虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR;又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)。VR是一 項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì) 算機(jī)生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世 界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。VR主要有三方面的含義：第一，虛擬現(xiàn)實(shí)是借助于計(jì)算機(jī)生成逼真 的實(shí)體，“實(shí)體”是對(duì)于人的感覺(視、聽、觸、嗅)而言的;第二，用戶可以通過人的自然 技能與這個(gè)環(huán)境交互，自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼動(dòng)、手勢等其他人體的動(dòng)作;第三， 虛擬現(xiàn)實(shí)往往要借助于一些三維設(shè)備和傳感設(shè)備來完成交互操作。近年來，VR已逐漸從實(shí)驗(yàn) 室的研究項(xiàng)目走向?qū)嶋H應(yīng)用。目前在軍事、航天、建筑設(shè)計(jì)、旅游、醫(yī)療和文化娛樂及教育 方面得到不少應(yīng)用。在國內(nèi)，有關(guān)VR的項(xiàng)目已經(jīng)列入計(jì)劃，VR的研究和應(yīng)用正在全面展開。

　　“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”對(duì)全球大多數(shù)企業(yè)來說都是一個(gè)新名詞，但由于“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”的巨大應(yīng)用價(jià)值，已為寶馬、GE(通用)、Boeing(波音)、Sukhoi(蘇霍伊)等全球500強(qiáng)中的大型工業(yè)企業(yè)廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)、營銷、培訓(xùn)、客戶服務(wù)等諸多領(lǐng)域。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景

　　VR技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，Helsel與Doherty在1993年對(duì)全世界范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的805項(xiàng)VR研究項(xiàng)目作了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：目前在娛樂、教育及藝術(shù)方面的應(yīng)用占據(jù)主流，達(dá)21.4%，其次是軍事與航空達(dá)12.7%，醫(yī)學(xué)方面達(dá)6.13%，機(jī)器人方面占6.21%，商業(yè)方面占4.96%，另外在可視化計(jì)算、制造業(yè)等方面也有相當(dāng)?shù)谋戎?。下面簡要介紹其部分應(yīng)用。

　　(1)醫(yī)學(xué)

　　VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、HMD、感覺手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有效得多。

　　Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個(gè)SGI工作站建立了一個(gè)虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練器，用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個(gè)虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺(tái)與手術(shù)燈，虛擬的外科工具(如手術(shù)刀、注射器、手術(shù)鉗等)，虛擬的人體模型與器官等。借助于HMD及感覺手套，使用者可以對(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)，如需提高環(huán)境的真實(shí)感，增加網(wǎng)絡(luò)功能，使其能同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)使用者，或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等。

　　另外，在遠(yuǎn)距離遙控外科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)的計(jì)劃安排，手術(shù)過程的信息指導(dǎo)，手術(shù)后果預(yù)測及改善殘疾人生恬狀況，乃至新型藥物的研制等方面，VR技術(shù)都有十分重要的意義。

　　(2)娛樂、藝術(shù)與教育

　　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。由于在娛樂方面對(duì)VR的真實(shí)感要求不是太高，故近些年來VR在該方面發(fā)展最為迅猛。如Chicago(芝加哥)開放了世界上第一臺(tái)大型可供多人使用的VR娛樂系統(tǒng)，其主題是關(guān)于3025年的一場未來戰(zhàn)爭;英國開發(fā)的稱為“Virtuality”的VR游戲系統(tǒng)，配有HMD，大大增強(qiáng)了真實(shí)感;1992年的一臺(tái)稱為“Legeal Qust”的系統(tǒng)由于增加了人工智能功能，使計(jì)算機(jī)具備了自學(xué)習(xí)功能，大大增強(qiáng)了趣味性及難度，使該系統(tǒng)獲該年度VR產(chǎn)品獎(jiǎng)。另外在家庭娛樂方面VR也顯示出了很好的前景。

　　作為傳輸顯示信息的媒體，VR在未來藝術(shù)領(lǐng)域方面所具有的潛在應(yīng)用能力也不可低估。VR所具有的臨場參與感與交互能力可以將靜態(tài)的藝術(shù)(如油畫、雕刻等)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的，可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術(shù)。另外，VR提高了藝術(shù)表現(xiàn)能力，如一個(gè)虛擬的音樂家可以演奏各種各樣的樂器，手足不便的人或遠(yuǎn)在外地的人可以在他生活的居室中去虛擬的音樂廳欣賞音樂會(huì)等等。

　　對(duì)藝術(shù)的潛在應(yīng)用價(jià)值同樣適用于教育，如在解釋一些復(fù)雜的系統(tǒng)抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一個(gè)“虛擬的物理實(shí)驗(yàn)室”，用于解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等。

　　(3)軍事與航天工業(yè)

　　模擬與練一直是軍事與航天工業(yè)中的一個(gè)重要課題，這為VR提供了廣闊的應(yīng)用前景。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)，以提供坦克協(xié)同訓(xùn)1練，該系統(tǒng)可聯(lián)結(jié)200多臺(tái)模擬器。另外利用VR技術(shù)，可模擬零重力環(huán)境，以代替現(xiàn)在非標(biāo)準(zhǔn)的水下訓(xùn)練宇航員的方法。

　　(4)管理工程

　　VR在管理工程方面也顯示出了無與倫比的優(yōu)越性。如設(shè)計(jì)一新型建筑物時(shí)，可以在建筑物動(dòng)工之前用VR技術(shù)顯示一下;當(dāng)財(cái)政發(fā)生危機(jī)時(shí)，可以幫助分析大量的股票、債券等方面的數(shù)據(jù)以尋找對(duì)策等等。

　　以上僅列出虛擬現(xiàn)實(shí)的部分應(yīng)用前景，可以預(yù)見，在不久的將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)影響甚至改變我們的觀念與習(xí)慣，并將深入到人們的日常工作與生活。