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什么是“虚拟现实”？
虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一种基于计算机技术的新型交互方式，通过仿真环境和设备进行人机交互，将人带入到一个虚拟的三维空间中，让人和计算机构成一个交互式、全沉浸的虚拟世界。
下面将从三个方面来介绍虚拟现实。
一、虚拟现实的定义和特点
虚拟现实起源于20世纪60年代，是一种利用计算机生成图像和仿真模拟技术模拟出真实世界，让用户感觉到身临其境的交互式3D环境的技术。
虚拟现实具有全沉浸、交互性、可视化、可感知、多维度等特点。
二、虚拟现实技术在不同领域的应用
虚拟现实技术在游戏、医疗、军事、教育、旅游等领域得到了广泛的应用。
在游戏领域，虚拟现实是游戏厂商想要寻找“突破口”的方向之一；在医疗领域，虚拟现实技术可以帮助医生在手术前进行精细化的诊断和方案设计；在军事领域，虚拟现实技术可以为军事训练提供逼真的环境和情境，提高战士的战斗能力；在教育领域，虚拟现实可以创造出各种教学场景，提高教学效果；在旅游领域，虚拟现实将带来更加真实的旅游体验。
三、虚拟现实技术面临的挑战
虚拟现实技术目前仍面临诸多挑战，如设备过于笨重、折射率较低、设备兼容性问题等。
同时，虚拟现实带来的种种问题也需要进一步研究和解决，如眩晕、头痛、恶心、虚拟现实技术的侵犯等。
综合来看，虚拟现实技术这一全新性质的科技，把人带进了一个全新的空间，创造了无限的发展可能性。
虚拟现实技术将在未来得到广泛应用，助力科技发展，同时具有很大的市场潜力，成为新时代的发展热点。
虚拟现实技术介绍虚拟现实（VR-----Virtual Reality），也称灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项关键技术。
它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流。
虚拟现实的主要特征是：多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）。
虚拟现实系统具有融合海量信息、逼真再现实景、表现形式新颖直观、传播范围遍及全球、异地浏览方便快捷、内容更新快速简单、互动参与趣味多多等独特优势和特征。
本公司采用空间信息技术和虚拟现实技术开发的系统具有如下功能特点：（1）、支持虚拟漫游，临场体验实现场景虚拟漫游，用户可以自由的漫步其间，可以快速到达想去的地方，这一切都由用户亲手控制。
本系统可以通过键盘、鼠标或操纵杆实现前、后、左、右、上、下方向的位移，同时可以实现左转、右转、仰视、俯视等功能。
用户观看不受限制时间、空间的限制，能根据他们的意志探索整个环境，选择他们自己想体验的东西。
（2）、支持建筑或设备的信息查询及定位功能我们将在系统中建立建筑或设备的信息数据库，通过输入建筑或设备名称，可快速定位到相应的区域或者对象上，同时可以迅速获得相关的数据信息，包括文字介绍、图像、视频、动画、背景音乐以及配音解说等等。
（3）、支持多媒体资源超链接可以将与该建筑或设备相关的视频、音频、实景图片、动画、电子文档等多媒体资源整合在该系统中，采用超链接形式，只需用鼠标轻轻一点，即可调出所需资料。
（4）、支持导航地图可建立一个平面导航地图，使用户清楚了解自身所处地理位置，并可以利用该地图迅速到达指定地点，该地图可以缩小、放大或隐藏。
虚拟现实的基本组成虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种计算机技术，它可以让用户在虚拟世界中与计算机生成的环境进行交互，同时也可以感受到身体的反馈。
虚拟现实的基本组成包括硬件设备、软件系统和交互方式三个方面。
一、硬件设备虚拟现实的硬件设备主要包括头戴式显示器、手柄、追踪器、计算机等。
1.头戴式显示器头戴式显示器是虚拟现实最重要的硬件设备之一，它可以将计算机生成的虚拟世界投射到用户的眼睛中，让用户感觉自己置身于虚拟世界中。
头戴式显示器通常由两个显示屏组成，分别显示左右眼的图像，以达到立体效果。
目前市面上常见的头戴式显示器有Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR等。
2.手柄手柄是虚拟现实中的交互设备，用户可以通过手柄来控制虚拟世界中的物体和角色。
手柄通常具有多个按键和摇杆，可以模拟现实中的手部动作。
目前市面上常见的手柄有Oculus Touch、HTC Vive Controller、PlayStation Move等。
3.追踪器追踪器是虚拟现实中的定位设备，可以追踪用户的头部、手部和身体的位置和姿态，以便计算机生成相应的虚拟世界。
追踪器通常采用红外线或激光技术进行定位。
目前市面上常见的追踪器有Oculus Sensor、HTC Vive Base Station等。
4.计算机虚拟现实需要强大的计算能力来生成高质量的虚拟世界，因此需要配备高性能的计算机。
计算机需要具备高速的CPU、GPU、内存和存储器等硬件设备，以保证虚拟现实的流畅运行。
目前市面上常见的虚拟现实计算机有Oculus Ready PC、HTC Vive Ready PC等。
二、软件系统虚拟现实的软件系统主要包括虚拟现实引擎、虚拟现实应用程序和虚拟现实平台等。
