虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)包含三維空間和時(shí)間的虛擬世界，使用戶(hù)有身臨其境的感覺(jué)經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于娛樂(lè)領(lǐng)域、軍事、工業(yè)、教育等領(lǐng)域。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是沉浸式的、交互性、構(gòu)想性三大特征。根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸感的不同，可以分為非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)包括：動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展仍然受到終端計(jì)算能力的限制、輕量化、通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度等因素的影響。

自20世紀(jì)30年代以來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展了四個(gè)時(shí)期。第一個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)30年代至70年代，第二個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)80年代，第三個(gè)時(shí)期是20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，第四個(gè)時(shí)期是21世紀(jì)以來(lái)。

探索時(shí)期

從20世紀(jì)30年代到70年代，這一階段是VR技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)概念的探索期、相關(guān)概念等等最先出現(xiàn)。1929年，最早體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)思想的設(shè)備出現(xiàn)了，那就是1929年美國(guó)科學(xué)家Edward Link設(shè)計(jì)的室內(nèi)飛行模擬訓(xùn)練器使用這種設(shè)備的感覺(jué)和坐在真正的飛機(jī)上是一樣的。十年后，在小說(shuō)《Pygmalion's Spectacles》中第一次提出了虛擬現(xiàn)實(shí)的想法。1957年，美國(guó)電影攝影師Morton Heilig制作了一部名為Sensorama的電影（傳感景院仿真器）基于ASP的立體電影原型系統(tǒng)。此后不久，交互式圖形顯示、力反饋語(yǔ)音提示等概念開(kāi)始出現(xiàn)，直到1968年才出現(xiàn)第一臺(tái)頭戴式三維顯示器。

初步發(fā)展

20世紀(jì)80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到初步發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，并逐漸得到廣泛關(guān)注。1980年，NASA開(kāi)始研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使得這項(xiàng)新技術(shù)越來(lái)越受到重視。三年后，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和美國(guó)陸軍共同開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為SIMNET的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)系統(tǒng)，主要用于坦克編隊(duì)的訓(xùn)練。此外，1987年，美國(guó)VPL研究公司的創(chuàng)始人Jaron Lanier提出“Virtual reality  (虛擬現(xiàn)實(shí))這個(gè)詞，這個(gè)新概念也是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。

進(jìn)一步發(fā)展

任天堂虛擬男孩游戲機(jī)

20世紀(jì)90年代初，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)理論的進(jìn)一步發(fā)展，VR技術(shù)逐漸顯示出其廣闊的發(fā)展前景。1990年，在美國(guó)達(dá)拉斯召開(kāi)的Sigraph會(huì)議提出了VR技術(shù)的主要內(nèi)容，包括實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)和高分辨率顯示技術(shù)。在隨后的幾年里，新的虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)工具和產(chǎn)品不斷問(wèn)世。1991年，美國(guó)虛擬公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲系統(tǒng)“essence”玩家可以通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多人游戲，但該產(chǎn)品由于價(jià)格昂貴，技術(shù)水平有限，并未被市場(chǎng)接受。1992年，美國(guó)Sense8公司推出“World ToolKit工具包工具包”簡(jiǎn)稱(chēng)“WTK”虛擬現(xiàn)實(shí)軟件工具包大大縮短了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。緊接著，1993年，美國(guó)波音公司利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)了波音777飛機(jī)，利用數(shù)百個(gè)工作站完成了300多萬(wàn)個(gè)零件的整體設(shè)計(jì)。然后在19943356年在瑞士日內(nèi)瓦召開(kāi)的第一屆國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，科學(xué)家提出了一種虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言，用于創(chuàng)建3D網(wǎng)絡(luò)的接口和網(wǎng)絡(luò)傳輸(Virtual   reality   model   language, referred to as virtual reality modeling language)日本任天堂(Nintendo Japanese video game company and its computer game name)該公司于1995年推出了32位便攜式游戲機(jī)“Virtual   boy”是虛擬現(xiàn)實(shí)在游戲行業(yè)的首次嘗試。這些里程碑使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加成熟和完善。

