2012-07-19 15:22:51
來源：
虛擬現實（Virtual Reality），簡稱VR或稱靈境技術，實際上是一種可創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統。此種虛擬世界由計算機生成，可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界，用戶可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。它是以仿真的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界,并通過頭盔顯示器（HMD）、數據手套等輔助傳感設備，提供用戶一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，產生沉浸感。VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。其逼真性和實時交互性為系統仿真技術提供有力的支撐。它同時具有沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和構想性（imagination），使人們能沉浸其中，超越其上，出入自然，形成具有交互效能多維化的信息環境。
沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構想性是指用戶在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力可全方位地獲取知識，發揮主觀能動性，尋求對問題的完美解決。研究和開發VR技術的根本目的旨在擴展人類的認知與感知能力，建立和諧的人機環境。
VR技術是系統仿真中新興技術之一，它實際上是一種采用計算機技術制作仿真的假想世界的技術，采用計算機產生一個被仿真世界的動態、三維視覺環境，使操作者產生一種身臨其境的感覺。采用此項新技術，參與者使用硬件，如鍵盤、數據手套、三維鼠標器、跟蹤球、操縱桿、空間球、眼球跟蹤裝置、超聲波頭部跟蹤器、頭盔顯示器、攝錄像設備、大屏幕彩色投影機、立體護目鏡、音響、耳機、語音識別與合成裝置、工作站及數據服等以獲得所需的感知，來體驗計算機世界境況。
一、VR系統的構成
VR環境系統包括建模、控制和媒體數據源三大部分。建模系指利用物理的或數學的方法，對需要仿真的實際系統進行描述獲得近似的數學模型。這是進行數字仿真或半實物仿真必不可少的步驟。地物的幾何建模技術是虛擬地景仿真中最為重要的研究領域之一。虛擬地形環境（Virtual Terrain Environment）是應用VR技術在數字地圖的基礎上建立起來的，逼真地描述地球表面及其現象的實時、交互的地形場景。虛擬地形環境的研究，提供了一種新的空間環境認知手段，必將促進地圖學、地理學等相關信息科學理論的發展與深入；它是未來數字化戰場測繪的保障方式；它的研究將會促進VR技術進一步的研究與發展，提高VR技術的應用水平，為諸如數字化城市、數字化社會及數字化地球的實用化提供有效的技術積累。
基于圖像的建模（Image-Based Modeling,IBM）技術近來發展迅速，它采用一組采樣圖像來建立VR環境的模型，而不是使用傳統基于幾何建模所采用的幾何圖元，從而使VR技術能在個人計算機（PC）上得到應用與推廣。其技術包括：場景的采樣；VR環境的表示；由場景的采樣轉化為VR環境表示的建模技術。VR系統是一種由計算機局部或全部生成的多維虛擬感覺環境，給參與者產生各種感官信息，如視覺、聽覺、手感、觸感、味覺及嗅覺等，能體驗、接受并認識客觀世界中的客觀事物。三維立體顯示是其一項必不可少的關鍵設備，它是系統向用戶輸出反饋信息的主要手段。雙眼視覺對產生VR系統環境至關重要。VR系統可由如下各部分構成：
