第章虛擬現(xiàn)實(shí)VR基本概念

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）基本概念前言VRML是虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的簡(jiǎn)稱，它的任務(wù)是在Internet上實(shí)現(xiàn)虛擬的三維環(huán)境，并且能讓瀏覽者與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。近些年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和互相融合，給VRML技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用提供了廣泛的空間。了解和掌握VRML技術(shù)從而在Internet上構(gòu)建虛擬的三維世界是許多人乃至許多行業(yè)的需要。本書旨在把VRML知識(shí)和技術(shù)介紹給有志于學(xué)習(xí)掌握VRML，從而在網(wǎng)絡(luò)3D領(lǐng)域中進(jìn)一步深入發(fā)展的人員。本書比較全面地介紹了VRML的知識(shí)和基本使用，包括所有節(jié)點(diǎn)的基本概念和使用方法，路由和事件的使用，VRMLScript腳本語言的使用。同時(shí)，圖解介紹了VRML可視化創(chuàng)作工具InternetSpaceBuilder軟件的基本使用，內(nèi)容涵蓋了VRML創(chuàng)建場(chǎng)景的各個(gè)方面。在內(nèi)容編排上，力求由淺入深，節(jié)點(diǎn)按照使用的方法分類介紹，有助于更好的學(xué)習(xí)掌握使用VRML創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景的方法的技巧。從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，單純使用VRML節(jié)點(diǎn)而不借助于編程語言的強(qiáng)大的控制能力是有局限的，在Internet上創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)交互的場(chǎng)景也會(huì)有困難。VRMLScript作為一種腳本語言，很好地支持VRML的對(duì)象和事件，所以對(duì)該內(nèi)容本書也給予適當(dāng)?shù)钠右越榻B。全書以節(jié)點(diǎn)的介紹、分析為主線，并輔以大量的例題，目的在于加強(qiáng)對(duì)介紹內(nèi)容的理解，同時(shí)強(qiáng)化訓(xùn)練創(chuàng)建場(chǎng)景的技能和技巧。隨著問題的深入，逐漸加強(qiáng)例題對(duì)于節(jié)點(diǎn)使用的覆蓋，并配有相應(yīng)的習(xí)題以鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容和檢查對(duì)于章節(jié)內(nèi)容掌握的程度。為了加強(qiáng)學(xué)習(xí)中的可操作性和從實(shí)踐練習(xí)中逐漸掌握所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，書中除可視化操作一節(jié)外，所有范例均用編輯器完成，使學(xué)習(xí)者在不斷的練習(xí)中熟悉VRML的節(jié)點(diǎn)、事件接口等核心內(nèi)容，有助于將來的深入發(fā)展。本書范例全部使用ParallelGraphics公司的VrmlPad編輯器完成，瀏覽器使用該公司的Cortona4.0，如果讀者使用另外的瀏覽器，效果難免會(huì)有些差異。在隨書光盤中附有本書的全部例題和運(yùn)行效果的圖片，以供參照。感謝受首鋼工學(xué)院的牛平副教授在百忙中審閱此書。由于編者水平有限，本書可能還有不足之處，希望讀者提出寶貴意見。作者2004年3月本章各小節(jié)目錄1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征1.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域本章小結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年來興起的一門新技術(shù)，并且得到了迅速的發(fā)展。同其他許多新興技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合了許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的成就，諸如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等等。這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮螅瑧?yīng)用前景也十分廣闊。1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念虛擬現(xiàn)實(shí)是對(duì)真實(shí)世界的模擬，一方面它能對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境作逼真的描述，另一方面還能使得人們?cè)谟^察虛擬環(huán)境的時(shí)候猶如身臨其境，可以與之進(jìn)行交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)世界從而形成模擬環(huán)境的技術(shù)。