虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的、互動式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。
基本介紹
- 中文名：虛擬現實,靈境技術
- 外文名：Virtual Reality
- 簡稱：VR
簡介,發展歷史,特徵,多感知性,存在感,互動性,自主性,關鍵技術,顯示,聲音,感覺反饋,語音,技術特點,技術套用,醫學,娛樂,軍事航天,室內設計,房產開發,工業仿真,應急推演,文物古蹟,遊戲,Web3D,道路橋樑,地理,教育中,演播室,水文地質,維修,培訓實訓,船舶製造,汽車仿真,軌道交通,能源領域,生物力學,康復訓練,數字地球,虛擬現實,五大障礙,
簡介
虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術多媒體技術感測技術網路技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現實技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和感測設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入作出實時回響，並分別反饋到用戶的五官。感測設備是指三維互動設備。
發展歷史
虛擬現實技術演變發展史大體上可以分為四個階段：有聲形動態的模擬是蘊涵虛擬現實思想的第一階段（1963年以前）；虛擬現實萌芽為第二階段（1963 -1972 ）；虛擬現實概念的產生和理論初步形成為第三階段（1973 -1989 ）；虛擬現實理論進一步的完善和套用為第四階段（1990 -2004 ）。
特徵
多感知性
指除一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現實應該具有一切人所具有的感知功能。
存在感
指用戶感到作為主角存在於模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該達到使用戶難辨真假的程度。
互動性
指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。
自主性
指虛擬環境中的物體依據現實世界物理運動定律動作的程度。
關鍵技術
實時三維計算機圖形
相比較而言，利用計算機模型產生圖形圖像並不是太難的事情。如果有足夠準確的模型，又有足夠的時間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這裡的關鍵是實時。例如在飛行模擬系統中，圖像的刷新相當重要，同時對圖像質量的要求也很高，再加上非常複雜的虛擬環境，問題就變得相當困難。
顯示
人看周圍的世界時，由於兩隻眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子裡融合起來，就形成了一個關於周圍世界的整體景象，這個景象中包括了距離遠近的信息。當然，距離信息也可以通過其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠近、物體大小的比較等。
在VR系統中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩隻眼睛看到的不同圖像是分別產生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統採用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡後，一隻眼睛只能看到奇數幀圖像，另一隻眼睛只能看到偶數幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產生了立體感。
用戶（頭、眼）的跟蹤：在人造環境中，每個物體相對於系統的坐標系都有一個位置與姿態，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭（眼）的方向來確定的。
跟蹤頭部運動的虛擬現實頭套：在傳統的計算機圖形技術中，視場的改變是通過滑鼠或鍵盤來實現的，用戶的視覺系統和運動感知系統是分離的，而利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統和運動感知系統之間就可以聯繫起來，感覺更逼真。另一個優點是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認識環境，而且可以通過頭部的運動去觀察環境。
在用戶與計算機的互動中，鍵盤和滑鼠是目前最常用的工具，但對於三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因為有六個自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把滑鼠的平面運動映射成三維空間的任意運動。現在，已經有一些設備可以提供六個自由度，如3Space數位化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優異的設備是數據手套和數據衣。
聲音
