（yù）處理技術；實時、逼真圖形圖像生成與顯示技術（shù）；多種聲音的合成與聲（shēng）音空間化技術（shù）；多維信息數據的融合、數據壓縮以及數據庫的生成；包括命令（lìng）識別、語音（yīn）識別，以及手勢和（hé）人的麵部表情信息（xī）的檢測等在內的模式識別；分布式與並行計算，以及高速、大規模的（de）遠程網絡技術。

然而，不能把虛（xū）擬（nǐ）現實和模擬仿真混淆，兩者是有一定區別的。概（gài）括地說，虛（xū）擬現實是模擬仿真在高性能計算機（jī）係統和信（xìn）息處理環境下的發展和技術（shù）拓展（zhǎn）。我們可以（yǐ）舉一個煙塵幹擾下能（néng）見度計（jì）算的例（lì）子來說明這個問題（tí）。在構建分布式虛擬環境（jìng）基礎信息平台應用過程中，經常會有由燃燒源產生的連續（xù）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（jiào）效果、仿真實體（tǐ）的運（yùn）行和決策。 某些仿（fǎng）真平台和（hé）圖（tú）形圖像生成係統也研究煙塵幹擾下的能見度計算，仿真平台強調煙塵的準確物理模型、幹擾後的能見度準確計（jì）算以及對（duì）仿真（zhēn）實體（tǐ）的影響程度；圖形圖像生成係（xì）統著（zhe）重於建立細致的幾何模（mó）型，估算光線穿過煙塵後的（de）衰減。 而虛擬環境中煙塵幹（gàn）擾下（xià）的能見度計算，不但要考慮煙塵的物理特性，遵循（xún）煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結果的相關（guān）數據，而且要生成用戶能通過（guò）視（shì）覺感知的逼真圖形效（xiào）果，使用戶在實時（shí）運（yùn）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。