在很多游樂場我們都可能經歷過這樣的情景：在一個顯示環境中，你戴上一副三維立體眼鏡，手持傳感器，如同置身于一個虛幻的世界中，還能對其中的物體進行操作，身邊的一切都是那么的真實，如同現實生活中一般。沒錯，這就是一套虛擬現實系統。虛擬現實是計算機和用戶之間的一種理想化的人機界面形式，與傳統的人操作計算機模式相比，虛擬現實系統讓用戶置身于一個虛擬的真實環境當中，為用戶帶來了身臨其境的想象空間，用戶通過傳感設備對該虛擬環境中的物體進行操作，充分體驗到了人-機之間的交互性。
什么是虛擬現實(Virtual Reality)技術?
虛擬現實，英文名稱為Virtual Reality，簡稱VR技術，是由美國VPL公司創建人拉尼爾（Jaron Lanier）在80年代初提出的，也稱靈境技術或人工環境，也就是借助計算機相關硬件設備，讓用戶在聽覺、視覺等方面感受到虛擬環境。近年來，虛擬現實技術的發展日新月異，成為科技發展熱點之一，虛擬現實技術也在各行業得到了廣泛應用。作為科技發展的頂尖技術之一，虛擬現實融合了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡等多種技術發展成果于一體，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。虛擬現實技術的主要特點是計算機通過圖形構建組成三維數字模型，生成融合了視覺、聽覺和觸覺的一種人工虛擬環境，讓用戶完全沉浸于這個系統之中，通常來說，虛擬現實系統的輸出設備主要針對用戶的感覺器官，頭盔式顯示器就能將用戶的聽覺功能完全置于虛擬環境之中，通過視覺的觀看，觸覺的操作觸摸和聽覺的立體聲效果來感受周圍事物的變化，與計算產生交互作用，讓人-機充分融為一體，讓用戶產生一種身臨其境的感受。這就是虛擬現實技術的第一個特征：沉浸式。
虛擬現實技術的第二個特點就是交互性。虛擬現實系統是一個開放的動態系統，用戶可以采用控制和監控手段對系統進行操作，這一點與我們平常所遇到的CAD系統模型大相徑庭，比如工程師在設計一套建筑大樓的時候，他可以真切地將構建中的建筑以3D形式在顯示屏上顯示出來，還可以走進這棟虛擬大樓，都樓里的設施進行控制：如開門、關燈等動作。用戶在手握東西的時候，能夠真切地感受到東西的重量。醫生可以在虛擬現實系統中對病人病情進行診斷，手術等。也就是說，虛擬現實系統是一個人-機互動式系統。
虛擬現實系統的組成
虛擬現實系統的組成部件包括了計算機處理器、應用軟件、輸入輸出設備。但不同類型的虛擬現實系統采用的設備是不一樣的，本文中我們所指的虛擬現實系統都是沉浸式系統，其主要設備包括了PC、頭盔顯示器(HMD)、數據手套和頭部跟蹤器、屏幕、三維立體聲音設備。虛擬環境處理器是虛擬現實系統的核心部件，用于完成虛擬世界的產生和處理功能。輸入設備將用戶輸入的信息傳遞給虛擬現實系統，并允許用戶在虛擬環境中改變自己的位置、視線方向和視野，也允許改變虛擬環境中虛擬物體的位置和方向，而輸出設備是由虛擬系統把虛擬環境綜合產生的各種感官信息輸出給用戶，使用戶產生一種身臨其境的逼真感。
我們平常在娛樂場所或者展會上看到的虛擬現實系統一般都采用了三維立體眼鏡，三維眼鏡是用于觀看立體游戲、立體電影、仿真效果的計算機裝置，是基于頁交換模式(Pagefilp)的立體眼鏡，分有線和無線兩種，是目前最為流行和經濟適用的虛擬現實觀察設備。然而，在應用要求較高的沉浸式系統中，三維眼鏡的效果往往不能滿足需求，我們一般采用應用較為廣泛的頭盔顯示器，頭盔顯示器又稱數據頭盔或數字頭盔，用于跟蹤頭部運動的虛擬現實頭套，我們知道，在傳統的計算機圖形技術中，視覺方向的改變是通過移動鼠標或鍵盤來實現的，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系起來，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。頭盔還可單獨連接主機，以接受來自主機的立體或非立體圖形信號，通常的頭盔顯示器的視野范圍為70"，角度30度左右，一般和頭部跟蹤器配合使用，使用者可以不受外界環境的干擾，在視覺上可以達到沉浸式效果。
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頭部跟蹤器主要用來測量用戶的頭部或者身體的某個部位的空間位置和角度，一般與其他虛擬現實設備結合使用，如：頭盔、立體眼鏡、數據手套等，用戶在空間上能夠自由移動、旋轉。目前有六自由度和三自由度兩種產品。數據手套是一種多模式的輸入設備，通過軟件編程，將用戶的動作轉換為計算機輸入信號，如可進行虛擬場