虚拟现实系统的分类——沉浸式虚拟现实系统
虚拟现实技术的发展史
1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔 式立体显示器（Head Mounted Display，HMD）
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一、虚拟现实技术的发展史
1972年，Nolan Bushnell 开发出第一个交互式电子 游戏Pong ；
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虚拟现实技术
王晨光 2015-05-1
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目录
发展史 特征
应用领域
概念 分类 研究现状
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一、虚拟现实技术的发展史
1929年，Edward Link设计出用于 训练飞行员的模拟器。
1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真 体验系统Sensorama 。
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一、虚拟现实技术的发展史
六、虚拟现实技术的研究现状
我国从20世纪80年代起开始研究VR技术。虽然起步较晚， 但近年来政府有关部门非常重视，制定了开展VR技术的研究计 划，并将其列入国家重点研究项目。国内的一些科学家和重点 院校也已积极投入了对这一领域的研究。
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六、虚拟现实技术的研究现状
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虚拟现实 答案
1.什么叫虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。
2.虚拟现实系统的构成典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。
如图：3.虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。
(1)沉浸性沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
(2) 交互性交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。
(3) 想像性想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。
4.虚拟现实系统的分类在实际应用中，根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同，将虚拟现实系统划分为以下4种类型:(1) 桌面式VR系统它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。
桌面式VR系统具有以下主要特点：①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。
②对硬件要求极低③应用比较普遍，因为它的成本相对较低(2) 沉浸式VR系统它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。
虚拟现实技术
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。
1.虚拟现实技术有哪些1、桌面式虚拟现实桌面式虚拟现实系统是应用最为方便灵活的一种虚拟现实系统。
有实现成本低，应用方便灵活，对硬件设备要求极低，为了增强效果，可以在桌面虚拟现实系统中借助立体投影设备，增大显示屏幕，达到增加沉浸感及多人观看的目的。
2、沉浸式虚拟现实沉浸式虚拟现实系统提供了一个完全沉浸的体验，使用户有一种放佛置身于真实世界之中的感觉，通过采用洞穴式立体显示装置（CAVE系统）或头盔式显示器（HMD）等设备，使用户产生一种身临其境、完全投入和沉浸其中的感觉。
3、增强式虚拟现实增强式虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且是要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强在现实中无法或不方便获得的感受。
因此，增强现实的应用潜力是相当巨大的。
4、分布式虚拟现实在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟现实世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。
分布式虚拟现实系统在远程教育、工程技术、建筑、电子商务、交互式娱乐、远程医疗、大规模军事训练等领域都有着极其广泛的应用前景。
2.虚拟现实技术应用1、在影视娱乐中的应用近年来，由于虚拟现实技术在影视业的广泛应用，以虚拟现实技术为主而建立的第一现场9DVR体验馆得以实现。
第一现场9DVR体验馆自建成以来，在影视娱乐市场中的影响力非常大，此体验馆可以让观影者体会到置身于真实场景之中的感觉，让体验者沉浸在影片所创造的虚拟环境之中。
