正版新书]虚拟现实技术基础高天寒 等 编9787111774464

前言

第1章虚拟现实技术概述1

1.1虚拟现实的发展3

1.1.1虚拟现实的起源与发展历史3

1.1.2虚拟现实的当下研究热点与产业生态7

1.1.3虚拟现实的技术瓶颈与未来发展趋势8

1.2虚拟现实的定义11

1.2.1虚拟现实的概念12

1.2.2虚拟现实的基本特征12

1.2.3虚拟现实系统的基本构成12

1.3虚拟现实的分类13

1.3.1桌面式虚拟现实系统13

1.3.2沉浸式虚拟现实系统14

1.3.3增强式虚拟现实系统15

1.3.4分布式虚拟现实系统15

1.4虚拟现实的应用领域16

1.4.1教育/培训领域17

1.4.2医疗领域20

1.4.3传媒/社交/娱乐领域21

1.4.4工业领域25

1.4.5农业领域26

1.4.6旅游领域28

1.4.7城市规划/房产领域29

1.4.8电商领域31

1.4.9军事领域32

1.4.10航空航天领域33

1.5本章小结34

参考文献35

思考题38

第2章虚拟现实系统构成39

2.1虚拟环境39

2.1.1虚拟环境搭建软件39

2.1.2虚拟环境处理硬件40

2.2视觉系统40

2.2.1固定式VR显示器40

2.2.2CAVE立体显示装置41

2.2.3头戴式VR显示器42

2.2.4手持式VR显示器42

2.2.5视网膜投影设备43

2.2.6分时显示设备43

2.2.7全息投影设备44

2.3听觉系统44

2.3.1固定式音频设备44

2.3.2耳机式音频设备45

2.3.3三维立体声设备46

2.4反馈系统47

2.4.1触觉传感器47

2.4.2嗅觉传感器48

2.4.3味觉传感器50

2.4.4力觉传感器51

2.5跟踪系统53

2.5.1机械跟踪器53

2.5.2惯性跟踪器53

2.5.3光学跟踪器54

2.5.4电磁跟踪器54

2.5.5超声波跟踪器55

2.6交互系统56

2.6.1语言交互设备56

2.6.2动作交互设备57

2.6.3肌肉及神经交互设备58

2.6.4意念控制设备58

2.7本章小结59

参考文献60

思考题62

第3章虚拟现实硬件设备63

3.1PC连接类设备63

3.1.1HTCVive63

3.1.2OculusRift65

3.1.3ValveIndex66

3.1.4Pimax67

3.1.5HUAWEIVR眼镜67

3.1.6HPReverbG2Omnicept67

3.1.7arpara5KVR68

3.1.8PlayStationVR68

3.2头戴式一体机69

3.2.1OculusQuest69

3.2.2ViveFocus69

3.2.3HTCViveFlow70

3.2.4Pico70

3.2.5NOLOSonic70

3.2.6DPVR71

3.2.7MIVR71

3.2.8SkyworthVR72

3.2.9iQUT72

3.2.10arparaAIOVR72

3.3移动端眼镜73

3.3.1千幻魔镜73

3.3.2爱奇艺VR小阅悦73

3.3.3GoogleCardboard73

3.3.4三星GearVR74

3.3.5UGPVR74

3.3.6小宅VR74

3.3.7索尼XperiaView75

3.4体感设备75

3.4.1体感器75

3.4.2三维鼠标76

3.4.3数据手套76

3.4.4数据衣76

3.4.5VR跑步机77

3.4.6VR手势识别设备77

3.4.7眼部追踪设备78

3.5本章小结79

参考文献80

思考题81

第4章虚拟现实关键技术82

4.1虚拟环境建模技术82

4.1.1几何建模技术83

4.1.2纹理映射建模技术85

4.1.3物理建模技术86

4.1.4行为建模技术88

4.2实时场景生成与优化技术88

4.2.1真实感光照计算89

4.2.2基于几何的实时绘制技术89

4.3立体显示技术90

4.3.1立体视觉的形成原理90

4.3.2立体视觉的生成与再造91

4.4虚拟音效技术92

4.4.1虚拟声音形成的原理93

4.4.2虚拟声音的特征93

4.4.3语音识别技术94

4.4.4虚拟声音的合成94

4.5捕捉识别技术94

4.5.1面部表情识别技术95

4.5.2眼动识别技术96

4.5.3唇语识别技术97

4.5.4手势识别技术98

4.5.5体感反馈技术99

4.6跟踪定位技术99

