虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（英文名稱：VirtualReality，縮寫為VR），又稱靈境技術(shù)，是20世紀(jì)發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)于一體，其基本實(shí)現(xiàn)方式是計(jì)算機(jī)模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感。

　　所謂虛擬現(xiàn)實(shí)，顧名思義，就是虛擬和現(xiàn)實(shí)相互結(jié)合。從理論上來講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是利用現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的電子信號，將其與各種輸出設(shè)備結(jié)合使其轉(zhuǎn)化為能夠讓人們感受到的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可以是現(xiàn)實(shí)中真真切切的物體，也可以是我們?nèi)庋鬯床坏降奈镔|(zhì)，通過三維模型表現(xiàn)出來。

　　因?yàn)檫@些現(xiàn)象不是我們直接所能看到的，而是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出來的現(xiàn)實(shí)中的世界，故稱為虛擬現(xiàn)實(shí)。

　　同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)具有一切人類所擁有的感知功能，比如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知系統(tǒng)。

　　最后，它具有超強(qiáng)的仿真系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，使人在操作過程中，可以隨意操作并且得到環(huán)境最真實(shí)的反饋。正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛。

　　發(fā)展歷史

　　1、第一階段（1963年以前）有聲形動(dòng)態(tài)的模擬是蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)思想的階段

　　1929年，EdwardLink設(shè)計(jì)出用于訓(xùn)練飛行員的模擬器;1956年，MortonHeilig開發(fā)出多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)Sensorama。

　　2、第二階段（1963—1972）虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽階段

　　1965年，IvanSutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極的顯示）;1968年，IvanSutherland研制成功了帶跟蹤器的頭盔式立體顯示器（HMD）;1972年，NolanBushell開發(fā)出第一個(gè)交互式電子游戲Pong。

　　3、第三階段（1973—1989）虛擬現(xiàn)實(shí)概念的產(chǎn)生和理論初步形成階段

　　1977年，DanSandin等研制出數(shù)據(jù)手套SayreGlove;1984年，NASAAMES研究中心開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器;1984年，VPL公司的JaronLanier首次提出“虛擬現(xiàn)實(shí)”的概念;1987年，JimHumphries設(shè)計(jì)了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型。

　　4、第四階段（1990年至今）虛擬現(xiàn)實(shí)理論進(jìn)一步的完善和應(yīng)用階段

　　1990年，提出VR技術(shù)包括三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)和高分辨率顯示技術(shù);VPL公司開發(fā)出第一套傳感手套“DataGloves”，第一套HMD“EyePhoncs”;21世紀(jì)以來，VR技術(shù)高速發(fā)展，軟件開發(fā)系統(tǒng)不斷完善，有代表性的如MultiGenVega、OpenSceneGraph、Virtools等。

　　什么是VR的核心準(zhǔn)則？

　　如何將事物更全面、更真實(shí)、更廉價(jià)的呈現(xiàn)在人類感知中，始終是促進(jìn)人類表達(dá)的歷史的主要?jiǎng)恿?，為此我們發(fā)明了文字和繪畫。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電子科技再一次承載了這一夢想，同時(shí)也永久性的改變了人類表達(dá)的習(xí)慣。通過繪制技術(shù)的提升，我們不單單可以呈現(xiàn)表現(xiàn)自然，甚至可以在繪畫中增加自己的情感。對于繪畫的接受者來說，「重現(xiàn)」只是內(nèi)容呈現(xiàn)的基礎(chǔ)，引起生理和心理的共鳴才是最大的需求，「沉溺」很好的表達(dá)了這種需求的正當(dāng)性。

　　無論是17世紀(jì)的的全景畫還是越來越逼真的電子游戲，技術(shù)始終從各個(gè)方面推動(dòng)了人類的表現(xiàn)能力，當(dāng)技術(shù)達(dá)到了人類對世界的感官認(rèn)識的最低要求的時(shí)候，虛擬現(xiàn)實(shí)——VR就出現(xiàn)了。所以VR的核心準(zhǔn)則就是：使用技術(shù)手段，盡可能地滿足人類的感官，最終達(dá)到甚至超越人在自然世界的感官效果。這種感官認(rèn)識能力是人作為一個(gè)完整的接收設(shè)備，對自然的認(rèn)識能力，包括了視覺、聽覺甚至整個(gè)身體的感受能力。

　　AR、VR的區(qū)別是什么？

　　目前來說VR產(chǎn)業(yè)指的是虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)，通過頭戴顯示器和交互設(shè)備將用戶和現(xiàn)實(shí)割裂開來，讓用戶在虛擬世界中可以獲得一個(gè)獨(dú)立的完整的體驗(yàn)。

　　而AR（現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)）的核心內(nèi)涵是現(xiàn)實(shí)和數(shù)據(jù)的疊加。即是讓用戶在現(xiàn)實(shí)世界使用設(shè)備保持觀察現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)，對現(xiàn)實(shí)進(jìn)行標(biāo)記，并對標(biāo)記內(nèi)容增加數(shù)據(jù)展示、視頻播放和可互動(dòng)內(nèi)容展示，并通過計(jì)算視覺（攝像頭）、手柄等設(shè)備在真實(shí)世界中，獲得服務(wù)或進(jìn)行游戲。AR對于用戶來說就是視覺在現(xiàn)實(shí)世界的增強(qiáng)。通過AR設(shè)備，將現(xiàn)實(shí)世界網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)化。AR產(chǎn)品一般分為反射式和視頻式，長期作為軍用設(shè)備被廣大愛好者所熟知。

　　視頻式可以看做AR設(shè)備和VR設(shè)備的一次整合，這類設(shè)備一般使用近距離顯示設(shè)備展示信息，用外置攝像頭采集信息。

　　當(dāng)然如果VR產(chǎn)業(yè)能茁壯成長的話，那么我認(rèn)為未來還會有另一層面含義的VR+AR的模式，即是機(jī)器人為介質(zhì)的整合，這個(gè)將在未來的篇幅中進(jìn)行討論。

　　MR即所謂的混合顯示是我不建議使用的詞匯，因?yàn)榉彩荕R的模式，首先必然是AR模式的，這個(gè)詞更多的是一種狀態(tài)的描述，當(dāng)用戶使用AR設(shè)備時(shí)，必然將數(shù)據(jù)服務(wù)和現(xiàn)實(shí)世界的現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了疊加，即是MR形態(tài)。所以，把MR作為一種獨(dú)立的形態(tài)來提出是不合時(shí)宜的。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

　　1、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)

　　虛擬環(huán)境的建立是VR系統(tǒng)的核心內(nèi)容，目的就是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

　　2、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)

　　三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，那么關(guān)鍵就是“實(shí)時(shí)”生成。為保證實(shí)時(shí)，至少保證圖形的刷新頻率不低于15幀/秒，最好高于30幀/秒。

　　3、立體顯示和傳感器技術(shù)

　　虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的設(shè)備不能滿足需要，力學(xué)和觸覺傳感裝置的研究也有待進(jìn)一步深入，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。

　　4、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具

　　虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場合和對象，選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對象可以大幅度提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。想要達(dá)到這一目的，則需要研究虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)工具。

　　5、系統(tǒng)集成技術(shù)

　　由于VR系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)集成技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識別與合成技術(shù)等。
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