1.虚拟现实引擎虚拟现实引擎是虚拟现实的核心技术，它可以将计算机生成的虚拟世界呈现给用户，并且处理用户的交互行为。
虚拟现实引擎通常由多个模块组成，包括图形渲染、物理引擎、声音引擎等。
虚拟现实技术资料整理虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种能够模拟和创造虚拟环境的计算机技术，通过使用特殊的设备，如头戴式显示器和手柄控制器，使用户能够身临其境地感受和交互虚拟环境。
近年来，虚拟现实技术在游戏、教育、医疗、娱乐等领域得到了广泛的应用和发展。
一、虚拟现实技术的基本原理虚拟现实技术的实现主要依靠以下几个关键技术：图像生成与渲染、空间定位与追踪、交互设备与手柄控制、声音与音频处理、实时计算与传输等。
1. 图像生成与渲染虚拟现实技术通过计算机生成逼真的三维图像，以模拟真实世界的场景。
图像生成主要依赖于计算机图形学和计算机视觉技术，包括建模、纹理映射、光照计算等。
而图像渲染则是将生成的图像进行处理，使其能够在虚拟环境中呈现出逼真的效果。
2. 空间定位与追踪为了让用户能够在虚拟环境中自由移动和交互，虚拟现实技术需要实时追踪用户的头部和手部位置。
目前常用的定位和追踪技术包括惯性导航、光学追踪、声音定位等。
3. 交互设备与手柄控制为了增强用户对虚拟环境的交互体验，虚拟现实技术使用各种交互设备和手柄控制器。
例如，头戴式显示器可以实时跟踪用户头部的位置和姿态，手柄控制器可以模拟用户的手部动作。
4. 声音与音频处理虚拟现实技术还需要提供逼真的音频效果，以增强用户的沉浸感。
通过声音定位和音频处理技术，可以使用户在虚拟环境中听到来自不同方向的声音，并产生立体声效果。
5. 实时计算与传输虚拟现实技术需要实时计算和传输大量的图像和数据，以确保用户在虚拟环境中的体验流畅和逼真。
高性能的计算机和稳定的网络连接是保证实时计算和传输的关键。
二、虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用领域。
1. 游戏与娱乐虚拟现实技术在游戏和娱乐领域有着广泛的应用。
通过虚拟现实设备，玩家可以身临其境地参与游戏，感受到更加真实的游戏体验。
例如，玩家可以在虚拟现实环境中与游戏角色互动，体验到真实的动作和情感。
《虚拟现实》 教学目的和要求：1、了解虚拟现实的概念；2、了解虚拟现实的组成及国内和同外虚拟现实研究的现状。
教学重点：1、虚拟现实定义；2、虚拟现实的组成；3、虚拟现实的应用研究现状；4、虚拟现实的应用前景。
1.前言人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都 不可能实现。
然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就 是虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒 体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环 境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术 将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将 人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。
虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术， 它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，是当今前景最好的计算机技术之一。
虚拟现实虚拟环境虚拟房间 虚拟汽车虚拟人虚拟现实技术的发展1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）的 论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟 现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。
1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。
基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。
80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实 技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技 术的广泛关注。
1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开 发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计 算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。
虚拟现实技术的发展90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机 软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时 动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实 用的输入输出设备不断地进入市场。