是通過計(jì)算機(jī)對(duì)各種復(fù)雜的信息加工處理、進(jìn)行可視化操作并且與之交互的一種方式。一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助于多種技術(shù)的融合合實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)的逼逼真描描述，，另一一方面面使人人們能能與描描述出出的虛虛擬環(huán)環(huán)境進(jìn)進(jìn)行交交互。。由于綜綜合了了許多多相關(guān)關(guān)學(xué)科科領(lǐng)域域的技技術(shù)，，虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)術(shù)有望望得到到更大大的發(fā)發(fā)展，，即利利用該該技術(shù)術(shù)所創(chuàng)創(chuàng)建的的虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)環(huán)境境既能能逼真真地再再現(xiàn)客客觀世世界，，同時(shí)時(shí)還能能超越越客觀觀世界界，使使得介介入者者不僅僅僅能能夠融融合其其中，，并且且還能能夠駕駕馭和和操縱縱這個(gè)個(gè)虛擬擬環(huán)境境。因因而，，虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)不僅僅僅是是真實(shí)實(shí)環(huán)境境在計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)中的的再現(xiàn)現(xiàn)，也也是人人們借借助于于飛速速發(fā)展展的計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)對(duì)我我們生生活世世界的的真實(shí)實(shí)體驗(yàn)驗(yàn)的方方法和和技術(shù)術(shù)，是是人機(jī)機(jī)交互互的一一種全全新模模式。。綜上所所述，，利用用虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)能能夠給給人身身臨其其境的的感覺覺，同同時(shí)參參與者者和虛虛擬環(huán)環(huán)境能能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)交交互，，再有有參與與者能能夠在在虛擬擬環(huán)境境中具具有自自己的的視點(diǎn)點(diǎn)并且且環(huán)境境能夠夠迅速速反映映參與與者視視點(diǎn)的的變化化。2．虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展1965年，美美國(guó)科科學(xué)家家Sutherland在他發(fā)發(fā)表的的《終極的的顯示示》論文中中首次次提出出了對(duì)對(duì)于虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)發(fā)發(fā)展極極有意意義的的諸如如交互互圖形形顯示示以及及力回回饋設(shè)設(shè)備的的基本本概念念，這這些概概念在在現(xiàn)在在已經(jīng)經(jīng)得以以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)并且且還在在不斷斷發(fā)展展?？煽梢哉f說，從從那個(gè)個(gè)時(shí)候候起，，人們們開始始了對(duì)對(duì)于虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的的有目目的性性的研研究和和探索索，而而不再再僅僅僅是幻幻想。。此后不不久，，美國(guó)國(guó)麻省省理工工學(xué)院院的林林肯實(shí)實(shí)驗(yàn)室室正式式開始始了頭頭盔式式顯示示器的的研制制工作作。這這可以以算是是虛擬擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)術(shù)在硬硬件技技術(shù)上上的探探索和和發(fā)展展，因因?yàn)榇舜撕螅?，人們們不斷斷地在在完善善和改改進(jìn)虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)設(shè)備備。直直到現(xiàn)現(xiàn)今，，形形形色色色的如如數(shù)據(jù)據(jù)手套套、頭頭盔式式顯示示器等等已經(jīng)經(jīng)在許許多場(chǎng)場(chǎng)合有有了具具體的的應(yīng)用用。正正是由由于許許多人人卓越越努力力和相相關(guān)技技術(shù)的的飛速速發(fā)展展，虛虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)領(lǐng)域里里的研研究取取得了了很大大的進(jìn)展，1980年正式提出出了“VirtualReality”這個(gè)使用用至今的名名詞。