同时，随着虚拟现实技术的不断创新，此技术在游戏领域也得到了快速发展。
虚拟现实技术是利用电脑产生的三维虚拟空间，而三维游戏刚好是建立在此技术之上的，三维游戏几乎包含了虚拟现实的全部技术，使得游戏在保持实时性和交互性的同时，也大幅提升了游戏的真实感。
虚拟现实4大类
1、桌面虚拟现实桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。
通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。
它要求参与者使用输入设备，通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。
桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验，但是成本也相对低应用比较广泛。
常见的桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现QuickTime VR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。
2、沉浸的虚拟现实高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。
它利用头盔式显示器（见图）或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套（见图）、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。
常见的沉浸式系统有：基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。
3、增强现实性的虚拟现实增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。
典型的实例是战机飞行员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力盯着敌人的飞机或导航偏差。
4、分布式虚拟现实如果多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，那虚拟现实则提升到了一个更高的境界，这就是分布式虚拟现实系统。
在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。
目前最典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。
虚拟现实技术考试题答案
虚拟现实技术考试题答案虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
《虚拟现实技术》课程教学大纲
虚拟现实技术课程教学大纲Virtua1Rea1ityTechno1ogyCourseTeachingProgram学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程性质、任务与目的虚拟现实技术（简称VR）,又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。
虚拟现实技术作为一种最为强大的人机交互技术，一直是信息领域研究开发和应用的热点方向之一。
本课程立足于虚拟现实的特性，从技术和应用两个方向全面系统地讲述虚拟现实的基础理论和实践技能,包括对虚拟现实最新硬件设备和高级软件技术的讲解，以及虚拟现实传统应用和最新应用的介绍。
本门课的主要任务与目的是，学习建模能力，VRM1定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强；真实感及渲染能力，通过提供丰富的渲染相关节点，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源；观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互，视点可以控制对三维世界的观察方式及动画控制。
二、教学基本要求（一）动态环境建模技术学习。
（二）实时三维图形生成技术学习。
（H）立体显示和传感器技术学习。
（四）虚拟现实技应用系统开发工具学习（ShoUt3D的使用、Java3D的使用、3DMax的使用、ShOCkWave3D的使用）。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章虚拟现实技术概述一、虚拟现实的基本概念（一）虚拟现实的定义（二）虚拟现实的本质特征（H）虚拟现实系统的组成二、虚拟现实系统的分类（一）桌面虚拟现实系统（二）沉浸式虚拟现实系统（H）增强虚拟现实系统（四）分布式虚拟现实系统三、虚拟现实的发展和现状（一）虚拟现实的发展历程（-）国外虚拟现实技术的研究现状（H）国内虚拟现实技术的研究现状（四）虚拟现实技术的发展趋势四、虚拟现实技术的主要应用领域（一）军事领域（二）医疗领域（H）教育领域（四）文化艺术领域（五）制造业（六）商业第二章虚拟现实系统的硬件设备一、视觉感知设备概述（-）人类视觉模型（二）视觉感知设备二、听觉感知设备概述（-）人类听觉模型（二）听觉感知设备三、触觉和力反馈设备（-）触觉和力反馈模型（二）触觉反馈设