虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR），是一種基於可（kě）計（jì）算信息的（de）沉浸式交（jiāo）互環境，具（jù）體地說，就是采用以計算機技術（shù）為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定範圍的虛擬環（huán）境，用戶借助必要的設備以（yǐ）自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相（xiàng）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（qǐ）源可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會議（yì）上的《終很的顯示》報告，而Virtual Reality一詞是80年代初美國（guó）VPL公司的創建人之一Jaron Lanier提出來的。VR係統在若幹領域的成功應用，導致了（le）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域的應用過程中的（de）結（jié）晶和反映，不僅包括圖形學、圖像處理、模式識別、網絡技術、並行處理技術、人工智能等高性能計算技術，而且涉及數學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學（xué）、心理（lǐ）學和社會學等相關。

在虛擬環境中“作（zuò）戰”
 
　　總的來說，實物虛化（huà）、虛物實化和高性能的計算處理技術是VR技術的3個主要方麵（miàn）。實物虛化是（shì）現（xiàn）實世界空間向多維信息化空間的一種映射，主要包括基本模型構（gòu）建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感（gǎn）應等關鍵技術（shù），這些技術（shù）使（shǐ）得（dé）真實（shí）感虛擬世界的（de）生成（chéng）、虛擬環境對（duì）用戶操作的檢測和操作數據（jù）的獲取成為可能。它具（jù）體基於以下（xià）幾種（zhǒng）技術：（1）基本模型構建技術。它是應（yīng）用計（jì）算機技（jì）術生成虛擬世界的基礎，它將（jiāng）真實世界的對象物體在相應的3D虛擬世界中重構，並根據係統（tǒng）需求保存部分物理屬（shǔ）性。例如車輛在柏油地、草地（dì）、沙地和泥地上行駛時情況會有所不同，或對氣象數據（jù）進行建模生成虛擬環境的氣象情況（陰天（tiān）、晴天、雨、霧）等等。（2）空間跟蹤技術（shù）。主要是通過頭盔顯示器、數據手套、數據衣等常用的交互設備上的空間傳感器，確定用戶的頭、手（shǒu）、軀體或其他操作物在3D虛擬環境中的（de）位（wèi）置和方向。（3）聲（shēng）音跟（gēn）蹤技術：利用不同聲源的聲音（yīn）到達某一特（tè）定地點的時間差、相位差、聲（shēng）壓差等進行虛擬環境的聲（shēng）音跟蹤。（4）視覺跟蹤與視點感應（yīng）技術（shù）。使用（yòng）從視頻攝像機到X-Y平麵陣列、周圍光或者跟蹤光在圖像投影平麵不（bú）同時刻和不（bú）同位置上的投影，計算（suàn）被跟蹤對象的位置和方向。

　　虛物實（shí）化是指確保用戶從虛擬環境中獲取同真實（shí）環境中一樣或相似的視覺、聽覺、力（lì）覺和觸覺等感官認知的關鍵技術。能否讓參與者產生沉浸感的關鍵因素除了視覺（jiào）和聽覺感知外，還有用戶能否在操縱虛擬（nǐ）物體（tǐ）的同時，感受（shòu）到虛擬物（wù）體的反作用力，從（cóng）而產生觸（chù）覺和力覺感（gǎn）知。力（lì）覺感（gǎn）知（zhī）主要由計算機通過力反饋（kuì）手套、力反饋操縱杆（gǎn）對手指產生運動（dòng）阻（zǔ）尼從而使用戶感受到作用（yòng）力的方向和（hé）大小。觸覺反饋主要是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電（diàn）子觸（chù）感（gǎn）和神經、肌（jī）肉（ròu）模擬（nǐ）等方法來實現的。

　　高（gāo）性能計算（suàn）處（chù）理技術主要包括數據轉換和數據預處理技術；實時、逼真圖形圖像生成與顯示（shì）技術（shù）；多種聲（shēng）音的合成（chéng）與聲音空間化技（jì）術；多維信息數據的融合、數據壓縮以及數據庫（kù）的（de）生（shēng）成；包括命令識別、語音識別，以及（jí）手勢（shì）和（hé）人的麵部表情信息的檢測等在內的模式識別（bié）；分布式與並行計算，以及高（gāo）速、大規模的遠程網絡技術。

然而，不能把虛擬現實和模擬仿真混淆，兩者是有一定區別的。概括地說，虛擬現實（shí）是模擬仿真在高性能計算機係（xì）統和信息處理環境下的發展和技術拓展。我們（men）可以舉一個煙塵幹擾下能見度計算的例子來說明（míng）這個問（wèn）題。在（zài）構建分布式虛擬環境（jìng）基礎信息平台（tái）應用過程中，經常會（huì）有由燃燒源產生的連（lián）續變化的煙塵幹擾環境能見度的計算，從而影響環境的（de）視覺效果、仿真實體（tǐ）的運行和決策。 某些仿真平台和圖形圖像生成係（xì）統也研究煙塵幹擾下的能見度（dù）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算以（yǐ）及對仿真實體的影響程度；圖形圖像生成係統著重於建立（lì）細致的幾何模型，估算光線穿過煙塵後的衰減。 而虛擬環境中煙塵幹擾下的（de）能見度計（jì）算，不但要考慮煙塵的物理特性，遵循煙塵運動的（de）客觀規律，計算影響仿真結果的相關數據，而且要生成用（yòng）戶能通過視覺感知的逼真圖（tú）形效果，使用戶在實（shí）時（shí）運行的虛擬（nǐ）現實係統（tǒng）中（zhōng）產生親臨等同（tóng）真實環境的感受和體驗。