人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強度的差別來確定聲音的方向，因為聲音到達兩隻耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄製的不同聲音來實現的，所以會有一種方向感。現實生活里，當頭部轉動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在VR系統中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關。
感覺反饋
在一個VR系統中，用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，並有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。
語音
在VR系統中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環境能聽懂人的語言，並能與人實時互動。而讓計算機識別人的語音是相當困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和複雜性。例如，連續語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發音受前後詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會有所不同，就是同一人發音也會受到心理、生理和環境的影響而有所不同。
技術特點
藝術家通過對VR、AR等技術的套用，可以採用更為自然的人機互動手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的藝術環境和現實情況下不能實現的夢想，並賦予創造的過程以新的含義。如具有VR性質的互動裝置系統可以設定觀眾穿越多重感官的互動通道以及穿越裝置的過程，藝術家可以藉助軟體和硬體的順暢配合來促進參與者與作品之間的溝通與反饋，創造良好的參與性和可操控性；也可以通過視頻界面進行動作捕捉，儲存訪問者的行為片段，以保持參與者的意識增強性為基礎，同步放映增強效果和重新塑造、處理過的影像；通過增強現實、混合現實等形式，將數字世界和真實世界結合在一起，觀眾可以通過自身動作控制投影的文本，如數據手套可以提供力的反饋，可移動的場景、360度旋轉的球體空間不僅增強了作品的沉浸感，而且可以使觀眾進入作品的內部，操縱它、觀察它的過程，甚至賦予觀眾參與再創造的機會。”
技術套用
醫學
VR在醫學方面的套用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中，可以建立虛擬的人體模型，藉助於跟蹤球、HMD、感覺手套，學生可以很容易了解人體內部各器官結構，這比現有的採用教科書的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基於兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術訓練器，用於腿部及腹部外科手術模擬。這個虛擬的環境包括虛擬的手術台與手術燈，虛擬的外科工具（如手術刀、注射器、手術鉗等），虛擬的人體模型與器官等。藉助於HMD及感覺手套，使用者可以對虛擬的人體模型進行手術。但該系統有待進一步改進，如需提高環境的真實感，增加網路功能，使其能同時培訓多個使用者，或可在外地專家的指導下工作等。手術後果預測及改善殘疾人生恬狀況，乃至新型藥物的研製等方面，VR技術都有十分重要的意義。
在醫學院校，學生可在虛擬實驗室中，進行“屍體”解剖和各種手術練習。用這項技術，由於不受標本、場地等的限制，所以培訓費用大大降低。一些用於醫學培訓、實習和研究的虛擬現實系統，仿真程度非常高，其優越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如，導管插入動脈的模擬器，可以使學生反覆實踐導管插入動脈時的操作；眼睛手術模擬器，根據人眼的前眼結構創造出三維立體圖像，並帶有實時的觸覺反饋，學生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程，並觀察到眼睛前部結構的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。還有麻醉虛擬現實系統、口腔手術模擬器等。
外科醫生在真正動手術之前，通過虛擬現實技術的幫助，能在顯示器上重複地模擬手術，移動人體內的器官，尋找最佳手術方案並提高熟練度。在遠距離遙控外科手術，複雜手術的計畫安排，手術過程的信息指導，手術後果預測及改善殘疾人生活狀況，乃至新藥研製等方面，虛擬現實技術都能發揮十分重要的作用。
娛樂
作為傳輸顯示信息的媒體，VR在未來藝術領域方面所具有的潛在套用能力也不可低估。VR所具有的臨場參與感與互動能力可以將靜態的藝術（如油畫、雕刻等）轉化為動態的，可以使觀賞者更好地欣賞作者的思想藝術。另外，VR提高了藝術表現能力，如一個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等等。
對藝術的潛在套用價值同樣適用於教育，如在解釋一些複雜的系統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“虛擬的物理實驗室”，用於解釋某些物理概念，如位置與速度，力量與位移等。
軍事航天
模擬訓練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題，這為VR提供了廣闊的套用前景。美國國防部高級研究計畫局DARPA自80年代起一直致力於研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統，以提供坦克協同訓練，該系統可聯結200多台模擬器。另外利用VR技術，可模擬零重力環境，替非標準的水下訓練太空人的方法。