备（三）力反馈设备四、位置跟踪设备（-）位置跟踪设备概述（二）机械式位置跟踪设备（三）电磁式位置跟踪设备（四）超声波位置跟踪设备（五）光学式位置跟踪设备（六）惯性位置跟踪设备（七）混合位置跟踪设备（八）常见的三维位置跟踪设备五、虚拟现实的计算设备（-）高性能个人计算机（二）高性能图形工作站（三）高度并行的计算机（四）分布式网络计算机重点：不同虚拟现实系统硬件设备的了解难点：位置跟踪设备的使用第三章虚拟现实的建模技术一、对象虚拟（一）几何建模（二）图像建模（三）图像与几何相结合的建模方法（四）三维对象的视觉外观二、物理建模（一）分形技术（二）粒子系统（H）碰撞一响应建模三、运动建模（一）对象位置（二）对象层次（H）虚拟摄像机（四）行人的运动建模技术四、行为建模（一）基于Agent的行为建模（二）其他行为建模方法五、声音建模（一）虚拟声音建模（二）虚拟声音传播和再现重点：图像与几何相结合的建模方法难点：对象建模技术的掌握第四章虚拟现实的Web3D技术一、Web3D技术概述（-）Web3D技术的发展（二）Web3D技术的特点（三）Web3D发展方向及应用前景二、三维全景技术（一）全景技术概述（二）全景技术常用设备（三）全景作品的制作三、C1I1t3D技术（一）CUIt3D技术概述（二）Cu1t3D窗口介绍（三）CUIt3D制作流程（四）CUIt3D应用实例四、基于Web的其他技术（一）Java3D（二）Viewpoint（三）Atmosphere（四）Shout3D（五）ShockWaveSD重点：Web3D软件的应用难点：三维全景作品的制作第五章三维建模工具3dsMax一、三维建模工具简介二、3dsMax的基础知识（一）3dsMax的操作界面（二）三维标准基本几何体简介（H）变换物体（四）操作视图（五）三维坐标系统的概念（六）选择物体的方法（七）使用组（八）克隆物体（九）三个常用工具三、修改三维几何体（一）修改器介绍（-）常用对象空间修改器（H）“编辑网格”修改器四、样条曲线建模方法（一）创建样条曲线（-）样条曲线的可视化（H）样条曲线的插值（四）样条曲线的基本修改方法（五）常用对象空间修改器（六）样条曲线的放样（七）放样物体的编辑五、材质与贴图（一）材质与贴图的概念（二）材质和贴图的类型（H）材质编辑器的使用（四）标准材质的设置六、灯光与摄影机（一）灯光简介（二）灯光的基本参数（H）摄影机简介七、生成动画（一）生成动画的基本流程（二）小球滚动动画实例八、综合实例（一）演播大厅的制作第六章虚拟现实开发平台EON一、虚拟现实系统开发平台概述（-）虚拟现实系统开发平台的基本功能（二）虚拟现实系统开发平台的发展趋势（H）常见的虚拟现实系统开发平台二、虚拟现实开发平台EON概述（一）EoN技术简介（二）EON产品（Ξ）EoN技术在国内外的研究与应用三、认识EONStudio（一）安装EONStUdio（二）EoNRaPtor的安装与使用（Ξ）EoNSmdiO操作界面四、EON的节点和元件（一）节点（二）元件五、创建EoN应用程序（一）EoN坐标系统（二）导入3D物体（H）交互程序开发（四）发布交互程序六、EON与其他软件的整合（一）EOnX属性设置（~）EoN通信接口（Ξ）EON文件嵌入PPT第七章虚拟现实系统综合实例一、室内漫游交互系统（-）虚拟漫游系统说明（二）EON漫游系统的开发二、机器虚拟拆装训练系统（一）虚拟拆装训练系统说明（二）素材准备（三）交互功能开发（四）打包发布重点：机器虚拟拆装训练系统交互功能的开发难点：EoN漫游系统的开发四、课程各教学环节要求（一）教与学模式建立《虚拟现实技术》的电子教案和多媒体课件或积件，以任务驱动为主线，采用多媒体演播教学、讲授、自主学习、协作学习、小组讨论、上机实验等多种教与学模式。
虚拟现实技术考试题和答案解析
虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion( 沉浸) Interaction( 交互) Imagination( 想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备多传感器组力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式桌面式增强式分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备数据手套三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch) 、转动角(yaw) 和偏转角（roll ）, 我们称为 6 自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器电磁跟踪器超声波跟踪器惯性跟踪器光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色偏振光时分式光栅式真三维显示.12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display ）, 头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment ）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站投影设备跟踪系统声音系统。
虚拟现实期中测试题(有答案)
