虛擬（nǐ）現實（Virtual Reality，簡稱VR），是一種基於可計算（suàn）信息（xī）的沉浸式（shì）交互環境，具體地說，就是采用以（yǐ）計算機技術為核心的現代高科技生成（chéng）逼真的視、聽、觸覺一體化的（de）特定範圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方（fāng）式與虛擬環境中的（de）對（duì）象進行交互作用、相互影響，從（cóng）而（ér）產生親臨等同真實環境的感受和體驗。

　　VR思想的起源（yuán）可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會議上的《終很的顯示》報（bào）告，而Virtual Reality一詞是80年（nián）代初美（měi）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（le）它在90年代（dài）的興起。虛擬現實是高度發展的計算機技術在各（gè）種（zhǒng）領域的（de）應用過程中的結晶和反映，不僅包括圖形學、圖像處理、模式識別、網絡技（jì）術、並（bìng）行處理技術、人工智能等高性能計算技術，而且（qiě）涉及數學（xué）、物理、通信，甚至與氣（qì）象、地理、美學（xué）、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（wù）實（shí）化和高性能的計（jì）算處理技術是VR技術的3個主要方麵。實物虛化是（shì）現實世界空間向多維（wéi）信息化空間（jiān）的一種映射（shè），主要包括（kuò）基（jī）本模型（xíng）構建、空間（jiān）跟（gēn）蹤、聲音（yīn）定位、視（shì）覺跟蹤和視點感應（yīng）等關鍵技術，這（zhè）些技術使得真實感虛擬（nǐ）世界的生（shēng）成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可能（néng）。它（tā）具體基於以下幾種技術：（1）基本模型構建技（jì）術。它是（shì）應用計算機技術生成虛擬（nǐ）世界的基礎，它將真實（shí）世界的（de）對象物體在相應的3D虛（xū）擬世界中重構，並根據係統（tǒng）需求保存部分物理屬性。例如車輛在柏油地、草地、沙地和泥地（dì）上行駛時情況會有所不同，或對氣象數據進行建模生成虛擬環（huán）境的氣象情況（陰天、晴天、雨（yǔ）、霧）等等（děng）。（2）空間跟蹤技術。主（zhǔ）要是通過頭盔顯示器、數（shù）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、軀體或其他操作物在3D虛擬環境中的位置和方向。（3）聲音跟（gēn）蹤技術：利用（yòng）不同聲源（yuán）的聲音到達某一特定地點的時間差、相位差、聲壓差等進行虛擬環境的（de）聲音跟蹤。（4）視覺跟蹤與視點感（gǎn）應技（jì）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刻和不同位置上（shàng）的（de）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（hù）從虛擬環境（jìng）中獲取同真實環境中一樣或相似的視覺、聽覺、力覺（jiào）和觸覺等感官認知（zhī）的關（guān）鍵（jiàn）技術。能否讓參（cān）與者產生沉浸感的關鍵因（yīn）素除了視覺和聽（tīng）覺感知外，還有用戶能否在操縱（zòng）虛（xū）擬物體的同時，感受到虛擬物體的反作用（yòng）力，從而產生觸覺（jiào）和力覺感知。力覺感知主要由計算機通過力反饋手套、力反（fǎn）饋操縱杆對（duì）手指產生（shēng）運（yùn）動（dòng）阻尼（ní）從而使用戶感受到作用力的方向和大小。觸（chù）覺反饋主要是基於視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經、肌肉模擬等方（fāng）法來實現的。

　　高性能（néng）計算處理技術主要包括數（shù）據轉換和數據預處理技術（shù）；實時（shí）、逼真圖形圖像生成（chéng）與顯示（shì）技術；多種聲音（yīn）的（de）合成與聲音空間化技術；多維信息數（shù）據的融合、數（shù）據壓縮以及數據庫的生成；包括命令識別、語音識（shí）別（bié），以及手勢和人的麵（miàn）部（bù）表情信息（xī）的檢測等（děng）在內的模式識（shí）別；分布式與並行（háng）計算，以及高速、大規模的遠程網絡技術。

然而，不能把虛擬（nǐ）現實和模擬仿真混淆，兩者是有一定區（qū）別的。概括地說，虛擬現實是模擬仿真在高性能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（gè）煙塵幹擾下能見（jiàn）度（dù）計算（suàn）的例子來說明這個問題。在構建分布式虛（xū）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變化的煙塵幹擾環境能見度的計算，從而影響環境的視覺效果、仿（fǎng）真實體的運（yùn）行（háng）和決策。 某些仿真平台和（hé）圖形圖像生成係統（tǒng）也研究煙塵（chén）幹擾下的能見度計算，仿真平台強調煙塵的準確（què）物（wù）理模型、幹擾後（hòu）的（de）能（néng）見度準確計算（suàn）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細致的幾何模型，估算光線穿過煙塵後的（de）衰減。 而虛擬環境中煙塵幹擾下的能見度（dù）計算，不但要（yào）考慮煙塵的（de）物理特性，遵循煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結（jié）果（guǒ）的相關數據，而且要生成用戶能通過（guò）視覺感（gǎn）知的逼真圖形效果，使用戶在實時運行的（de）虛擬現（xiàn）實係統中產生親臨等同真實環（huán）境的（de）感受和體驗。