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第1章 虚拟现实技术概论1

1.1 虚拟现实技术概述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6

1.2 虚拟现实技术的发展历程7

1.2.1 虚拟现实技术发展历程7

1.2.2 虚拟现实技术研究现状11

1.2.3 虚拟现实技术的发展趋势14

1.3 虚拟现实技术的分类15

1.3.1 沉浸式虚拟现实系统15

1.3.2 增强式虚拟现实系统16

1.3.3 桌面式虚拟现实系统16

1.3.4 分布式虚拟现实系统17

1.4 虚拟现实产业发展现状与前景17

1.4.1 我国虚拟现实产业发展情况17

1.4.2 国外虚拟现实产业发展情况18

1.4.3 虚拟现实产业链18

1.4.4 虚拟现实产业发展前景19

1.5 AR、MR技术20

1.5.1 什么是AR、MR20

1.5.2 怎样区分VR与AR、MR22

小结23

习题24

第2章 典型应用与未来展望25

2.1 永恒的博物馆25

2.1.1 “虚拟博物馆”及其发展现状25

2.1.2 “虚拟博物馆”的特点27

2.1.3 “虚拟博物馆”的应用技术28

2.1.4 “虚拟博物馆”的发展趋势29

2.2 随时可用的万能实验室30

2.2.1 虚拟实验室的概念30

2.2.2 虚拟实验室的分类及特点32

2.2.3 虚拟实验室的发展现状33

2.2.4 虚拟实验室未来的两个发展方向34

2.3 沉浸式“Buy＋”时代35

2.3.1 虚拟现实购物——更加直观的网店35

2.3.2 仍在布局中的虚拟现实购物38

2.3.3 虚拟现实购物的未来展望41

2.4 足不出户找“医生”42

2.4.1 虚拟现实手术系统42

2.4.2 虚拟现实远程医疗43

2.4.3 虚拟现实医学教育44

小结45

习题45

第3章 虚拟现实的关键技术46

3.1 立体高清显示技术46

3.1.1 立体视觉的形成原理47

3.1.2 立体高清显示技术48

3.2 三维建模技术53

3.2.1 几何建模53

3.2.2 物理建模56

3.2.3 运动建模58

3.3 三维虚拟声音技术59

3.3.1 三维虚拟声音的特征59

3.3.2 头部相关传递函数60

3.3.3 语音识别与合成技术60

3.4 人机交互技术62

3.4.1 手势识别技术62

3.4.2 面部表情识别技术63

3.4.3 眼动跟踪技术64

3.4.4 其他感觉器官的反馈技术66

3.5 虚拟现实引擎67

3.5.1 虚拟现实引擎概述67

3.5.2 虚拟现实引擎架构68

小结69

习题70

第4章 虚拟现实系统的硬件设备71

4.1 虚拟现实系统的生成设备71

4.1.1 高性能个人计算机71

4.1.2 高性能图形工作站72

4.1.3 巨型机73

4.1.4 分布式网络计算机74

4.2 虚拟现实系统的输入设备75

4.2.1 跟踪定位设备76

4.2.2 人机交互设备80

4.2.3 快速建模设备81

4.3 虚拟现实系统的输出设备83

4.3.1 视觉感知设备84

4.3.2 听觉感知设备91

4.3.3 触觉感知设备92

4.3.4 其他输出设备95

小结96

习题97

第5章 虚拟现实技术的相关软件98

5.1 三维建模软件98

5.1.1 3ds Max98

5.1.2 Maya102

5.1.3 Autodesk 123D104

5.1.4 医学3D建模软件（Materialise Mimics和3D-Doctor）106

5.2 虚拟现实开发平台113

5.2.1 Unity114

5.2.2 VRP120

5.2.3 Virtools123

5.2.4 Vizard124

5.3 虚拟现实开发常用脚本编程语言介绍128

5.3.1 C128

5.3.2 JavaScript130

5.3.3 OpenGL136

5.3.4 Python139

小结142

习题142

第6章 三维全景技术144

6.1 三维全景概述144

