1.虚拟现实技术的概念及其特征

虚拟现实是一种人与计算机生成的虚拟环境之间可自然交互的人机界面。它综合了计算机图形技术、多媒体技术、网络技术、人机交互技术、传感器技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术。使用户通过VR设备，就可以和虚拟现实进行交互。虚拟现实技术具有以下三个主要特征。

(1）浸入性。是指利用计算机产生的三维立体图像，让用户感到被虚拟世界包围，就像在身处另一个世界或环境下，给人一种身临其境的感觉。在浸入时。要考虑用户的视觉浸入、触觉浸入、听觉浸入、嗅觉浸入和味觉浸入。

(2)交互性。在虚拟环境中，人们可以通过传感设备与虚拟世界的物品进行交互。比如，当用户用手去触摸和抓取虚拟环境中的物体时，要能得到和现实生活中相同的感觉。

(3）构想性。虚拟环境通过使用户沉浸其中从而获取新的知识，帮助用户学习或理解一些现有或未知的事务。

2.虚拟现实技术的历史和研究现状

虚拟现实技术诞生于20世纪60年代，发展到今天，与最初的样品相比已经有了很大的进步。但从本质上看，其并没有过多创新的亮点。目前，虚拟现实技术依旧集中在欺骗使用者的视觉，但其他感官并未完全沉浸。

2.1虚拟现实技术的历史

虚拟现实技术的历史可以分为四个阶段:第一阶段是1963年即以前，是属于虚拟现实技术思想开始出现阶段;第二阶段是1963~1972年附近，是虚拟现实技术的萌芽阶段，在这个是期内出现了第一个交互式电子在游戏;第三阶段是从1973~1989年，是虚拟现实技术发展时期。第四阶段是从1990年至今，是虚拟现实技术理论进一步发展和开始广泛应用的时期。

第一阶段是虚拟现实技术思想开始出现阶段。1929年，一个叫作Edward Link的人设计出一种能够帮助飞行员训练的模拟器。它使乘坐者具有乘坐飞机在空中飞行的感觉。在20多年后的1956年，Morton Heileg开发出了一个叫作Sensorama的摩托车仿真器，Sensorama具有三维显示及立体声效果，能产生振动和风吹的感觉。

第二阶段是虚拟现实技术的萌芽阶段。1965年，美国计算机图形学之父lvan Sutherlan发表论文"UltimateDisplay"定义了"终极显示器"的概念。这些规定为虚拟现实技术奠定了方向，如今仍然在使用。在三年后的1968年，lvan Sutherlan又在哈佛大学组织开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD及头部位置跟踪系统。局限于当时技术的影响，这一设备仅仅能显示一些简单的东西。1972年，第一个交互式电子游戏Pong正式出现。自此，虚拟现实技术开始进入市场。

第三阶段是虚拟现实技术发展时期。1987年，虚拟现实之父Jaron Lanier创造了一个词组"Vitual teally"。自此，虚拟现实技术终于有了属于它自己的名字。1987年以后，任天堂、世嘉等大公司纷纷开始推出自家的虚拟现实设备。但由于当时思想观念和用户的规模，最终都被埋没在历史的长河中。但是，他们的许多构思为今天的虚拟现实设备提供了新的设计思路和设计理念。

第四阶段是虚拟现实技术理论进一步发展和开始广泛应用的时期。在这一时期，越来越多的人嗅到了这一领域巨大的商机，更多的大型公司加入进来分割着一块蛋糕，例如，东芝、索尼、谷歌等。现在，VR设备更注重于用户的使用体验，同时，兼顾价格和便携性。在这一时期，也推出了个人使用的独立VR设备。在商场中，也可以看到各种各样的VR体验馆。许多游戏厂商纷纷拿出了自家的著名IP参与了进来，例如，卡普空的《生化危机7》。在一些其他领域上，虚拟现实技术也得到了关注，浙江大学心理学国家重点实验室开发了虚拟故宫等。

2.2虚拟现实技术的研究现状

虚拟现实技术发展至今，新的成果与最初的样品相比，已经有了较为明显的进步。但是，从创新的层面来讲，其本质并没有很多值得探讨的亮点。现在，虚拟现实技术在表达上仍旧在集中欺骗使用者的视觉感官，对于其他感官方面，并没有做到完全沉浸的效果。

虚拟现实技术的发源地是美国。目前，美国把注意力主要放在了四个方面:用户界面、感知、后台软件和硬件。在虚拟现实技术研究与开发中，有一定实力的另一个国家就是日本。日本的研究目前主要致力于建立大规模VR知识库。

我国的虚拟现实技术的研究和开发和美国和日本还是有很大的差距的。但有关部门和一些科学家也开始重视这一领域。国内的重点高校纷纷开展有关课程，对一些有想法有创意的人也给予了强力支持。还有许多单位和企业对虚拟现实在不同领域进行了研究，并成功取得了一定的研究成果。