4.6.1超声波跟踪定位技术99

4.6.2电磁式跟踪定位技术100

4.6.3光学式跟踪定位技术100

4.6.4无线射频识别技术101

4.6.5其他定位技术102

4.7新一代人机交互技术102

4.7.1语义识别技术102

4.7.2脑机接口技术103

4.7.3用户建模技术104

4.7.4心理分析技术105

4.8数据传输技术106

4.8.15G通信技术106

4.8.2蓝牙传输技术108

4.8.3Wi-Fi传输技术109

参考文献111

思考题112

第5章虚拟现实项目开发流程113

5.1虚拟现实项目开发概述113

5.2虚拟现实项目设计113

5.2.1虚拟现实项目及系统类型113

5.2.2流程设计及团队分工117

5.2.3设计目标和原则120

5.3虚拟现实项目开发122

5.3.1项目开发流程122

5.3.2开发团队角色123

5.3.3虚拟现实内容制作方式126

5.3.4交互功能开发127

5.3.5项目开发的重难点问题127

5.4虚拟现实项目测试128

5.4.1测试标准128

5.4.2基本要求128

5.4.3测试方法130

5.5开发建议133

5.6本章小结134

参考文献135

思考题136

第6章虚拟现实开发工具137

6.1策划工具137

6.1.1AxureRP与MockingBot137

6.1.2MindMaster与XMind138

6.1.3Machinations139

6.2程序开发工具140

6.2.1VisualStudio140

6.2.2Xcode144

6.3美术开发工具144

6.3.1Photoshop与Illustrator144

6.3.2Premiere与AfterEffects145

6.3.33dsMax与MAYA146

6.3.4SubstancePainter与Substance

Designer152

6.3.5UVLayout与Unfold3D157

6.3.6ZBrush158

6.3.7Blender158

6.3.8Houdini159

6.4音乐及音效处理工具160

6.4.1Audition160

6.4.2VirtualDJ160

参考文献162

思考题163

第7章虚拟现实开发平台164

7.1Unity3D164

7.1.1Unity3D的发展历史164

7.1.2Unity3D的核心功能概述165

7.1.3Unity3D的虚拟现实支持168

7.2虚幻引擎169

7.2.1虚幻引擎的发展历史169

7.2.2虚幻引擎的核心功能概述170

7.2.3虚幻引擎的虚拟现实支持176

7.3CRYENGINE176

7.3.1CRYENGINE的发展历史177

7.3.2CRYENGINE的核心功能概述178

7.3.3CRYENGINE的虚拟现实支持178

思考题179

第8章虚拟现实技术扩展180

8.1增强现实技术181

8.1.1增强现实的定义181

8.1.2增强现实与虚拟现实182

8.1.3增强现实的应用领域184

8.2混合现实技术189

8.2.1混合现实的定义189

8.2.2混合现实与虚拟现实190

8.2.3混合现实的应用领域191

8.3全息投影技术198

8.3.1全息投影技术的定义198

8.3.2全息投影技术的应用领域199

8.4扩展现实技术199

8.4.1扩展现实技术的定义200

8.4.2扩展现实技术的应用领域200

8.5本章小结204

参考文献205

思考题207

第9章虚拟现实开发案例208

9.1项目准备208

9.1.1Unity3D引擎208

9.1.2外部硬件配置209

9.1.3SteamVR插件的获取213

9.2SteamVR插件的具体操作215

9.2.1Skeleton215

9.2.2SteamVR输入217

9.2.3绑定UI218

9.2.4使用动作219

9.3交互系统220

9.3.1玩家与移动220

9.3.2简单物体交互222

9.3.3特殊物体交互223

9.4校史馆系统设计与实现案例226

9.4.1系统分析226

9.4.2系统设计226

9.4.3系统实现231

9.5本章小结239

参考文献240

思考题241

本书充分汲取了编写团队多年的教学和实践经验及学生反馈，内容丰富，结构清晰，语言通俗易懂，旨在帮助读者在深入理解虚拟现实技术的基础上，掌握泛虚拟现实设计与研发技能，为学习和工作打下坚实基础。