本書實例豐富、條理清晰、繁簡得當、語言流暢、通俗易懂。全書共7章,主要內容包括虛擬現實概述、虛擬現實產品介紹、虛擬現實的關鍵技術、虛擬現實在各領域的應用、增強現實概述、混合現實概述和虛擬現實應用。
本書可作為各類職業院校虛擬現實應用技術及相關專業的教材,也可作為相關從業人員的自學參考書。
隨著虛擬現實技術在《中國制造2025》重點領域技術路線圖重大政策文件中被列為智能制造核心信息設備領域的關鍵技術后,近幾年,虛擬現實技術得到了業界的廣泛關注。多個部委和各級地方政府紛紛出臺相關文件推進虛擬現實產業發展。目前,虛擬現實技術不斷創新,呈現出資本市場大量涌入、應用產品層出不窮的態勢。
本書主要講述虛擬現實、增強現實和混合現實技術相關專業理論知識,使讀者了解和具備虛擬現實項目軟硬件平臺設備搭建和設備調試等能力,為培養從事虛擬現實、增強現實項目設計、開發、調試等工作的高素質技術人才打下良好的基礎。
本書從實用的角度出發,從實際教學中精選案例。本書以前沿技術—— 虛擬現實技術來展開,不僅講述技術概論,在強化操作技能的基礎上詳細介紹了校企合作共建的虛擬現實實訓中心的各個實訓項目功能模塊以及綜合開發實例。使學生不但能夠全面理解虛擬現實相關的理論知識,而且能夠在實踐中掌握虛擬現實各設備的操作流程和開發方法以及虛擬現實頭盔、混合現實設備、全息投影、洞穴虛擬現實設備等的操作技能。本書通俗易懂、實用性強,內容體系主要分為:理論基礎部分(虛擬現實發展史、研究現狀、概念、特征和分類,虛擬現實軟硬件設備,虛擬現實關鍵技術,虛擬現實在各領域的應用,增強現實、混合現實的概念、特征、關鍵技術、應用以及區別和聯系)和實踐操作部分(計算機配置要求及HTC VIVE的安裝與使用,虛擬現實、增強現實、混合現實各設備的操作原理和流程,混合現實視頻的制作等)。
本書共7章,第1章是虛擬現實概述,主要介紹虛擬現實的發展史、虛擬現實的概念和特征、虛擬現實系統的分類、虛擬現實技術的研究狀況;第2章是虛擬現實典型產品,主要介紹虛擬現實硬件外設、虛擬現實主要產品以及虛擬現實的APP;第3章是虛擬現實關鍵技術,主要介紹立體顯示技術、環境建模技術、三維虛擬聲音的實現技術、人機自然交互技術、實時碰撞檢測技術;第4章是虛擬現實應用,主要介紹了虛擬現實在醫療健康領域、旅游行業、房地產開發行業、游戲、影音媒體、購物、教育、制造業、能源仿真、文物保護、城市規劃、軍事安全防護領域的應用;第5章是增強現實概述,主要介紹增強現實的定義、發展歷史、工作原理、研究現狀、增強現實和虛擬現實的區別及聯系、增強現實系統的關鍵技術、增強現實的應用領域;第6章是混合現實概述,主要介紹混合現實的概念和特點、混合現實與虛擬現實的關系、混合現實交互技術;第7章是虛擬現實項目實訓,主要介紹計算機配置要求、HTC VIVE的安裝與使用、虛擬駕駛、MR項目、跑步機、虛擬騎行、步行VR、多人追蹤VR、360°全息、3D掃描儀、無人機、眼動儀、地面互動、洞穴虛擬現實系統的簡介以及操作流程。
本書由重慶房地產職業學院何志紅、孫會龍擔任主編,劉貞、包秀莉、徐德會、王哲擔任副主編,周詩玲、唐偲祺、葉楊、郭奧博和尹敬齊參加編寫。具體編寫分工為:第1章和第2章由何志紅編寫;第3章和第4章由孫會龍、劉貞編寫;第5章~第7章由包秀莉、徐德會、王哲、周詩玲、唐偲祺、葉楊、郭奧博和尹敬齊共同編寫。全書由何志紅負責統稿。
本書在編寫過程中得到重慶市教育委員會科學技術研究項目(基于BIM技術的裝配式建筑虛擬現實應用與實現,KJZD-K201805201)資助,同時得到很多老師的大力支持,并參考了大量資料,在此對相關人員表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,書中難免有不當之處,敬請讀者批評指正。
二維碼索引
第1章 虛擬現實概述.................................1
1.1 虛擬現實的發展史.............................1
1.1.1 虛擬現實的前身..........................1
1.1.2 虛擬現實的萌芽..........................2
1.1.3 虛擬現實概念和理論的初步形成.....2
1.1.4 虛擬現實理論的完善和全面應用.....2
1.2 虛擬現實的概念....................................2
1.3 虛擬現實的特征.................................3
1.4 虛擬現實系統的分類.........................3
1.4.1 桌面式虛擬現實系統..................3
1.4.2 沉浸式虛擬現實系統..................4
1.4.3 增強式虛擬現實系統..................5
1.4.4 分布式虛擬現實系統..................6
1.5 虛擬現實技術的研究狀況.................8
1.5.1 國外的研究狀況..........................8
1.5.2 國內的研究狀況..........................9
第2章 虛擬現實典型產品.......................11
2.1 虛擬現實硬件外設...........................11
2.1.1 立體眼鏡....................................11
2.1.2 頭盔顯示器................................14
2.1.3 數據手套....................................15
2.1.4 運動捕捉系統............................16