產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

21世紀(jì)以來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和文化產(chǎn)業(yè)、電影、人機(jī)交互技術(shù)等集成應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。北航是國(guó)內(nèi)最早研究 VR 技術(shù)的、最權(quán)威的單位之一，教育部虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立于 20003356和 8。2006年，美國(guó)國(guó)防部建立了虛擬世界《城市決策》訓(xùn)練計(jì)劃，以提高應(yīng)對(duì)城市危機(jī)的能力。2008年，南加州大學(xué)開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型“虛擬伊拉克”基于虛擬現(xiàn)實(shí)的治療游戲用于治療軍人患者的創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙。在商業(yè)領(lǐng)域，2014年臉書(shū)以20億美元收購(gòu)Oculus Studio，再次將全球投資者的目光聚焦在VR行業(yè)。兩年后，臉書(shū)、Google、微軟等相繼推出VR頭戴顯示器產(chǎn)品，引起了資本市場(chǎng)的廣泛關(guān)注和投資熱潮，也催生了大量VR相關(guān)的行業(yè)發(fā)展，2016年也被稱(chēng)為“VR”元年。

2022年，虛擬現(xiàn)實(shí)入選“智瞻2023”論壇發(fā)布的十大關(guān)鍵技術(shù)清單和元宇宙的概念，進(jìn)一步推動(dòng)了VR技術(shù)的發(fā)展，為VR應(yīng)用開(kāi)辟了更加廣闊的發(fā)展空間。

沉浸性

沉浸感是指用戶(hù)在虛擬世界中感受到的虛擬場(chǎng)景的真實(shí)程度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的3D圖像，用戶(hù)可以使用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等感官，通過(guò)與虛擬世界的互動(dòng)，產(chǎn)生一種真實(shí)的場(chǎng)所、客觀世界中的幻覺(jué)。

交互性

交互性指的是用戶(hù) 虛擬世界中虛擬物體的可操作性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的交互如下所示：使用者可以抓取、移動(dòng)物體，感受它的重量，同時(shí)也可以觀察它的空間位置。在交互模式下，用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，或者通過(guò)一個(gè)特殊的頭盔進(jìn)行交互、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進(jìn)行交互。

構(gòu)想性

想象是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬現(xiàn)實(shí)世界中沒(méi)有發(fā)生過(guò)的環(huán)境和事件。用戶(hù)在與虛擬環(huán)境的交互過(guò)程中獲得感性和理性的認(rèn)知，從而激發(fā)新的思維，進(jìn)一步發(fā)揮創(chuàng)造力。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)者在虛擬世界中構(gòu)思和設(shè)計(jì)，同時(shí)也反映了設(shè)計(jì)者 創(chuàng)造性思維。虛擬現(xiàn)實(shí)就是設(shè)計(jì)師利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。

計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)渲染虛擬世界、模擬、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)任務(wù)。計(jì)算機(jī)硬件包括一個(gè)中央處理器（CPU）圖形處理器（GPU）內(nèi)存和硬盤(pán)等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中三維高真實(shí)感場(chǎng)景的生成與顯示（尤其是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)）因此，虛擬現(xiàn)實(shí)中使用的計(jì)算機(jī)是具有圖形加速器和多個(gè)圖形輸出管道的高性能圖形計(jì)算。計(jì)算機(jī)軟件包括虛擬現(xiàn)實(shí)引擎、物理引擎、3D建模軟件等。

I/O設(shè)備

I/o設(shè)備用于與虛擬世界交互，分為輸入、輸出設(shè)備。這些設(shè)備允許用戶(hù)在虛擬世界中操作和感知，并提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸摸移動(dòng)等多種交互體驗(yàn)。