室內設計
虛擬現實不僅僅是一個演示媒體，而且還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者的思想，比如裝修房屋之前，你首先要做的事是對房屋的結構、外形做細緻的構思，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，虛擬現實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境，使以往只能藉助傳統的設計模式提升到數位化的即看即所得的完美境界，大大提高了設計和規劃的質量與效率。運用虛擬現實技術，設計者可以完全按照自己的構思去構建裝飾“虛擬”的房間，並可以任意變換自己在房間中的位置，去觀察設計的效果，直到滿意為止。既節約了時間，又節省了做模型的費用。
房產開發
隨著房地產業競爭的加劇，傳統的展示手段如平面圖、表現圖、沙盤、樣板房等已經遠遠無法滿足消費者的需要。因此敏銳把握市場動向，果斷啟用最新的技術並迅速轉化為生產力，方可以領先一步，擊潰競爭對手。虛擬現實技術是集影視廣告、動畫、多媒體、網路科技於一身的最新型的房地產行銷方式，在國內的廣州、上海、北京等大城市，國外的加拿大、美國等經濟和科技發達的國家都非常熱門，是當今房地產行業一個綜合實力的象徵和標誌，其最主要的核心是房地產銷售！同時在房地產開發中的其他重要環節包括申報、審批、設計、宣傳等方面都有著非常迫切的需求。
房地產項目的表現形式可大致分為：實景模式、水晶沙盤兩種；
其中可對項目周邊配套、紅線以內建築和總平、內部業態分布等進行詳細剖析展示，由外而內表現項目的整體風格，並可通過鳥瞰、內部漫遊、自動動畫播放等形式對項目逐一表現，增強了講解過程的完整性和趣味性。
工業仿真
當今世界工業已經發生了巨大的變化，大規模人海戰術早已不再適應工業的發展，先進科學技術的套用顯現出巨大的威力，特別是虛擬現實技術的套用正對工業進行著一場前所未有的革命。虛擬現實已經被世界上一些大型企業廣泛地套用到工業的各個環節，對企業提高開發效率，加強數據採集、分析、處理能力，減少決策失誤，降低企業風險起到了重要的作用。虛擬現實技術的引入,將使工業設計的手段和思想發生質的飛躍,更加符合社會發展的需要,可以說在工業設計中套用虛擬現實技術是可行且必要的。
工業仿真系統不是簡單的場景漫遊，是真正意義上用於指導生產的仿真系統，它結合用戶業務層功能和資料庫數據組建一套完全的仿真系統，可組建B/S、C/S兩種架構的套用，可與企業ERP、MIS系統無縫對接，支持SqlServer、Oracle、MySql等主流資料庫。
工業仿真所涵蓋的範圍很廣，從簡單的單台工作站上的機械裝配到多人線上協同演練系統。下面列舉一些工業仿真的套用領域：
·石油、電力、煤炭行業多人線上應急演練
·市政、交通、消防應急演練
·多人多工種協同作業（化身系統、機器人人工智慧）
·虛擬製造/虛擬設計/虛擬裝配（CAD/CAM/CAE）
·模擬駕駛、訓練、演示、教學、培訓等
·軍事模擬、指揮、虛擬戰場、電子對抗
·地形地貌、地理信息系統（GIS）
·生物工程（基因/遺傳/分子結構研究）
·虛擬醫學工程（虛擬手術/解剖/醫學分析）
·建築視景與城市規劃、礦產、石油
·航空航天、科學可視化
應急推演
防患於未然，是各行各業尤其是具有一定危險性行業（消防、電力、石油、礦產等）的關注重點，如何確保在事故來臨之時做到最小的損失，定期的執行應急推演是傳統並有效地一種防患方式，但其弊端也相當明顯，投入成本高，每一次推演都要投入大量的人力、物力，大量的投入使得其不可能進行頻繁性的執行，虛擬現實的產生為應急演練提供了一種全新的開展模式，將事故現場模擬到虛擬場景中去，在這裡人為的製造各種事故情況，組織參演人員做出正確回響。這樣的推演大大降低了投入成本，提高了推演實訓時間，從而保證了人們面對事故災難時的應對技能，並且可以打破空間的限制方便的組織各地人員進行推演，這樣的案例已有套用，必將是今後應急推演的一個趨勢。
虛擬演練有著如下優勢：仿真性
虛擬演練環境是以現實培演練環境為基礎進行搭建的，操作規則同樣立足於現實中實際的操作規範，理想的虛擬環境甚至可以達到使受訓者難辨真假的程度。
開放性
虛擬演練打破了演練空間上的限制，受訓者可以在任意的地理環境中進行集中演練，身處何地的人員，只要通過相關網路通信設備即可進入相同的虛擬演練場所進行實時的集中化演練。
針對性
與現實中的真實演練相比，虛擬演練的一大優勢就是可以方便的模擬任何培訓科目，藉助虛擬現實技術，受訓者可以將自身置於各種複雜、突發環境中去，從而進行針對性訓練，提高自身的應變能力與相關處理技能。
自主性
藉助自身的虛擬演練系統，各單位可以根據自身實際需求在任何時間、任何地點組織相關培訓指導，受訓者等相關人員進行演練，並快速取得演練結果，進行演練評估和改進。受訓人員亦可以自發的進行多次重複演練，使受訓人員始終處於培訓的主導地位，掌握受訓主動權，大大增加演練時間和演練效果。
安全性
作為電力培訓中重中之重的安全性，虛擬的演練環境遠比現實中安全，培訓與受訓人員可以大膽的在虛擬環境中嘗試各種演練方案，即使創下“大禍”，也不會造成“惡果”，而是將這一切放入演練評定中去，作為最後演練考核的參考。這樣，在確保受訓人員人身安全萬無一失的情況下，受訓人員可以卸去事故隱患的包袱，儘可能極端的進行演練，從而大幅的提高自身的技能水平，確保在今後實際操作中的人身與事故安全。