6.1.1 三维全景的概念144

6.1.2 三维全景应用领域147

6.2 全景照片的拍摄硬件148

6.2.1 三维全景制作常见硬件148

6.2.2 VR全景视频设备150

6.3 全景图的制作156

6.3.1 制作流程156

6.3.2 全景拼图软件PTGui的基本操作159

6.3.3 手机端360全景图制作步骤及常见问题163

6.3.4 全景航拍及应用简介166

6.3.5 VR全景图的制作168

习题171

第7章 Web3D技术基础172

7.1 Web3D技术简介172

7.1.1 Web3D技术的发展历程172

7.1.2 虚拟现实建模语言VRML173

7.1.3 Web3D核心技术及其特征174

7.2 Web3D的实现技术与应用175

7.2.1 建模技术175

7.2.2 显示技术176

7.2.3 交互技术177

7.2.4 Web3D技术的应用177

7.3 几种常用的Web3D技术179

7.3.1 Java3D179

7.3.2 Shout3D179

7.3.3 WebMax180

7.3.4 VRPIE180

7.4 基于WebGL的3D技术Three.js181

7.4.1 HTML5简介181

7.4.2 什么是WebGL181

7.4.3 Three.js及其相关文档182

7.4.4 用Three.js创建三维场景183

小结187

习题188

第8章 Unity开发基础191

8.1 一个Unity简单案例191

8.2 Unity窗口界面196

8.2.1 创建Unity项目197

8.2.2 Scene与场景漫游197

8.2.3 Hierarchy与场景搭建199

8.2.4 Project与资源管理201

8.2.5 Inspector与组件管理202

8.3 物理引擎和碰撞检测203

8.3.1 物理引擎和刚体203

8.3.2 碰撞器205

8.3.3 碰撞检测206

8.4 Unity资源209

8.4.1 Terrain地形系统209

8.4.2 3D模型对象214

8.4.3 材质贴图215

8.4.4 灯光218

8.4.5 摄像机221

8.4.6 音频223

8.5 Unity图形用户界面226

8.5.1 GUI图形用户界面226

8.5.2 UGUI图形用户界面226

8.5.3 常用输入类230

8.6 Mecanim动画系统231

8.6.1 Unity动画系统概述231

8.6.2 动画剪辑232

8.6.3 动画状态机232

8.7 简单应用举例237

8.7.1 创建地形237

8.7.2 场景搭建237

8.7.3 获取能量和炮弹238

8.7.4 攻击敌方坦克241

8.7.5 声音特效243

8.7.6 发布测试245

小结247

习题248

第9章 综合开发案例252

9.1 虚拟现实应用案例——虚拟装修252

9.1.1 应用的背景及功能概述252

9.1.2 应用的策划及准备工作253

9.1.3 应用的架构263

9.1.4 应用的界面设计263

9.1.5 应用的美术资源设计266

9.1.6 应用的逻辑开发267

9.1.7 应用界面的完善278

9.1.8 应用的优化与改进279

9.1.9 打包与发布279

9.2 增强现实应用案例——涂涂乐280

9.2.1 应用的背景及功能概述280

9.2.2 应用的策划及准备工作280

9.2.3 应用的架构281

9.2.4 应用的界面设计282

9.2.5 应用的美术资源设计285

9.2.6 应用的逻辑开发286

9.2.7 应用的优化与改进288

9.2.8 打包与发布288

9.3 混合现实应用案例——虚拟试衣间289

9.3.1 应用的背景及功能概述289

9.3.2 应用的策划及准备工作290

9.3.3 应用的架构293

9.3.4 应用的界面设计293

9.3.5 应用的美术资源设计298

9.3.6 应用的逻辑开发300

9.3.7 应用界面的完善310

9.3.8 应用的优化与改进311

9.3.9 打包与发布311

小结312

参考文献313