①高性能計算機系統、計算機圖像的特征采樣與圖形交互作用技術。
②虛擬環境生成器，軍事訓練模擬中的視景生成技術是當前研究的一個重要內容。智能虛擬環境（IVE）是VR、人工智能及人工生命技術的有機結合，目前，有關IVE的研究工作在國外亦剛剛起步，有眾多關鍵技術仍需作進一步的研究。現從事IVE研究的人員大多來自人工智能和知識工程領域，隨著對IVE技術研究的深入，該領域必將會得到重大的突破，具有高度行為真實感的、支持多個參與者的、具有生命特征的智能虛擬世界將會日趨涌現。當前VR研究中的一個熱門課題是分布式虛擬環境（DVE）。
③計算機網絡。
④三維視景圖像生成及立體顯示系統，基于圖像的視景生成技術需解決的問題是顯示的模型及如何在模型上產生出圖像。這主要有柱面模型和球面模型兩種，戰場環境仿真是作戰仿真的重要內容，逼真的戰場環境實時仿真是作戰仿真之基礎，因此充分利用VR及計算機圖形學最新研究成果的戰場可視化系統便應運而生。
⑤立體音響生成與揚聲系統，它是虛擬環境多維信息中的一個重要組成部分。聽覺是僅次于視覺的感知途徑，它向用戶提供的輔助信息，可增強視覺的感知，彌補視覺效果之不足，增強環境的逼真性。利用不同聲源到達某一特定位置的時間差、相位差及聲壓差等進行虛擬環境的聲音跟蹤是實物虛化的重要組成部分；聲波傳播時間測定法和相位相干測定法屬于實現聲音定位跟蹤的兩種基本方法。若給綜合戰場環境中加入虛擬聲音，將會增強綜合戰場環境的逼真性與完整性，可給作戰指揮員提供強烈的沉浸感和臨場感，減弱大腦對視覺的依賴性，并能獲得更多的信息。
⑥力反饋觸覺系統，參與者在虛擬環境中產生沉浸感的重要因素之一是用戶在用手或身體操縱虛擬物體時，能感受到虛擬物體與虛擬物體之間的作用力與反作用力，從而產生出觸覺和力覺的感知。
⑦人體的姿勢、頭、眼、手位置的跟蹤測量系統，運動跟蹤作為人與虛擬環境之間信息交互的一個重要因素，是近年來VR技術發展的一個重要領域。人體行為交互是人際之間除語音外的一種重要交互方法，行為表現模型的建立是一個技術關鍵。信息社會的顯著特點與基礎是數字化技術，人類自身的數字化便顯得頗為重要，需進行深入的研究，這便是虛擬人合成的研究目的及其意義所在，最終使得計算機與人之間可實現自然化的交互。
⑧人機接口界面及多維的通信方式，這些技術目前主要集中反映在頭盔顯示器和數據手套這兩類交互設備中。
⑨各種數據庫（地形地貌、地理信息、圖像紋理、氣動數據、武器性能參數、導航數據、氣象數據、背景干擾及通用模型等）。
⑩軟件支撐環境，需建立并開發出虛擬世界數據庫；在底層支撐軟件及三維造型軟件的支撐下，建立起VR系統的開發工具軟件；在輸入輸出傳感器等硬件支撐下，建立起人機交互圖形的界面。
二、VR的關鍵技術
與傳統的信息系統相比，VR系統屬于一種新型多維化人機和諧的信息系統。在此種VR系統內，人們感受到的最突出的特點是其沉浸性、交互性和構想性。為實現這種新型的信息處理系統，滿足人們對沉浸性、交互性和構想性日趨增高的需求，在眾多技術難題中至少應重點提高3項關鍵技術的水平。
⒈提高“身臨其境”的沉浸感
VR的沉浸性是使人具有逼真感之根本。為了逼真地模擬視覺功能，在很大程度上是依賴于VR技術的圖像處理和理解能力，圖像處理的質量愈高，圖像處理的速度愈快，圖像識別的能力愈強，系統的理解能力愈完善，系統的視覺沉浸感便愈佳。視覺是提高沉浸感的重要因素，但并非是惟一的因素；聽覺可能是VR技術中最先達到逼真程度的領域；觸覺是一個剛起步研究與試驗的領域。由微處理器和傳感器構成的數據手套，與視覺、聽覺相配合，大大地增強了VR系統的逼真感；而嗅覺與味覺還屬于一個尚未實質性地開展研究的領域。故提高VR系統的沉浸感，尚需進行大量艱苦的工作。
⒉開發高性能的傳感器