20世紀(jì)80年代，許多多部門和組組織都在從從事虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的研究究，其中，，美國(guó)宇航航員（NASA）及美國(guó)國(guó)國(guó)防部組織織的一系列列有關(guān)虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的研究取取得了令人人振奮的研研究成果，，從而激發(fā)發(fā)了人們對(duì)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)研究的更更大熱情以以及對(duì)虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的廣泛關(guān)關(guān)注。尤尤其在1984年，美國(guó)宇宇航局Ames研究中心虛虛擬行星探探測(cè)實(shí)驗(yàn)室室組織開發(fā)發(fā)的用于火火星探測(cè)的的虛擬環(huán)境境視覺顯示示器，取得得了成功，，將火星星探測(cè)器發(fā)發(fā)回的數(shù)據(jù)據(jù)輸入計(jì)算算機(jī)，為地地面研究人人員構(gòu)造了了火星表面面的三維虛虛擬環(huán)境。。該研究中中心在隨后后的虛擬交交互環(huán)境工工作站的項(xiàng)項(xiàng)目中又開開發(fā)了通用用多傳感個(gè)個(gè)人仿真器器和遙控設(shè)設(shè)備?？梢砸哉f，在那那個(gè)時(shí)候，，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)進(jìn)入到了了科學(xué)研究究領(lǐng)域，并并且取得了了鼓舞人心心的進(jìn)展。。同許多其他他學(xué)科一樣樣，相關(guān)技技術(shù)的發(fā)展展對(duì)虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)起了極極大的促進(jìn)進(jìn)作用。特特別是計(jì)算算機(jī)技術(shù)、、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)、圖形學(xué)學(xué)技術(shù)等的的飛速發(fā)展展，使得虛虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)也獲得得了長(zhǎng)足的的進(jìn)步。進(jìn)入90年代，隨著著計(jì)算機(jī)硬硬件技術(shù)、、電子技術(shù)術(shù)飛速發(fā)展展，計(jì)算機(jī)機(jī)軟件系統(tǒng)統(tǒng)日趨完善善，計(jì)算機(jī)機(jī)已經(jīng)有能能力承擔(dān)基基于大型數(shù)數(shù)據(jù)集合的的聲音和圖圖像的實(shí)時(shí)時(shí)動(dòng)畫制作作，同時(shí)，，基于虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)、人工智智能技術(shù)的的人機(jī)交互互系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)也不斷斷涌現(xiàn)，輸輸入輸出設(shè)設(shè)備不斷創(chuàng)創(chuàng)新，都使使得以往難難于實(shí)現(xiàn)的的設(shè)想成為為現(xiàn)實(shí)。利利用虛擬擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)宇航員成成功地完成成了從航天天飛機(jī)的運(yùn)運(yùn)輸艙內(nèi)取取出新的望望遠(yuǎn)鏡面板板的工作、、采用虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)設(shè)計(jì)波音音777獲得成功等等就是近年年來在科技技界引起較較大反響的的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的成成就。在90年代，虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)還不斷向向許多領(lǐng)域域拓展，由由于計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、、三維圖像像技術(shù)的發(fā)發(fā)展，虛擬擬現(xiàn)實(shí)在因因特上也取取得了進(jìn)展展。作為因因特網(wǎng)三維維技術(shù)的VRML建模語言正正是90年代起步并并且逐步發(fā)發(fā)展起來的的。虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)具有身身臨其境的的虛擬環(huán)境境以及圖形形交互等突突出的特點(diǎn)點(diǎn)使得它不不再僅僅是是某些尖端端領(lǐng)域、特特殊行業(yè)的的專業(yè)技術(shù)術(shù)，除上述述的軍事、、航天領(lǐng)域域外，虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)在醫(yī)療、、教育培訓(xùn)訓(xùn)、娛樂、、工業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)、生產(chǎn)制制造、信息息管理、商商業(yè)貿(mào)易、、建筑行業(yè)業(yè)等都有相相應(yīng)的發(fā)展展，理論研研究和應(yīng)用用實(shí)踐使得得虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)更加加趨于完善善，發(fā)展也也更加迅速速。