編輯推薦

虛擬現實是20世紀末産生的一項綜閤性信息技術，它集數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術和網絡並行處理等多個信息技術分支於一體，由計算機模擬生成三維虛擬環境。人類置身其中，産生情景交融、身臨其境的夢幻感。繼多媒體技術、網絡技術及人工智能技術後，虛擬現實技術成為研究和應用的熱點，也是發展zui快的一項多學科交叉融閤綜閤技術。

本書內容結構注重嚴密性和係統性，兼顧現代zui新理論研究成果。在虛擬現實快速發展的背景下，本書編寫時注重內容新穎、結構閤理、技術先進、難易適中，滿足不同起點和學習層次讀者的需要。

本書前三章以理論知識為主，包括虛擬現實技術的發展過程、技術特點、應用情況，並介紹虛擬現實技術的硬件和關鍵技術。第四到第八章介紹虛擬現實開發中的相關技術，包括大量實例和圖片，既有源代碼，也有詳細的應用程序實現步驟，適閤初學者學習和參考。

本書可作為高等院校信息技術、媒體類專業的教學用書，也可作為教輔資料，或學習應用技術的參考書。

本書配套電子課件、教學素材、源代碼、教學實例，讀者可從清華大學齣版社網站上下載。

內容簡介

本書共分8章，內容包括虛擬現實技術概述、虛擬現實係統的人機交互設備、虛擬現實的相關技術、虛擬現實建模語言(VRML)、三維全景技術、三維建模軟件3ds Max 2010、虛擬現實製作工具Cult 3D以及VR�睵latForm 12基礎等。
本書在闡述虛擬現實技術的特點、理論的基礎上，著重從實踐應用的角度齣發，通過大量實例介紹瞭虛擬現實有關軟件的使用方法，使讀者能夠在較短的時間裏認識和掌握虛擬現實的相關技術，掌握運用VR技術開發製作具有三維交互、效果逼真的虛擬現實場景的能力。
本書可作為高等院校信息、媒體類專業的教材，也可作為從事虛擬現實技術行業的工程技術人員以及虛擬現實愛好者的參考書籍。

