虚拟现实(Viaual Reality，简称VR)作为⼀种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、⼈机交互技术、⽹络技术、⽴体显⽰技术以及仿真技术等多种科学技术⽽发展起来的计算机领域的新技术，⽬前所涉及的研究应⽤领域已经包括军事、医学、⼼理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、⼯程训练等。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响⼈们⽣活的重要技术之⼀。
VR虚拟现实技术
⾃从计算机发明以来，计算机⼀直是传统信息处理环境的主体，它只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能⼒。⽽事实上，⼈类是依靠⾃⼰的感知和认知能⼒全⽅位的获取知识，是在多维化的信息空间中认识问题。这样就产⽣了⼈类认识问题的认识空间与计算机处理问题的信息空间不⼀致的⽭盾，⼈类被排斥在计算机为主体的信息处理环境之外，⽽且较难以直接理解信息处理⼯具的处理结果，更难以把⼈类的感知能⼒和认知经验与计算机信息处理环境直接联系起来。因此，⼈们迫切需要突破现有的数字计算机只能处理单纯数字信息的限制，建⽴⼀个能包容图像、声⾳、化学⽓味等多种信息源的信息空间，⼈们不但可以从外部观察信息处理的结果，⽽且能通过视觉、听觉、嗅觉、⼝令、⼿势等多种形式参与到信息处理环境中去，这种信息处理环境被称为虚拟环境。虚拟环境是由计算机⽣成的，通过视、听、触觉等作⽤于⽤户，使之产⽣⾝临其境感觉的交互式视景仿真。
虚拟现实是⼀种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统(其中虚拟世界是全体虚拟环境的总称)。通过虚拟现实系统所建⽴的信息空间，已不再是单纯的数字信息空间，⽽是⼀个包容多种信息的多维化的信息空间(Cyberspace)，⼈类的感性认识和理性认识能⼒都能在这个多维化的信息空间中得到充分的发挥。
要创建⼀个能让参与者具有⾝临其境感，具有完善地交互作⽤能⼒的虚拟现实系统，在硬件⽅⾯，需要⾼性能的计算机软硬件和各类先进的传感器；软件⽅⾯，主要是需要提供⼀个能产⽣虚拟环境的⼯具集。
虚拟现实技术的特征
VR⽤三个“I”，“Immersion”、“Interaction”、“Imagination”来说明虚拟现实的特征，即沉浸、交互、想象，三者缺⼀不可。
1、沉浸性(Immersion)
是指⽤户作为主⾓存在于虚拟环境中的真实程度。使⽤者戴上头盔显⽰器和数据⼿套等交互设备，便可将⾃⼰置⾝于虚拟环境中，成为虚拟环境中的⼀员。使⽤者与虚拟环境中的各种对象的相互作⽤，就如同在现实世界中的⼀样。使⽤者在虚拟环境中，⼀切感觉都是那么逼真，有⼀种⾝临其境的感觉。
2、交互性(Interaction)
是指⽤户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的⾃然程度。虚拟现实系统中的⼈机交互是⼀种近乎⾃然的交互，使⽤者不仅可以利⽤电脑键盘、⿏标进⾏交互，⽽且能够通过特殊头盔、数据⼿套等传感设备进⾏交互。计算机能根据使⽤者的头、⼿、眼、语⾔及⾝体的运动，来调整系统呈现的图像及声⾳。使⽤者通过⾃⾝的语⾔、⾝体运动或动作等⾃然技能，就能对虚拟环境中的对象进⾏考察或操作。
3、多感知性(Imagination)。
