Definition von virtuell: Hat die selbe Wirkung oder Bedeutung, besitzt aber ein anderes Aussehen oder Erscheinungsbild. Eine andere Definition eines VR-Systems (kurz für Virtual-Reality-System) wäre a computer you can no longer see (Smets, Stappers, Overbeeke und van der Mast, 1995) oder computerbasierte Erzeugung einer intuitiv wahrnehmbaren oder empfindbaren Szene (bestehend aus einer ``Anzeige'' und Interaktionsmöglichkeiten) in einer natürlichen oder abstrakten Umgebung (Bullinger, Bauer & Braun, 1997, S. 1726). Wegen der immer noch großen Schwierigkeiten bei der technischen Realisierung sollte man besser von virtual environments als von virtuellen Realitäten sprechen.
Von Wann und Mon-Williams (1996) stammt folgende Definition virtueller Umgebungen:
Eine virtuelle Umgebung ermöglicht dem Benutzer Zugriff zu Informationen, die anderenfalls am gegebenen Ort oder zur gegebenen Zeit nicht verfügbar wären, sie stützt sich auf natürliche Aspekte der menschlichen Wahrnehmung, indem sie visuelle Information in drei räumlichen Dimensionen einsetzt, und sie kann diese Information mit weiteren sensorischen Reizen oder zeitlichen Veränderungen anreichern. (Wann & Mon-Williams, 1996, S. 833, Übersetzung vom Autor)Handelt es sich dabei um ein Werkzeug - wie beispielsweise bei Teleoperation oder wissenschaftlicher Datenvisualisierung - oder um ein Konzept, das neuartige Lösungen von Problemen ermöglicht? Wesentliche Voraussetzungen sind die Kontrolle der Perspektive in Echtzeit und die Möglichkeit der aktiven Manipulation. Optimal ist die Direktmanipulation der virtuellen Objekte bei minimaler Kluft zwischen den Absichten des Benutzers und den Anforderungen zur physikalischen Steuerung des Systems. Neben natürlichen sensorischen Informationen für den Benutzer sollten auch geeignete Navigationsformen unterstützt werden. Wickens und Baker (1995) bzw. Bullinger et al. (1997) nennen folgende Elemente virtueller Realitäten:
umfassende) Ansicht vs. zweidimensionale Ansicht in der Ebene;Bei den VR-Applikationen unterscheidet man Systeme, bei denen der Benutzer vollständig in die virtuelle Umgebung integriert ist (immersion), von Systemen, die nur ein ``Fenster'' zur virtuellen Realität darbieten. Man kann virtuelle Realitäten auch als eine neue Form der Mensch-Computer-Interaktion auffassen. Nach Walker (zitiert in Smets et al., 1995) fand hierbei folgende Entwicklung der Interaktionsmöglichkeiten statt: feste Verdrahtung, Lochkarten, Tastatur, Menüs/WIMP-Umgebungen (Direktmanipulation), virtuelle Realität, in der eine direkte Manipulation der Objekte (evtl. mit dem gesamten Körper) möglich ist. Bullinger et al. (1997) nennen auch die folgenden Interaktionstechniken für die Mensch-Computer-Interaktion in virtuellen Umgebungen:
Wie der Name virtuelle Realität schon andeutet, ist hierfür eine gewisse Realitätstreue der Darstellung erforderlich: Es soll diejenige sensorische Information dargeboten werden, die zur Bearbeitung einer Aufgabe oder zum Erreichen eines Ziels erforderlich ist. Werden dabei Informationen aus verschiedenen Quellen bzw. über unterschiedliche Kanäle präsentiert, müssen diese global konsistent sein.
Visuelle Wahrnehmung liefert nicht nur Information über die Lage, Form und Oberfläche von Objekten, sondern auch Information über die relative Körperstellung des Betrachters und dessen Bewegungen sowie über die Struktur der dreidimensionalen Umgebung. Beim Entwurf einer virtuellen Umgebung kann das visuelle System so simuliert werden, wie es gewöhnlich die reale Welt wahrnimmt; dabei sollen folgende Faktoren berücksichtigt werden (siehe Christou und Parker, 1995):
Diese visuelle Information muß zur Realisierung virtueller Realitäten durch einen Computer simuliert werden, wobei nach Christou und Parker (1995) dabei ähnliche Gesichtspunkte relevant sind wie in der Malerei. Bei der Computersimulation dreidimensionaler Welten wird üblicherweise die Projektion einzelner Lichtstrahlen simuliert. Ausgangspunkt einer solchen Simulation ist die Spezifikation der zu simulierenden Umgebung: Die einzelnen Objekte sowie deren Lage müssen festgelegt werden. Zur eigentlichen Visualisierung werden dann Intensitäten einzelner Punkte berechnet und auf das Ausgabemedium projiziert.
Ein wichtiger Aspekt hierbei ist die Simulation von Beleuchtungen: Problematisch sind Simulationen, die die Intensität einer Abbildung nur aus den lokalen Intensitäten der Oberflächen bestimmen, da diese von einer direkten Beleuchtung abhängen; es fehlen diffuse Reflexionen. Christou und Parker (1995) beschreiben, wie diese in visuellen Simulationen eingesetzt werden können. Durch solche zusätzliche visuellen Information lassen sich Wahrnehmungen disambiguieren (z.B. bei der Entscheidung, ob es sich um eine konvexe oder konkave Fläche handelt).
Wichtig sind auch die sozialen Faktoren des Umgangs mit virtuellen Umgebungen: Es lassen sich neue Arten von Lernen und Üben realisieren, andererseits wird aber immer auch von bestimmten Aspekten der realen Welt abstrahiert. VR-Applikationen bewirken deshalb gleichzeitig eine Anreicherung und eine Einschränkung der Erfahrungsmöglichkeiten. Als weitere soziale Aspekte nennen Bullinger et al. (1997)