輸入設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入接口，主要負(fù)責(zé)采集用戶(hù)信號(hào)，并通過(guò)傳感器及時(shí)發(fā)送給計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備主要包括三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、眼球跟蹤器、頭部跟蹤器、三維定位和跟蹤設(shè)備、力矩球操縱桿語(yǔ)音綜合識(shí)別輸入設(shè)備等，將是用戶(hù) s手勢(shì)、身體姿勢(shì)、眼球和頭部運(yùn)動(dòng)、物理和機(jī)械運(yùn)動(dòng)聲音和其他信息被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)傳感器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

輸出設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸出接口，是輸入信號(hào)的反饋計(jì)算機(jī)通過(guò)視覺(jué)傳感器將處理后的信號(hào)傳輸?shù)捷敵鲈O(shè)備、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)甚至嘎覺(jué)、品味等方式反饋給用戶(hù)，讓用戶(hù)體驗(yàn)到像真實(shí)世界一樣的全方位體驗(yàn)。輸出設(shè)備主要包括頭盔立體顯示器、三維逼真聲音播放設(shè)備、力反饋裝置觸覺(jué)感受器等。

數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)整個(gè)虛擬世界中所有物體的各方面信息，包括場(chǎng)景的圖像、音頻、視頻、文本、交互數(shù)據(jù)等，是建立虛擬世界的信息基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)也可以支持VR系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和交互。虛擬世界中的各種模型是數(shù)據(jù)庫(kù)中許多信息整合的結(jié)果為了拓展虛擬世界的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)實(shí)世界全方位信息的收集也是一項(xiàng)不可或缺的龐大工程，也是目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的工作內(nèi)容之一。

用戶(hù)

用戶(hù)是VR系統(tǒng)的最終用戶(hù)，他們可以使用I/o設(shè)備與虛擬世界互動(dòng)，獲得身臨其境的虛擬體驗(yàn)。用戶(hù)可以通過(guò)傳感裝置直接操作虛擬環(huán)境，獲得實(shí)時(shí)三維顯示和其他反饋信息（如觸覺(jué)、力覺(jué)反饋等）用戶(hù) 虛擬世界中的行為和反應(yīng)將被VR系統(tǒng)感知和響應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)傳感裝置與外界形成反饋閉環(huán)時(shí)，用戶(hù)與虛擬環(huán)境的交互可以在用戶(hù)的控制下對(duì)外界產(chǎn)生影響（如遙操作等）

軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要負(fù)責(zé)虛擬世界中物體的幾何模型、物理模型、運(yùn)動(dòng)模型的建立、三維虛擬立體的生成、模型管理技術(shù)和實(shí)時(shí)顯示技術(shù)、虛擬世界數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和管理是該系統(tǒng)的集中生產(chǎn)中心。虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件系統(tǒng)包括虛擬現(xiàn)實(shí)引擎、物理引擎、3D建模軟件等。這些軟件可以整合各種數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個(gè)逼真的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)引擎是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部件，可以控制場(chǎng)景中的物體、光線(xiàn)、材料和質(zhì)地等，實(shí)現(xiàn)虛擬世界的渲染和模擬。

非沉浸式

非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也稱(chēng)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其視覺(jué)效果主要通過(guò)計(jì)算機(jī)或投影屏幕來(lái)實(shí)現(xiàn)。非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成本低、使用方便，可廣泛應(yīng)用于 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、桌面游戲等。非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給用戶(hù)帶來(lái)的沉浸感較弱，容易受到真實(shí)環(huán)境的影響，但對(duì)硬件設(shè)備要求低，實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低，因此在實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。

虛擬現(xiàn)實(shí)

沉浸式

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，也稱(chēng)為可穿戴式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，使用一個(gè)封閉的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)來(lái)隔離用戶(hù) 并將用戶(hù)暴露在計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中。該系統(tǒng)具有高實(shí)時(shí)性高沉浸性良好的集成性和開(kāi)放性，可以同時(shí)支持多種輸入輸出設(shè)備。