結合以上特性，實際是將相關油氣田和電子設施數位化，為企業構建一套全數字開放式數字資源庫，通過在數字虛擬空間內實時錄製、構建一套應急演練庫，並可在虛擬數字環境中再現相應應急演練流程，在虛擬的環境中提高員工的業務水平。
將虛擬現實技術套用於電力相關培訓中去，有著無可比擬的優勢，打造虛擬的演練平台，無庸質疑的將是電力培訓的一個趨勢。
文物古蹟
利用虛擬現實技術，結合網路技術，可以將文物的展示、保護提高到一個嶄新的階段。首先表現在將文物實體通過影像數據採集手段，建立起實物三維或模型資料庫，保存文物原有的各項型式數據和空間關係等重要資源，實現瀕危文物資源的科學、高精度和永久的保存。 其次利用這些技術來提高文物修復的精度和預先判斷、選取將要採用的保護手段，同時可以縮短修復工期。 通過計算機網路來整合統一大範圍內的文物資源，並且通過網路在大範圍內來利用虛擬技術更加全面、生動、逼真地展示文物，從而使文物脫離地域限制，實現資源共享，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。使用虛擬現實技術可以推動文博行業更快地進入資訊時代，實現文物展示和保護的現代化。
遊戲
三維遊戲既是虛擬現實技術重要的套用方向之一，也為虛擬現實技術的快速發展起了巨大的需求牽引作用。 儘管存在眾多的技術難題，虛擬現實技術在競爭激烈的遊戲市場中還是得到了越來越多的重視和套用。可以說，電腦遊戲自產生以來，一直都在朝著虛擬現實的方向發展，虛擬現實技術發展的最終目標已經成為三維遊戲工作者的崇高追求。從最初的文字MUD遊戲，到二維遊戲、三維遊戲，再到網路三維遊戲，遊戲在保持其實時性和互動性的同時，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加強。我們相信，隨著三維技術的快速發展和軟硬體技術的不斷進步，在不遠的將來，真正意義上的虛擬現實遊戲必將為人類娛樂、教育和經濟發展做出新的更大的貢獻。
毀滅戰士製作人：id對虛擬現實技術不感興趣
毀滅戰士製作人：id對虛擬現實技術不感興趣Web3D
Web3D主要有四類運用方向：商業、教育、娛樂、和虛擬社區。對企業和電子商務三維的表現形式，能夠全方位的展現一個物體，具有二維平面圖象不可比擬的優勢。企業將他們的產品發布成網上三維的形式，能夠展現出產品外形的方方面面，加上互動操作，演示產品的功能和使用操作，充分利用網際網路高速迅捷的傳播優勢來推廣公司的產品。對於網上電子商務，將銷售產品展示做成線上三維的形式，顧客通過對之進行觀察和操作能夠對產品有更加全面的認識了解，決定購買的幾率必將大幅增加，為銷售者帶來更多的利潤。
Oculus Rift開拓虛擬現實遊戲新時代
Oculus Rift開拓虛擬現實遊戲新時代對虛擬現實展示與虛擬社區使用Web3D實現網路上的VR展示，只須構建一個三維場景，人以第一視角在其中穿行。場景和控制者之間能產生互動，加之高質量的生成畫面使人產生身臨其境的感覺。對於象虛擬展廳、建築房地產虛擬漫遊展示，提供了解決方案。如果是建立一個多用戶而且可以互相傳遞信息的環境，也就形成了所謂的虛擬社區。
如右圖，表演者佩戴17個無線感測器、3個無線收發器組成的動作捕捉服，連線到實時網，在虛擬情景中互動。加上頭戴式顯示器，跟蹤頭部和身體，可以給到“我”身臨其境的體驗。
Web3D技術同樣可以在三維定位監控，工業過程控制，建築信息模型（BIM），場館虛擬展示等系統中得到套用。
道路橋樑
城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一，虛擬現實技術可以廣泛的套用在城市規劃的各個方面，並帶來切實且可觀的利益。虛擬現實技術在道路橋樑套用現狀在高速公路與橋樑建設中也得到了套用。由於道路橋樑需要同時處理大量的三維模型與紋理數據，導致這種形勢需要很高的計算機性能作為後台支持，但隨著近些年來計算機軟硬體技術的提高，一些原有的技術瓶頸得到了解決，使虛擬現實的套用達到了前所未有的發展 。
在我國，許多學院和機構也一直在從事這方面的研究與套用。三維虛擬現實平台軟體，可廣泛的套用於橋樑道路設計等行業。該軟體適用性強、操作簡單、功能強大、高度可視化、所見即所得，他的出現將給正在發展的VR產業注入新的活力。 虛擬現實技術在高速公路和道路橋樑建設方面有著非常廣闊的套用前景，可由後台置入穩定的資料庫信息，便於大眾對各項技術指標進行實時的查詢，周邊再輔以多種媒體信息，如工程背景介紹,標段概況,技術數據,截面等,電子地圖,聲音、圖像、動畫，並與核心的虛擬技術產生互動，從而實現演示場景中的導航、定位與背景信息介紹等諸多實用、便捷的功能。
地理
套用虛擬現實技術，將三維地面模型、正射影像和城市街道、建築物及市政設施的三維立體模型融合在一起，再現城市建築及街區景觀，用戶在顯示屏上可以很直觀地看到生動逼真的城市街道景觀，可以進行諸如查詢、量測、漫遊、飛行瀏覽等一系列操作，滿足數字城市技術由二維GIS向三維虛擬現實的可視化發展需要，為城建規劃、社區服務、物業管理、消防安全、旅遊交通等提供可視化空間地理信息服務。
電子地圖技術是集地理信息系統技術、數字製圖技術、多媒體技術和虛擬現實技術等多項現代技術為一體的綜合技術。電子地圖是一種以可視化的數字地圖為背景，用文本、照片、圖表、聲音、動畫、視頻等多媒體為表現手段展示城市、企業、旅遊景點等區域綜合面貌的現代信息產品，它可以存貯於計算機外存，以唯讀光碟、網路等形式傳播，以桌面計算機或觸控螢幕計算機等形式提供大眾使用。由於電子地圖產品結合了數字製圖技術的可視化功能、數據查詢與分析功能以及多媒體技術和虛擬現實技術的信息表現手段，加上現代電子傳播技術的作用，它一出現就贏得了社會的廣泛興趣!
