• 虚拟现实（VR）技术使用户能够与人工三维（3-D）视觉或感官环境进行交互，创造模拟现实的沉浸式体验。
  • VR 应用利用头戴式显示器、耳机、手套或紧身衣等交互设备，将用户带入数字领域，在那里他们可以探索、交互和操控周围环境。
  • VR 有不同类型，包括非沉浸式、半沉浸式和沉浸式 VR，每种类型都提供不同程度的沉浸感和与数字环境的交互。

虚拟现实（VR）技术使用户能够与人工三维（3-D）视觉或感官环境进行交互，创造模拟现实的沉浸式体验。利用头戴式显示器、耳机、手套或紧身衣等交互设备，VR 应用将用户带入数字领域，在那里他们可以探索、交互和操控周围环境。

什么是 VR 技术？

虚拟现实（VR）是指利用计算机生成的模型和模拟，使个人能够与人工三维（3-D）视觉或其他感官环境进行交互。VR 应用通过头戴式显示器、耳机、手套或紧身衣等交互设备，让用户沉浸在模拟现实的计算机生成环境中。在典型的 VR 配置中，用户戴上配备立体屏幕的头盔，通过屏幕观看模拟环境的动画图像。这种“身临其境”（远程临场感）的错觉通过运动传感器实现，这些传感器跟踪用户的移动并相应地调整屏幕视图，通常是实时进行的。因此，用户可以探索模拟空间，他们的视角和视角会根据自己的头部移动和步伐动态变化。此外，通过佩戴配备力反馈设备的数据手套，用户可以体验到触感，并操纵虚拟环境中的物体。

“虚拟现实”一词由 Jaron Lanier 于 1987 年创造，他在研究和工程方面的贡献对早期 VR 产业产生了重大影响。美国早期的 VR 研究和技术发展显著受到联邦政府参与的影响，特别是国防部、国家科学基金会和 NASA 等机构。这些机构资助的项目在大学研究实验室进行，培养了一支在计算机图形学、模拟和网络化环境等领域的技术人才队伍。这些举措还建立了学术界、军方和商业界之间的关键联系。

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不同类型的 VR

非沉浸式 VR：非沉浸式 VR 提供与数字环境的最小交互，通常涉及计算机屏幕或投影系统来显示 3D 环境，而无需完全沉浸。例子包括电子游戏和培训学校使用的驾驶模拟器。

半沉浸式 VR：半沉浸式 VR 将数字组件叠加到真实物体上，允许虚拟元素像真实物体一样进行交互。这使得半沉浸式 VR 非常适合教育目的，例如飞行员培训或技术技能发展。

沉浸式 VR：完全沉浸式 VR 将用户完全带入虚拟环境，在使用期间没有现实世界的固定参考点。沉浸式 VR 通常用于游戏行业，它采用数据眼镜、手套、跑步机或感官探测器等特殊设备，创建一个完全真实的数字环境。用户将虚拟世界感知为真实，模糊了虚拟与现实之间的界限。

AR：增强现实（AR）是 VR 的一种形式，它将数字内容叠加到现实世界上。与完全沉浸式 VR 不同，AR 将虚拟元素整合到用户的物理环境中，用数字信息增强现实世界体验。一个常见的例子是在仓储等行业中使用智能眼镜，员工可以访问实时数据叠加层。

MR：混合现实（MR）结合了物理世界和虚拟世界的元素，实现了真实和数字内容的无缝融合。作为一种特殊形式的增强现实，MR 越来越多地用于营销应用，允许在现实世界环境中可视化人物或物体。

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VR 的组成部分

头显：VR 头显是一种关键的可穿戴设备，通过用计算机生成的显示器替换用户的自然视野，让用户沉浸在数字环境中。集成了红外 LED、运动传感器、摄像头和屏幕等功能，头显收集相关信息并将其呈现给用户的眼睛。

屏幕和透镜：屏幕和透镜共同确保 VR 体验尽可能真实。通过扭曲和重叠两个几乎相同的图像，屏幕和透镜创造出所需的空间效果，增强虚拟环境的沉浸感。

延迟：延迟以及视野对于为用户在真实和虚拟环境中提供真实体验至关重要。距离和空间深度的感知受延迟和视野的影响。现代 VR 头显旨在在 200 到 220 度的可见范围内复制人类视觉，分为单眼和双眼视野。

帧率：保持最佳帧率对于防止晕动病和确保流畅的 VR 体验至关重要。虽然人眼每秒可以捕捉大约 1000 张图像，但现代 VR 头显通常以每秒 90 帧（FPS）为目标。这种平衡确保视觉信息能够高效传输，而不会让用户感到不适。

位置跟踪：位置跟踪使用户能够在虚拟环境中自由移动，增强他们的存在感和交互感。像 6 自由度（6DoF）这样的系统允许用户向各个方向移动并执行常见的动作，如点头、倾斜和旋转。相比之下，3 自由度（3DoF）系统将移动限制为基本的头部运动，限制了用户的空间交互。