由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使⽤者在虚拟环境中通过⼈机交互，可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从⽽达到⾝临其境的感受。研究和开发VR是为了扩展⼈类的认知与感知能⼒，建⽴和谐的⼈机环境。VR技术是⼈与技术完善的结合，它是计算机图形学和⼈-机交互技术发展之产物，⼈在整个系统中占有⼗分重要的地位。利⽤VR技术的⼿段，使我们对所研究的对象和环境获得“⾝临其境”的感受，从⽽提⾼⼈类认知的⼴度与深度，拓宽⼈类认识客观世界的“认识空间”和“⽅法空间”，最终达到更本质地反映客观世界的实质。
电动粉扑沉浸式VR系统
沉浸式VR系统利⽤头盔显⽰器和数据⼿套等各种交互设备把⽤户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，⽽使⽤户真正成
沉浸式VR系统利⽤头盔显⽰器和数据⼿套等各种交互设备把⽤户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，⽽使⽤户真正成为VR系统内部的⼀个参与者，并能利⽤这些交互设备操作和驾驭虚拟环境，产⽣⼀种⾝临其境、全⼼投⼊和沉浸其中的感觉。
沉浸式VR系统的特点
①⾼度的沉浸感。
沉浸式VR系统采⽤多种输⼊与输出设备来营造⼀个虚拟的世界，并使⽤户沉浸于其中，同时还可以使⽤户与真实世界完全隔离，不受外⾯真实世界的影响。
②⾼度实时性。
在虚拟世界中要达到与真实世界相同的感觉，如当⼈运动时，空间位置跟踪定位设备需及时检测到，并且经过计算机运算，输出相应的场景变化，并且这个变化必需是及时的，延迟时间要很⼩。
沉浸式VR系统的基本组成
沉浸式VR系统的分类
常见的沉浸式VR系统有：基于头盔式显⽰器的VR系统、投影式VR系统、遥在系统。
基于头盔式显⽰器采⽤头盔式显⽰器或投影式VR系统是或投影式显⽰系统来实现完全投⼊。它把现实世界与之隔离，使参与者从听觉到视觉都能投⼊到虚拟环境中去。蓝牙门禁
遥在系统是⼀种远程控制形式，常⽤于VR系统与机器⼈技术相结合的系统。
VR沉浸式技术的发展趋势
沉浸式技术正在快速发展，⼀定程度上改变了消费者、企业与数字世界的互动⽅式。⽤户期望更⼤程度上从2D界⾯转移到更⾝临其境的3D世界，从3D捕捉更丰富、更平滑的图景，从3D获得新的体验。
在未来五年：3D接⼝及相关技术环节将发⽣连续变化，⼈⼯智能有望从2018年开始对沉浸式解决⽅案产⽣更⼤的影响，包括添加个性化元素。
第⼀：使⽤3D输⼊/出接⼝取代传统的平⾯交互
⼈⼯智能和计算机视觉技术的进步将为3D图像扫描、创建和消费者⽤户案例提供更多的价值。预计计
算机视觉功能将越来越多地嵌⼊智能⼿机和智能终端。亚马逊最近投资于⼈体实验室，⽤于3D⼈体模型扫描。⼀些初创企业和公司，如Styku和，正在推动3D⼈体扫描，以实现对⾐服的虚拟试穿和健康状况评估。
空间⾳频的进步可以为⽤户提供既能将声⾳放置在3D环境中，⼜能检测出声⾳位置来源的体验。Google VR⾳频系统创建多个虚拟扬声器来再现声波。空间⾳频的进步可以为⽤户提供在三维环境中放置声⾳以及探测声⾳的位置源的体验，⽽DearVR空间连接简化了集成⾳频之间的互动环境和3D空间渲染。
智能⼿机⼚商的强⼤投资，为3D深度感知成为智能⼿机的标配功能开辟了道路。苹果公司已经将3D深度传感技术嵌⼊到新的iphone x中。它使⽤了Tof深度传感器。索尼推出了其Xperia xz1系列的3D创建者应⽤程序，该应⽤程序通过⽤单个摄像头从多个⾓度拍摄物体或表⾯来创建3D图像。Gartner预计，中国、韩国等其他⼿机⼤公司将在2018年迅速效仿这⼀做法。
最近，⾼通和奇景光电宣布合作，利⽤结构光模块（SLIM）3d depthsensing提升Android智能⼿机的功能；英特尔的RealSense 3D传感摄像头解决⽅案已经嵌⼊在个⼈电脑和平板电脑；Windows 10⽀持的混合PC机中的3D摄像机已⽤于windows系统进⼊验证。
