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虚拟现实是20世纪末产生的一项综合性信息技术，它集数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术和网络并行处理等多个信息技术分支于一体，由计算机模拟生成三维虚拟环境。人类置身其中，产生情景交融、身临其境的梦幻感。继多媒体技术、网络技术及人工智能技术后，虚拟现实技术成为研究和应用的热点，也是发展zui快的一项多学科交叉融合综合技术。

本书内容结构注重严密性和系统性，兼顾现代zui新理论研究成果。在虚拟现实快速发展的背景下，本书编写时注重内容新颖、结构合理、技术先进、难易适中，满足不同起点和学习层次读者的需要。

本书前三章以理论知识为主，包括虚拟现实技术的发展过程、技术特点、应用情况，并介绍虚拟现实技术的硬件和关键技术。第四到第八章介绍虚拟现实开发中的相关技术，包括大量实例和图片，既有源代码，也有详细的应用程序实现步骤，适合初学者学习和参考。

本书可作为高等院校信息技术、媒体类专业的教学用书，也可作为教辅资料，或学习应用技术的参考书。

本书配套电子课件、教学素材、源代码、教学实例，读者可从清华大学出版社网站上下载。

内容简介

本书共分8章，内容包括虚拟现实技术概述、虚拟现实系统的人机交互设备、虚拟现实的相关技术、虚拟现实建模语言(VRML)、三维全景技术、三维建模软件3ds Max 2010、虚拟现实制作工具Cult 3D以及VR�睵latForm 12基础等。
本书在阐述虚拟现实技术的特点、理论的基础上，着重从实践应用的角度出发，通过大量实例介绍了虚拟现实有关软件的使用方法，使读者能够在较短的时间里认识和掌握虚拟现实的相关技术，掌握运用VR技术开发制作具有三维交互、效果逼真的虚拟现实场景的能力。
本书可作为高等院校信息、媒体类专业的教材，也可作为从事虚拟现实技术行业的工程技术人员以及虚拟现实爱好者的参考书籍。