第1章：虚拟现实技术概论1、什么是虚拟现实技术？虚拟现实技术是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、和味觉等多种感觉通道的（实时模拟和实时交互）。
2、虚拟现实现实之父（Ivan Sutherland），也是计算机图形学之父3、虚拟现实技术的发源地是（美国）？？4、世界上第一套虚拟演播室由（日本）生产 NHK Nano space5、虚拟现实技术的三大特性：沉浸性，交互性、想象性6、虚拟现实系统的组成：计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等、7、虚拟现实系统的分类：沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统第2章：虚拟现实系统的硬件设备1、虚拟现实系统中硬件设备由三个部分组成：(输入设备、输出设备、生成设备)2、有关虚拟现实系统的输入设备主要分为两类：(基于自然的交互设备、三维定位跟踪设备)3、基于自然的交互设备又分为：（数据手套、数据衣、三维控制器、三维鼠标）4、数据手套主要的生产公司有：（VPL公司的数据手套、Vertex公司的赛伯手套、Exos公司的灵巧手手套、Mattel公司的Power Glove）（最便宜）5、三维定位跟踪系统包括：（电磁跟踪系统、声学跟踪系统、光学跟踪系统、机械跟踪系统、惯性位置跟踪系统）6、虚拟系统的输出设备主要有：（视觉感知设备、听觉感知设备、触觉（力觉）感知设备）7、视觉感知设备的典型应用：（台式立体显示系统、头盔显示器、吊杆式显示器、洞穴式立体显示装置、响应工作台显示装置、墙式立体显示装置）8、头盔显示器（HMD）主要组成是：（显示器）和（光学透镜）9、洞穴式立体显示装置（CAVE）主要包括：（专业虚拟现实工作站、多通道立体投影系统、虚拟现实多通道立体投影软件系统、房间式立体成像系统）10、响应工作台显示装置（RWB）主要组成有：（投影显示器、一个大的反射镜、一个即做桌面又做显示屏的特殊玻璃）11、虚拟世界的生成设备有：基于PC的VR系统、基于图形工作站的VR系统、超级计算机第三章：虚拟现实系统的相关技术1、立体显示技术是虚拟现实技术的一种极为重要的支撑技术，要实现立体的显示，现在有多种方法和手段实现，主要有：（彩色眼镜法、偏振光眼镜法、串行式立体显示法、裸眼立体显示实现技术）2、在真实感事实绘制技术中为了提高显示的逼真度加强真实性常采用的方法有：（纹理映射、环境映照、反走样）3、三维虚拟声音的主要特征：（全向三维定位特性、三维实时跟踪特性、沉浸感与交互性）4、（层次包围盒法）是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法、它是解决碰撞检测问题固有时间复杂性的一种有效方法。
沉浸式虚拟现实技术研究
沉浸式虚拟现实技术研究1. 沉浸式虚拟现实技术概述沉浸式虚拟现实技术（Immersive Virtual Reality，IVR）是一种通过模拟真实场景或虚构场景，让用户感觉置身其中，具有高度互动性和真实感的技术。
IVR将用户接口从传统的平面屏幕转移到立体感浓厚的全景显示，用户通过戴上头戴式显示器（Head Mounted Display，HMD）或其他半身追踪、手部追踪等装置，可以进入虚拟世界中与环境、物品、角色进行交互，感受真实的视觉、听觉、触觉等感受。
IVR技术目前主要应用于娱乐、教育、医疗、航空、设计等领域。
例如，通过IVR技术，人们可以在家中用头戴设备和手柄玩虚拟现实游戏，或者在虚拟现实展馆中参观世界知名博物馆和古迹。
同时，IVR技术也广泛用于监控模拟、驾驶模拟、外科手术模拟、航空飞行模拟等高危行业中，为人们提供安全、高效的实验环境。
2. 沉浸式虚拟现实技术的工作原理IVR技术是通过模拟真实感场景、实时计算数据和实时响应瞳孔变化等一系列技术实现的。
首先，IVR技术使用“一体机（all-in-one）”的方式，将多个工作部件集成在一起，包括HMD、感知设备（传感器、跟踪装置等）、计算机、透镜等等。
其中，头戴式显示器（HMD）是实现IVR技术的核心部件，能够提供高分辨率、高刷新率、高亮度的虚拟场景，并能够追踪用户的头部动态，使虚拟场景保持与人眼之间的位置、方向和角度的一致性，同时增强人与虚拟世界之间的身临其境感。
其次，使用虚拟现实引擎(crash engines)进行场景的构建和实时运算，虚拟引擎可以通过物理引擎（模拟物理效应）和渲染引擎（将模型转换为图片或者视频）实现虚拟场景的构建和实时运算。
此外，通过感知设备可以实现人体姿态、手部运动以及眼部运动跟踪，在虚拟现实中实现自然、身临其境的互动模式。
最后，IVR技术还需要实现实时响应的数据传输和计算，确保虚拟场景能够保持高度稳定和流畅性。
在数据传输上，IVR技术需要保持较高的带宽和低延迟的传输能力，确保传输信息的实时性，同时在计算上，IVR技术需要能够预处理一些重要计算任务，并使用有效算法进行高效数据计算，以保证高质量的使用体验。
虚拟现实系统的组成与功能
显示设备：头戴式显示器、全息投影、裸眼3D等 输入设备：虚拟现实控制器、3D鼠标、手柄等 声音设备：立体声扬声器、耳机等 场景构建设备：3D扫描仪、动作捕捉系统等
输出设备
存储器
头盔显示器
数据手套
输入设备
中央处理器
输入设备
位置跟踪器
声音控制器
02
定义：利用技术手段构建一个虚拟的三维环境 目的：为用户提供一个逼真的、身临其境的体验 实现方式：通过图像、音效、触觉等多感官刺激 应用领域：游戏、娱乐、教育、医疗等