分布式

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是指有效整合互聯(lián)網(wǎng)上分散在不同地域的資源，共同開(kāi)發(fā)場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般是指將網(wǎng)絡(luò)上分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組合起來(lái)，以達(dá)到某種目的。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中，每個(gè)用戶(hù)共享一個(gè)虛擬工作空間，用戶(hù)可以在其中感受真實(shí)的行為。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)交互功能、時(shí)鐘共享等功能，并且多個(gè)用戶(hù)可以通過(guò)各種方式進(jìn)行通信。

增強(qiáng)型

增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種結(jié)合現(xiàn)實(shí)和虛擬環(huán)境的系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，一些虛擬場(chǎng)景疊加在真實(shí)環(huán)境上，讓用戶(hù)在觀察真實(shí)世界的同時(shí)與虛擬環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，達(dá)到虛實(shí)相生的境界。

動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)

虛擬環(huán)境的構(gòu)建是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)主要是基于真實(shí)環(huán)境的三維數(shù)據(jù)采集，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)三維環(huán)境進(jìn)行建模。只有設(shè)計(jì)出真實(shí)有效的反映研究對(duì)象的模型，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)才具有可信性。

人機(jī)交互技術(shù)

人機(jī)交互技術(shù)是指使用計(jì)算機(jī)輸入/輸出設(shè)備使人們能夠有效地與計(jì)算機(jī)交流和互動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)強(qiáng)調(diào)自然交互，即人處于虛擬環(huán)境中，與虛擬物體進(jìn)行交互，但對(duì)計(jì)算機(jī)的存在一無(wú)所知。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，人類(lèi)可以使用他們的眼睛、不同的感官形式，如耳朵和皮膚，直接與虛擬環(huán)境交互。

實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)

三維圖像生成技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并且“實(shí)時(shí)”生成是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)3D圖像的實(shí)時(shí)生成，需要保證虛擬場(chǎng)景的刷新率大于每秒15幀，最好高于每秒30幀。因此，如何在保證圖像質(zhì)量和復(fù)雜度的同時(shí)提高圖像刷新率，是建立虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要解決的主要問(wèn)題。

立體顯示和傳感器技術(shù)

三維顯示技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展決定了虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用還有很大差距。比如數(shù)據(jù)手套延遲大、分辨率低、作用范圍小、操作困難等問(wèn)題；虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度、跟蹤距離和其他方面需要進(jìn)一步改善，以提高用戶(hù) 沉浸在虛擬環(huán)境中。

系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成技術(shù)是將多個(gè)硬件和軟件組件集成為一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的過(guò)程。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，系統(tǒng)集成技術(shù)包括硬件集成、軟件集成和人機(jī)交互集成，兩者相互配合，打造完整的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。其中硬件集成技術(shù)主要包括各種傳感器、顯示器和計(jì)算設(shè)備等硬件的集成；軟件集成技術(shù)主要涉及虛擬現(xiàn)實(shí)引擎、渲染技術(shù)、物理引擎和人工智能等軟件的集成；人機(jī)交互集成技術(shù)主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯、手柄、集成體感設(shè)備和語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)等交互設(shè)備。通過(guò)這些技術(shù)的整合，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以讓用戶(hù)有身臨其境的感覺(jué)、逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

內(nèi)容制作技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的制作涉及很多方面，包括3D建模、物理引擎、動(dòng)畫(huà)制作、虛擬現(xiàn)實(shí)引擎等技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用可以使虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景更加逼真、它有更強(qiáng)的真實(shí)感，增強(qiáng)了用戶(hù) 的沉浸感和參與感。三維建模是虛擬現(xiàn)實(shí)制作的重要組成部分它可以通過(guò)三維建模軟件將實(shí)際場(chǎng)景或物體建模成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。物理引擎技術(shù)可以使虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的物理特征更加逼真，包括重力、碰撞等特性。

動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以使人置身于虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中、動(dòng)物和物體更加生動(dòng)，增強(qiáng)了虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)引擎是虛擬現(xiàn)實(shí)制作的核心技術(shù)，可以集成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的所有組件，實(shí)時(shí)渲染出逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。

