正版新书]沉浸式数据可视化与可视分析杜萌,程明智978730260968

第1篇 数据可视化基础

第1章 数据可视化简介3

1.1 可视化的意义 3

1.2 可视化简史 3

1.2.1 图表萌芽 4

1.2.2 物理测量 5

1.2.3 图形符号 5

1.2.4 数据图形 7

1.2.5 现代启蒙 10

1.2.6 多维信息的可视

编码 11

1.2.7 多维统计图 12

1.2.8 交互可视化 14

1.3 数据可视化的分类 14

1.3.1 科学可视化 15

1.3.2 信息可视化 15

1.3.3 信息图 15

1.3.4 可视分析 16

1.4 数据可视化的工作流程 17

1.4.1 数据采集17

1.4.2 数据处理18

1.4.3 可视编码 19

1.4.4 可视化呈现 19

1.4.5 用户感知 19

1.5 本章小结20

参考文献20

第2章 数据与视觉编码21

2.1 数据基础与数据分析 21

2.1.1 数据属性 21

2.1.2 数据预处理 21

2.1.3 数据挖掘 22

2.1.4 可视数据挖掘与可视

分析 23

2.2 视觉感知与认知 25

2.2.1 感知与认知 25

2.2.2 格式塔理论 26

2.3 视觉标记与视觉通道 30

2.3.1 视觉标记 30

2.3.2 视觉通道 31

2.4 本章小结 35

参考文献35

第3章

数据可视化的方法与

交互方式36

3.1 数据可视化的基本方法 36

3.1.1 高维多元数据可

视化 36

3.1.2 时序数据可视化40

3.1.3 地理空间数据可

视化 43

3.1.4 层次和网络数据可

视化 44

3.1.5 跨媒体数据可视化 46

3.2 数据可视化的基本交互

方式50

3.2.1 选择 50

3.2.2 导航 52

3.2.3 重配 54

3.2.4 过滤 56

3.2.5 概览与细节 59

3.2.6 焦点与上下文 61

3.3 本章小结68

参考文献68

第2篇 虚拟现实基础

第4章 虚拟现实技术概述73

4.1 虚拟现实基本概念 73

4.2 虚拟现实发展历史 74

4.3 虚拟现实的应用分类 76

4.3.1 VR应用及VR眼镜的

沉浸感原理概述 77

4.3.2 AR应用概述 78

4.3.3 MR应用概述 79

4.3.4 虚拟现实相关技术的

比较 81

4.4 虚拟现实应用开发工具 82

4.4.1 三维建模软件 82

4.4.2 虚拟现实开发引擎 84

4.5 虚拟现实的输入和输出

设备 85

4.5.1 虚拟现实输入设备 85

4.5.2 虚拟现实输出设备 89

4.6 本章小结 93

参考文献 93

第5章 虚拟现实应用开发94

5.1 基于Unity的虚拟现实作品

UI设计 94

5.1.1 UGUI图形界面系统 94

5.1.2 虚拟现实作品界面

设计 97

5.2 基于Unity的虚拟现实场景

设计 98

5.2.1 Unity中的地形

系统 99

5.2.2 Unity中的环境

特效 104

5.2.3 Unity导入外部模型

资源 107

5.3 基于Unity的虚拟现实交互

功能开发 110

5.3.1 虚拟现实应用的人机

交互概述 110

5.3.2 C#脚本开发基础 111

5.3.3 Unity中的常用类 115

5.4 基于Unity的虚拟现实作品

发布 116

5.4.1 Unity项目发布到

PC平台 116

5.4.2 Unity项目发布到

移动终端 118

5.4.3 Unity项目发布到

Web平台 119

5.5 本章小结 120

参考文献 121

第6章

Web端的虚拟现实

应用开发122

6.1 Web端的虚拟现实应用

概述 122

6.1.1 Web3D概述 122

6.1.2 WebVR概述 122

6.1.3 WebXR概述 123

6.2 Three.js引擎介绍 124

6.2.1 Three.js引擎与

WebGL的关系 124

6.2.2 Three.js引擎的优

缺点 125

6.2.3 Three.js引擎与其他

Web3D框架对比 127

6.2.4 Three.js引擎的可扩

展性 127

6.3 基于Three.js的Web虚拟

现实应用开发举例 128

6.4 本章小结 131

参考文献 132

第3篇 沉浸式数据可视化与可视分析

第7章

沉浸式数据可视化

基础135

7.1 沉浸式数据可视化概述 135

7.1.1 沉浸式数据可视化与

可视分析简介 135

7.1.2 沉浸式数据可视化的

发展历程 136

7.1.3 沉浸式环境下的数据

可视化应用 138

7.2 沉浸式数据可视化的特点140

7.2.1 沉浸式环境的深度

信息 140

7.2.2 沉浸式交互空间 141

7.2.3 用户的参与度 142

7.2.4 用户的专注度 144

7.3 3D感知与呈现 145

7.3.1 3D感知与呈现的

相关概念 145

7.3.2 3D感知与呈现的局

限性146

