全面介绍ⅤR和AR的历史发展及未来（一）

在过去 5 年中，虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 吸引了投资者和公众的兴趣，尤其是在马克扎克伯格以 20 亿美元收购 Oculus 之后。 目前，索尼、三星、HTC 和谷歌等许多其他公司正在对 VR 和 AR 进行巨额投资。

目前，由 VR 工具支持的视频游戏比过去更受欢迎，它们也代表了神经科学家、心理学家、生物学家和其他研究人员的有价值的工作相关工具。 事实上，例如，主要研究目的之一在于导航研究，其中包括可以通过使用 VR 在实验室中完成的复杂实验，而如果没有 VR，研究人员将不得不直接进入该领域，可能使用有限 的干预。 导航研究对痴呆症人类记忆功能理解的重要性长期以来一直是人们非常感兴趣的话题，

2014 年，“生理学或医学”诺贝尔奖授予了 John M. O'Keefe， May-Britt Moser 和 Edvard I. Moser 在大脑中发现了能够提供位置感和导航的神经细胞。 期刊和杂志通过撰写有关“大脑 GPS”的文章扩展了这一知识，从而清楚地了解了这一机制。 大量使用 VR 在临床环境中进行的研究 ，诺贝尔奖获得者 Edvard I. Moser 评论了 VR 的使用 ，强调了其对研究和临床实践的重要性。 此外，用于 VR 实验和计算的免费工具的可用性使得访问任何领域变得容易

增强现实是一种比 VR 更新的技术，它展示了一个跨学科的应用框架，其中，如今，教育和学习似乎是研究最多的领域。 事实上，AR 允许支持学习，例如增加内容理解和记忆保存，以及学习动机。 但是，如果说 VR 受益于更明确、更明确的应用领域和研究领域，那么 AR 仍然在科学场景中崭露头角。

VR 的概念可以追溯到 1960 年中期，当时 Ivan Sutherland 在一份关键手稿中试图将 VR 描述为一个窗口，通过它用户可以感知虚拟世界，就像看起来、感觉、听起来一样真实，并且用户可以在其中真实地行动。

从那时起，根据应用领域，已经制定了几个定义：例如，Fuchs 和 Bishop 将 VR 定义为“具有 3D 模型的实时交互式图形，结合了一种显示技术，可以让用户身临其境。 在模型世界和直接操纵”； Gigante 将 VR 描述为“参与合成环境的错觉，而不是对这种环境的外部观察。 VR 依赖于 3D 立体头部跟踪器显示器、手/身体跟踪和双耳声音。 VR 是一种身临其境的多感官体验”； “虚拟现实是指身临其境的、交互式的、多感官的、以观众为中心的、3D 计算机生成的环境以及建筑环境所需的技术组合”。

正如我们所注意到的，这些定义虽然不同，但突出了 VR 系统的三个共同特征：沉浸感、对环境的感知以及与该环境的交互。具体来说，沉浸感涉及刺激的感官数量、相互作用以及用于模拟环境的刺激与现实的相似性。 此功能可能取决于用于将用户与现实隔离的技术系统的属性。

更高或更低的沉浸度取决于提供给用户的三种类型的 VR 系统：

• 非沉浸式系统是最简单、最便宜的 VR 应用程序类型，它使用桌面再现世界图像。

• 沉浸式系统提供完整的模拟体验，因为它支持多种感官输出设备，例如通过用户头部移动增强环境立体感的头戴式显示器 (HMD) 以及音频和触觉设备。

• Fish Tank VR 等半沉浸式系统介于上述两者之间。 它们使用与观察者头部位置耦合的透视投影提供在监视器上观看的三维 (3D) 场景的立体图像。 更高技术的沉浸式系统已经展示了最接近现实的体验，给用户一种技术非中介的错觉，并让他或她感觉到他或她“身处”或出现在虚拟环境中。 此外，与其他两个系统相比，身临其境的系统可以添加多个感官输出，从而使交互和动作被认为是真实的。

最后，可以通过测量存在感、真实感和现实水平来揭示用户的 VR 体验。 临场感是 VR 中“身临其境”的一种复杂心理感觉，涉及对物理存在的感觉和感知，以及用户在现实世界中进行交互和反应的可能性。 同样，现实主义的水平对应于用户对刺激和体验的期望程度。 如果呈现的刺激与现实相似，VR 用户的期望就会与现实的期望一致，从而增强 VR 体验。 同样，与虚拟刺激交互的真实程度越高，用户行为的真实程度就越高。