3.VR虚拟现实技术发展存在的问题

3.1硬件技术不成熟

虚拟现实技术发展迅速,但因成本、技术水平、硬件水平、屏幕技术等多重因素的影响其普及率不高,导致虚拟现实技术的体验效果并不理想,用户亦对其是否对身体健康造成损害产生担忧。综合来看,我国现有VR硬件设备的市场规模还处于发展阶段VR技术水平还处于初级阶段,VR技术成分的应用占比在一行业内较低,同时,部分VR硬件设备占地面积大,缺乏美观性,无法为用户提供更优质的服务。

3.2制作成本高

虚拟现实等有关游戏的制作与在各领域的应用成本及相关硬件、软件的生产成本相对较高;一套完整的虚拟现实设备(包括外接式头戴设备,显示屏,全息镜片等在内)一般在几万到几十万元之间,这对于绝大多数消费群体还是难以承受的,同时相关软件生产的后续性不足内容的缺乏创新性及产业机制的不成熟都进一步限制了VR有关产品的市场化和进一步商业推广的发展。

4.VR虚拟现实技术的发展趋势

4.1市场规模扩大

随着虚拟现实技术的快速创新,社会对该技术的旺盛需求,这项技术的难点与发展瓶颈将逐渐得到解决。目前,我国的虚拟现实技术成本相对较高,用户为获得较好的视觉体验与游戏体验等就务必在有关硬件设施与软件等方面付出高昂的成本,这与我国的居民收入结构成负相关,呈现出矛盾的局面。同时,该技术的主要应用领域还是游戏和电影娱乐,军事、医疗等高精尖领域的应用程度还不高。

4.2制定发展规划

在未来VR技术的应用范围将更为广泛,社会各部门对VR技术的依赖程度势必会不断加深,以此来满足工业的需要。当前的社会资本高度重视虚拟现实技术,应当注意VR技术的研究与开发,国家也高度重视为工业发展提供先进的指导;企业也要逐步构建符合市场需求的商业模式,注重服务模式的优化,有效实现用户的多样化需求。从国家战略的角度来看,虚拟现实技术是一项重要的技术,其发展快速与普及程度对优化产业结构、优化升级产业链、促进虚拟现实相关产业的逐步成熟等均具有重要意义。在未来的国家培养基和长期科学技术发展计划中,国家应不断完善虚拟现实技术研究与发展的指导方针,从战略高度制定了长期计划,完善投资计划,为企业发展提供政治支产业进步的现实需要。

5.虚拟现实技术在未来的应用

虚拟现实技术的前景十分广泛，目前，在军事、教育、医疗、娱乐等领域均有亮眼的表现。随着研究的不断深入，未来可应用的领域将会越来越多。

5.1军事领域的应用

军事方面需要涉及人力、物资、环境等因素的多方面影响。对于身处于和平年代的我们，未雨绸缪必不可少。当前社会是信息化时代，战争更要信息化。利用虚拟现实技术，人们可以将世界上任何一处地形模拟出来，再搭配其他技术进行单兵模拟训练，将演戏内容更加真实化，强化士兵的作战能力。

5.2教育领域的应用

想一下，在一堂讲解历史课中，教师和学生带着VR设备近距离体会那些波澜壮阔的时代。虚拟现实技术能够为我们提供更加逼真的学习环境，从而加深学生学习知识的过程。亲身去经历和感受比空洞的说教更具说服力。利用虚拟现实技术，我们可以将传统的物理、生物、化学等实验室虚拟化，根据教学内容选择相应的教学设备和教学环境，减少了教师的课前准备的压力。

5.3娱乐领域的应用

娱乐领域的发展应该是目前发展最快、范围最广、利润最大的领域。目前，市场上有各种各样的游戏设备，相对应的游戏也有很多。在5D电影院，通过设备的模拟，可以实现风、雨和抖动等。在未来，穿戴设备会进一步地缩小，最终只需要眼镜或头盔的大小。通过佩戴设备，可以进行完全虚拟潜行，完全融入游戏，电影等。在那里，人们宛如生活在另一个真实世界。

6.结语

作为一项高速发展的学科，在计算机领域与当初相比，并没有过多的改变。受限于其他学科的影响，虚拟现实技术还有很长的一段路要走。如何将虚拟现实技术普及开，也是一个重要的问题，价格高昂、使用体验有缺陷都是需要改进的。

目前，相对应的法律规范也并不完全。如何防范在虚拟现实世界进行违法操作，也是人们面临的一个重要问题。但是，随着虚拟现实技术的快速发展，以及各学科的不断进步，VR将会更加地融入我们生活的各个方面。VR技术提供的这一契机将会给相关行业带来革命性的发展。