而这些都为虚拟现实系统 的发展打下了良好的基础。
例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成 了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚 拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目 的又一件工作。
虚拟现实技术的发展虚拟现实外国有时还称为：“信息空间”，“人工现实”，“合成环 境“等，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视、听、嗅、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而提高整个系统的工作效率。
我们可以简单地理解为：利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
两个方面：第一是计算机生成的虚拟环境必须是能给人提供多种感觉的感官刺激的环境，能让人有“沉浸”的感觉，现在的技术水平，虚拟现实通常由视觉、听觉和触觉构成。
其二是虚拟现实系统是一种高级的人机交互系统，因此人机交互是虚拟现实的核心。
2. VE (Virtual Environment) 技术– 科学技术的发展使得人们对信息的需求越来越多， 人门对信息的接受和理解变得也愈重要，人门不 再满足通过数字、图像的方式观察信息的处理结 果，而迫切需要通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、 以及形体、手势或口令，并直接参与到信息的处 理环境中，获得身临其境的感觉。
VE (Virtual Environment) 技术• 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是 一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具 体地说，就是采用以计算机技术为核心的现 代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的 特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备 以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互 作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环 境的感受和体验。
VE (Virtual Environment) 技术• VR起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在 IFIP会议上的《终极的显示》报告，而 Virtual Reality一词是80年代初美国VPL公 司的创建人之一Jaron Lanier提出来的。
VR 系统在若干领域的成功应用，导致了它在90 年代的兴起。
虚拟现实是高度发展的计算机 技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映， 不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网 络技术、并行处理技术、人工智能等高性能 计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚 至与气象、地理、美学、心理学和社会学等 相关。
VE (Virtual Environment) 技术 定义:虚拟环境是相对于实环境的，并有人的 操作和参与而形成的一种虚构的、视觉 上的、听觉上的、感觉上、嗅觉上的存 在，是一种物理意义上的人机交互和抽 象组合，而这种存在是由计算机系统产 生的。
在实环境中，人们可以直接的感 受到实际的物体和存在，并与其进行交 互和远程操作。
而虚拟环境是一种利用 显示技术虚构的环境，只是在感觉上能够体验到的一种境界虚拟环境虚拟现实的概念模型虚拟环境 实物虚化 人虚物实化3 虚拟现实的基本特征• 虚拟环境实质上不在是建立在一维的数字化 信息空间，而是建立在一个多维信息空间的 集成化环境，而虚拟现实 (Virtual Reality VR) 技术是支撑这种集成环境的关键技术，是一 种新的人—机界面形式，它为用户（参与者） 提供了一种临境(immersive)和多感觉通道 （multisensory ）的体验，试图寻求一种最佳 的人机通讯方式。
虚拟现实也被称为人工环 境(artifical environments)、电脑空间 (cyberspace)、人工合成环境(synthetic environments)、虚拟环境(Virtual Environment)。
虚拟现实的基本特征• 虚拟现实技术近年来在技术研究领域十分活跃，它 包容了计算机图形学、多媒体技术、人工智能技术、 人机接口技术、传感器技术、并行实时计算技术和 人的行为学等关键技术，是多媒体技术的一种发展 境界。
与传统计算机相比，VR 系统有着三个重要 的特点：– 临境(immersion)； – 交互性(interactivity)； – 想象(imagination)。