微软正积极推动3D、混合现实与其全息镜头的融合，其Windows 10于2017年10⽉发布的更新，提供
了许多3D⼯具，
微软正积极推动3D、混合现实与其全息镜头的融合，其Windows 10于2017年10⽉发布的更新，提供了许多3D⼯具，如绘制3D或启⽤3D对象到Office。微软最近收购了社交VR公司altspaceVR。脸谱⽹推出了它的社交VR平台脸谱⽹空间。
在室内使⽤3D全息⼴告平台正在变得可⾏，商业化的供应商如三星、英特尔、国家地理、天空和百事可乐等主要品牌正在加D全息图布局，以提⾼产品和品牌体验。随着⼚商不断提⾼产品知名度，主流产品的价格不断降低，相机市场正在发⽣变化。像脸谱⽹这样的公司通过提供⼀个平台来创建和分享虚拟内容，正有效地激发⽤户的兴趣。
沉浸式技术的进步，加上⼈⼯智能和计算机视觉，将重塑⽤户与数字世界、现实世界互动的未来。从使⽤3D获取更丰富、平滑的输⼊，到使⽤3D来呈现新体验，⽤户的期望将从2D界⾯逐渐转向更丰富、更沉浸式的3D世界。
对于涉及与3D技术合作的战略规划者，需要快速建⽴与图像处理、专业软件、图像传感器公司的关系，这将是在价值链中占领⾼地的关键。这⼀价值链将围绕3D移动设备和智能⼿机市场增长⽽增长。5G⽹络、专注于⼈机界⾯(HCI)改进的专⽤AI芯⽚将加速这⼀竞争。
第⼆：更丰富的智能设备的形象
智能⼿机摄像头帮助⽤户⽣成以家⼈、朋友、同事为主题的数字内容，导致那些在全球⼴泛共享的照⽚和视频内容快速增长。对于AR、VR、MR的成长，⼀个关键的组成部分将是丰富。栩栩如⽣和动画体验的形象。这些体验将真实地反映⽤户的⽣理和性格，从⽽提升在虚拟环境中所需的亲密感并实现共存。
在协作环境中，呼声最⾼的往往是“更多的对象”，制造商将越来越多地填补空⽩，提供下⼀代产品⽬录，使⽤图像识别将真实的场景、准确的云描述、数字孪⽣（Digital Twin）联系起来。然⽽，要真正让⽤户感觉完全沉浸在虚拟环境中，就需要⼀个虚拟形象来代表和描绘⽤户。车载数字电视
虚拟形象是⼀个图标或⼈物，代表⼀个特定的⼈在⼀个视频游戏、社会环境或虚拟空间。⼏⼗年来，虚拟⼈类互动实验室(VHIL)⼀直在探索从⾯部表情到⾝体位置等虚拟⼈的视觉描绘的细微差别，以及它们如何对社会互动产⽣明确的影响。
⼀是语⾳技术。例如，亚马逊在2017年推出了它的语⾳标记功能，允许开发⼈员通过同步语⾳和⾯部动画来进⾏唇同步。
⼆是⾯部跟踪技术。脸谱⽹展⽰了今年早些时候的社会虚拟实验。通过机器学习⼯具从2d照⽚中推断3D模型。例如：loom.ai通过机器学习将⾃拍转换为个⼈3D形象，并以内嵌式⾃动实现头像的创建过程。它使⽤公共API和视觉效果(VFX)创建逼真的可视化，然后可以动画化，并⽤于⼀系列应⽤程序。
小球归位三是⼈体扫描技术。多伦多的ITSME这样的公司使⽤全⾝扫描，并且能够在扫描后的⼀分钟内创建⼀个个⼈的3D形象。它的第⼀款产品ITSMIJI，允许个性化形象作为表情符号。
这些技术也将在消费环境中发挥作⽤，⽤户当前不存在于社会虚拟现实中，将能够⽀持基本的⾃动化交互。像Furhat机器⼈公司这样的动画⼚商也将扩⼤业务，提供品牌体验，利⽤应⽤于酒店、商店、交通枢纽和其他公共场所的ARVR技术。
第三：戴式显⽰器的主流
头盔显⽰器将从2016的1,600万台增长到2021年的6,700万台(复合年增长率为33%)。在这个预测期内，ARHMD将增长到这⼀数量的近⼀半。由于苹果和⾕歌等领先⼚商发布了各⾃的平台ARkit和ARcore，开发者和消费者的关注度有所提⾼。