1.2虛擬現(xiàn)實(shí)的的實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)由由于應(yīng)用的的不同，實(shí)實(shí)現(xiàn)方法也也不同，一一般說來，，作為高級(jí)級(jí)應(yīng)用的虛虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)離不開開滿足虛擬擬現(xiàn)實(shí)要求求的硬件設(shè)設(shè)備。而作作為桌面計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬擬現(xiàn)實(shí)則往往往無需特特別硬件設(shè)設(shè)備的支持持，隨著因因特網(wǎng)的普普及和發(fā)展展，出現(xiàn)了了很多在因因特網(wǎng)上實(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的的方法。有有些是純粹粹用軟件技技術(shù)實(shí)現(xiàn)的的。虛擬現(xiàn)實(shí)的的硬件設(shè)備備虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)由于應(yīng)應(yīng)用和目的的不同，需需要的硬件件設(shè)備也不不同，一般般常見的虛虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)應(yīng)該包包括下述幾幾個(gè)方面的的硬件設(shè)備備。虛擬現(xiàn)實(shí)跟跟蹤傳感設(shè)設(shè)備：獲得得人在虛擬擬環(huán)境中的的動(dòng)作、感感知等信息息；虛擬現(xiàn)實(shí)顯顯示設(shè)備：：用于觀察察者觀看虛虛擬場(chǎng)景時(shí)時(shí)增加真實(shí)實(shí)的效果從從而產(chǎn)生真真實(shí)的感受受。虛擬現(xiàn)實(shí)的的虛擬手設(shè)設(shè)備：用于于在虛擬場(chǎng)場(chǎng)景中模擬擬人手對(duì)周周圍環(huán)境的的感知、操操縱和控制制。此外，根據(jù)據(jù)不同的需需要，還應(yīng)應(yīng)該有滿足足虛擬要求求的聲音設(shè)設(shè)備以及模模擬一些觸觸覺和感知知度的設(shè)備備如力回饋饋、觸覺回回饋裝置等等。目前常見的的也較普及及的設(shè)備有有頭盔屏幕幕顯示器、、數(shù)據(jù)手套等。頭盔屏幕顯顯示器（HeadMountedDisplay，簡(jiǎn)稱HMD）（圖1-1）是虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中中十分重要要的硬件設(shè)設(shè)備，也是是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)中最早使使用的硬件件設(shè)備。它它屬于虛擬擬現(xiàn)實(shí)的顯顯示設(shè)備。。數(shù)據(jù)頭盔盔按照人的的視覺原理理放大了圖圖像，使得得人的整個(gè)個(gè)視野都包包容在虛擬擬場(chǎng)景之內(nèi)內(nèi)。同時(shí)，，還把人的的頭部動(dòng)作作和虛擬環(huán)環(huán)境的變化化相結(jié)合。。動(dòng)作和情情景變化的的協(xié)調(diào)一致致，產(chǎn)生了了逼真的視視覺感受。。HMD的基本原理理是將小型型二維顯示示器所產(chǎn)生生的圖像借借助于光學(xué)學(xué)系統(tǒng)放大大。小型二二維顯示器器所發(fā)出的的光線經(jīng)過過凸透鏡使使圖像因折折射產(chǎn)生類類似遠(yuǎn)方效效果，從而而將近處物物體放大至至遠(yuǎn)處觀賞賞而達(dá)到一一種虛擬的的全像視覺覺。目前，頭盔盔顯示器的的光學(xué)技術(shù)術(shù)設(shè)計(jì)和制制造技術(shù)日日趨完善，，除了在許許多虛擬顯顯示系統(tǒng)中中得到普遍遍應(yīng)用以外外，還拓展展到一般的的應(yīng)用中。。例如有些些電腦游戲戲已經(jīng)利用用頭盔屏幕顯示器器增加游戲戲的真實(shí)感感。另外一個(gè)在在虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)中經(jīng)經(jīng)常出現(xiàn)的的硬件設(shè)備備就是數(shù)據(jù)據(jù)手套（DateGlove）（圖1-2），屬于于虛擬顯示示系統(tǒng)的虛虛擬手設(shè)備備。它的基基本原理是是借助于光光學(xué)識(shí)別的的方法。附附在手套上上每根手指指的光纖連連接附于手手套指尖部部分的發(fā)光光二極管，，光纖的另另一端連接接光學(xué)識(shí)別別晶片，光光信號(hào)由光光學(xué)識(shí)別晶晶片轉(zhuǎn)換為為電信號(hào)被被處理。數(shù)數(shù)據(jù)手套是是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)中的的主要交互互設(shè)備，它它作為一只只虛擬的手手和三維虛虛擬場(chǎng)景交交互，可以以模擬人手手在虛擬場(chǎng)場(chǎng)景中進(jìn)行行抓取物體體、移動(dòng)物物體甚至裝裝配物體從從而實(shí)現(xiàn)虛虛擬環(huán)境中中的操縱、、控制等。。