VR的交互性是達到人機和諧之關鍵，其性能優劣在很大程度上取決于與計算機相連的高性能傳感器及其相應的軟件。交互技術研究的主要任務是設計出交互技術并評估其性能，目前至關重要的兩種設計方法是：依據應用程序的特殊需求，憑直覺或想象設計出交互技術；按任務的結構劃分來指導進行設計。
為與虛擬環境發生交互作用，迄今已研制出多種傳感設備，上述所提到的鼠標器、數據手套、跟蹤球和超聲波頭部跟蹤器等，每一種傳感設備都各有千秋，選用時要注意揚長避短。目前針對VR系統的需求研制的性能更為完善的傳感器，如用紅外或其他光學方法跟蹤眼睛的活動，當知道人的眼睛注視何處時，便可用其實現某些控制。目前這些新型的傳感設備尚未成熟，人們正通過研制新材料、新結構、新工藝或新的控制機理，以提高其性能，這是當前VR技術中頗為活躍的一部分研究工作。
⒊ 研制高性能的計算機
VR的構想性是輔助人類進行創造性思維的基礎。因此，高效的計算機信息處理技術是直接影響VR系統性能優劣之關鍵。高性能計算機是構建VR系統的“基石”，是對多維信息進行處理的“加工廠”，是實現各種軟硬設備的集成及控制人機協調一致的“工作平臺”。未來VR技術的發展必將會對計算機的性能提出更高的要求，主要是網絡技術、信息壓縮與數據融合、系統集成技術等3個方面。
（1）網絡技術
進入20世紀90年代，隨著網絡技術尤其是異步傳輸模式（ATM）等高速網絡技術的迅速發展，人類將進入一個全新的時代，即以網絡為中心的計算時代，網絡計算機是一個具有高度智能、并負責向網上用戶提供諸種服務的巨型計算機。從計算機技術的角度分析未來的VR系統的特點，它將是一個交互、分布、實時和多維化信息的處理系統。故一個能簡便地進行交互存取的分布式多維化信息網絡便成為實現VR系統之關鍵技術。隨著VR技術在網絡上的推廣與應用，數以億萬計的人們進入未來的網絡，世界將變得愈來愈小，而人類的感知與認知能力將變得愈來愈強。由此可見，網絡技術必將對VR系統產生更為深遠的影響。
（2）信息壓縮與數據融合技術
為使VR系統能實時地處理大量的多維化信息，一方面應盡量提高計算機的處理速度；另一方面亦應研究出更高效的信息壓縮與數據融合的算法和技術。在VR系統中所進行觀測活動狀況下的圖像處理，是基于交互作用的圖像處理。故VR系統對圖像處理便提出了更高的要求，不能將全部負擔都壓在計算機的硬件性能上，而應把研究新型、高效的數據壓縮算法及研制專用數據壓縮芯片、數據融合新技術與新算法作為關鍵技術予以突破。
（3）系統集成技術
在VR系統中存在由各種傳感器所輸出的數字和模擬信息，它們有的用聲、圖、文的形式表示；也有用視覺、聽覺、力感、觸感、味覺、嗅覺的方式表達。同時，在VR系統中還存在著虛擬和真實的環境，在該環境中有虛擬的對象和真實的人。這些信息中有實時與非實時、瞬變與緩變、可確定與不可確定、相互支持與互補或相互制約與矛盾等。如何將這些多維化信息、來自虛擬和真實對象的信息進行綜合集成，使之協調一致，這是一項十分重要的關鍵技術，主要是靠VR系統中的核心，即虛擬環境生成器來完成。集成的目的旨在建立一個最優化結構、自適應、高性能、頗具競爭力的實時、互操作的大系統。
總之，要發展VR技術，必須做好關鍵工作：
①在方法上，大力開展VR建模、人機實時交互、VR生成與逼真感、虛擬現實與真實現實的一致性、多傳感器數據/信息融合、系統設計分析及用戶心理學等方面的研究。
②在設備上，大力增強三維傳感、交互設備及立體顯示設備的研制。
③在應用上，大力增強研究VR系統開發平臺及分布式VR技術。
三、結束語
VR屬于一種特殊設計的信息數據庫，它可將數據庫數據轉換成可視化的三維視覺顯示圖像。利用這些數據描述二維或三維的圖形與圖像，構成三維的虛擬世界。VR并不是一幅圖像、畫面或一種聲音，而是一種“體驗”，對從未體驗過的人而言，可將其解釋為把人置身于一個全由計算機虛構的世界中去的一種手段。VR是信息科學領域中的新興技術，它具有廣泛深入研究的內涵和寬闊的應用前景，目前正引起多個學科領域的眾多學者高度關注。