PC/游戲機(jī)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：需要連接PC或游戲機(jī)才能運(yùn)行，比如Oculus Rift和HTC Vive。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是畫(huà)質(zhì)高、控制器操作更靈活，但對(duì)電腦配置和空間要求更高，也更貴。主要應(yīng)用于游戲、娛樂(lè)等領(lǐng)域。

獨(dú)立式VR設(shè)備：不需要連接其他設(shè)備，比如Oculus Quest和HTC Vive Focus。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是便于攜帶、好用，但是畫(huà)質(zhì)比較低，游戲和軟件選擇比較少。主要應(yīng)用于娛樂(lè)、培訓(xùn)和教育。

手機(jī)連接的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備：智能手機(jī)需要插在VR設(shè)備上，比如Samsung Gear VR和Google   day dream   View View。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、攜帶方便，但畫(huà)質(zhì)和控制器操作受限主要用于娛樂(lè)和教育領(lǐng)域。

AR/VR一體機(jī)：結(jié)合了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）Technologies, such as Microsoft  HoloLens and Magic Leap One One, etc。這類(lèi)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可以在真實(shí)環(huán)境中呈現(xiàn)虛擬內(nèi)容，應(yīng)用空間更大，但價(jià)格較高，主要用于教育、醫(yī)療、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

娛樂(lè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有良好的沉浸感和交互性，這使得它自然適用于游戲和娛樂(lè)行業(yè)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加持下，人們可以享受前所未有的虛擬體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)游戲通常需要游戲玩家通過(guò)頭戴式顯示器體驗(yàn)操作，玩家可以獲得游戲的高度沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)電影產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，使觀眾不僅僅是一個(gè)觀看者，更成為沉浸其中的參與者。虛擬現(xiàn)實(shí)演唱會(huì)可以讓用戶(hù)隨時(shí)隨地與偶像對(duì)話(huà)”零距離”面對(duì)面，可以從不同的角度觀看表演，仿佛聲音在耳邊起伏。設(shè)備方面，例如：Oculus Quest 2是一款獨(dú)立的VR頭戴設(shè)備，無(wú)需外部電腦或手機(jī)的支持，即可提供高質(zhì)量的VR游戲體驗(yàn)。用戶(hù)可以在這款設(shè)備上玩許多不同類(lèi)型的游戲，從冒險(xiǎn)游戲到體育游戲和射擊游戲。

軍事

在軍事領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)主要是確定對(duì)武器裝備的要求，為軍事模擬訓(xùn)練提供虛擬戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)景，制定作戰(zhàn)規(guī)則和計(jì)劃。目前，所有國(guó)家 軍隊(duì)正試圖將軍事模擬和虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練作為提高其軍事實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志。例如，以NASA為首的美國(guó)軍方致力于將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于各種武器系統(tǒng)操作人員的模擬訓(xùn)練，尤其是飛行員和宇航員。澳大利亞國(guó)防部國(guó)防科技集團(tuán)發(fā)起了一項(xiàng)研究，探索虛擬現(xiàn)實(shí)和軍事防御的潛在應(yīng)用前景。

工業(yè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)給工業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)了深刻的技術(shù)支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用使得工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)工況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品裝配、調(diào)試過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)三維可視化，使生產(chǎn)場(chǎng)景真實(shí)地呈現(xiàn)在人們面前。例如，F(xiàn)ord、克萊斯勒和Caterillar已經(jīng)將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于汽車(chē)設(shè)計(jì)。摩托羅拉用于培訓(xùn)裝配工人，密歇根大學(xué)成立了虛擬現(xiàn)實(shí)中心聯(lián)盟，研究虛擬現(xiàn)實(shí)的工業(yè)應(yīng)用，其中包括通用汽車(chē)、福特汽車(chē)公司、克萊斯勒汽車(chē)公司等。設(shè)備方面，例如：IrisVR Prospect是一款基于VR技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)軟件，可以幫助建筑師和設(shè)計(jì)師更好地可視化和交流他們的設(shè)計(jì)思想。這款軟件可以將建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為交互式虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，讓用戶(hù)在VR中體驗(yàn)和探索建筑。