2.虛擬現(xiàn)實(shí)的的實(shí)現(xiàn)技術(shù)術(shù)簡(jiǎn)單說來，，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的實(shí)現(xiàn)可可以分為兩兩類：高級(jí)級(jí)的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以以及桌面虛虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)。作為虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的高級(jí)級(jí)應(yīng)用，其其特征是借借助于前面面提到的各各種硬件設(shè)設(shè)備，利用用諸如虛擬擬現(xiàn)實(shí)的視視覺三維顯顯示技術(shù)、、聽覺三維維還原技術(shù)術(shù)、觸覺感感知技術(shù)以以及虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的交互互技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。例如虛虛擬現(xiàn)實(shí)在在航天、軍軍事、醫(yī)療療，工業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)與制造造等方面的的應(yīng)用。這這些應(yīng)用要要求很高，，參與性強(qiáng)強(qiáng)，完全沉沉浸，實(shí)時(shí)時(shí)交互并且且使得參與與者對(duì)環(huán)境境力求有真真實(shí)的控制制。系統(tǒng)本本身技術(shù)復(fù)復(fù)雜，造價(jià)價(jià)也高，用用于專門的的應(yīng)用。如如我國(guó)研制制的飛機(jī)牽牽引與加油油模擬訓(xùn)練練器、特種種車輛牽引引仿真器就就是這樣的的一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)。這里談及的桌桌面虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)指的是強(qiáng)調(diào)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)體體驗(yàn)的虛擬環(huán)環(huán)境，其特征征是無需借助助于特別的硬硬件設(shè)備，甚甚至可以僅用用軟件實(shí)現(xiàn)，，實(shí)現(xiàn)的費(fèi)用用低，但是不不能實(shí)現(xiàn)完全全的參與，復(fù)復(fù)雜的感知也也很難體現(xiàn)。。目前，這類類系統(tǒng)往往應(yīng)應(yīng)用在各種虛虛擬的演示上上，大多借助助于網(wǎng)絡(luò)傳播播。譬如，一一些虛擬城市市、虛擬校園園等，給人以以逼近真實(shí)的的感觀。本書書介紹的VRML建模語言是實(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境境體驗(yàn)的一個(gè)個(gè)很優(yōu)秀的建建模工具，往往往應(yīng)用于構(gòu)構(gòu)建各種虛擬擬場(chǎng)景。它能能夠提供交互互性，使瀏覽覽者有較強(qiáng)的的參與性。此此外，基于圖圖像處理的全全景攝影技術(shù)術(shù)也是這樣的的一個(gè)虛擬體體驗(yàn)，在虛擬擬公園、虛擬擬旅游方面有有較好的應(yīng)用用。當(dāng)然它還還不能算得上上是真正意義義上的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也也未能實(shí)現(xiàn)真真正的3D效果，但是和和別的相關(guān)技技術(shù)結(jié)合，對(duì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)虛擬擬的體驗(yàn)很有有幫助。1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的基本特征征從計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)的角度而言言，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)是一種種更為先進(jìn)的的人機(jī)接口的的方式。不同同于以往意義義上的可視化化操作界面、、圖形用戶界界面等。虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給給用戶提供了了視聽、接觸觸甚至操縱控控制等直觀方方便的實(shí)時(shí)交交互方法。虛擬現(xiàn)實(shí)具有有下述幾個(gè)方方面的特征。。1．交互性(Interaction)虛擬現(xiàn)實(shí)不是是簡(jiǎn)單的對(duì)周周圍環(huán)境的模模擬，更為為重要的是人人們可以與這這個(gè)虛擬環(huán)境境進(jìn)行交互，，從而把人在在自然環(huán)境中同周圍圍事物的聯(lián)系系帶入到虛擬擬的世界中來來。