虛擬現(xiàn)實

　　虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱VR，也稱靈境技術或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行復雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產生臨場感。

　　該技術集成了計算機圖形（CG）技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網(wǎng)絡并行處理等技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統(tǒng)。

　　虛擬現(xiàn)實技術演變發(fā)展史大體上可以分為四個階段。有聲形動態(tài)的模擬是蘊涵虛擬現(xiàn)實思想的第一階段（1963）年以前虛擬現(xiàn)實萌芽為第二階段（1963-1972）虛擬現(xiàn)實概念的產生和理論初步形成為第三階段（1973-1989）虛擬現(xiàn)實理論進一步的完善和應用為第四階段（1990-2004 ）。

　　技術的角度來說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有下面三個基本特征：即三個“I”，Immersion-Interaction-Imagination（沉浸—交互—構想），它強調了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導作用。

　　從過去人只能從計算機系統(tǒng)的外部去觀測處理的結果，到人能夠沉浸到計算機系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中；

　　從過去人只能通過鍵盤、鼠標與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生作用，到人能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用；

　　從過去的人只能以定量計算為主的結果中啟發(fā)從而加深對事物的認識，到人有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感知和理性的認識從而深化概念和萌發(fā)新意。

　　總之，在未來的虛擬系統(tǒng)中，人們的目的是使這個由計算機及其它傳感器所組成的信息處理系統(tǒng)去盡量“滿足”人的需要，而不是強迫人去“湊合”那些不是很親切的計算機系統(tǒng)。

　　現(xiàn)在

　　虛擬現(xiàn)實技術不僅創(chuàng)造出虛擬場景，而且還創(chuàng)造出虛擬主持人、虛擬歌星、虛擬演員。

　　日本電視臺推出的歌星DiKi，不僅歌聲迷人而且風采翩翩，許多追星族欲親睹其芳容，迫使電視臺只好說明她不過是虛擬的歌星。美國迪斯尼公司還準備推出虛擬演員。這將使“演員”藝術青春常在、活力永存。明星片酬走向天價是導致使用虛擬演員的另一個原因。虛擬演員成為電影主角后，電影將成為軟件產業(yè)的一個分支。固然，在幽默和人情味上，虛擬演員在很長一段時間內甚至永遠都無法同真演員相比，但它的確能成為優(yōu)秀演員。

　　《古墓麗影》女主角入選全球知名人物，預示著虛擬演員時代即將來臨。

　　前景

　　虛擬現(xiàn)實發(fā)展前景十分誘人，而與網(wǎng)絡通信特性的結合，更是人們所夢寐以求的。在某種意義上說它將改變人們的思維方式，甚至會改變人們對世界、自己、空間和時間的看法。

　　它是一項發(fā)展中的、具有深遠的潛在應用方向的新技術。利用它，我們可以建立真正的遠程教室，在這間教室中我們可以和來自五湖四海的朋友們一同學習、討論、游戲，就像在現(xiàn)實生活中一樣。使用網(wǎng)絡計算機及其相關的三維設備，我們的工作、生活、娛樂將更加有情趣。

　　難題

　　虛擬現(xiàn)實技術未來將會發(fā)展成一種改變我們生活方式的新突破。在第一代Oculus Rift的開發(fā)者大會上，所有與會者都看到了一個充滿潛力的虛擬現(xiàn)實平臺。

　　但是從現(xiàn)在來看，虛擬現(xiàn)實技術想要真正進入消費級市場，還有一段很長的路要走。目前，開發(fā)者如何為用戶提供一個真正身臨其境的游戲或應用體驗還存在著以下五大障礙：

　　沒有真正進入虛擬世界的方法；

　　如何“輸入”也是一大困擾；

　　缺乏統(tǒng)一的標準；

　　容易讓人感到疲勞；

　　看起來還是有點蠢。

　　醫(yī)療/軍用

　　主要研究領域涉及傳感技術、輸入輸出設備（如頭盔式三維立體顯示器、數(shù)據(jù)手套、多方位體驗真實感的傳感器和三維聲音產生器）等。中國也建立了專門的研究機構，對虛擬現(xiàn)實技術開展了研究，已取得了一定的成果，并投入到了實際應用。

　　VR在醫(yī)學方面的應用具有十分重要的現(xiàn)實意義。在虛擬環(huán)境中，建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，可以學習了解人體內部各器官結構，對虛擬的人體模型進行手術等。

