一、概述
虚拟现实技术又称灵境技术，它是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交互手段，使参与者能交互式地观察和操纵系统生成的虚拟世界。虚拟现实技术是目前计算机界比较热门的一项技术。它是用计算机模拟的三维环境对现场真实环境进行仿真，用户可以走进这个环境，可以控制浏览方向，并操纵场景中的对象进行人机交互。
从概念上讲，任何一个虚拟现实系统都可以用三个"I"来描述其特性，这就是"沉浸(Immersion)"、"交互(Interaction)"和"想象(Imagination)"。这三个"I"反映了虚拟现实系统的关键特性，就是系统与人的充分交互，它强调人在虚拟现实环境中的主导作用。
有关专家预言，21世纪初，人类将迅速进入虚拟现实的崭新技术时代。虚拟现实技术通过20多年的研究探索，于20世纪80年代末走出实验室，开始进入实用化阶段。目前，世界上少数发达国家在经济、艺术乃至军事等领
域，已开始广泛应用这种高新技术，并取得了显著的综合效益。
虚拟现实技术分虚拟实景(境)技术(如虚拟游览故宫博物馆)与虚拟虚景(境)技术(如虚拟现实环境生成、虚拟设计的波音 777飞机等)两大类。虚拟现实技术的应用领域和交叉领域非常广泛，几乎到了无所不包、无孔不入的地步，在虚拟现实技术战场环境，虚拟现实作战指挥模拟，飞机、船舶、车辆虚拟现实驾驶训练，飞机、导弹、轮船与轿车的虚拟制造(含系统的虚拟设计)，虚拟现实建筑物的展示与参观，虚拟现实手术培训，虚拟现实游戏，虚拟现实影视艺术等等方面的应用和产业的形成都有强烈的市场需求和技术驱动。虚拟现实技术的发展，不仅从根本上改变人们的工作方式和生活方式，劳和逸将真正结合起来，人们在享受环境中工作，在工作过程中得到享受;而且虚拟现实技术与美术、音乐等文化艺术的结合，将诞生人类的第九艺术。随着计算机技术的发展，在PC机上实现虚拟现实技术已成为可能。
二、虚拟现实技术的设计目标
虚拟现实系统的设计要达到以下目标：
第一、要使参与者有"真实"的体验。这种体验就是"沉浸"或"投入"，即全心地进入，简单地说就是产生在虚拟世界中的幻觉。理想的虚拟环境应达到用户难以分辩真假的程度，甚至比真的还"真"。这种沉浸感的意义在于可以使用户集中注意力。为了达到这个目标，就必须具有多感知的能力，理想的虚拟现实系统应具备人类所具有的一切感知能力，包括视觉、听觉、触觉，甚至味觉和嗅觉。
第二、系统要能提供方便的、丰富的、主要是基于自然技能的人机交互手段。这些手段使得参与者能够对虚拟环境进行实时的操纵，能从虚拟环境中得到反馈信息，也能便系统了解参与者的关键部位的位置、状态、变形等各种系统需要知道的数据。实时性是非常重要的，如果在交互时存在较大的延迟，与人的心理经验不一致，就谈不上以自然技能的交互，也很难获得沉浸感。为达到这个目标，高速计算和处理就必不可少。
参与者在虚拟环境中的活动或者经历有两种形式，一种是主观参与(First-person activities)，另一种是客观参与(Second-person activities)。主观参与时，参与者是整个经历的中心，一切围绕参与者进行;客观参与时参与者则可以在虚拟环境中看到他自己与其它物体的交互。
交互和沉浸是任何虚拟现实经历的两个实质性的特征，因此，根据虚拟现实应用的不同，即沉浸的程度，它可以分成不同的类别。早期的虚拟现实系统可能只有部分虚拟现实的特性，例如环幕电影或立体电影。有的应用也不需要完全的沉浸和投入，例如增强现实系统。在实际应用中，不同虚拟现实系统设计的侧重点和所受约束各不相同。例如，受资金限制装备不上最先进的硬件设备，或是硬件本身性能达不到要求，这样系统的计算速度、交互手段可能要受到影响，此时只能从软件上着手弥补缺陷，产生了许多基于软件的技术，例如基于静态图像的虚拟现实系统、虚拟仿真等。由于虚拟现实本身并不限制使用的技术范围，只要能达到目标，可以把各种技术有效地集成起来设计出一个成功的虚拟现实系统。
三、虚拟现实系统的体系结构
虚拟现实技术的体系结构分为分布式虚拟现实和非分布式虚拟现实两种体系结构。
非分布式虚拟现实系统结构--真实用户环境VUE(Veridical User Environment),它是一个事件驱动、按照一组规则来处理并发事件的虚拟现实系统，它将单个的虚拟世界分解成多个Client/Server 进程，这些进程可以在不同的处理器上执行，并通过消息传递相互通信。系统包含3个VR部件：设备服务器(dev