2.1.5 三維跟蹤傳感設備....................17
2.1.6 數據衣........................................21
2.1.7 墻式投影顯示設備....................21
2.1.8 CAVE虛擬系統..........................24
2.1.9 觸覺、力覺反饋設備................24
2.1.10 三維掃描儀..............................27
2.2 虛擬現實主要產品...........................28
2.2.1 VR頭盔.......................................28
2.2.2 VR眼鏡.......................................29
2.2.3 微軟HoloLens.............................30
2.3 虛擬現實APP....................................32
2.3.1 暴風魔鏡VR APP.......................32
2.3.2 3D播播VR APP..........................33
2.3.3 橙子VR APP...............................33
2.3.4 UtOVR APP..............................34
2.3.5 VR熱播APP................................35
2.3.6 米多娛樂VR APP....................36
第3章 虛擬現實關鍵技術.......................38
3.1 立體顯示技術...................................38
3.1.1 立體視覺的形成原理................39
3.1.2 立體圖像再造............................40
3.2 環境建模技術...................................40
3.2.1 幾何建模技術............................41
3.2.2 物理建模技術............................50
3.2.3 行為建模技術............................65
3.3 三維虛擬聲音的實現技術...............85
3.3.1 三維虛擬聲音的特征................86
3.3.2 語音識別技術............................86
3.3.3 語音合成技術............................87
3.4 人機自然交互技術...........................87
3.4.1 手勢識別技術............................87
3.4.2 面部表情識別............................88
3.4.3 眼動跟蹤....................................89
3.4.4 觸覺反饋傳感技術....................89
3.4.5 虛擬嗅覺交互技術....................90
3.5 實時碰撞檢測技術...........................90
3.5.1 碰撞檢測的要求........................90
3.5.2 碰撞檢測的實現方法................91
第4章 虛擬現實應用...............................92
4.1 虛擬現實在醫療健康領域的應用.....92
4.1.1 醫療教育與培訓........................92
4.1.2 醫療保健....................................94
4.2 虛擬現實在旅游行業的應用...........94
4.3 虛擬現實在房地產領域的應用.......95
4.3.1 房地產開發................................95
4.3.2 室內設計....................................97
4.4 虛擬現實在游戲、影音媒體領域、購物上的應用..................................98
4.4.1 游戲.............................................98
4.4.2 影視媒體....................................99
4.4.3 購物...........................................100
4.5 虛擬現實在教育領域的應用.........101
4.5.1 數字校園與虛擬校園建設......102
4.5.2 教學實驗..................................102
4.6 虛擬現實在制造領域的應用.........103
4.6.1 汽車制造..................................103
4.6.2 船舶制造..................................103
4.6.3 飛機制造..................................104
4.7 虛擬現實在能源仿真領域的應用....105
4.7.1 石油工業仿真..