教育中
它主要具體套用在以下幾個方面：
1科技研究
當前許多高校都在積極研究虛擬現實技術及其套用，並相繼建起了虛擬現實與系統仿真的研究室，將科研成果迅速轉化實用技術，如北京航天航空大學在分散式飛行模擬方面的套用；浙江大學在建築方面進行虛擬規劃、虛擬設計的套用；哈爾濱工業大學在人機互動方面的套用；清華大學對臨場感的研究等都頗具特色。有的研究室甚至已經具備獨立承接大型虛擬現實項目的實力。 虛擬學習環境虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結構顯示等，在廣泛的科目領域提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去互動與被動的灌輸，有本質的差別。虛擬實驗利用虛擬現實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室等等，擁有傳統實驗室難以比擬的優勢：
1、節省成本通常我們由於設備、場地、經費等硬體的限制。許多實驗都無法進行。而利用虛擬現實系統，學生足不出戶便可以做各種實驗，獲得與真實實驗一樣的體會。在保證教學效果的前提下，極大的節省了成本。
2、規避風險真實實驗或操作往往會帶來各種危險，利用虛擬現實技術進行虛擬實驗，學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的實驗。例如：虛擬的飛機駕駛教學系統，可免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。
3、打破空間、時間的限制利用虛擬現實技術，可以徹底打破時間與空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可以進入這些物體的內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要幾個月的時間，而虛擬技術在一堂課內就可以實現。
2虛擬實訓基地：
利用虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓基地，其“設備”與“部件”多是虛擬的，可以根據隨時生成新的設備。教學內容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術的發展。同時，虛擬現實的沉浸性和互動性，使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環境中去，這非常有利於學生的技能訓練。包括軍事作戰技能、外科手術技能、教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技、電器維修技能等各種職業技能的訓練，由於虛擬的訓練系統無任何危險，學生可以不厭其煩地反覆練習，直至掌握操作技能為止。例如：在虛擬的飛機駕駛訓練系統中，學員可以反覆操作控制設備，學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落，通過反覆訓練，達到熟練掌握駕駛技術的目的。
3虛擬仿真校園：
教育部在一系列相關的檔案中，多次涉及到了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現實技術在教育培訓中最早的具體套用，它由淺至深有三個套用層面，分別適應學校不同程度的需求：簡單的虛擬我們的校園環境供遊客瀏覽 基於教學、教務、校園生活，功能相對完整的三維可視化虛擬校園 以學員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現實技術作為遠程教育基礎平台 虛擬遠程教育虛擬現實可為高校擴大招生後設定的分校和遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所，通過互動式遠程教學的課程目錄和網站，由區域網路工具作校園網站的連結，可對各個終端提供開放性的、遠距離的持續教育，還可為社會提供新技術和高等職業培訓的機會，創造更大的經濟效益與社會效益。隨著虛擬現實技術的不斷發展和完善，以及硬體設備價格的不斷降低，我們相信，虛擬現實技術以其自身強大的教學優勢和潛力，將會逐漸受到教育工作者的重視和青睞，最終在教育培訓領域廣泛套用並發揮其重要作用。
演播室
隨著計算機網路和三維圖形軟體等先進信息技術的發展，電視節目製作方式發生了很大的變化。視覺和聽覺效果以及人類的思維都可以靠虛擬現實技術來實現。它升華了人類的邏輯思維。虛擬演播室則是虛擬現實技術與人類思維相結合在電視節目製作中的具體體現。虛擬演播系統的主要優點是它能夠更有效地表達新聞信息，增強信息的感染力和互動性。傳統的演播室對節目製作的限制較多。虛擬演播系統製作的布景是合乎比例的立體設計，當攝像機移動時，虛擬的布景與前景畫面都會出現相應的變化，從而增加了節目的真實感。用虛擬場景在很多方面成本效益顯著。如它具有及時更換場景的能力，在演播室布景製作中節約經費。不必移動和保留景物，因此可減輕對雇員的需求壓力。對於單集片，虛擬製作不會顯出很大的經濟效益，但在使用背景和攝像機位置不變的系列節目中它可以節約大量的資金。另外，虛擬演播室具有製作優勢。當考慮節目格局時，製作人員的選擇餘地大，他們不必過於受場景限制。對於同一節目可以不用同一演播室，因為背景可以存入磁碟。它可以充分發揮創作人員的藝術創造力與想像力，利用現有的多種三維動畫軟體，創作出高質量的背景。
水文地質
