机械工业出版社高等教育规划教材虚拟现实技术基础与应用/李建

前言第1章 虚拟现实技术概述1 1.1 虚拟现实概念1 1.1.1 基本概念1 1.1.2 虚拟现实技术的特性4 1.1.3 虚拟现实系统的组成5 1.2 虚拟现实技术的发展6 1.2.1 虚拟现实技术发展历程6 1.2.2 国内外的虚拟现实技术研究8 1.2.3 虚拟现实技术发展趋势11 1.3 虚拟现实技术的分类12 1.3.1 沉浸式虚拟现实系统12 1.3.2 增强式虚拟现实系统12 1.3.3 桌面式虚拟现实系统13 1.3.4 分布式虚拟现实系统13 1.4 虚拟现实产业发展现状与前景13 1.4.1 国内虚拟现实产业发展情况13 1.4.2 国外虚拟现实产业发展情况14 1.4.3 虚拟现实产业链15 1.4.4 虚拟现实产业发展前景15 1.5 增强现实与混合现实技术16 1.5.1 增强现实与混合现实的概念16 1.5.2 虚拟现实与增强现实、混合现实的区别17 1.6 虚拟现实技术典型应用——虚拟博物馆18 1.6.1 虚拟博物馆及其发展现状18 1.6.2 虚拟博物馆的特点20 1.6.3 虚拟博物馆的应用技术21 1.6.4 虚拟博物馆的发展趋势22 小结23 习题24 第2章 虚拟现实的关键技术25 2.1 立体高清显示技术25 2.1.1 立体视觉形成原理25 2.1.2 立体高清显示技术分类27 2.2 三维建模技术30 2.2.1 几何建模31 2.2.2 物理建模34 2.2.3 运动建模35 2.3 三维虚拟声音技术36 2.3.1 三维虚拟声音的特征36 2.3.2 头部相关传递函数36 2.3.3 语音识别与合成技术37 2.4 人机交互技术38 2.4.1 手势识别技术38 2.4.2 面部表情识别技术39 2.4.3 眼动跟踪技术41 2.4.4 其他感觉器官的反馈技术42 2.5 虚拟现实引擎43 2.5.1 虚拟现实引擎概述43 2.5.2 虚拟现实引擎架构44 小结45 习题45 第3章 虚拟现实系统的硬件设备46 3.1 虚拟现实系统的生成设备46 3.1.1 高性能个人计算机46 3.1.2 高性能图形工作站47 3.1.3 巨型机48 3.1.4 分布式网络计算机49 3.2 虚拟现实系统的输入设备50 3.2.1 跟踪定位设备50 3.2.2 人机交互设备55 3.2.3 快速建模设备56 3.3 虚拟现实系统的输出设备58 3.3.1 视觉感知设备58 3.3.2 听觉感知设备68 3.3.3 触觉感知设备71 3.3.4 肌肉/神经交互设备74 3.3.5 语言交互设备75 3.3.6 意念控制设备75 3.3.7 三维打印机76 小结77 习题77 第4章 虚拟现实开发软件和语言79 4.1 三维设计软件79 4.1.1 3ds Max79 4.1.2 Lumion82 4.2 虚拟现实开发平台84 4.2.1 Unity85 4.2.2 VRP87 4.2.3 Virtools90 4.2.4 Unreal Engine92 4.3 虚拟现实开发语言95 4.3.1 OpenGL96 4.3.2 VRML97 4.3.3 C#98 4.3.4 C++100 小结101 习题102 第5章 三维全景技术103 5.1 三维全景概述103 5.1.1 三维全景的概念103 5.1.2 三维全景应用领域105 5.2 全景照片的拍摄硬件106 5.2.1 全景制作常见硬件106 5.2.2 VR全景视频设备107 5.3 全景图的制作111 5.3.1 制作流程111 5.3.2 全景拼图软件PTGui Pro的基本操作114 5.3.3 手机端360°全景图制作步骤118 5.3.4 全景航拍及应用简介121 5.3.5 VR全景图的制作123 小结126 习题126 第6章 Unity开发基础128 6.1 一个Unity简单案例128 6.2 Unity窗口界面136 6.2.1 创建Unity项目136 6.2.2 Scene与场景漫游136 6.2.3 Hierarchy面板与场景搭建138 6.2.4 Project与资源管理140 6.2.5 Inspector与组件管理140 6.3 物理引擎和碰撞检测142 6.3.1 碰撞器142 6.3.2 物理引擎和刚体143 6.3.3 碰撞检测144 6.4 Unity资源147 6.4.1 Terrain地形系统147 6.4.2 3D模型对象152 6.4.3 材质贴图153 6.4.4 灯光155 6.4.5 摄像机157 6.4.6 音频159 6.5 Unity图形用户界面162 6.5.1 GUI图形用户界面162 6.5.2 UGUI图形用户界面162 6.5.3 常用输入类165 6.6 Mecanim动画系统165 6.6.1 Unity动画系统概述165 6.6.2 动画剪辑166 6.6.3 动画状态机167 6.7 简单应用举例171 6.7.1 创建地形171 6.7.2 场景搭建171 6.7.3 获取能量和炮弹172 6.7.4 攻击敌方坦克174 6.7.5 声音特效175 6.7.6 发布测试177 小结179 习题179 第7章 综合开发案例183 7.1 项目开发流程与组织183 7.1.1 项目开发流程183 7.1.2 项目开发的组织184 7.2 虚拟现实应用案例——虚拟装修184 7.2.1 应用的背景及功能概述184 7.2.2 应用的策划及准备工作185 7.2.3 应用的架构191 7.2.4 应用的界面设计191 7.2.5 应用的美术资源设计193 7.2.6 应用的逻辑开发194 7.2.7 应用界面的完善204 7.2.8 应用的优化与改进204 7.2.9 打包与发布204 7.3 增强现实应用案例——涂涂乐205 7.3.1 应用的背景及功能概述205 7.3.2 应用的策划及准备工作206 7.3.3 应用的架构206 7.3.4 应用的界面设计207 7.3.5 应用的美术资源设计209 7.3.6 应用的逻辑开发210 7.3.7 应用的优化与改进211 7.3.8 打包与发布212 7.4 混合现实应用案例——虚拟试衣间212 7.4.1 应用的背景及功能概述212 7.4.2 应用的策划及准备工作213 7.4.3 应用的架构215