隨著計算機技術，尤其是多媒體及可視化技術的迅猛發展，攻防對抗系統仿真是分布式交互仿真的重要應用領域及發展方向之一。攻防對抗虛擬現實中的人工干預技術也必須得到長足的發展。通過計算機的文字、圖形、圖像、聲音、視頻及動畫等多媒體的輸入輸出，將使攻防對抗虛擬現實中的人工干預更為逼真、形象、自然，產生身臨其境的效果。如可通過動畫的方式與VR進程同步展示戰場的推演態勢，通過語言、文字等形式提示參與者進行人工干預；參與者可借助語言形式向計算機發布命令，亦可通過觸摸屏模擬發射按鈕的操作過程，對計算機進行人工干預等。由此可見，多媒體與VR的集成技術在攻防對抗中的廣泛應用，亦是人工干預技術的發展方向。
隨著多媒體技術的發展，多媒體技術與人-機界面相關技術的有機結合，必將日趨生動地改變著人-機界面環境和人的工作方式，它也必將對VR系統的應用及其整體效能產生深刻的影響。虛擬現實技術是人類智慧高度集中的具體體現，進入虛擬現實環境將會使人類的智慧得到更高的升華。
虛擬現實技術
虛擬現實是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人-機界面形式。通常用戶戴一個頭盔顯示器（用來顯示立體圖象的頭式顯示器）或者配戴液晶眼鏡或三維眼鏡，手持傳感手套，仿佛置身于一個幻覺世界中，在虛擬環境中漫游，并允許操作其中的“物體”。與傳統計算機相比，虛擬現實系統具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現實技術潛在的應用范圍很廣，諸如國防、建筑設計、工業設計、培訓、醫學領域。例如建筑設計師可以運用虛擬現實技術向客戶提供三維虛擬模型，而外科醫生還可以在三維虛擬的病人身上試行一種新的外科手術。
虛擬現實技術通過20多年的研究探索，于80年代末走出實驗室，開始進入實用化階段。目前，世界上少數發達國家在經濟、藝術乃至軍事等領域，已開始廣泛應用這種高新技術，并取得了顯著的綜合效益。據外刊報道，美國陸軍1994年的“路易斯安娜94”作戰演習，就是利用虛擬現實技術進行的。這次演習不但試驗論證了美國陸軍制定的條令、戰術和部隊編成，使之更加符合21世紀的作戰要求，還節約演習經費近20億美元。
那么，什么是虛擬現實技術呢？簡單地說，就是人們利用計算機生成一個逼真的三維虛擬環境，通過自然技能使用傳感設備與之相互作用的新技術。它與傳統的模擬技術完全不同，是將模擬環境、視景系統和仿真系統合三為一，并利用頭盔顯示器、圖形眼鏡、數據服、立體聲耳機、數據手套及腳踏板等傳感裝置。把操作者與計算機生成的三維虛擬環境連結在一起。操作者通過傳感器裝置與虛擬環境交互作用，可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，并按照自己的意愿去改變“不隨心”的虛擬環境。比如，計算機虛擬的環境是一座樓房，內有各種設備、物品，操作者會如同身臨其境一樣，可以通過各種傳感裝置在屋內行走查看、開門關門、搬動物品；對房屋設計上的不滿意之處，還可隨意改動。顯然，利用這種虛擬現實技術進行建筑、機械、兵器等設計修改，實施技術操作訓練和軍事演習活動要容易得多，也便宜得多。