虛擬現實技術是利用計算機生成的虛擬環境逼真地模擬人在自然環境中的視覺、聽覺、運動等行為的人機界面的新技術。利用虛擬現實技術沉浸感、與計算機的互動功能和實時表現功能，建立相關的地質、水文地質模型和專業模型，進而實現對含水層結構、地下水流、地下水質和環境地質問題（例如地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化、鹽漬化、沼澤化及區域降落漏斗擴展趨勢）的虛擬表達。具體實現步驟包括建立虛擬現實資料庫、三維地質模型、地下水水流模型、專業模型和實時預測模型。
維修
虛擬維修是虛擬技術近年來的一個重要研究方向，目的是通過採用計算機仿真和虛擬現實技術在計算機上真實展現裝備的維修過程，增強裝備壽命周期各階段關於維修的各種決策能力，包括維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等。
虛擬維修是虛擬現實技術在設備維修中的套用, 在現代化煤礦、核電站等安全性要求高的場所, 或在設備快速搶修之前, 進行維修預演和仿真。突破了設備維修在空間和時間上的限制, 可以實現逼真的設備拆裝、故障維修等操作, 提取生產設備的已有資料、狀態數據, 檢驗設備性能。虛擬維修技術還可以通過仿真操作過程, 統計維修作業的時間、維修工種的配置、維修工具的選擇、設備部件拆卸的順序、維修作業所需的空間、預計維修費用。
培訓實訓
在一些重大安全行業，例如石油、天然氣、軌道交通、航空航天等領域，正式上崗前的培訓工作變得異常重要，但傳統的培訓方式顯然不適合高危行業的培訓需求。虛擬現實技術的引入使得虛擬培訓成為現實。結合動作捕捉高端互動設備及3D立體顯示技術，為培訓者提供一個和真實環境完全一致的虛擬環境。培訓者可以在這個具有真實沉浸感與互動性的虛擬環境中，通過人機互動設備和場景里所有物件進行互動，體驗實時的物理反饋，進行多種實驗操作。
通過虛擬培訓，不但可以加速學員對產品知識的掌握，直觀學習，提高從業人員的實際操作能力，還大大降低了公司的教學、培訓成本，改善培訓環境。最主要的是，虛擬培訓顛覆了原有枯燥死板的教學培訓模式，探索出了一條低成本、高效率的培訓之路。
船舶製造
通過虛擬現實技術不僅能提前發現和解決實船建造中的問題，還為管理提供了充分的信息，從而真正實現船體建造、舾裝、塗裝一體化和設計、製造、管理一體化。在船舶設計領域，虛擬設計涵蓋了建造、維護、設備使用、客戶需求等傳統設計方法無法實現的領域，真正做到產品的全壽期服務。因此，通過對面向船舶整個生命周期的船舶虛擬設計系統的開發，可大大提高船舶設計的質量，減少船舶建造費用，縮短船舶建造周期。
汽車仿真
汽車虛擬開發工程即在汽車開發的整個過程中，全面採用計算機輔助技術，在轎車開發的造型、設計、計算、試驗直至制模、衝壓、焊接、總裝等各個環節中的計算機模擬技術聯為一體的綜合技術，使汽車的開發、製造都置於計算機技術所構造的嚴格的數據環境中，虛擬現實技術的套用，大大縮短了設計周期，提高了市場反應能力。
軌道交通
軌道交通仿真就是運用三維虛擬與仿真技術模擬出從軌道交通工具的設計製造到運行維護等各階段、各環節的三維環境，用戶在該環境中可以“全身心的”投入到軌道交通的整個工程之中進行各種操作，從而拓展相關從業人員的認知手段和認知領域，為軌道交通建設的整個工程節約成本與時間，提高效率與質量。
其包括三部分內容：
◆虛擬設計
虛擬設計包括軌道設計，軌道交通工具設計及軌道交通環境的設計。虛擬現實技術在軌道交通設計中並不直接參與設計，而是作為設計者的一個高效輔助工具，幫助設計師節約設計時間，提高設計產品的質量。
◆虛擬裝配
為保證軌道交通工具的設計符合流體力學、工程力學等各種學科的要求，利用計算機技術實現各部件的虛擬裝配，方便的檢查出各個部件之間的嵌合度和兼容性；此外，虛擬裝配還可以深入發展為互動式三維虛擬培訓環境，讓受訓人員在沉浸式環境中熟悉各個部件及裝配過程，提高學員的設備裝配能力。
◆虛擬運行
在列車投入使用前，利用三維虛擬仿真技術模擬出列車運行時的狀態、各部件變化情況及周邊環境變化情況，檢查列車運行可行性；還可以利用計算機更改部分數據，觀測列車因數據變化而受到的連動影響，從而總結出更多列車運行經驗，有效的規避列車正式投入使用後的風險，提高相關工作人員應對突發情況的處理能力。
能源領域
能源的開採和開發涉及到很多模組，很多行業，常常需要對大量數據進行分析管理，並且由於職業的特殊性，對員工的業務素質也有很高要求。運用三維虛擬技術不但能夠實現龐大數據的有效管理，還能夠創建一個具有高度沉浸感的三維虛擬環境，滿足企業對石油礦井、電力、天然氣等高要求、高難度職位的培訓要求，有效提高員工的培訓效率，提升員工的業務素質。
生物力學
生物力學仿真就是套用力學原理和方法並結合虛擬現實技術，實現對生物體中的力學原理進行虛擬分析與仿真研究。利用虛擬仿真技術研究和表現生物力學，不但可以提高運動物體的真實感，滿足運動生物力學專家的計算要求，還可以大大節約研發成本，降低數據分析難度，提高研發效率。這一技術現已廣泛套用於外科醫學、運動醫學、康復醫學、人體工學、創傷與防護學等領域。
◆人體模擬
遵循人體關節運動的骨架結構和肌肉組織，在計算機中生成具有物理屬性的人體。可通過計算機實現對該數字人體的參數化改造，從而開展骨肌系統外科學與運動醫學、植入物設計、體育運動與藝術力學、人體工程學、航空航天、虛擬士兵等領域的科學研究。
◆力學可視化
人體中各個骨骼、關節及肌肉都有一個特定的長度及自由度，而數字人體中的任何一個數據的變化都會對若干相關部件產生影響。結合數據可視化技術，以一種更形象、更直觀的方式展現人體各關節的數據結構及相對運動關係，研究者可據此輕鬆讀懂繁瑣數據，從而實現力學相互作用關係研究的便捷化、可視化。