目錄

第1章虛擬現實技術概述1

1.1虛擬現實的基本概念1

1.1.1虛擬現實的概念1

1.1.2虛擬現實的基本特徵2

1.1.3虛擬現實係統的組成4

1.2虛擬現實的分類5

1.2.1桌麵虛擬現實係統5

1.2.2沉浸式虛擬現實係統6

1.2.3增強虛擬現實係統7

1.2.4分布式虛擬現實係統8

1.3虛擬現實的應用領域9

1.3.1航空航天領域9

1.3.2軍事領域10

1.3.3醫學領域11

1.3.4城市規劃13

1.3.5文化、藝術、娛樂領域13

1.3.6教育培訓15

1.3.7商務領域16

1.4虛擬現實的發展16

1.4.1虛擬現實的發展曆程16

1.4.2虛擬現實技術的發展趨勢18

1.5虛擬現實的Web3D技術19

1.5.1Web3D技術簡介19

1.5.2Web3D的核心技術及其特徵20

1.5.3Web3D的實現技術21

思考題25第2章虛擬現實係統的人機交互設備26

2.1立體顯示設備26

2.1.1固定式立體顯示設備27

2.1.2頭盔顯示器31

2.1.3手持式立體顯示設備32

2.2跟蹤定位設備32

2.2.1電磁波跟蹤器33

2.2.2超聲波跟蹤器34

2.2.3光學跟蹤器34

2.2.4其他類型跟蹤器35

2.2.5跟蹤傳感設備的性能參數36

2.2.6三維跟蹤設備實例38

2.3虛擬聲音輸齣設備41

2.3.1固定式聲音設備41

2.3.2耳機式聲音設備41

2.4人機交互設備41

2.4.1三維空間跟蹤球42

2.4.2數據手套42

2.4.3三維浮動鼠標器43

2.4.4數據衣43

2.4.5觸覺和力反饋設備44

2.4.6神經/肌肉交互設備45

2.4.7語音交互設備46

2.4.8意念控製設備46

2.53D建模設備48

2.5.13D攝像機48

2.5.23D掃描儀48

2.5.33D打印機50

2.6虛擬現實硬件係統的集成50

思考題52

第3章虛擬現實的關鍵技術和引擎53

3.1立體高清顯示技術54

3.1.1立體視覺的形成原理54

3.1.2立體圖像再造55

3.1.3其他新型立體顯示技術56

3.2三維建模技術58

3.2.1幾何建模58

3.2.2物理建模59

3.2.3運動建模61

3.3三維虛擬聲音技術62

3.3.1三維虛擬聲音的特徵63

3.3.2頭部相關傳遞函數63

3.3.3語音閤成技術64

3.4人機自然交互技術64

3.4.1手勢識彆技術65

3.4.2麵部錶情識彆技術67

3.4.3眼動跟蹤技術68

3.4.4其他感覺器官的反饋技術69

3.5虛擬現實引擎70

3.5.1虛擬現實引擎概述70

3.5.2虛擬現實引擎架構71

3.5.3幾種虛擬現實引擎介紹72

思考題75

第4章虛擬現實建模語言76

4.1VRML概述76

4.1.1VRML的發展曆史77

4.1.2VRML的應用特徵77

4.1.3VRML編輯器78

4.1.4VRML文件瀏覽器81

4.2初識VRML的文件83

4.2.1VRML的通用語法結構84

4.2.2VRML的基本概念84

4.2.3VRML的計量單位和坐標係統85

4.3VRML文件的主體內容86

4.3.1VRML的節點87

4.3.2常用的域93

4.4VRML的空間造型96

4.4.1基本造型96

4.4.2空間變換97

4.4.3顯示文本99

4.4.4復雜造型100

4.5VRML的場景效果102

4.5.1紋理映射102

4.5.2聲音技術105

4.5.3燈光效果106

4.6VRML的動態交互108

4.6.1動畫設計109

4.6.2傳感器交互113

4.6.3腳本應用119

4.6.4實例分析122

習題127

第5章三維全景技術129

5.1全景技術概述129

5.1.1全景技術的特點129

5.1.2全景技術的分類130

5.1.3全景技術的應用132

5.2全景技術常用的硬件與軟件134

5.2.1常用的硬件134

5.2.2常用的軟件136

5.3全景圖的製作138

5.3.1照片的采集138

5.3.2照片的後期製作139

思考題149

第6章虛擬現實建模工具3ds Max150

6.13ds Max的基礎知識150

6.1.13D Studio Max的工作界麵151

6.1.2視圖區154

6.1.3命令麵闆、快捷鍵155

6.1.4石墨建模工具156

6.1.5簡單對象編輯應用157

6.2二維圖形與編輯161

6.2.1創建二維圖形161

6.2.2二維圖形的編輯161

6.2.3圖形轉三維模型162

6.3三維建模165

6.3.1建模方法165

6.3.2常用修改器建模167

6.3.3高級修改器建模168

6.4復閤對象建模173

6.5NURBS建模176

6.6材質與貼圖178

6.6.1材質與貼圖編輯窗口178

6.6.2材質庫的應用181

6.7燈光的應用183

6.7.1場景燈光介紹183

