虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR），是一種基於可計算信息的沉浸式交互環境，具體地說，就是采用以計算機技術為（wéi）核心的現代高科技生（shēng）成逼（bī）真的視、聽（tīng）、觸覺一體化的定範圍（wéi）的虛擬（nǐ）環境，用戶借助必要的設（shè）備以自然的方式（shì）與虛擬（nǐ）環境中（zhōng）的對象進行交（jiāo）互作用（yòng）、相互影響，從而產生（shēng）親臨等同真實環境的感受和（hé）體（tǐ）驗。

　　VR思想的起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP會（huì）議上的《終很的顯（xiǎn）示》報告，而Virtual Reality一詞是（shì）80年代（dài）初美國VPL公司的創建人之一Jaron Lanier提出來的。VR係統在若幹域的成功應用，導致了（le）它在90年代的興起。虛擬現實（shí）是高度發展的計算（suàn）機（jī）技術在（zài）各種域（yù）的應用過程中的結晶和反映，不僅包括圖形（xíng）學、圖像處理、模式識（shí）別、網絡技術（shù）、並行處理技（jì）術、人工智能等高（gāo）性能計算（suàn）技術，而且（qiě）涉及數學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學（xué）和社會學等相關。

在虛擬環境中“作戰（zhàn）”
 
　　總的來說，實（shí）物虛化、虛物實（shí）化和高性（xìng）能的計算處理技術是VR技術的3個主要（yào）方麵。實物虛化（huà）是現實世界空間向多維信息化空間的（de）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，這些技術使得真實感虛擬世界的生成、虛擬環境對用戶操作的檢測和操作數據的獲取成為可（kě）能。它具（jù）體基於以下幾種技術：（1）基本模型構建（jiàn）技（jì）術。它（tā）是應用（yòng）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）在相應的3D虛擬世界中重構，並根據係統需求保存部分物理屬性。例如車輛在柏油地、草地、沙地（dì）和泥地上行（háng）駛時情況會有所不同（tóng），或對氣象數據進行建模生成虛擬環境（jìng）的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）等等。（2）空間跟蹤技術。主要（yào）是通過頭盔（kuī）顯示器（qì）、數據手套（tào）、數據衣等常用的交互設備上的空間傳感器，確（què）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（xiàng）。（3）聲音跟（gēn）蹤技術（shù）：利用不同聲源（yuán）的聲音（yīn）到達某一定地點的時（shí）間差、相位差、聲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技術。使用從視頻攝像機到X-Y平麵陣列、周圍（wéi）光或（huò）者跟蹤光在圖像投影平麵不同時刻和不同位（wèi）置上的投影，計算（suàn）被跟蹤對象的位置和方向。

　　虛物實化是指確保用戶從虛擬（nǐ）環（huán）境中獲取同真實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（shù）。能否讓參與者產（chǎn）生沉浸（jìn）感（gǎn）的關（guān）鍵因素除了視覺和聽覺感知外（wài），還有用戶能否在操縱虛擬物體的同（tóng）時（shí），感受到虛擬物體的反作用力，從而產生觸覺和力覺感知。力覺感知主要由計算機通過力反饋（kuì）手（shǒu）套、力反饋操縱杆（gǎn）對手指產生運動阻尼從而使用戶感受到作用力的方（fāng）向和（hé）大小。觸覺反饋主要是基於視覺、氣（qì）壓感、振動觸感、電子觸（chù）感和神經、肌肉模擬等方法來實現的。

　　高性能計算處理技術主要包括數據轉換和數據（jù）預處理技術；實時（shí）、逼（bī）真圖形圖像生成與顯示技術；多種聲音的合成與聲音空間（jiān）化技術；多維信息數（shù）據的融合、數據壓縮以及數據庫的生（shēng）成；包括命令識別、語音識別（bié），以及手勢和人的麵部（bù）表情信息的檢測等在內的模式識別；分布式與並行計算，以及高速、大（dà）規模的遠程網絡技術。

然而，不能把虛擬現實和模擬仿真（zhēn）混淆，兩者是有一定（dìng）區別的。概括地說，虛擬現實是模擬仿真在高性能計算機係統和（hé）信息處理環境下（xià）的發展和技（jì）術拓展。我們可以舉一個煙塵幹擾（rǎo）下能見度計算的例（lì）子來說明這個問題。在構建（jiàn）分布式虛擬環境基礎信息（xī）平台應用過程中，經常會有由燃燒源產（chǎn）生的（de）連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（zhēn）實體的運行和決策。 某些仿真平台和（hé）圖形圖像生成係統也研究煙塵幹（gàn）擾下的能見度（dù）計算，仿（fǎng）真平台強（qiáng）調煙塵的準確物理模型、幹擾後的能見度（dù）準確計算以及對（duì）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（mó）型，估算光線穿過煙塵後的衰減。 而虛擬環境（jìng）中煙塵幹擾下的能見度（dù）計算，不但要考慮煙塵的物理性，遵循煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結果的相關數據，而且（qiě）要生成用戶（hù）能通過視覺感知的逼真圖形效果，使用戶在實時運行的虛擬現實係統中（zhōng）產生親臨等同（tóng）真實環境的感受和體驗。