虛擬現實技術一經應用，就向人們展示了誘人的前景，因而受到各國軍界的青睞。從90年代初起，美國率先將虛擬現實技術用于軍事領域，主要用于以下四個方面：一是虛擬戰場環境。即通過相應的三維戰場環境圖形圖像庫，包括作戰背景、戰地場景、各種武器裝備和作戰人員等，為使用者創造一種險象環生、幾近真實的立體戰場環境。以增強其臨場感覺，提高訓練質量。二是進行單兵模擬訓練。讓士兵穿上數據服，戴上頭盔顯示器和數據手套，通過操作傳感裝置選擇不同的戰場背景，輸入不同的處置方案，體味不同的作戰效果，進而像參加實戰一樣，鍛煉和提高技術水平、快速反應能力和心理承受力。如美空軍用虛擬現實技術研制的飛行訓練模擬器，能產生視覺控制，能處理三維實時交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現實中飛機以外的各種情況，如氣球的威脅、導彈的發射軌跡等。三是實施諸軍兵種聯合演習，建立一個“虛擬戰場”，使參戰雙方同處其中，根據虛擬環境中的各種情況及其變化，“調兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習。四是進行指揮員訓練。利用虛擬現實技術，根據偵察情報資料合成出戰場全景圖，讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察敵我兵力部署和戰場情況，以便判斷敵情，定下正確決心。美國海軍開發的“虛擬艦艇作戰指揮中心”就能逼真地摸擬與真的艦艇作戰指揮中心幾乎完全相似的環境，生動的視覺、聽覺和觸覺效果，使受訓軍官沉浸于“真實的”戰場之上。
當然，虛擬現實還是一門年輕的科學技術，尚存在不少有待解決的問題。例如，在計算機生成的虛擬環境中，操作者每次轉動頭部，計算機必須更新三維圖像，由于更新的數據太大，以致計算機還無法完成實時運算。這就造成了系統滯后。再如，美空軍的虛擬現實模擬器產生的視覺運動信號與人的感覺之間也存在差異，容易引起頭痛、眩暈等。
但不管怎樣，虛擬現實技術畢竟開辟了富有發展潛力的新領域，它會隨著時間的推移日臻完善，在軍事領域的應用將會越來越廣泛，發揮的作用也將會越來越大。
虛擬現實的定義之一:
虛擬現實是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人-機界面形式。通常用戶頭戴一個頭盔（用來顯示立體圖象的頭式顯示器）或者采用大屏幕立體投影，手持傳感手套，仿佛置身于一個幻覺世界中，在虛擬環境中漫游，并允許操作其中的“物體”。與傳統計算機相比，虛擬現實系統具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。虛擬現實技術潛在的應用范圍很廣，諸如國防、建筑設計、工業設計、培訓、醫學領域。例如建筑設計師可以運用虛擬現實技術向客戶提供三維虛擬模型，而外科醫生還可以在三維虛擬的病人身上試行一種新的外科手術。
虛擬現實（VR）是近幾年來國內外科技界關注的一個熱點，其發展也是日新月異。簡單地說，VR技術就是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人們可以通過視聽觸嗅等手段所感受到的虛擬幻境，故VR技術又稱幻境或靈境技術。1992年，在法國召開了與VR技術相關的名為“真實與虛擬世界的界面”的國際會議，同年在美國的San Diego（圣迭戈），一批以醫學專家為主的科學家組織召開了名為“醫學中的虛擬現實技術”的學術會議。1993年，IEEE在Seattle（西雅圖）召開了第一屆虛擬現實國際學術會議，會議吸引了大批科技工作者，發表了大量有價值的論文。不久，IEEE的刊物Spectrum也組織了有關專集。在國內科技界，VR技術正逐漸受到人們重視。
虛擬現實是一門集成了人與信息的科學。其核心是由一些三維的交互式計算機生成的環境組成。這些環境可以是真實的，也可以是想象的世界模型，其目的是通過人工合成的經歷來表示信息。有了虛擬現實技術，復雜或抽象系統的概念的形成可以通過將系統的各子部件以某種方式表示成具有確切含義的符號而成為可能。虛擬現實是融合了許多人的因素，且放大了它對個人感覺影響的工程。虛擬現實技術是建立在集成諸多學科如心理學、控制學、計算機圖形學、數據庫設計、實時分布系統、電子學、機器人及多媒體技術等之上的。
