虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱AR），也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)（中國臺灣地區(qū)）。它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。

1.動(dòng)作捕捉

用戶想要獲得完全的沉浸感，真正“進(jìn)入”虛擬世界，動(dòng)作捕捉系統(tǒng)是必須的。目前專門針對VR的動(dòng)捕系統(tǒng)，目前市面上可參考的有 PercepTIon Neuron，其他的要么是昂貴的商用級設(shè)備，要么完全是霧件（意為在開發(fā)完成前就開始進(jìn)行宣傳的產(chǎn)品，也許宣傳的產(chǎn)品根本就不會問世）。但是這樣的動(dòng)作捕捉設(shè)備只會在特定的超重度的場景中使用，因?yàn)槠溆泄逃械囊子眯蚤T檻，需要用戶花費(fèi)比較長的時(shí)間穿戴和校準(zhǔn)才能夠使用。相比之下，Kinect這樣的光學(xué)設(shè)備在某些對于精度要求不高的場景可能也會被應(yīng)用。

全身動(dòng)捕在很多場合并不是必須的，它的另一個(gè)問題，在于沒有反饋，用戶很難感覺到自己的操作是有效的，這也是交互設(shè)計(jì)的一大痛點(diǎn)。

2 觸覺反饋

這里主要是按鈕和震動(dòng)反饋，這就是下面要提到的一大類，虛擬現(xiàn)實(shí)手柄。目前三大VR頭顯廠商Oculus、索尼、HTC Valve都不約而同的采用了虛擬現(xiàn)實(shí)手柄作為標(biāo)準(zhǔn)的交互模式：兩手分立的、6個(gè)自由度空間跟蹤的（3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度3個(gè)平移自由度），帶按鈕和震動(dòng)反饋的手柄。這樣的設(shè)備顯然是用來進(jìn)行一些高度特化的游戲類應(yīng)用的（以及輕度的消費(fèi)應(yīng)用），這也可以視作一種商業(yè)策略，因?yàn)閂R頭顯的早期消費(fèi)者應(yīng)該基本是游戲玩家。

但是，這樣高度特化/簡化的交互設(shè)備的優(yōu)勢顯然是能夠非常自如地在諸如游戲等應(yīng)用中使用，但是它無法適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用場景。

3 眼球追蹤

提起VR領(lǐng)域最重要的技術(shù)，眼球追蹤技術(shù)絕對值得被從業(yè)者們密切關(guān)注。Oculus創(chuàng)始人帕爾默•拉奇就曾稱其為“VR的心臟”，因?yàn)樗鼘τ谌搜畚恢玫臋z測，能夠?yàn)楫?dāng)前所處視角提供最佳的3D效果，使VR頭顯呈現(xiàn)出的圖像更自然，延遲更小，這都能大大增加可玩性。同時(shí)，由于眼球追蹤技術(shù)可以獲知人眼的真實(shí)注視點(diǎn)，從而得到虛擬物體上視點(diǎn)位置的景深。所以，眼球追蹤技術(shù)被大部分VR從業(yè)者認(rèn)為將成為解決虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔眩暈病問題的一個(gè)重要技術(shù)突破。但是，盡管眾多公司都在研究眼球追蹤技術(shù)，但仍然沒有一家的解決方案令人滿意。

超多維SuperD公司圖形圖像算法中心主管培云認(rèn)為，VR的眼球追蹤可利用類似tobii眼動(dòng)儀的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，但前提是解決設(shè)備的體積和功耗。事實(shí)上，在業(yè)內(nèi)人看來，從眼球追蹤技術(shù)本身來說，雖然在VR上有一些限制，但可行性還是比較高的，比如外接電源、將VR的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做的更大等。但更大的挑戰(zhàn)在與通過調(diào)整圖像來適應(yīng)眼球的移動(dòng)，這些圖像調(diào)整的算法目前來說都是空白的。有兩個(gè)指標(biāo)，一是圖像自然真實(shí)，二是快速延遲小。這對VR+眼球追蹤提出了更高的要求，如果達(dá)到這兩點(diǎn)，VR的可玩性會再提高一個(gè)檔次。

4 肌電模擬

關(guān)于這個(gè)我們通過一個(gè)VR拳擊設(shè)備Impacto來說明，Impacto結(jié)合了觸覺反饋和肌肉電刺激精確模擬實(shí)際感覺。具體來說，Impacto設(shè)備分為兩部分。一部分是震動(dòng)馬達(dá)，能產(chǎn)生震動(dòng)感，這個(gè)在一般的游戲手柄中可以體驗(yàn)到；另外一部分，也是最有意義的部分，是肌肉電刺激系統(tǒng)，通過電流刺激肌肉收縮運(yùn)動(dòng)。兩者的結(jié)合能夠給人們帶來一種錯(cuò)覺，誤以為自己擊中了游戲中的對手，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)備會在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候產(chǎn)生類似真正拳擊的“沖擊感”。

然而，業(yè)內(nèi)人士對于這個(gè)項(xiàng)目有些爭議，目前的生物技術(shù)水平無法利用肌肉電刺激來高度模擬實(shí)際感覺。即使采用這種方式，以目前的技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的也是比較粗糙的感覺，這種感覺對于追求沉浸感的VR也沒有太多用處，“還不如震動(dòng)馬達(dá)”。還有一位從事疼痛緩解理療儀的朋友表示，利用肌肉電刺激來模擬真實(shí)感覺需要克服的問題有很多，因?yàn)樯窠?jīng)通道是一個(gè)精巧而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從外部皮膚刺激是不太可能的，但是“隨便”電刺激一下讓肌肉運(yùn)動(dòng)以當(dāng)做反饋是可以的。