簡介

所謂虛擬現實，顧名思義，就是虛擬和現實相互結合。從理論上來講，虛擬現實技術（VR）是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現實技術就是利用現實生活中的數據，通過計算機技術產生的電子信號，將其與各種輸出設備結合使其轉化為能夠讓人們感受到的現象，這些現象可以是現實中真真切切的物體，也可以是我們肉眼所看不到的物質，通過三維模型表現出來。因為這些現象不是我們直接所能看到的，而是通過計算機技術模擬出來的現實中的世界，故稱為虛擬現實。 

虛擬現實技術受到了越來越多人的認可，用戶可以在虛擬現實世界體驗到最真實的感受，其模擬環(huán)境的真實性與現實世界難辨真假，讓人有種身臨其境的感覺；同時，虛擬現實具有一切人類所擁有的感知功能，比如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知系統(tǒng)；最后，它具有超強的仿真系統(tǒng)，真正實現了人機交互，使人在操作過程中，可以隨意操作并且得到環(huán)境最真實的反饋。正是虛擬現實技術的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛。

特征

1、沉浸性

沉浸性是虛擬現實技術最主要的特征，就是讓用戶成為并感受到自己是計算機系統(tǒng)所創(chuàng)造環(huán)境中的一部分，虛擬現實技術的沉浸性取決于用戶的感知系統(tǒng)，當使用者感知到虛擬世界的刺激時，包括觸覺、味覺、嗅覺、運動感知等，便會產生思維共鳴，造成心理沉浸，感覺如同進入真實世界。 

2、交互性

交互性是指用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度，使用者進入虛擬空間，相應的技術讓使用者跟環(huán)境產生相互作用，當使用者進行某種操作時，周圍的環(huán)境也會做出某種反應。如使用者接觸到虛擬空間中的物體，那么使用者手上應該能夠感受到，若使用者對物體有所動作，物體的位置和狀態(tài)也應改變。 

3、多感知性

多感知性表示計算機技術應該擁有很多感知方式，比如聽覺，觸覺、嗅覺等等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前大多數虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、觸覺、運動等幾種。 

4、構想性

構想性也稱想象性，使用者在虛擬空間中，可以與周圍物體進行互動，可以拓寬認知范圍，創(chuàng)造客觀世界不存在的場景或不可能發(fā)生的環(huán)境。構想可以理解為使用者進入虛擬空間，根據自己的感覺與認知能力吸收知識，發(fā)散拓寬思維，創(chuàng)立新的概念和環(huán)境。 

5、自主性

是指虛擬環(huán)境中物體依據物理定律動作的程度。如當受到力的推動時，物體會向力的方向移動、或翻倒、或從桌面落到地面等。 

關鍵技術

虛擬現實的關鍵技術主要包括：

1、動態(tài)環(huán)境建模技術

虛擬環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內容，目的就是獲取實際環(huán)境的三維數據，并根據應用的需要建立相應的虛擬環(huán)境模型。 

2、實時三維圖形生成技術

三維圖形的生成技術已經較為成熟，那么關鍵就是“實時”生成。為保證實時，至少保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。 

3、立體顯示和傳感器技術

虛擬現實的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術的發(fā)展，現有的設備不能滿足需要，力學和觸覺傳感裝置的研究也有待進一步深入，虛擬現實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。 

4、應用系統(tǒng)開發(fā)工具

虛擬現實應用的關鍵是尋找合適的場合和對象，選擇適當的應用對象可以大幅度提高生產效率，減輕勞動強度，提高產品質量。想要達到這一目的，則需要研究虛擬現實的開發(fā)工具。

5、系統(tǒng)集成技術

由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術起著至關重要的作用，集成技術包括信息的同步技術、模型的標定技術、數據轉換技術、數據管理模型、識別與合成技術等。 