• 这三者都与人密切相关。
我们可以简单地说，VR 是计算机图形学和人机交互技术的发展产物。
但 从更广泛的意义上讲，VR 是人与技术系统完美的 结合，人在整个系统占有重要的地位。
虚拟现实的基本特征虚拟技术三角形虚拟现实的基本特征• 沉浸感(Iimmersion)是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
理想的虚拟环境应该达到使用户难以分 辨真假的程度(例如可视场景应随着视点的变化而变化)， 甚至超越真实，如实现比现实更逼真的照明和音响效果 等。
• 交互性(Iinteraction)是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。
例如，用户可以用手直接抓取虚拟环境中的物体，这时 手有触摸感，并可以感觉物体的重量，场景中被抓的物 体也立刻随着手的移动而移动。
• 想象(Imagination )是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。
Immersion ImaginationInteractionI34 虚拟系统组成• 虚拟现实系统可分为四大类：– 桌面虚拟现实系统（Desktop VR ） – 临境虚拟现实系统(Immersive VR)– 增强性的虚拟现实系统(Augmented Reality ) – 分布式虚拟现实系统(Distributed VR)4.1 桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）桌面虚拟现实利用个人计算机和低级 工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用 户观察虚拟境界的一个窗口。
通过各种输 入设备实现与虚拟现实世界的充分交互， 这些外部设备包括立体眼镜、3D控制器使 监视器或者鼠标，追踪球，力矩球等。
它 要求参与者使用输入设备，通过计算机屏 幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵 其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉 浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干 扰。
桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的 现实体验，但这种系统的特点是结构简单、 价格低廉，组成灵活，易于普及推广，是 一套经济实用的系统。
桌面VR也称为窗口中的VR,这类系统由于采用 标准的CRT显示器和立体(Stereoscopic)显示技术， 其分辨率较高，价格较便宜。
在使用时,桌面VR系统 设定一个虚拟观察者的位置。
桌面VR系统通常用于 工程CAD、建筑设计以及某些医疗应用。
• 特点：–桌面虚拟现实技术就是使用个人计算机或工作站 去产生虚拟境界。
将计算机的屏幕作为用户观察 虚拟境界的一个窗口。
4.1桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）–参与者使用位置跟踪和另一个手控输入设备， 如六自由度鼠标器、游戏操纵杆、力矩球等，使 其虽然坐在监视器前面，但可通过计算机屏幕观 察360度范围内的虚拟景物。
–桌面虚拟现实系统虽然使参与者沉浸的程度要 差,但技术上便于实现，成本低，这对于许多用 户来说是很有吸引力的。
–桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验 ，但应用比较广泛。
常见桌面虚拟现实技术有： 基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现 实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。
4.1桌面VR系统(简易型虚拟现实系统）4.2 临境VR虚拟系统 (Immersive VR)沉浸型虚拟现实系统提供完全沉浸的体验。
它利用头盔 式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感 觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利 用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等 使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的 感觉。
4.2 临境VR虚拟系统 (Immersive VR)• 沉浸式虚拟现实要使用特殊 的硬件设备，如头盔和数据 手套。
• 头盔实际上有三个不同的部 分：头盔显示器（HMD:Head- Mounted Display）、头盔定 位装置和立体声耳机。
头盔 显示器又叫虚拟现实眼镜， 它可以将两幅具有一定视差 的图像，通过左右显示屏直 接提供给参与者的眼睛，使 他观看到具有深度感的立体 图象，而将所有无关的视觉 信息滤除掉。
4.2临境VR虚拟系统• 头盔定位的功能是实时地测定参与者头部的三维坐标 值及旋转角度值，这是形成三维图形的重要参数。
