虛（xū）擬現實（Virtual Reality，簡（jiǎn）稱VR），是一種基於（yú）可計算信息的沉浸式交互環境，具體地說，就是采（cǎi）用以計算（suàn）機（jī）技術為核（hé）心的現代高科技生成逼真的（de）視、聽、觸覺一體化的特（tè）定範圍的虛（xū）擬環境（jìng），用戶借助必要的設備以自然的方式與（yǔ）虛擬環境中的對象進行交互作用（yòng）、相互影響，從而產生親臨等同真實環境的感（gǎn）受和體驗。

　　VR思（sī）想的起源（yuán）可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會議上的《終很的顯示》報告（gào），而Virtual Reality一（yī）詞是80年代初美國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（de）應用過程（chéng）中（zhōng）的結晶和反映，不僅包括圖形學、圖像處理、模式識別、網絡技術、並行處理（lǐ）技術、人（rén）工智能等高性能計算（suàn）技（jì）術，而（ér）且涉（shè）及數學、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（shí）物虛化、虛物實化和高性能的計算處理（lǐ）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化（huà）空間的（de）一種映射，主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點（diǎn）感應等關鍵技術，這些技術使得真實感虛擬世界（jiè）的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數（shù）據的獲取成為可能。它具體基於以下幾種技術：（1）基本模型構建技術。它是應用計算機技術（shù）生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體（tǐ）在相應（yīng）的3D虛擬世界中重構，並根據係統需求（qiú）保存部分物理屬性（xìng）。例（lì）如（rú）車輛在柏油地、草地、沙地和泥地上行駛時（shí）情況會有所不同，或（huò）對氣象數據進（jìn）行建模生成虛擬環境的氣（qì）象情況（kuàng）（陰天、晴天、雨、霧）等等（děng）。（2）空間跟蹤技術。主要是通（tōng）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（gǎn）器（qì），確定用戶的（de）頭、手、軀體或其他操作物在（zài）3D虛擬環境中的位置和方向。（3）聲音跟蹤技術（shù）：利用不同聲源的（de）聲音到達某一特（tè）定地點的時間差、相位差、聲壓差等（děng）進行虛擬環境的聲（shēng）音跟蹤。（4）視（shì）覺跟（gēn）蹤與視點感應技術。使用從視頻攝像機到X-Y平麵陣列、周圍光或者跟蹤光在圖像投影平麵不同時（shí）刻和不同位（wèi）置上的投影，計算被跟蹤對（duì）象的位（wèi）置和方向。

　　虛物（wù）實化是指確保用戶從虛擬環境中獲（huò）取同真實環境中一樣或相似的視覺、聽覺、力覺和觸覺等感官認知（zhī）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和聽覺（jiào）感知外，還（hái）有用戶能（néng）否在操縱虛擬物體的同時，感受到（dào）虛擬物體的反作用（yòng）力，從而產生觸覺和（hé）力覺感知。力覺感知主要由（yóu）計算機通過力反饋手套、力反饋操縱（zòng）杆（gǎn）對手指產（chǎn）生運（yùn）動阻尼從而使用戶感受到作用力的（de）方向和（hé）大小。觸覺反饋主要是（shì）基於視（shì）覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經、肌肉模（mó）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處理技術；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；多維信息數據的融合、數據壓縮以及數據庫的生成；包括命（mìng）令識別、語音識別，以及手勢和人（rén）的（de）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（jì）算，以及高（gāo）速、大規模（mó）的遠（yuǎn）程網絡技術。

然而（ér），不能（néng）把虛擬現實和模擬仿真混（hún）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（suàn）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擾下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應用過（guò）程（chéng）中，經常會有由燃燒源產（chǎn）生的（de）連續變化的（de）煙塵幹擾環境能見度的計算（suàn），從（cóng）而影響環境的視覺效果、仿真實體的運行和決策。 某些仿真平台和圖形圖像生成（chéng）係統也研究煙塵幹（gàn）擾下的能見（jiàn）度（dù）計算，仿真平台強調煙塵的準（zhǔn）確物（wù）理模型、幹（gàn）擾後的能見（jiàn）度準確計（jì）算以及（jí）對仿真實體的影響程度；圖形圖像生成係統著重於建立細致的幾何模型，估算光線穿過煙塵（chén）後的衰減。 而（ér）虛擬（nǐ）環境中煙塵幹擾下的能見度計算，不但要考慮煙塵的物理特性，遵循煙塵運動（dòng）的客觀規律，計算（suàn）影響仿真結（jié）果的相關（guān）數據，而且要生成用戶能通過視覺感知的（de）逼真圖形效果，使用戶在實時運（yùn）行的虛擬現實係統中產生親臨等同（tóng）真實環境的（de）感受和體驗。