◆運動設計模擬
通過對人體骨骼及人體關節之間相互作用關係的分析，結合人機工程學原理，利用計算機技術計算和分析數據，依據計算結果為運動員、戰士、病人等群體制定靈活科學的運動方案，合理指導各種訓練活動。此外，還可以據此分析出相關疾病（如頸椎病、骨折、腰肌勞損等）產生的原因及有效的康複方法，設計出更為科學、有效的運動保健器材。
康復訓練
傳統的康復訓練不但耗時耗力，單調乏味，而且訓練強度和效果得不到及時評估，很容易錯失訓練良機，而結合三維虛擬與仿真技術的康復訓練就很好的解決了這一問題，並且還適用於心理患者的康復訓練，對完全喪失運動能力的患者也有獨特效果。
◆虛擬身體康復訓練
身體康復訓練是指使用者通過輸入設備（如數據手套、動作捕捉儀）把自己的動作傳入計算機，並從輸出反饋設備得到視覺、聽覺或觸覺等多種感官反饋，最終達到最大限度的恢復患者的部分或全部機體功能的訓練活動。這種訓練方法，不但大大節約了訓練的人力物力，而且有效增加了治療的趣味性，激發了患者參與治療的積極性，變被動治療為主動治療，提高治療的效率。
◆虛擬心理康復訓練
狹義的虛擬心理康復訓練是指利用搭建的三維虛擬環境治療諸如恐高症之類的心理疾病。廣義上的虛擬心理康復訓練還包括搭配“腦—機接口系統”、“虛擬人”等先進技術進行的腦信號人機互動心理訓練。這種訓練就是採用患者的腦電信號控制虛擬人的行為，通過分析虛擬人的表現實現對患者心理的分析，從而制定有效地康複課程。此外，還可以通過顯示設備把虛擬人的行為展現出來，讓患者直接學習某種心理活動帶來的結果，從而實現對患者的治療。這種心理訓練方法為更多複雜的心理疾病指明了一條新穎、高效的訓練之路。
數字地球
數字地球建設是一場意義深遠的科技革命，也是地球科學研究的一場縱深變革。人類迫切需要更深入地了解地球、理解地球，進而管理好地球。
虛擬現實
數據手套：
數字頭盔：
頭部跟蹤：
實時頭部跟蹤使用現成的HMD（頭盔顯示器）、三維空間感測器。
動作捕捉
英文Motion capture，簡稱Mocap。技術涉及尺寸測量、物理空間裡物體的定位及方位測定等方面可以由計算機直接理解處理的數據。在運動物體的關鍵部位設定跟蹤器，由Motion capture系統捕捉跟蹤器位置，再經過計算機處理後向得到三維空間坐標的數據。當數據被計算機識別後，可以套用在動畫製作，步態分析，生物力學，人機工程等領域。
專業動作捕捉裝備案例，動作捕捉套件——TSS-MOCAP-BUNDLE
17個3軸感測器無線設備與1英尺長USB充電電纜。
3個3軸無線Dongle與6英尺USB連線線。
TSS-STRAP-MOCAP
多件穿戴配件供3軸感測器動作捕捉套件捆綁使用。
包括所有必要的肩帶和硬體，裝備一個穿戴17個感測器的動作捕捉表演者。
包括17矽膠感測器支架、胸式安全帶，以及一個動作捕捉表演者所有必要的帶。
專為3軸空間感測器和動作捕捉工作室使用。
可用於其他配置或其他動作捕捉相關項目。
提供三種尺寸的帶，可靈活配置和易於貼合。
軟鬆緊帶魔術貼綁帶適合你的身體或其他物體，不妨礙身體活動，同時將傳器綁在適當位置。
動作捕捉套裝TSS-MOCAP-BUNDLE + 動作捕捉佩戴帶TSS-STRAP-MOCAP+ OpenCV可以套用於動作 捕捉、教育和表演藝術、遊戲及運動控制、虛擬現實技術和身臨其境仿真等。其中OpenCV為共享軟體。
常用的運動捕捉技術從原理上說可分為機械式、聲學式、電磁式、主動光學式和被動光學式、慣性導航感測器式。不同原理的設備各有其優缺點，一般可從以下幾個方面進行評價：定位精度；實時性；使用方便程度；可捕捉運動範圍大小；抗干擾性；多目標捕捉能力；以及與相應領域專業分析軟體連線程度。
位置追蹤器：
VRP虛擬現實平台（英文全稱Virtual Reality Platform，簡稱VR-Platform或VRP）是一款由中視典數字科技有限公司獨立研發的，具有完全自主智慧財產權的虛擬現實軟體，也是目前國內市場占有率最高的一款虛擬現實軟體。
作為中國最早一批自主智慧財產權的虛擬現實軟體，它以純中文界面、簡單易用、所見即所得等人性化的功能設計，深得國人青睞。目前VRP-Builder、VRP-SDK、VRP-IE、VRP-Physics、VRP-Mystory、VRP-3DNCS等套用性極強的一系列軟體， 已被廣泛套用於院校教育、旅遊教學、工業仿真、應急救援、展覽展示、地產行銷、家裝設計、軍事仿真、互動藝術等眾多領域，為各行業提供切實可行的解決方案。
Quest 3D虛擬展示及實時3D建構工具軟體。
Quest3D擁有獨特的視覺效果展示，支持你在一個方案中創建快速疊代。除此之外，Quest3D在工作上還帶來了更多的利益，其中最為重要的還是它的通道系統定義，你完全不用擔心計算錯誤，Quest3D強大的編輯器100%可以計算出精準的數據結果。
DVS3D與ProE、Catia等三維建模程式相結合，實時獲取三維模型數據，並對其進行設計調整、展示及虛擬裝配。平台結合硬體環境實現多通道的主被動立體顯示，兼容VRPN和TrackD標準接口實現虛擬外設的互動操作。平台主要有以下模組：模型信息庫模組、模型展示模組、基於物理引擎的裝配訓練模組、GPU加速渲染模組、WEB服務模組等。
DVS3D廣泛套用於高端製造業，在產品設計階段輔助方案評審，為產品的裝配訓練和培訓提供數位化虛擬方式，降低成本、提高效率。
五大障礙
虛擬現實技術未來將會發展成一種改變我們生活方式的新突破。在第一代Oculus Rift的開發者大會上，所有與會者都看到了一個充滿潛力的虛擬現實平台。
