什么是虚拟现实（VR）？

虚拟现实（VR）是一种使用软硬件创建虚拟环境及体验的技术。VR既可供专业领域使用（培训、教育和协作），也可供个人使用（电子游戏，电视和电影娱乐）。

虚拟现实利用硬件（头戴式显示器、追踪系统、图形处理）和软件（Web应用或本地应用）技术，让用户沉浸在一个虚拟的世界里。  

通过将支持体验的虚拟现实硬件与创建环境的软件相结合，该技术使用户能够置身于虚拟世界中，进行在现实世界中难以或无法完成的操作或体验。

虚拟现实通常有三种不同的类型，包括非沉浸式、半沉浸式和全沉浸式。

非沉浸式VR，通常在计算机或手机屏幕上提供。这些体验被视为非沉浸式体验，因为它们不会让用户沉浸在环境中，用户仍然可以感知其物理环境。  

半沉浸式VR，涉及到真实世界和虚拟世界的融合。对于这种类型的VR，用户操作时通常需佩戴头戴式显示器（HMD），也可以使用手动控制器。  这种体验是半沉浸式而非全沉浸式，因为用户将在体验虚拟创建的世界的同时，仍然会在一定程度上感知其物理环境。例如，办公室里的HMD向房间四周投影遥测屏幕。这就是真实办公室物理环境和屏幕虚拟化影像的组合。

全沉浸式VR，使用户置身于一个虚拟世界中，虚拟体验完全包裹他们的感官，让他们完全专注于构建而成的环境中。这种形式也需要HMD，但更侧重于提供一个完全环绕的环境。有时，用户还需要手套、紧身连衫裤和其它设备，以便他们的感官体验与所创建的虚拟世界保持一致。此外，一些场景还可以使用“洞穴式自动虚拟环境”，简称为“CAVE”。即进一步在一个房间内使用3到6个壁面来投影环境。

虚拟现实技术提供了体验各种互动的机会，而无需真正创建实体互动，从而降低了成本。例如，实习外科医生可通过虚拟现实来了解如何给患者做手术，而避免了感染和受伤的风险。

虚拟现实还有助于用户体验难以通过其他方式体验的情境，例如，让工程师通过虚拟展示看到飞行过程中飞机涡轮机工作时其内部的情况。

有一项与VR类似的技术，其被称为增强现实（AR）。二者都可创建虚拟世界，但AR侧重于向“真实”世界添加更多信息。

例如，VR头显可以营造出用户坐在电影院中的体验，而AR头显则采用了不同的方式——使用户能够在客厅墙壁上虚拟放置一个大型电影院屏幕。

AR和VR都使用类似的技术，但专注于将现实和虚拟融合在一起的AR设备正在日益增多Meta Quest 3和Apple Vision Pro 就是其中的代表。

虚拟现实技术为专业和个人使用场景下的广泛应用提供了机会。

在专业领域应用方面，虚拟现实可帮助学生和实习生访问虚拟化的工具、实验室以及虚拟教室等。

此外，VR在娱乐和休闲领域的应用也越来越多，例如视频游戏、社交网络和健身等。

虽然虚拟现实的制造商和形式存在差异，但通常都涉及到几个软硬件元素。

头戴式显示器：在过去，VR依赖3D显示器和3D投影仪，如今，HMD已成为在半沉浸式VR和全沉浸式VR中创造视觉效果的最经济实惠且最实用方法。为此，显示技术，包括高刷新率和高分辨率屏幕，都被呈现在用户眼前。HMD通常是人们在提及VR时首先想到的元素之一。

图形处理：虽然一些虚拟现实头显可能会利用高功率计算机进行图形处理，但一些HMD将拥有其自己的集成型图形处理单元（GPU）。该技术可实现对虚拟世界的渲染，可根据GPU的功能，创建高度详尽的高分辨率沉浸式环境。

追踪系统：由于VR将用户置于虚拟环境中，因此追踪系统技术对于将头部、身体甚至眼部移动同步映射到虚拟创建的世界至关重要。追踪系统可部署在头显中（称为由内向外的追踪），也可在用户所在位置部署动作追踪器（由外向内的追踪），还可以通过这二者的融合解决方案实施。  

输入设备：输入设备通常是虚拟现实体验的一个环节。这些设备可能因系统而异，但通常是使用手部操作，提供按钮输入和追踪空间移动功能。这些功能通常被整合在一起，让用户感受到与虚拟世界的交互。值得注意的是，随着技术的发展，VR对物理输入设备的依赖会越来越低，对捕获用户手部动作的依赖会越来越高。例如，Meta Quest 3和Apple Vision Pro都可以只通过手和手指移动来导航界面。

软件：一旦用户能访问高性能虚拟现实硬件，软件技术就可被用来提供各种可访问体验。这类软件可能在专业应用（如教育和培训）和个人应用（如视频游戏、电视和电影）领域有所不同。

自1960年问世以来，VR技术的目标就始终如一——将用户带入虚拟世界，并让他们身临其境般地体验这个世界。

然而，其中有一项要素几十年来一直在变化，那便是用于实现这一目标的先进技术。 

随着时间的推移，我们逐渐开发出了直接佩戴在用户面部的头显，其可提供接近照片级逼真的极详细图像，可在3D空间场上追踪用户移动并可提供各种视觉、听觉、触觉甚至嗅觉刺激。

 展望虚拟现实的未来，我们推测，随着头显变得更轻便、更小巧，比如可佩戴眼镜甚至隐形眼镜的形式，这一发展轨迹将继续下去。

随着这些设备的尺寸和重量减小，其功率也可能会增加。这可能涉及到更先进的屏幕技术，其中包括更高的分辨率和刷新频率，以及更准确、更自然的动作追踪；这类追踪不仅不需要借助外设，而且还可进一步减少我们在虚拟世界和现实世界中体验的差异。

 此外，VR软件也可能会更加成熟，因为其普及和商业影响会吸引开发商和投资，从而提高VR体验软件的质量和数量。

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