虚拟现实(Virtual Reality, VR)技术，是计算机仿真技术的一种，它可以生成一种模拟的环境，用户可以沉浸在该环境中，有一种身临其境的感觉。虚拟现实技术具有多感知性，用户不仅仅只有视觉上的体验，还可以有听觉、触觉、嗅觉等方面的感知。在虚拟的环境中，用户可以对其中的虚拟物体进行自由操控，并且从环境中获得相应的反馈。

虚拟现实系统的实现，首先是利用计算机对图像进行渲染、处理，然后使用CPU/GPU实现应用的图形化输出，通过显示终端将输出的图形数据向用户进行展示。除此之外，还需要加上各种传感器，来识别用户的眼球位置、手势等。在一个虚拟现实系统中，用户的两只眼睛分别看到的是奇数帧和偶数帧的图像，由图像的不同从而使用户产生立体的感觉。而立体声是通过调整左右声道的音量大小来使用户产生身临其境的效果。到目前为止，虚拟现实技术已经应用于医学、教育、娱乐等方面。

1.医学

在医学领域的实践中，可以通过虚拟现实技术，来建立虚拟的人体模型，医学生不仅可以更加直观地了解人体结构，还可以在虚拟人体上进行手术练习。在逼真的虚拟现实系统中，可以重复一些现实中无法重复的操作，摆脱标本等因素的束缚，大大降低实验成本。对于外科医生来说，当遇到比较复杂的病例，手术的风险比较大时，如果可以通过虚拟现实技术，对病人的手术部位进行详细的建模，主刀医生就可以在手术前反复进行手术的模拟，从而降低手术的风险，进而提高手术的成功率。

图1 虚拟现实医学技术

2.教育

在教育领域，可以利用虚拟现实技术来生成虚拟实训基地。根据教学内容的需求随时生成新的设备与场景。由于虚拟现实具有沉浸式和人机交互性的特点，学生能全身心的投入到训练中去。学生可以通过反复锻炼技能直到掌握为止，如汽车驾驶的技能、作战技能、仪器维修技能等。虚拟现实技术还可以应用在虚拟校园，在虚拟环境中建立功能较完整的三维可视教室，作为远程教育的平台。与普通线上教育相比，虚拟现实技术营造的教室让学生更能感到上课的严肃气氛从而提高学生专心程度。

图2 体验驾驶模拟技术的用户

3.娱乐

随着PC硬件的不断迭代升级，电脑游戏的质量也在不断地上升，游戏厂商都在努力给用户更加逼真的体验。目前，虚拟现实技术在游戏市场越来越被重视。电子游戏从产生以来就一直向着三维游戏发展，使用了虚拟现实技术的游戏将带给用户沉浸体验 ，使其拥有身临其境的逼真感。由虚拟现实技术技术创造的虚拟环境能给用户带来全新的旅行体验，过去人们的生活和畅想未来的世界都可以在虚拟环境中模拟出来，人们足不出户就可以欣赏到青藏高原的茫茫雪山和夏威夷的海滨等美景。另外，在博物馆中一些不方便展出的收藏品，也可以利用虚拟现实技术展示给游客，给游客提供近距离观赏文物的机会。虚拟现实技术在电影拍摄中也有应用，《零点》是首部通过使用虚拟现实技术拍摄的电影，观影者需要通过虚拟现实头盔显示器来观看电影，这样观影者能看到360度画面，比起3D电影更能使观众有身临其境的感受。此外，利用虚拟现实技术，还可以使用户足不出户就能体验球赛、音乐会的现场氛围。

图3 体验VR射击游戏的用户

4.其他应用

传统的应急预演需要大量的人力、物力、财力的投入，成本很高。而虚拟现实技术模拟的事故现场可以降低资源的浪费，也不会造成人员受伤，能够反复进行演练，从而提高用户的灾害应对能力。此外，在建筑领域，虚拟现实技术也有它的用武之地。利用虚拟现实技术，设计师们可以在设计的过程中更加直观地看到自己的作品，从而做出更为准确的修改。

图4 利用VR技术进行灭火练习

目前，虚拟现实技术的发展还面临着许多挑战。现有的技术还不能使用户完全融入到虚拟环境中去，很多虚拟设备都需要通过电缆与计算机相连，大大限制了用户的活动范围；虚拟现实设备多通过头部来追踪，缺少身体其他部位的追踪，许多动作无法真正地在虚拟环境内模拟；虚拟现实场景中摄像机的使用中，镜头的移动带来不同的焦点，会使用户感到眩晕从而容易产生疲劳感。但随着硬件的不断升级，虚拟现实技术将会越来越完善，也会逐渐融入人们的日常生活中。