教育

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性和交互性可以直接為學(xué)習(xí)者提供交互的三維空間，將學(xué)習(xí)者置于主動(dòng)學(xué)習(xí)的中心，有利于學(xué)習(xí)者 知識(shí)建構(gòu)。比如用虛擬環(huán)境技術(shù)搭建的虛擬物理實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以使用虛擬儀器進(jìn)行操作，教師也可以給學(xué)生及時(shí)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。虛擬圖書(shū)館是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將所有的圖書(shū)館信息整合到計(jì)算機(jī)中而構(gòu)建的用戶(hù)只需移動(dòng)鼠標(biāo)就可以隨意瀏覽虛擬圖書(shū)館中的所有數(shù)字資源。設(shè)備方面，例如：HTC Vive Pro是一款先進(jìn)的VR頭戴設(shè)備，為教育培訓(xùn)提供了多種可能。這個(gè)設(shè)備可以幫助用戶(hù)學(xué)習(xí)新技能、學(xué)習(xí)新概念，比如學(xué)習(xí)人體解剖學(xué)或者在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中練習(xí)操作技能。

醫(yī)療

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新的心理咨詢(xún)和治療工具，可以為顧客提供更多的真實(shí)感、沉浸式的體驗(yàn)。在心理咨詢(xún)中，VR可以幫助客戶(hù)更好地理解和處理自己的情緒、壓力和恐懼等問(wèn)題。同時(shí)，VR還可以為醫(yī)生和治療師提供更直觀的數(shù)據(jù)，幫助他們更好地了解客戶(hù)的狀態(tài)和需求，提供更個(gè)性化的治療方案。

航空航天

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括飛行模擬器、維修培訓(xùn)、航空設(shè)計(jì)和太空探索。其中，飛行模擬器是VR技術(shù)最常見(jiàn)的應(yīng)用之一，可以幫助飛行員在虛擬環(huán)境中進(jìn)行飛行訓(xùn)練，提高飛行技能和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。同時(shí)，VR技術(shù)還可以用于航空維修培訓(xùn)，幫助維修人員熟悉機(jī)械設(shè)備和操作流程。

終端輕量化差

當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，例如頭戴式顯示器、VR眼鏡之類(lèi)的只能用大體積大重量的CPU和GPU來(lái)搭建才能滿(mǎn)足運(yùn)算速度、傳輸速率等要求，設(shè)備顯示的畫(huà)面質(zhì)量較差、頭暈明顯，耳機(jī)重量大，給用戶(hù)帶來(lái)的體驗(yàn)差。

網(wǎng)絡(luò)傳輸限制

受通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的影響，目前的4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿(mǎn)足高分辨率VR顯示的要求。在90Hz的刷新率下，即使是最低的1K分辨率VR頭顯也需要21Mbps的碼率，而4G只能提供10Mbps的碼率，用戶(hù)很難流暢體驗(yàn)VR視頻。

設(shè)備價(jià)格較高

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備價(jià)格相對(duì)較高，普通消費(fèi)者難以承受。一些高端VR頭戴設(shè)備的價(jià)格可能高達(dá)數(shù)千美元，使用這些設(shè)備需要強(qiáng)大的電腦或游戲機(jī)來(lái)支持。所以VR技術(shù)還是主要針對(duì)游戲玩家專(zhuān)業(yè)用戶(hù)等小眾市場(chǎng)。

缺乏優(yōu)質(zhì)內(nèi)容

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的數(shù)量和質(zhì)量也是有限的。雖然VR游戲與日俱增，但很多內(nèi)容質(zhì)量不高，缺乏長(zhǎng)期的支持和更新。另外，很多VR應(yīng)用只能提供有限的交互和體驗(yàn)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。