汇报
06
01
头戴式显示器 跟踪装置 声音系统 输入设备
定义：软件平台 是虚拟现实系统 的基础，提供虚 拟环境的核心功 能
分类：桌面式、 增强式、沉浸式、 分布式
功能：图形渲染、 物理仿真、人机 交互、声音模拟 等
重要性：软件平 台的选择直接影 响到虚拟环境的 真实感和用户的 体验
更新和维护： 选择能够持续 更新和维护的 虚拟现实系统， 确保系统的安 全性和稳定性。
汇报人：
虚拟游戏：通 过虚拟现实技 术，玩家可以 更加真实地体 验游戏中的场
景和角色。
互动电影：结 合虚拟现实技 术，观众可以 成为电影中的 角色，与电影
情节互动。
主题公园：虚 拟现实技术可 以用于提升主 题公园的娱乐 体验，为游客 提供更加真实
的感受。
赌博游戏：利 用虚拟现实技 术，玩家可以 在赌场中体验 更加真实的赌
简介：虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应 用，如虚拟游戏、虚拟演唱会等。
应用案例：虚拟游戏-LBEAR虚拟现实游 戏体验馆。
功能特点：沉浸式体验，高度逼真，互动 性强。
案例分析：LBEAR虚拟现实游戏体验馆， 通过虚拟现实技术为玩家打造身临其境的 游戏体验，提高游戏娱乐的趣味性和沉浸 感。
虚拟现实技术的分类及应用
第8期2018年4月No.8April，2018虚拟现实（Virtual Reality ，VR ）单从客观学术表达的角度，虚拟现实技术指的不仅是计算机图形技术所生成的视觉，还有听觉、触觉、运动，甚至于现在人们还在探索的味觉、嗅觉等，所以VR 技术被称为多感知，通过这些多方面多角度技术，让虚拟现实使用者产生身临其境的感觉。
1 VR技术的要素和分类VR 技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种尖端技术相结合而成的，作为一门交叉技术，VR 技术拥有一定的难度基础，同时，VR 技术又是一门极具有挑战性的前沿学科和研究领域。
1956年之后，随着硬件设备的飞速发展，VR 技术的理论也日趋完善。
一般来说，理解虚拟现实有4个关键要素：想象（Imagination ）、交互（Interaction ）、沉浸（Immersion ）和行为（Behavior ）。
由于这4个关键要素中的前3个要素的英文字母都是以“I ”为开头，后一个以“B ”开头，所以业界又简称为“3I+B ”。
1.1 理解VR 的4个要素1.1.1 沉浸感沉浸感就是指通过视觉、听觉等使得用户有身临其境的感觉，来增加虚拟世界的真实性。
因为相对于理论的提出顺序而言，沉浸感是后来加上去的，而同时沉浸感也成了区分，虚拟现实设备好坏和VR 技术类型的一大重要依据，同时这也是虚拟现实技术发展的目标之一。
1.1.2 想象想象主导着VR 内容甚至是VR 产业的发展潜力，想象是VR 的虚拟世界比之其他技术最吸引人的地方，想象的高度决定着VR 内容以至于VR 产业的发展深度以及影响范围，就拿计算机游戏举例，数学家运用“扫雷”这个游戏研究概率而普通人只是单纯地用这个游戏来解闷。
同时针对行业目前的情况，想象也是十分重要的。
想象为精品内容的出现提供了可能，为新的交互方式、新的行为方式提供了灵感，跳出传统思维才是属于未来的思考方式。
VR(虚拟现实)概述
1、定义：虚拟现实技术就是采用以计算机技术为核心结合光电传感技术生成逼真的视、听、触一体化的特定范围内虚拟的环境（如飞机驾驶舱、分子结构世界，高危环境）。
若使用特定装备（动作采集自由度空间定位、力反馈输入、数字头盔、立体显示环境等），就可以自然地与虚拟世界中的客体进行实时逼真交互，从而产生亲临现场的感受和体验。
2、特点：1、沉浸感2、交互性3、想象性3、应用范围：电子商务、高危环境应急系统、工业仿真、数字城市规划、教育学习、生物医药、休闲娱乐、虚拟演播室…4、分类：1、按功能及实现方式分类：桌面式VR系统：利用个人电脑或者图形工作站，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种设备实现与虚拟世界的交互。
（空间位置追踪定位器、数据手套、三维空间鼠标）主要特点：1、对硬件要求低2、缺少完全沉浸感3、应用普遍沉浸式VR系统：提供完全沉浸的体验，使用户有一种完全置身于虚拟世界的感觉。
它通常采用头盔显示器、洞穴式立体显示等设备，把参与者的视觉、听觉和其他手控输入设备、声音等使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，是一种比较理想的VR系统。
沉浸式VR系统的特点：1、高度的沉浸感2、高度实时性分布式VR系统：暂时不涉及…2、建模技术分类：(几何建模技术、物理建模技术、行为建模)几何模型式：主要特点：视角不受限制VR工具软件建模：vrml、Java3D、openGL购买模型库建模软件3Dmax、AutoCAD、Creator、Pro/E影像式：主要特点：对计算机要求低、与场景复杂程度无关全景技术（QuickTimeVR）5、系统组成：软件硬件结合构成一、软件：1、立体模型VR类：三维建模软件（3dmax类）、立体扫描仪与virtools类平台结合2、QuickTimeVR类：桌面式VR的一种，基于静态图像处理的，虽然是初级的VR技术，但是它的特色和优势使得VR技术的应用普及有了广阔的前景。
虚拟现实技术考精彩试题及问题详解
虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
浅析虚拟现实技术的沉浸性——网络教学中情感缺失问题的“良方”
浅析虚拟现实 技术 的沉 浸性
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网络教 学 中情感 （ 石家庄陆军指挥学 院 学员 ２ Ｏ队 ， 河北 石家庄
００ ８ ） ５０ ４
摘要 ： 虚拟 网络教 学早 已深入到 大家工作 学 习的方方面面 ， 大家在 学习 中可以不受 时空限制 ， 深体会到 了 深 网络教学的便捷 、 灵活 ， 但为什 么网络教 学只能作为辅助性教学 ， 以替代传统 的课 堂教 学， 因为在网络教学情 难 是 感性的缺 失， 越来越 多的人 意识到情感教 学的重要 性 ， 而虚拟现实技 术可以生成近乎真实的虚拟世界 包括 传统教 室， 文主要 阐述虚拟现实技 术的合理运 用可 以有效解决网络教 学中的情感性教 学缺 失问题 。 本 关键词 ： 虚拟现实； 网络教 学 ； 情感性 ； 沉浸性 中图分类 号： ６ ７ Ｇ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号：６ ４ ９ ２ （０ ２ １ － ２７￣２ １７ － ３ ４ ２ １ ）０ ０ ５ － ０
多媒体技术 的诞 生及快速 发展 ，为人们提 供了新 的思路和新的方法 ， 于解决过去难 以解决 的问题 。目 用 前， 在科 学研究 、 远程 教育 、 现代 医疗 、 军事训 练 、 空 航 航天等各个领域 已经广 泛推广应用 ，随着现代信 息技 术 的发展 ， 特别是 因特 网技术 的迅猛 发展 ， 网络 教学也
虚拟现实技术根 据“ 沉浸性 ” 度的高低和交 互程 程 度的不 同， 划分为 沉浸式虚拟现实 系统 、 面式虚 拟现 桌 实系统 、 增强 式虚 拟现 实系统 、 分布式 虚拟 现实 系统 。 其 中分布式虚拟现 实系统 的 目标 是在“ 沉浸式 ” 拟现 虚 实系统 的基础上 ， 基于 自然 的交互 方式 ， 将分布在 不同 地 理位置上 的多个用 户或多个虚 拟世界通过 网络 连接 在一起 ， 使每个用户 同时参与到一 个虚拟空 间 ， 算机 计 通 过网络与其他用户进 行交互 ， 同体验虚拟经历 ， 共 以 达到协 同工作 的 目的 。网络教学 中的教育对象分 布于 全 国各地 ， 通过 网络集 中在一起开 展学 习 ， 以采 用分 可 布式虚拟现实系统 为网络教学提 供一个虚拟 的 、沉浸 的教学 环境 ， 环境 可 以多用户 同时进 入 ， 户问 、 该 用 用 户与虚拟环境 间可进行 实时交互 。 该分布式虚拟教学系统主要 由计算机 、 输入 ／ 输出 设 备 、 用软 件 、 据库 和网络 环境等 组成 ， 中应用 应 数 其 软件和数据库可 以根据教学需要 进行设计 ，设置 场景 布 置 、 型 的纹理材质标 准 、 时交互 性的强弱 。而输 模 实
虚拟现实(VR)简介
基于网络的可供 异地多用户同时参 与 的分布式虚拟环境 位于不同物理环境位置的多个用户或 多个虚拟环境通过网络相连接，使多 个用户同时参加一个虚拟现实环境
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二、虚拟现实的发展史
视频1：虚拟现实VR发展史（约5min）
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三、虚拟现实的应用
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三、虚拟现的应用
视频2：虚拟现实的应用（约4min） -14-
大纲 一、虚拟现实概念 二、虚拟现实的发展史 三、虚拟现实的应用
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一、虚拟现实概念 定义
以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真 的视觉、听觉、嗅觉、味觉等一体化的虚拟环境，用 户从自己的视点出发，借助特殊的输入输出设备，采 用自然的方式与虚拟世界的物体进行交互，相互影响。
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一、虚拟现实概念
桌面式VR系统
基于普通PC平台的小型桌面虚拟 现实系统 使用个人PC或初级图形PC工作站 产生仿真，计算机的屏幕作为使 用者观察虚拟环境的窗口 使用者不能完全投入，仍会受到 周围现实环境的干扰
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一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
沉浸式VR系统
高级的、较理想、较复杂的虚 拟现实系统 采用封闭的场景和音响系统将 用户的视听觉与外界隔离，使 用户完全置身于计算机生成的 环境中
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一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
增强式VR系统
借助 计算机图形技术 和 可视 化技术 产生现实环境中不存在 的虚拟对象，并呈现给使用者 一个感官效果真实的新环境