在虛擬環(huán)環(huán)境中，介入入者不是被動(dòng)動(dòng)的接受所提提供的信息，，能夠操縱、、控制虛擬場(chǎng)場(chǎng)景中所感興興趣的對(duì)象的的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀況等。例例如，中國(guó)科科技大學(xué)已經(jīng)經(jīng)有了基于局局域網(wǎng)的大學(xué)學(xué)物理仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)、幾何光光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)者的的交互和控制制。2．沉浸度(Immersion)無論計(jì)算機(jī)所所創(chuàng)建的虛擬擬環(huán)境是真實(shí)實(shí)世界的再現(xiàn)現(xiàn)，還是來自自人們的幻想想構(gòu)建的超越越自然環(huán)境的的世界，都能能夠讓人不是是簡(jiǎn)單的瀏覽覽，而是虛擬擬環(huán)境中參與與者，是它的的一部分，這這就是沉浸的的含義。在這這里，參與者者能夠體驗(yàn)到自然世世界中的各種種感知，如視視覺、聽覺、、觸覺等，進(jìn)進(jìn)而在虛擬環(huán)環(huán)境中達(dá)到一一種忘我的境境界。許多虛虛擬城市、虛虛擬校園雖然然由于網(wǎng)絡(luò)條條件、硬件環(huán)環(huán)境等原因，，目前還只是是一種感受和和體驗(yàn)，但是是給瀏覽者的的那種身臨其其境的感覺是是常規(guī)的文本本、圖片信息息所不能代替替的。3．幻想性(Imagination)人類的想像力力是創(chuàng)造的源源泉，虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)提供了人人們發(fā)揮想像像力的空間。。它即能再現(xiàn)現(xiàn)我們周圍的的世界，使得得各種各樣的的虛擬系統(tǒng)在在各行各業(yè)發(fā)發(fā)揮重要的作作用。同時(shí)，，還能夠按照照人們的想像像構(gòu)建超越現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，，拓寬了人們們認(rèn)知事物的的程度。4．多感知性（（Multi-Sensation）人在自然環(huán)境境中能夠有各各種各樣的感感覺，理想的的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)環(huán)境應(yīng)該具有有人所具有的的感知功能。。所謂多感知知性就是虛擬擬環(huán)境要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)力覺感知、、觸覺感知、、運(yùn)動(dòng)感知、、甚至包括味味覺感知、嗅嗅覺感知等。。目前，有些些感知虛擬環(huán)環(huán)境已經(jīng)能夠夠很好實(shí)現(xiàn)了了。借助于力力回饋技術(shù)參參與者能夠感感覺到力的作作用。有些游游戲雖然尚未未能實(shí)現(xiàn)真正正意義的虛擬擬現(xiàn)實(shí)，但是是借助于力回回饋手柄已經(jīng)經(jīng)能夠使游戲戲者感到撞車車等感受。1.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)的主要應(yīng)用用領(lǐng)域由于能夠再現(xiàn)現(xiàn)真實(shí)的環(huán)境境，并且人們們可以介入其其中參與交互互，使得虛擬擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可可以在許多方方面得到廣泛泛的應(yīng)用。隨隨著各種技術(shù)術(shù)的融合，相相互促進(jìn)和發(fā)發(fā)展，虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在航航天、軍事、、通信、醫(yī)療療、教育、娛娛樂、建筑和和商業(yè)等各個(gè)個(gè)領(lǐng)域都有極極大的發(fā)展和和應(yīng)用前景。。在軍事領(lǐng)域中中，利用虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可可以模擬新式式武器如飛機(jī)機(jī)的操縱與訓(xùn)訓(xùn)練，以取代代危險(xiǎn)的實(shí)際際操作。并且且利用虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)對(duì)于實(shí)際際環(huán)境的仿真真，可以在虛虛擬的或者仿仿真環(huán)境中進(jìn)進(jìn)行大規(guī)模的的軍事演習(xí)的的模擬。由虛虛擬現(xiàn)實(shí)模擬擬的場(chǎng)景可以以同真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)一樣，操作作人員可以體體驗(yàn)到真實(shí)的的攻擊與被攻攻擊的感覺。。在航天領(lǐng)域中中，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)既可以以模擬出真實(shí)實(shí)的太空環(huán)境境，又能作為為飛行器訓(xùn)練練的模擬平臺(tái)臺(tái)，無疑是有有實(shí)際意義的的。建筑行業(yè)中，，虛擬現(xiàn)實(shí)可可以作為那些些制作精良的的建筑效果圖圖的更進(jìn)一步步的拓展。它它能形