虛擬現實(VR棗Virtual Reality)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統。它充分利用計算機硬件與軟件資源的集成技術,提供了一種實時的、三維的虛擬環境(Virtual Environment),使用者完全可以進入虛擬環境中,觀看計算機產生的虛擬世界,聽到逼真的聲音,在虛擬環境中交互操作,有真實感,可以講話,并且能夠嗅到氣味。
虛擬現實技術的發展歷史最早可以追溯到18世紀。1990年在美國達拉斯召開的國際會議上明確了虛擬現實的主要技術構成,即實時三維圖形生成技術、多傳感交互技術及高分辨率顯示技術。虛擬現實技術系統主要包括輸入輸出設備,如頭盔式顯示器、立體耳機、頭部跟蹤系統以及數據手套;虛擬環境及其軟件,用以描述具體的虛擬環境等動態特性、結構以及交互規則等;計算機系統以及圖形、聲音合成設備等外部設備三個主要部分。
虛擬現實具有以下三個基本特征:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和構想(Imagination),即通常所說的“3I”。
(1)沉浸 是指用戶借助各類先進的傳感器進入虛擬環境之后,由于他所看到的、聽到的、感受到的一切內容非常逼真,因此,他相信這一切都“真實”存在,而且相信自己正處于所感受到的環境中。
(2)交互 是指用戶進入虛擬環境后,不僅可以通過各類先進的傳感器獲得逼真的感受,而且可以用自然的方式對虛擬環境中的物體進行操作。如搬動虛擬環境中的一個虛擬盒子,甚至還可以在搬動盒子時感受到盒子的重量。
(3)構想 是由虛擬環境的逼真性與實時交互性而使用戶產生更豐富的聯想,它是獲取沉浸感的一個必要條件。
虛擬現實技術可以廣泛應用于各個領域。這些領域包括仿真建模、計算機輔助設計與制造、可視化計算、遙控機器人、計算機藝術、先期技術與概念演示、教育與培訓、數據和模型可視化、娛樂和藝術、設計與規劃及遠程操作等。由于虛擬現實技術可以在很大程度上解決真實作戰訓練中的許多實際問題,例如,費用過高、危險、受真實環境的限制等,因此,虛擬現實技術從一開始便倍受各國軍方的青睞。
虛擬現實技術應用于CAD/CAM最典型的例子是用VR技術設計波音777。設計師戴上頭盔顯示器后,可以穿行于設計中的虛擬“飛機”中,去審視“飛機”的各項設計。這樣,便可以減少建造實物模型的經費,同時也可以縮短研制周期,并實現了機翼與機身一次接合成功。 在當今的信息時代,虛擬現實技術還將作為一個信息處理支撐技術,為多維信息表示與處理提供必要的手段與支持,以突破原有的基于文字的單維信息表示與處理方法,為人們相互之間用更為直觀的方法交流思想、傳遞信息打下基礎。