使真实环境和虚拟环境组合在 一起，既允许用户看到真实世 界，也可以看到叠加在真实世 界的虚拟对象
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一、虚拟现实概念 虚拟现实系统分类
多感知性
特性
《2024年VR影像机制_“隐形”系统、幻觉“深潜”与脑机引擎》范文
《VR影像机制_“隐形”系统、幻觉“深潜”与脑机引擎》篇一VR影像机制_“隐形”系统、幻觉“深潜”与脑机引擎一、引言随着科技的飞速发展，虚拟现实（VR）技术逐渐成为现代科技领域的焦点。
VR影像机制以其独特的“隐形”系统、幻觉“深潜”体验和脑机引擎的交互方式，为人们带来了前所未有的沉浸式体验。
本文将深入探讨VR影像机制中的核心技术，解析其工作原理和特点，以期为未来的技术应用和发展提供有价值的参考。
二、VR影像机制的“隐形”系统1. 视觉与感官集成VR影像的“隐形”系统主要通过先进的视觉和感官集成技术实现。
该系统利用高分辨率的显示设备和精确的传感器，将用户的视觉、听觉甚至触觉与虚拟世界紧密相连。
通过精确的图像渲染和同步的音效设计，用户可以在虚拟环境中获得真实而立体的感官体验。
2. 环境建模与渲染“隐形”系统的核心是环境建模与渲染技术。
该技术通过高精度的三维扫描和建模软件，将现实世界或想象中的场景转化为虚拟环境。
同时，通过先进的图像渲染技术，将虚拟环境以极高的帧率和细腻的画质呈现给用户，使用户感受到身临其境的沉浸感。
三、幻觉“深潜”体验1. 空间定位与交互幻觉“深潜”体验是VR影像机制的重要组成部分。
通过精确的空间定位技术和用户交互方式，使用户在虚拟环境中自由移动和探索。
空间定位技术通过高精度的传感器和算法，实时跟踪用户的头部和手部动作，将用户的动作与虚拟环境中的物体进行交互。
2. 心理沉浸与感知幻觉“深潜”体验的关键在于心理沉浸与感知。
通过逼真的视觉、听觉和触觉体验，使用户在虚拟环境中产生强烈的真实感。
同时，结合心理学的原理，设计出符合人类感知和认知规律的虚拟环境，增强用户的沉浸感和参与度。
四、脑机引擎的交互方式1. 脑机接口技术脑机引擎是VR影像机制的另一个关键技术。
脑机接口技术通过读取用户的脑电波和其他生物信号，将用户的意图和需求转化为机器可识别的指令。
这样，用户可以通过脑电波等生物信号与虚拟环境进行交互，实现更加自然和便捷的操作。
虚拟现实系统的分类
基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE
美国Illonis大学EVL实验室首创 由3～6个投影屏幕组成正方体形状 计算机系统产生立体图像，经投影仪分别投
射到对应的屏幕上 用户戴着立体眼镜站于CAVE的内部 立体眼镜上附有6-DOF跟踪设备对用户头部
运动进行实时跟踪 声音系统
6
基于投影显示的虚拟现实系统
虚拟现实系统的分类
VR系统的主要不同之处在于系统与用户之间界 面
基于系统与用户界面划分
桌面型VR系统 头盔型VR系统 基于投影显示的VR系统 遥在系统 …
2
桌面型虚拟现实系统
采用计算机屏幕作为立体显示载体
辅以一定的声音输出设备、三维交互设备和立体眼 镜等
传统计算机图形学的自然扩展 具有好的性价比，但沉浸感略差
CAVE示意图
7
基于投影显示的虚拟现实系统
CAVE示例
8
基于投影显示的虚拟现实系统
Virtual WorkbenchTM
卫星虚拟装配
9
遥在系统
将现实世界中远程场景与操作人员的感官 直接连通，让用户感觉就像亲临现场一样
利用计算机图形、人机交互、传感器、网络等技术
远程传感器可安装在机器人身上
机器人身上有小型摄像系统
需感知用户位置、动作、语音等，将其传 送到远程操控远程对象
用户与远程对象进行信息双向交流
10
遥在系统
示例： Cisco远程电话会议系统
/dlls/2006/prod_102306b.html
11
3
基于HMD的虚拟现实系统
利用HMD等设备把用户的视觉、听觉对外界封 闭起来
用户完全投入到虚拟环境中 能提供好的沉浸感 阻断了人与人间的交流
面向智能制造的沉浸式虚拟现实技术
面向智能制造的沉浸式虚拟现实技术随着智能制造技术的快速发展，虚拟现实技术也在不断成熟。
这两种技术的结合，将会创造出更加革命性的技术创新——沉浸式虚拟现实技术。
本文将对面向智能制造的沉浸式虚拟现实技术进行探讨。
1. 沉浸式虚拟现实技术的基础沉浸式虚拟现实技术是一种通过计算机技术和交互设备创造出虚拟现实环境并将用户置身其中的技术。
在沉浸式虚拟现实技术中，用户可以通过戴着头戴设备（如HTC Vive，Oculus Rift等）进入虚拟环境，通过交互设备（如手柄、触控手套等）与虚拟环境进行交互。
此外，沉浸式虚拟现实技术还涉及到虚拟现实引擎、物理引擎等。
2. 沉浸式虚拟现实技术在智能制造中的应用智能制造是指利用先进的技术手段，通过自适应、自学习、自适应控制、自动化生产等方法实现生产过程中的智能化，以提高产品品质、加速生产效率、降低生产成本。
沉浸式虚拟现实技术可以在智能制造生产过程中体现出它的优势。
首先，沉浸式虚拟现实技术可以应用于虚拟样机制作。
在传统的制造流程中，需要进行实物样机的制作，成本较高，还需要进行反复的修改，耗时长。
而使用沉浸式虚拟现实技术可以通过制作虚拟样机，模拟实际生产过程，更加快捷和试验，减少实物样机制作成本，提高生产效率。
其次，沉浸式虚拟现实技术可以在智能制造的培训教育上应用。
在制造流程中，需要进行员工培训，如复杂机器的操作、安全操作规范等。