虛擬現實應具有以下三個方面的含義。首先VR是通過計算機生成一個非常逼真的足以“迷惑”我們人類視覺的虛幻的世界。這種“迷惑”是多方面的，我們不僅可以看到而且可以聽到、觸到及嗅到這個虛擬世界中所發生的一切。這種感覺是如此的真實，以至于我們能全方位地浸沒在這個虛幻的世界中，這就是VR的首要功能，即浸沒感（Immersion）或臨場參與感。一般來說，虛擬系統的輸出設備應盡可能面向使用者的感覺器官以保證良好的浸沒感，如頭盔式顯示器（HMD），它將使用者的聽覺視覺功能完全置于虛擬的環境之中并切斷了所有外界信息。使用者在虛擬的環境漫游可以通過跟蹤使用者的頭及身體的運動來完成，與虛擬物體的接觸通過戴在手上的傳感裝置檢測來實現。
虛擬現實與通常CAD系統所產生的模型是不一樣的，它不是一個靜態的世界，而是一個開放的環境，它可以對使用者的輸入（如手勢，語言命令）作出響應。比如你可以拿起一虛擬的火炬并打開其開關，你一推操縱桿，仿佛可以在里面漫游，你甚至可以用虛擬的手感觸到虛擬物體存在，虛擬現實環境可以通過控制與監視裝置影響或被使用者影響，這是VR的第二個特征，即交互性（Interaction）。
虛擬現實不僅僅是一個媒體，一個高級用戶界面，它是為解決工程、醫學、軍事等方面的問題而由開發者設計出來的應用軟件，它以夸大的形式反映了設計者的思想，比如當在蓋一座現代化的大廈之前，你首先要做的事是對這座大廈的結構做細致的構思，為了使之定量化，你還需設計許多圖紙，當然這些圖紙只能內行人讀懂。正如這些圖紙反映的是設計者的構思，虛擬現實同樣反映的是某個設計者的思想，只不過它的功能遠比那些呆板的圖紙生動，強大的多。所以國外有些學者稱VR為放大人們心靈的工具，或人工現實（artifical reality）。這是VR所具有的第三類特征，即思想性（Imagation）。
綜上所述，虛擬現實是人們可以通過視聽觸等信息通道感受到設計者思想的高級用戶界面
虛擬現實的定義之二：
虛擬現實的英文名稱是 "Virtual Reality", 簡寫為 "VR", 又由錢學森院士翻譯為“靈境”。
Virtual的英文本意是表現上具有真實事物的某些屬性，但本質上是虛幻的。Reality的英文 本義是 "真實"而不是 "現實"。我想應該注意這一點，不過既然 "虛擬現實"的名稱已經在 中國廣泛應用，也就不改正它了。
從這個名字可以看出，它英文本義是＂真實世界的一個映像＂(a image of real world)，而不 僅僅只是一個下面的狹義定義中的人機界面而已。
本文將虛擬現實的定義分為狹義和廣義兩種。
狹義的定義
即為一種人機界面(人機交互方式)，曾建超等 “虛擬現實的技術及其應用 ”書中所定義的。在這種情況下， 可以稱之為“自然人機界面”，在此環境中，用戶 看到的是全彩色主體景象，聽到的是虛擬環境中的音響，手（或）腳可以感受到虛擬環境反饋給他的作用力，由此使用戶產生一種身臨其境的感覺。亦即人以與感受真實世界一樣的（自然的）方式來感受計算機生成的虛擬世界，具有和相應真實世界里一樣的感覺。這里，計算機世界既可以是超越我們所處時空之外的虛構環境，也可以是一種對現實世界的仿真(強調是由計算機生成的，能讓人有身臨其境感覺的虛擬圖形界面)。
為此，我們須造出人可感受的各種感覺，視覺、聽覺、觸覺、味覺 ……，并讓人以自然的方式（類似與真實世界中方式的）感知到。而且必須提供手段讓人以 "自然"的方式來操作。 比如說，使操作者在虛擬環境下產生與現實中相一致的身臨其境的視覺、觸覺和聽覺效果。同時通過視、聽、手的動作參與虛擬環境中事物的運動過程。 現在的計算機人機界面還很不和諧。多媒體和虛擬現實等技術的出現增強了我們實現和諧 的人機環境的信心。