AR是⼀组技术集合，提供⼀种将物理世界与数字信息结合在⼀起的体验和⽤户界⾯。智能⼿机实际上是消费者的个性化设备。智能⼿机上的⼀般消费者AR体验很难获得吸引⼒，这是因为形式因素(⼿持)限制了⽤户的⾏为。⼤众市场的⽤户不愿意不停地拿起⼿机到他们周围的环境，以获得更多的信息。
随着时间的推移，这些设备将成为⽤户的重要装备，多模态（触摸、⼿势、语⾳和运动）和免提交互将成为这些设备的主流功能。消费者将开始转变，从智能⼿机到HMDS，以更透明、更直观的⽅式与物理和数字世界互动。
计算机视觉等技术将使消费者能够直观地搜索和识别其物理环境。⽬前，虚拟现实的销售额绝⼤多数来源于头盔显⽰
计算机视觉等技术将使消费者能够直观地搜索和识别其物理环境。⽬前，虚拟现实的销售额绝⼤多数来源于头盔显⽰器，主要是索尼PSVR，Oculus Rift和HTC；移动设备如三星的GearVR。
另⼀⽅⾯，AR的兴趣更多地集中在企业的使⽤上，消费者的使⽤受到硬件成熟度、⽤户体验、受众范围、隐私等因素的阻碍。随着时间的推移，技术使AR体验更加舒畅，性价⽐更⾼，我们预计ARhmd销售将超过VRhmd销售。
这也是因为AR可以作为⽤户在物理世界和数字世界之间的⽤户界⾯，⽽VR仅限于纯数字再现的交互。
第四：虚拟与现实的交互
Gartner预计，到2020年，增强现实和虚拟现实将合并他们的特性和功能。预计，微软的其他技术供应商可能在2018年和2019年推出更便宜的MR硬件。混合现实是市场中的⼀种沉浸式解决⽅案，不像AR和VR那么成熟，这项技术是通过⼀个带有透明镜头的⽿机，将3D图形叠加到真实世界的视图上。
MR促进了复杂的⽤户体验，增强了真实世界的视觉覆盖、⾳频和触觉反馈。混合现实⽬前处于早期
阶段，以航空航天、空间探索、汽车制造、建筑和设计、医疗保健等领域为中⼼正在进⾏试点。该技术使企业能够使⽤复杂的多通道和多视觉体验来桥接物理真实世界和虚幻世界。
更⾃然的是，与3D对象和数字世界进⾏交互，并提供虚拟和真实环境的更灵活的集成，⽀持在业务和虚拟现实中更⼴泛的协作场景。可视化和定制新车、新房⼦、新的互动游戏、新的购物或娱乐体验（博物馆或旅游⽬的地）等⽅⾯将潜伏商机。
第五，硬件与市场的整合
沉浸式技术包括增强现实技术、虚拟现实技术和混合现实技术。AR与实际环境相关度较⾼，VR使得⽤户被放置到充分的虚拟环境中，MR把虚拟对象被插⼊到实际环境中。⾕歌和苹果两家公司，都在积极关注⾝临其境的体验，并将其带给主流⽤户。
最近推出的ARcore，旨在使AR开发⼈员能够不需要特殊的深度传感器来操作安卓系统。苹果的关注点是AR，因为苹果已经发布了ARkit(IOS 11的⼀部分)。iPhoneX也有⼀个正⾯的3D深度感测相机，将允许⽤户查看三维的世界。微软是市场的领导者，它的全息透镜设备正在引领未来。
沉浸式设备和技术的现实市场⾮常分散，就像苹果、微软和⾕歌等科技巨头的新兴科技市场⼀样，如今占据的市场份额不到15%。所有这三家领先的技术供应商都对沉浸式的现实市场抱有很⾼的期望。他们希望在这些市场上获胜，因为这是⽤户如何与设备以及物理和虚拟世界互动的⼀个新兴前沿。
⽬前，AR、VR和MR更像是⼀个单独的市场，每个市场都有特定的参与者。沉浸式现实解决⽅案的成功不仅取决于硬件/设备的可⽤性和能⼒，还取决于内容、开发⼈员的⽀持和⽣态系统。
环形风刀因此，预计沉浸式现实市场将在2018和2019年经历⼤量整合，将看到更⼤的平台领导者出现，⽐如⾕歌、微软和苹果、脸谱⽹等，技术的进步也将推动未来三⾄五年内AR、VR和MR市场的融合，因为新的设备将能够⽀持不同层次的沉浸体验。
沉浸式技术若要使得⽤户与内容和媒体之间的互动更加愉快、充实，我们还有很多⼯作需要做。⽽这⼀切的实现主要取决于将⽤户置于其价值主张核⼼的技术设计。
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