　　模擬訓練一直是軍事與航天工業(yè)中的一個重要課題，這為VR提供了廣闊的應用前景。

　　游戲/藝術/教育

　　游戲。豐富的感覺能力與3D顯示環(huán)境使得VR成為理想的視頻游戲工具，VR在該方面發(fā)展最為迅猛。對于游戲的開發(fā)，角色扮演類、動作類、冒險解迷類、競速賽車類的游戲，其先進的圖像引擎絲毫不亞于目前的主流游戲引擎的圖像表現(xiàn)效果，而且整合配套的動力學和AI系統(tǒng)更給游戲的開發(fā)提供了便利。目前已投入市場商業(yè)運營，顯示出了很好的前景。

　　藝術領域。VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態(tài)的藝術（如油畫、雕刻等）轉化為動態(tài)的，可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。另外，VR提高了藝術表現(xiàn)能力。同時，各種大型的文藝演出效果，也可能通過VR技術進行效果模擬。

　　教育領域。主要是發(fā)揮其互動性和生動的表現(xiàn)效果，用于立體幾何、物理化學等相關課件的模擬制作，解釋一些復雜的系統(tǒng)抽象的概念如量子物理等。在相關專業(yè)的培訓機構，虛擬現(xiàn)實技術能夠提供學員更多的輔助，比如虛擬駕駛、各種交通規(guī)則的模擬，特種器械模擬操作、模擬裝備等等。

　　城市規(guī)劃/地理交通

　　VR技術對于政府在城市規(guī)劃的工作中起到了舉足輕重的作用。用VR技術不僅能十分直觀的表現(xiàn)虛擬的城市環(huán)境，而且能很好地模擬颶風、火災、水災、地震等自然災害的突發(fā)情況，排水系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，道路交通，溝渠湖泊等也都一目了然。

　　應急推演

　　對于具有一定危險性的行業(yè)（消防、電力、石油、礦產等）來說，定期執(zhí)行應急推演是傳統(tǒng)并有效的防患方式，但投入成本高，使得其不可能進行頻繁性的執(zhí)行。

　　而虛擬現(xiàn)實為應急演練提供了一種全新的模式，將事故現(xiàn)場模擬到虛擬場景中去，人為制造各種事故情況，組織參演人員做出正確響應。這樣的推演大大降低了投入成本，提高了推演實訓時間，從而保證了人們面對事故災難時的應對技能，并且可以打破空間的限制方便的組織各地人員進行推演。這樣的案例已有應用，必將是今后應急推演的一個趨勢。

　　文物古跡

　　將文物實體通過影像數(shù)據(jù)采集手段，建立起實物三維或模型數(shù)據(jù)庫，保存文物原有的各項型式數(shù)據(jù)和空間關系等重要資源，實現(xiàn)瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存。

　　其次利用這些技術來提高文物修復的精度和預先判斷、選取將要采用的保護手段，同時可以縮短修復工期。通過計算機網(wǎng)絡來整合統(tǒng)一大范圍內的文物資源，并且通過網(wǎng)絡在大范圍內來利用虛擬技術更加全面、生動、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實現(xiàn)資源共享。

　　Web3D

　　Web3D主要有四類運用方向：商業(yè)、教育、娛樂、和虛擬社區(qū)。

　　電子商務。三維的表現(xiàn)形式能夠全方位的展現(xiàn)一個物體，具有二維平面圖象不可比擬的優(yōu)勢。

　　教育業(yè)。計算機輔助教學（CAI）的引入，彌補了傳統(tǒng)教學所不能達到的許多方面。在表現(xiàn)一些空間立體化的知識，如原子、分子的結構、分子的結合過程、機械的運動時，三維的展現(xiàn)形式必然使學習過程形象話，學生更容易接受和掌握。

　　娛樂游戲業(yè)。永遠是一個不衰的市場。

　　虛擬社區(qū)。只須構建一個三維場景，人以第一視角在其中穿行。場景和控制者之間能產生交互，加之高質量的生成畫面使人產生身臨其境的感覺。如果是建立一個多用戶而且可以互相傳遞信息的環(huán)境，也就形成了所謂的虛擬社區(qū)。

　　數(shù)字地球

　　擁有數(shù)字地球等于占據(jù)了現(xiàn)代社會的信息戰(zhàn)略制高點。

　　從戰(zhàn)略角度來說，數(shù)字地球是全球性的科技發(fā)展戰(zhàn)略目標，數(shù)字地球是未來信息資源的綜合平臺和集成。

　　從科技角度分析，數(shù)字地球是國家的重要基礎設施，是遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)—萬維網(wǎng)、仿真與虛擬現(xiàn)實技術等的高度綜合與升華，是人類定量化研究地球、認識地球、科學利用地球的先進工具。