虛擬現實技術的發展歷史，也可以說是一個信息環境多維化的歷史。創建多維信息環境、突破數字及文字的單維表現力的局限，這是人類的共同追求，也是全世界的文化、藝術和科技工作者代代相繼的奮斗目標。虛擬現實技術是人們世世代代所追求的人機和諧的信息處理環境的繼續。只有在計算機及其它科學技術高度發達的今天，這樣的信息處理環境才能夠被實現。
這項技術可以使人與信息處理環境的關系變得比以往更為密切與和諧，它還能使由它構成的計算機軟硬件環境變得比以往更為強大與靈巧。
這樣，有了一個自然的、充分的、和真實硬件很好關聯的信息處理系統，人們的工作生活都會變得方便得多。因為虛擬現實技術的特點，所以它可以滲透到我們工作和生活的每個角落，所以虛擬現實技術對人類社會的意義是非常大的。正因為如此，它和其它很多信息 技術一樣，當信息技術領域的專家還未把它的理論和技術探討得十分清楚時，它已滲透到科學、技術、工程、醫學、文化、娛樂的各個領域了，受到各個領域人們的極大注意。
為了與下面的廣義定義相分離，我們大多時候干脆稱之為 "VR界面＂。
在視覺上，三維代表著未來。三維操作會使更多的人理解計算機。
廣義的定義
即為對虛擬想象（三維可視化的）或真實三維世界的模擬（Simulation)。這就不僅僅 是一種界面了，主要的部分是內部的模擬。界面用虛擬現實式的界面。
對某個特定環境真實再現后，用戶通過接受和響應模擬環境的各種感官刺激，與其中虛擬的人及事物進行行為和思想等等的交流，使用戶有身臨其境的感覺。值得注意的是，其中的那些虛擬的人可能是由其他真實的人控制的，是他們的代表。
如果不限定真實三維世界(視覺、聽覺等等都是三維的)，甚至可以說，那些沒有三維圖形的世界，但模擬了真實世界的某些特征的，如網絡上的聊天室，MUD (網絡角色)扮演游戲等等，都可以稱作虛擬世界，虛擬現實。事實上，CyperSpace的概念出來時并沒有限定非得是三維的。
本文為了區分起見，那些非三維的世界只稱為是 "虛擬世界"，但不稱為 "虛擬現實"。 即CyperSpace在我這兒的定義中，并不等同與Virtual Reality。
這樣，虛擬現實可以稱作＂三維的由計算機生成的虛擬世界＂。若涉及界面的話， 則稱之為＂具VR界面的由計算機生成的三維虛擬世界＂。而虛擬世界的定義，也就成了 "與人有參與感、可與之交互的非真實的世界"，這種世界并不一定是由計算機生成的， 人的參與感也不一定要強到象虛擬現實的那樣強的沉浸感。
比起虛擬世界來，虛擬現實只是多了三維這個特征。所以它們之間相當相當多的技術可以互相借用。這樣，由于非虛擬現實的虛擬世界已經很多，所以虛擬現實的構建可以有更好的現成概念和技術基礎。
這樣所有真實及虛構的世界，只要可能的話，都可以搬進虛擬現實中。由計算機技術支持的虛擬現實不再只是存在于單個人的腦中，而是大家都可以參與進來的。不再是完全受用戶控制，而是含有它自身規則的因素來運行的。 虛擬想象世界可以是真實中永遠不可能存在的空間，比如說股票變化的空間。但也是三維 的，你用對付類似與真實世界中類似物體方法去操作，比如說可以用雙手把一個三維的股票統計柱搬動之類。這樣就極大地輔助了人們的想象力、思考潛力。VR能夠通過模擬人 們所熟悉的東西來傳達人們所未知的東西，例如，它可以用一個以虛擬輪廓表示的3D建筑物，來描述倉儲式銷售活動。三維空間使我們能夠將巨大的名字空間──例如WEB本身─ ─形象化。
VR的吸引力，不僅在于它是高技術，它能提高我們的工作效率或幫助我們去完成以前做不到的事情；它的藝術魅力也是不可忽視的。從這方面來說，虛擬的世界不需要十分逼真， 在某些情況下應該給想象力留有余地。有些不太真實的事情或表現方法能夠喚起我們的想象力和形象化思維。例如，有人將股票市場的信息用不同顏色的小片來表示，某種股票小片的閃爍表示有可能通過買進買出而獲利。也有人將股票表示成田間的小麥等。
