虛擬現實簡稱，是一種基于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核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗。

VR思想的起源
可追溯到1965年會議上的《終極的顯示》報告，一詞是80年代初美國公司的創建人之一T Jaron Lanier提出來的。系統在若干領域的成功應用，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、網絡技術、并行處理技術、人工智能等高性能計算技術，而且涉及數學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學和社會學等相關。

總的來說，實物虛化、虛物實化和高性能的計算處理技術是技術的3個主要方面。實物虛化是現實世界空間向多維信息化空間的一種映射，主要包括基本模型構建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點感應等關鍵技術，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能。它具體基于以下幾種技術：

基本模型構建技術。它是應用計算機技術生成虛擬世界的基礎，它將真實世界的對象物體在相應的虛擬世界中重構，并根據系統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境的氣象情況（陰天、晴天、雨、霧）等等?？臻g跟蹤技術。主要是通過頭盔顯示器、數據手套、數據衣等常用的交互設備上的空間傳感器，確定用戶的頭、手、軀體或其他操作物在虛擬環境中的位置和方向。聲音跟蹤技術：利用不同聲源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聲音跟蹤。視覺跟蹤與視點感應技術。使用從視頻攝像機到平面陣列、周圍光或者跟蹤光在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的投影，計算被跟蹤對象的位置和方向。

虛物實化是指確保用戶從虛擬環境中獲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感知外，還有用戶能否在操縱虛擬物體的同時，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手套、力反饋操縱桿對手指產生運動阻尼從而使用戶感受到作用力的方向和大小。觸覺反饋主要是基于視覺、氣壓感、振動觸感、電子觸感和神經、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預處理技術；實時、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；包括命令識別、語音識別，以及手勢和人的面部表情信息的檢測等在內的模式識別；分布式與并行計算，以及高速、大規模的遠程網絡技術。

然而，不能把虛擬現實和模擬仿真混淆，兩者是有一定區別的。概括地說，虛擬現實是模擬仿真在高性能計算機系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干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臺應用過程中，經常會有由燃燒源產生的連續變化的煙塵干擾環境能見度的計算，從而影響環境的視覺效果、仿真實體的運行和決策。 某些仿真平臺和圖形圖像生成系統也研究煙塵干擾下的能見度計算，仿真平臺強調煙塵的準確物理模型、干擾后的能見度精確計算以及對仿真實體的影響程度；圖形圖像生成系統著重于建立細致的幾何模型，估算光線穿過煙塵后的衰減。 而虛擬環境中煙塵干擾下的能見度計算，不但要考慮煙塵的物理特性，遵循煙塵運動的客觀規律，計算影響仿真結果的相關數據，而且要生成用戶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系統中產生親臨等同真實環境的感受和體驗。

分布式虛擬現實技術
分布式虛擬現實可以看作是基于網絡的虛擬現實系統，是可供多用戶同時異地參與的分布式虛擬環境，處于不同地理位置的用戶如同進入到同一個真實環境中，通過姿勢、聲音或文字等在一起進行交流、學習、訓練、娛樂，甚至協同完成同一件復雜產品的設計或進行同一任務的演練。

目前，分布式虛擬現實的研究基于兩類網絡平臺。一是在Internet上，可追溯到早期基于文本的多參與者游戲，還有基于VRML標準的遠程虛擬購物等。虛擬現實建模語言是一種可以發布3D網頁的跨平臺語言，可提供一種更自然的體驗方式，包括交互性、動態效果、延續性以及用戶的參與探索。

另一類則是在高速專用網上，如采用技術的美國軍方的國防仿真互聯網。最早的分布式虛擬戰場環境則是1983年美國陸軍制定的虛擬環境研究計劃，這一計劃將分散在不同地點的地面坦克、車輛仿真器通過計算機網絡聯合在一起，進行各種復雜任務的訓練和作戰演練。從1994年開始，美國陸軍與美國大西洋司令部聯合開展了戰爭綜合演練場的研究，建成了一個包括海陸空多兵種、有3700多個仿真實體參與的地域范圍覆蓋500公里×750公里的軍事演練環境。

我國的虛擬現實現況
VR技術是一項投資大、具有高難度的科技領域，和一些發達國家相比，我國還有一定的差距，但已引起我國政府有關部門和科學家們的高度重視。“九五”攻關計劃、國家863計劃、國家自然科學基金會等都把VR技術的研究列入了資助范圍。我國軍方對VR技術的發展關注較早，而且支持研究開發的力度也越來越大。

我們國內的一些院校和科研單位，陸續開展了UR技術的研究，而且可喜的是，已經實現或正在研制的虛擬現實系統也有不少。像北京航空航天大學計算機系虛擬現實與可視化新技術研究室集成的分布式虛擬環境；浙江大學心理學國家重點實驗室開發的虛擬故宮、CAD&CG國家重點實驗室開發出桌面虛擬建筑環境實時漫游系統；清華大學計算機系對虛擬現實和臨場感方面進行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動、克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗等方面都具有不少獨特的方法；另外，西安交通大學、哈爾濱工業大學、國防科技大學、裝甲兵工程學院、中科院軟件所、上海交通大學等單位也進行了不同領域、不同方面的UR技術研究工作，并取得了一批研究成果。

下面是北京航空航天大學虛擬現實與可視化技術研究室的專家對他們的VR研究成果所做的介紹
 北航計算機系虛擬現實與可視化新技術研究室在國家863計劃支持下，作為集成單位，與國防科技大學、浙江大學、裝甲兵工程學院、中科院軟件所和解放軍測繪學院等單位一起建立了一個用于虛擬現實技術研究和應用的分布式虛擬環境基礎信息平臺，英文縮寫為DVENET。DVENET由一個專用計算機網絡以及支持分布式虛擬環境研究與應用的各種標準、開發工具和基礎信息數據（如三維逼真地形）組成。基于DVENET，一個分布式虛擬戰場環境被成功開發出來。目前，應用DVENET，可以實現包含遠程的數十個武器虛擬平臺在同一塊逼真地形下進行協同作業或對抗演練。參演人員（即用戶）可以通過不同的交互方式控制真實的或虛擬的武器仿真平臺在虛擬戰場環境中進行異地協同與對抗戰術演練。總體上說，DVENET的技術水平已接近美國的STOW。

除了DVENET以外，VR技術還向民用領域推廣。“虛擬珠峰飛行漫游系統”就是給中國科學技術館研制的，用戶可以駕駛虛擬直升機飛越虛擬珠穆朗瑪峰，以體驗VR的魅力；我們還給房地產公司開發了室內外漫游系統，用戶可以在虛擬房屋中漫游審視，以決定是否訂購這種擬建房產。

總的來說，虛擬現實是一個充滿活力、具有巨大應用前景的高新技術領域，但仍存在許多有待解決與突破的問題。為了提高VR系統的交互性、逼真性和沉浸感，在新型傳感和感知機理、幾何與物理建模新方法、高性能計算，特別是高速圖形圖像處理，以及人工智能、心理學、社會學等方面都有許多具有挑戰性的問題有待解決。但是我們堅信在這一高新技術領域我國肯定會有所作為的。