技術應用

1、在影視娛樂中的應用

虛擬現實

虛擬現實

近年來，由于虛擬現實技術在影視業(yè)的廣泛應用，以虛擬現實技術為主而建立的第一現場9DVR體驗館得以實現。第一現場9DVR體驗館自建成以來，在影視娛樂市場中的影響力非常大，此體驗館可以讓觀影者體會到置身于真實場景之中的感覺，讓體驗者沉浸在影片所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境之中。同時，隨著虛擬現實技術的不斷創(chuàng)新，此技術在游戲領域也得到了快速發(fā)展。虛擬現實技術是利用電腦產生的三維虛擬空間，而三維游戲剛好是建立在此技術之上的，三維游戲幾乎包含了虛擬現實的全部技術，使得游戲在保持實時性和交互性的同時，也大幅提升了游戲的真實感。 [2] 

2、在教育中的應用

如今，虛擬現實技術已經成為促進教育發(fā)展的一種新型教育手段。傳統(tǒng)的教育只是一味的給學生灌輸知識，而現在利用虛擬現實技術可以幫助學生打造生動、逼真的學習環(huán)境，使學生通過真實感受來增強記憶，相比于被動性灌輸，利用虛擬現實技術來進行自主學習更容易讓學生接受，這種方式更容易激發(fā)學生的學習興趣。此外，各大院校利用虛擬現實技術還建立了與學科相關的虛擬實驗室來幫助學生更好的學習。 [2] 

3、在設計領域的應用

虛擬現實技術在設計領域小有成就，例如室內設計，人們可以利用虛擬現實技術把室內結構、房屋外形通過虛擬技術表現出來，使之變成可以看的見的物體和環(huán)境。同時，在設計初期，設計師可以將自己的想法通過虛擬現實技術模擬出來，可以在虛擬環(huán)境中預先看到室內的實際效果，這樣既節(jié)省了時間，又降低了成本。 [2] 

4、虛擬現實在醫(yī)學方面的應用

醫(yī)學專家們利用計算機，在虛擬空間中模擬出人體組織和器官，讓學生在其中進行模擬操作，并且能讓學生感受到手術刀切入人體肌肉組織、觸碰到骨頭的感覺，使學生能夠更快的掌握手術要領。而且，主刀醫(yī)生們在手術前，也可以建立一個病人身體的虛擬模型，在虛擬空間中先進行一次手術預演，這樣能夠大大提高手術的成功率，讓更多的病人得以痊愈。 [7] 

5、虛擬現實在軍事方面的應用

由于虛擬現實的立體感和真實感，在軍事方面，人們將地圖上的山川地貌、海洋湖泊等數據通過計算機進行編寫，利用虛擬現實技術，能將原本平面的地圖變成一幅三維立體的地形圖，再通過全息技術將其投影出來，這更有助于進行軍事演習等訓練，提高我國的綜合國力。 [7] 

除此之外，現在的戰(zhàn)爭是信息化戰(zhàn)爭，戰(zhàn)爭機器都朝著自動化方向發(fā)展，無人機便是信息化戰(zhàn)爭的最典型產物。無人機由于它的自動化以及便利性深受各國喜愛，在戰(zhàn)士訓練期間，可以利用虛擬現實技術去模擬無人機的飛行、射擊等工作模式。戰(zhàn)爭期間，軍人也可以通過眼鏡、頭盔等機器操控無人機進行偵察和暗殺任務，減小戰(zhàn)爭中軍人的傷亡率。由于虛擬現實技術能將無人機拍攝到的場景立體化，降低操作難度，提高偵查效率，所以無人機和虛擬現實技術的發(fā)展刻不容緩。 [7] 

6、虛擬現實在航空航天方面的應用

由于航空航天是一項耗資巨大，非常繁瑣的工程，所以，人們利用虛擬現實技術和計算機的統(tǒng)計模擬，在虛擬空間中重現了現實中的航天飛機與飛行環(huán)境，使飛行員在虛擬空間中進行飛行訓練和實驗操作，極大地降低了實驗經費和實驗的危險系數。