使用沉浸式虚拟现实技术可以在虚拟环境下进行模拟实训，使得培训过程更加真实、全面、丰富。
员工可以在虚拟环境下进行实践操作，提高员工的操作技能，防范安全事故的发生。
最后，沉浸式虚拟现实技术可以在智能维修培训上的应用。
在智能生产过程中，很多设备有可能出现故障。
为了快速解决问题，并减少生产停机时间，需要进行快速的现场维修。
使用沉浸式虚拟现实技术可以构建虚拟维修现场，贴合实际的维修操作步骤，也可以对维修流程进行优化。
同时，还可以对员工进行维修培训，提高员工进行维修工作的效率和质量。
浅谈虚拟现实技术特点
浅谈虚拟现实技术特点，组成和分类。
常用的虚拟现实软件，硬件和优缺点。
经过3节课的老师的讲解和上网资料的查看，我对虚拟现实技术有了浅显的了解。
一：虚拟现实技术特点:虚拟现实(VirtualReality）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境,使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备,或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会。
虚拟现实技术具有以下五个主要特征：（1)沉浸性使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境”感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。
(2）交互性是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体,主体和客体之间的交互是全方位的。
(3)构想性是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动，不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示,提高感性和理性认识,而且要能使学生产生新的构思.（4)动作性是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境.（5)自主性是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。
二：虚拟现实技术组成和分类：1 :虚拟现实系统的组成用户通过头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号,虚拟现实软件收到输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库进行必要更新,调整当前虚拟环境视图,并将这一新视图及其它信息如声音立即传送给输出设备，以便用户及时看到效果.系统由输入部分、输出部分、虚拟环境数据库、虚拟现实软件组成.2：虚拟现实系统的分类虚拟现实系统按照不同的标准有不同的分类,通常分为以下四类：（1）桌面虚拟现实系统（Desktop VR)（2)沉浸式虚拟现实系统(Immersive VR）（3)分布式虚拟现实系统（Distributed VR）(4）增强式虚拟现实系统（Augmented Reality AR）2.1桌面虚拟现实系统（简称PCVR)桌面虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型虚拟现实系统.利用中低端图形工作站及立体显示器,产生虚拟场景，参与者使用位置跟踪器、数据手套、力反馈器、三维鼠标、或其它手控输入设备,实现虚拟现实技术的重要技术特征:多感知性、沉浸感、交互性、真实性。
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虚拟现实系统的分类——沉浸式虚拟现实系统
利用头盔显示器把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，产生一种身在虚拟环境中的错觉。
主要特点:
(1)虚拟环境可以是任意虚构的、实际上不存在的世界。
(2)任何操作不对外界产生直接作用。
(3)一般用于娱乐或验证某一猜想假设、训练、模拟、预演、检验、体验等。
桌面虚拟现实系统和沉浸式虚拟现实系统比较:
(1)沉浸度差异
桌面虚拟现实系统采用CRT彩色显示器和三维立体眼镜增加身临其境感觉，而沉浸式虚拟现实系统则采用头盔显示器(HMD)增强身临其境感觉。
(2)交互装置差异
桌面虚拟现实系统采用的交互装置是六自由度鼠标器或三维操纵杆，而沉浸式虚拟现实系统采用的是数据手套和头盔。
沉浸式虚拟现实系统举例--**学院模拟演练系统
系统概述
由多通道投影组合成的虚拟仿真系统广泛应用于训练、制造、娱乐等行业。
通过将传统的播放方式改变为有沉浸感的交互方式，提供大规模具有沉浸虚拟和增强现实的手段，为复杂数据可视化的协同工作起到重要作用。
系统特点
（1）采用专门为仿真和虚拟现实行业设计和生产的设备
（2）拼接画面采用多通道优化技术，进行光学校正和电子融合，达到完美无缝拼接
（3）采用弧形投影幕或多维投影方式
（4）整体系统由中央控制器进行集中控制
设备清单
大屏显示设备:大型投影机正投拼接(如BARCO)
信号生成设备:图形发生器和应用软件
信号传输设备:矩阵等
音响灯光设备:音效处理设备、功放和音箱、灯光设备
系统控制设备:中央控制器(如AMX、CRESTRON)或控制软件。