但是從現在來看，虛擬現實技術想要真正進入消費級市場，還有一段很長的路要走，包括Oculus公司在內。在Oculus內部，也對虛擬現實技術現在面對的問題進行了討論，並且不斷的在尋找解決方法。雖然所有問題最終都會找到答案，但是都不太可能在一夜之間全部解決。
目前，開發者如何為用戶提供一個真正身臨其境的遊戲或套用體驗還存在比較大的技術局限性，而一些問題到現在仍然還沒有很好的解決辦法。
沒有真正進入虛擬世界的方法
在Oculus Rift開發圈有一個著名的笑話，每當有人讓使用者站起來走走時，對方通常都不敢輕易走動，因為Oculus Rift還依然要通過線纜連線到計算設備上，而這也大幅限制了使用者的活動範圍。
包括Oculus Rift在內的各種虛擬現實裝備依然在阻擋著用戶和虛擬世界之間的交流。這些裝置蓋住了我們的眼睛，只是改變了我們的視線，但是並非涵蓋了我們所有的視野範圍。本來笨手笨腳的配合滑鼠和鍵盤使用就已經非常尷尬，而任何嘗試大範圍移動的行為都會被各種線纜束縛。
“我們不希望用戶因此而受到傷害。”Oculus VR創始人Palmer Luckey表示。
部分開發者曾經考慮專門創建一個房間來供虛擬現實設備使用，但是問題似乎並不會如此簡單的就被解決。在遊戲中真正身臨其境的體驗包括了蹲、躲避甚至是攀爬等動作，而這些目前來看還無法給使用者帶來逼真的沉浸式體驗。
雖然現在有一些第三方的解決方案，比如Virtuix Omni跑步機可以讓玩家在固定的空間內安全的模擬移動，但是這些大傢伙通常價格昂貴，並不是普通玩家所能承受的負擔。
如何“輸入”也是一大困擾
虛擬現實更大的挑戰也許是如何在虛擬世界中與目標進行互動。Oculus Rift只是對用戶的頭部進行跟蹤，但是並不能追蹤身體的其它部位。比如玩家的手部動作現在就無法真正模擬。“輸入是能夠給用戶帶來最重要和明顯的體驗，如果不能模擬動作，用戶總會找不到自己的手在哪裡。”Luckey表示。
虛擬現實如何輸入是遊戲開發者和硬體製造商目前非常大的困擾。雖然現在Xbox的手柄已經可以成為PC的控制器，但是在實際套用中還缺乏一些經驗。其它控制裝置，比如Razer Hydra和STEM系統，雖然都給出了很多承諾，但是依然還是不能模擬使用者的雙手。
目前還沒有明確的方法來知道如何具體的實現虛擬現實技術在手勢上的追蹤。“我們都知道有些事物不太對勁，他們已經妨礙了我們與虛擬世界之間的溝通。”Luckey說。Oculus似乎依然在開發屬於自己的輸入設備，但是目前還沒有太大的成果。
“有些人在採取措施，但是目前大家都不知道自己要做的是什麼。雖然有控制器、還有槍，但是我們需要的是一種專門為虛擬現實設備開發的專用輸入設備，並且會成為主流。它不一定很完美，但是必須要超越一把劍、一支槍甚至是一雙手。這是非常困難的，不過模擬一隻手要比槍難度更大。”他表示。
缺乏統一的標準
虛擬現實技術目前仍處於初級階段，毫無疑問，對於這個平台大家都有著各自的演示方法，無論是粗糙還是漂亮，最關鍵的也就是最後的幾分鐘。雖然許多開發者對虛擬現實充滿了熱情，但是似乎大家都沒有一個統一的標準。
作為一個全新的平台，只有引起人們的興趣才能取得成功，包括實際的體驗。DVD電影、遊戲機甚至是YouTube現在都已經變得無處不在，就因為許多人都對他們有興趣。同樣，虛擬現實技術想要引人注目，就必須吸引的不只是專業愛好者。尤其是對於那些年長一些或者非科技愛好者來說，同樣非常重要。
“有些技術剛開始看起來很酷，但是慢慢就變得沒那么有吸引力了。顯然虛擬現實平台想要成長成參天大樹，還需要多年的時間。”Luckey表示。
遊戲體驗也許並不需要用戶了解多么多的專業技術，只需要提供一個逼真的虛擬現實體驗即可。Luckey指出人們通常都喜歡大多數人喜歡的事物，同樣，分享才能帶來更多的樂趣。
現在還有許多虛擬現實技術不止關注遊戲領域，比如Oculus Rift就為三星的Gear VR開發了兩款套用，一款是專門用來欣賞電影，另外一款則是360度全方位的照片查看工具。
“這些工具的實用性非常重要，因為很多人會多次反覆使用。”Oculus VR產品副總裁Nate Mitchell說。“這就像是現在的智慧型手機，雖然它用來聽音樂並不是最好效果的那個，但是至少想聽的時候隨時都可以，這很方便。我嘗試過用虛擬現實裝置看電影，效果真的很棒。”
容易讓人感到疲勞
所有遊戲開發商或電影製作公司都應該了解如何在虛擬現實場景中不同的使用攝像機。移動著觀看和靜坐觀看，二者帶來的體驗是截然不同的。鏡頭的加速移動，就會帶來不同的焦點，而這些如果運用不當，就會給用戶帶來噁心的感覺。甚至如果鏡頭移動的過於迅速，直接會暫時影響用戶的視力。
有些人要更敏感，更容易眩暈。雖然Oculus VR執行長Brendan Iribe表示最新的產品可以避免為用戶帶來身體不適，但是仍然需要用戶親身體驗過才行。目前還有一些研究顯示，女性通常要比男性更容易對這些設備產生不適（另外很少有女性會參與到虛擬現實裝置的測試體驗）。
看起來還是有點蠢
最後一點雖然看起來有些膚淺，但是同樣很重要。雖然是一款專業的遊戲設備，但是現在我們佩戴起來非常笨重並且不自然，甚至看起來有些愚蠢。雖然目前我們不知道最終版的Oculus Rift會是什麼樣子，但是從目前來看，想要讓它變得輕盈似乎不太可能。
雖然Oculus Rift不是在公共場所使用的設備，但是普通用戶絕對也接受不了它們現在的樣子。不過這些問題並非不可解決，大多數熟悉虛擬現實裝備的開發者都表示，未來關於設備的外觀變得更漂亮並不是一件困難的事情。
雖然虛擬現實技術現在看起來還非常初級，但是終有一天它將成為我們與計算機互動方式最大的一種轉型，改變人們與科技之間的關係。虛擬現實技術未來最終將讓我們與虛擬世界之間，更加自然的互動。