6.7.2燈光的類型184

6.7.3燈光的參數186

6.8渲染基礎188

6.9動畫製作192

6.9.1關鍵幀動畫192

6.9.2動畫控製器194

6.9.3reacter動畫196

6.103ds Max與VRML的數據交換198

思考題199

第7章虛擬現實製作工具Cult3D200

7.1Cult3D概述200

7.1.1Cult3D技術特點與應用200

7.1.2Cult3D的係統組成與設計流程202

7.1.3Cult3D Exporter輸齣器203

7.2Cult3D設計器207

7.2.1Cult3D界麵207

7.2.2子界麵功能簡介209

7.2.3交互功能設計215

7.3Cult3D Viewer演示器221

7.3.1在網絡上發布Cult3D作品222

7.3.2Cult3D作品應用於PPT223

7.3.3Cult3D作品應用於Authorware225

思考題227

第8章VR�睵latform 12基礎228

8.1VR�睵latform入門228

8.1.1VRP12新增功能228

8.1.2工作界麵229

8.1.3VRP功能分類231

8.2烘焙234

8.2.13ds Max模型烘焙234

8.2.23ds Max的模型優化237

8.2.3CompleteMap與LightingMap的區彆239

8.2.4烘焙過程中的注意事項239

8.3VRP的材質編輯240

8.3.1材質麵闆240

8.3.2常用材質的創建244

8.3.3材質庫246

8.4角色庫的應用246

8.4.1角色庫的調用247

8.4.2動作庫248

8.4.3路徑動畫的創建249

8.4.4創建路徑動畫的錨點事件252

8.5VRP相機255

8.5.1各類相機簡介255

8.5.2其他相機259

8.6腳本編輯259

8.6.1腳本編輯器260

8.6.2係統函數260

8.6.3觸發函數與自定義函數263

8.7VRP物理引擎介紹265

8.7.1什麼是物理引擎266

8.7.2VRP+物理引擎的特性266

8.7.3物理引擎的發展270

思考題272

參考文獻273

前言/序言

虛擬現實（Virtual Reality，VR)技術，是20世紀末發展起來的一門綜閤性的信息技術，它提供瞭一種基於可計算信息的、沉浸式交互環境，具體地說，就是采用瞭以計算機技術為核心的、現代多種高科技設備協同生成的，具有逼真效果的視、聽、觸覺一體化的並在特定範圍內的一個模擬的虛擬環境。在該虛擬環境中，用戶藉助必要的輔助設備就能夠以自然的方式與虛擬環境內的其他各種對象進行交互作用、相互影響，從而使用戶産生身臨其境於某個真實環境的感受和體驗。
虛擬現實技術又是一門非常接地氣的新技術，隨著多種軟硬件技術的突破，虛擬現實技術的應用齣現瞭飛速發展的局麵，它突破瞭傳統的軍事和空間開發等方麵研究時的障礙，並在科學計算可視化、建築設計漫遊、産品設計，以及教育、培訓、工業、醫療和娛樂等方麵都起著越來越廣泛的重要作用。充分展示瞭虛擬現實技術在物體造型性、現實世界模擬性、係統可操作性、通信及娛樂性等方麵所擁有的優勢與特點，可以預測虛擬現實技術未來必將給人們的生活、學習和工作帶來更多的新概念、新內容、新方式和新方法。
本書內容在介紹虛擬現實技術相關知識的基礎上，著重從應用技術的角度齣發，主要介紹在虛擬現實的開發和應用中常用的5種工具軟件的使用方法，全書共8章。
第1章介紹虛擬現實的基本概念、基本特徵、係統組成、分類以及應用領域的現狀等。
第2章對虛擬現實應用中常用的各種硬件設備進行瞭簡單的介紹，包括它們的種類和發展情況，主要內容有立體顯示設備、跟蹤定位設備、虛擬聲音輸齣設備、人機交互設備和3D建模設備等。
第3章介紹目前軟硬件構建的虛擬現實係統中，它所采用的一些高科技原理、技術和發展情況，特彆是人機自然交互技術、虛擬現實引擎等。
第4章主要介紹基於互聯網的VRML的發展、功能、語法概念以及開發三維交互建模的基本方法。
第5章介紹三維全景圖技術的概念、特點、分類，以及應用範圍、製作全景圖所需的常用軟硬件設備和製作過程等。
第6章主要介紹目前應用最為廣泛的三維建模工具軟件3ds Max ，通過多個實例較完整地錶述瞭3ds Max的建模、材質與貼圖、動畫設計和燈光、reacter 動畫等。
第7章著重介紹瞭Cult3D的組成，給3D模型添加交互元素的過程，使讀者可以體會到Cult3D軟件的性能和使用方法。第8章以中視典數字科技有限公司開發的VR�睵latform 12為對象進行介紹，較完整地介紹瞭該VR集成平颱的應用方法，包括界麵、功能模塊、材質設置、角色與錨點設置到腳本的函數應用等。
本書編寫過程中，參閱瞭大量的書籍、文獻資料和網絡資源，在此嚮所有資源的作者錶示感謝；同時，該書的齣版也得到瞭清華大學齣版社大力支持，在此也錶示衷心的感謝。由於現代社會虛擬現實技術發展速度非常快，盡管編者盡瞭努力，但限於編者的水平，不當之處在所難免，懇請讀者批評指正。

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