7.3.3 3D、2D感知与呈现

的比较 147

7.4 沉浸式数据可视化的未来与

挑战 148

7.4.1 沉浸式数据可视化中

的多感知技术 148

7.4.2 沉浸式数据可视化中

的人机交互 150

7.4.3 沉浸式数据可视化中

的数据故事 151

7.4.4 沉浸式数据可视化中

的多人协作 152

7.5 本章小结 154

参考文献 154

第8章

多感知沉浸式数据

可视化156

8.1 多感知呈现与分析简介156

8.2 多感知沉浸式数据分析

设计框架 157

8.3 沉浸式视觉感知与数据可

视化 159

8.3.1 沉浸式视觉特征 159

8.3.2 沉浸式视觉映射 160

8.4 多感官的感知通道 161

8.4.1 听觉感知 161

8.4.2 触觉感知 163

8.4.3 嗅觉与味觉感知 166

8.5 多感知沉浸式数据可视分析

系统 167

8.5.1 数据的多感官映射 167

8.5.2 人类的多感官感知 168

8.5.3 多感知设计的挑战

限制169

8.6 本章小结 170

参考文献 170

第9章

沉浸式数据可视化

的界面与交互

技术172

9.1 沉浸式数据可视化交互界面

概述 172

9.1.1 沉浸式数据可视化中

的鸿沟与壁垒 172

9.1.2 沉浸式数据可视化对

交互技术的影响 173

9.2 沉浸式数据可视化交互界面

设计基础 174

9.2.1 交互界面设计原则174

9.2.2 交互界面设计任务 175

9.2.3 交互界面设计方法 177

9.3 沉浸式数据可视化交互界面

设计进阶 179

9.3.1 后WIMP交互设计 179

9.3.2 “以用户为中心”的

交互设计 180

9.4 多人协同合作的沉浸式可视

分析 183

9.4.1 多人协同的基本

需求 183

9.4.2 多人协同的基本

类型184

9.4.3 多人协同的交互

技术 185

9.5 本章小结 187

参考文献 188

第4篇 应

用

案

例

第10章

《红楼一梦，一梦

三解》案例介绍191

10.1 案例介绍 191

10.2 环境配置 192

10.3 家谱树的制作 194

10.3.1 数据获取194

10.3.2 视觉映射194

10.3.3 三维视图实现 195

10.3.4 交互技术实现 204

10.4 人物关系网络 206

10.4.1 数据获取206

10.4.2 视觉映射 209

10.4.3 三维视图实现 210

10.4.4 交互技术实现 214

10.5 人物轨迹图 217

10.5.1 数据获取 217

10.5.2 视觉映射218

10.5.3 三维视图实现 219

10.5.4 交互技术实现 222

10.6 本章小结 227

第11章

基于Three.js的

WebXR应用案例

介绍228

11.1 作品简介 228

11.2 环境配置 228

11.3 项目搭建 233

11.4 Web3D开发 235

11.5 WebXR开发 238

11.5.1 WebVR场景

搭建 239

11.5.2 手柄控制器功能

实现 240

11.5.3 沉浸式数据可视

化功能实现 244

11.6 本章小结 246

杜萌，工学博士，现就于新西兰奥克兰大学，曾任北京印刷学院讲师。中国图象图形学学会可视化与可视分析专委会委员、信息技术新工科联盟虚拟现实教育工作委员会秘书处主任、国际新媒体产学研融合研究院数据可视化方向主任。研究专长包括数据可视化与可视分析、沉浸式可视化与可视分析、数字媒体技术、虚拟现实技术。
程明智，工学博士，北京印刷学院，教授，数字媒体技术专业负责人，兼任信息技术新工科联盟虚拟现实教育工作委员会秘书长、1 X证书“虚拟现实工程技术应用”主编专家。

随着数字经济的高速发展，虚拟现实、数据可视化与可视分析作为一种新的应用业态，正在成为人们高质量生活的新助力，其应用也越来越普及。但是目前的虚拟现实应用和数据可视化与可视分析的应用无论从学界还是业界，都是相互分离的两种应用，将两者进行结合的研究或应用还比较少。本书创造性地将两者进行结合，面向青年大学生，讲授虚拟现实沉浸式环境下的数据可视化及可视分析的思维和实现方法，具有明显的创新性。

全书分4篇，共有11章。第1篇为数据可视化基础，主要阐述数据可视化的基础理论和概念，包括可视化的简史、数据可视化的分类和工作流程、数据的视觉编码和交互设计。第2篇为虚拟现实基础，主要介绍虚拟现实技术的基本概念和开发工具，包括虚拟现实应用与Web端虚拟现实的开发技术。第3篇为沉浸式数据可视化与可视分析，主要介绍沉浸式数据可视化的基础概念、多感知技术以及交互技术。 第4篇通过两个具体的应用案例，帮助读者学习并了解沉浸式可视化与可视分析作品的设计方法和开发过程。 本书可以作为虚拟现实、大数据或数字媒体相关专业的专科生、本科生和研究生的选修课程教材，也可以作为其他专业初学者的领路指南，还可以作为沉浸式可视化研究与应用的使用参考。本书讲授虚拟现实沉浸式环境下的数据可视化及可视分析的思维和实现方法，具有一定的创新性和社会效益，希望能为从事大数据可视化、虚拟现实相关工作的研究者提供帮助。