目录

第1章虚拟现实技术概述1

1.1虚拟现实的基本概念1

1.1.1虚拟现实的概念1

1.1.2虚拟现实的基本特征2

1.1.3虚拟现实系统的组成4

1.2虚拟现实的分类5

1.2.1桌面虚拟现实系统5

1.2.2沉浸式虚拟现实系统6

1.2.3增强虚拟现实系统7

1.2.4分布式虚拟现实系统8

1.3虚拟现实的应用领域9

1.3.1航空航天领域9

1.3.2军事领域10

1.3.3医学领域11

1.3.4城市规划13

1.3.5文化、艺术、娱乐领域13

1.3.6教育培训15

1.3.7商务领域16

1.4虚拟现实的发展16

1.4.1虚拟现实的发展历程16

1.4.2虚拟现实技术的发展趋势18

1.5虚拟现实的Web3D技术19

1.5.1Web3D技术简介19

1.5.2Web3D的核心技术及其特征20

1.5.3Web3D的实现技术21

思考题25第2章虚拟现实系统的人机交互设备26

2.1立体显示设备26

2.1.1固定式立体显示设备27

2.1.2头盔显示器31

2.1.3手持式立体显示设备32

2.2跟踪定位设备32

2.2.1电磁波跟踪器33

2.2.2超声波跟踪器34

2.2.3光学跟踪器34

2.2.4其他类型跟踪器35

2.2.5跟踪传感设备的性能参数36

2.2.6三维跟踪设备实例38

2.3虚拟声音输出设备41

2.3.1固定式声音设备41

2.3.2耳机式声音设备41

2.4人机交互设备41

2.4.1三维空间跟踪球42

2.4.2数据手套42

2.4.3三维浮动鼠标器43

2.4.4数据衣43

2.4.5触觉和力反馈设备44

2.4.6神经/肌肉交互设备45

2.4.7语音交互设备46

2.4.8意念控制设备46

2.53D建模设备48

2.5.13D摄像机48

2.5.23D扫描仪48

2.5.33D打印机50

2.6虚拟现实硬件系统的集成50

思考题52

第3章虚拟现实的关键技术和引擎53

3.1立体高清显示技术54

3.1.1立体视觉的形成原理54

3.1.2立体图像再造55

3.1.3其他新型立体显示技术56

3.2三维建模技术58

3.2.1几何建模58

3.2.2物理建模59

3.2.3运动建模61

3.3三维虚拟声音技术62

3.3.1三维虚拟声音的特征63

3.3.2头部相关传递函数63

3.3.3语音合成技术64

3.4人机自然交互技术64

3.4.1手势识别技术65

3.4.2面部表情识别技术67

3.4.3眼动跟踪技术68

3.4.4其他感觉器官的反馈技术69

3.5虚拟现实引擎70

3.5.1虚拟现实引擎概述70

3.5.2虚拟现实引擎架构71

3.5.3几种虚拟现实引擎介绍72

思考题75

第4章虚拟现实建模语言76

4.1VRML概述76

4.1.1VRML的发展历史77

4.1.2VRML的应用特征77

4.1.3VRML编辑器78

4.1.4VRML文件浏览器81

4.2初识VRML的文件83

4.2.1VRML的通用语法结构84

4.2.2VRML的基本概念84

4.2.3VRML的计量单位和坐标系统85

4.3VRML文件的主体内容86

4.3.1VRML的节点87

4.3.2常用的域93

4.4VRML的空间造型96

4.4.1基本造型96

4.4.2空间变换97

4.4.3显示文本99

4.4.4复杂造型100

4.5VRML的场景效果102

4.5.1纹理映射102

4.5.2声音技术105

4.5.3灯光效果106

4.6VRML的动态交互108

4.6.1动画设计109

4.6.2传感器交互113

4.6.3脚本应用119

4.6.4实例分析122

习题127

第5章三维全景技术129

5.1全景技术概述129

5.1.1全景技术的特点129

5.1.2全景技术的分类130

5.1.3全景技术的应用132

5.2全景技术常用的硬件与软件134

5.2.1常用的硬件134

5.2.2常用的软件136

5.3全景图的制作138

5.3.1照片的采集138

5.3.2照片的后期制作139

思考题149

第6章虚拟现实建模工具3ds Max150

6.13ds Max的基础知识150

6.1.13D Studio Max的工作界面151

6.1.2视图区154

6.1.3命令面板、快捷键155

6.1.4石墨建模工具156

6.1.5简单对象编辑应用157

6.2二维图形与编辑161

6.2.1创建二维图形161

6.2.2二维图形的编辑161

6.2.3图形转三维模型162

6.3三维建模165

6.3.1建模方法165

6.3.2常用修改器建模167

6.3.3高级修改器建模168

6.4复合对象建模173

6.5NURBS建模176

6.6材质与贴图178

6.6.1材质与贴图编辑窗口178

6.6.2材质库的应用181

6.7灯光的应用183

6.7.1场景灯光介绍183

6.7.2灯光的类型184

6.7.3灯光的参数186

6.8渲染基础188

6.9动画制作192

6.9.1关键帧动画192

6.9.2动画控制器194

6.9.3reacter动画196

6.103ds Max与VRML的数据交换198

思考题199

第7章虚拟现实制作工具Cult3D200

7.1Cult3D概述200

7.1.1Cult3D技术特点与应用200

7.1.2Cult3D的系统组成与设计流程202

7.1.3Cult3D Exporter输出器203

7.2Cult3D设计器207

7.2.1Cult3D界面207

7.2.2子界面功能简介209

7.2.3交互功能设计215

7.3Cult3D Viewer演示器221

7.3.1在网络上发布Cult3D作品222

7.3.2Cult3D作品应用于PPT223

7.3.3Cult3D作品应用于Authorware225

思考题227

第8章VR�睵latform 12基础228

8.1VR�睵latform入门228

8.1.1VRP12新增功能228

8.1.2工作界面229

8.1.3VRP功能分类231

8.2烘焙234

8.2.13ds Max模型烘焙234

8.2.23ds Max的模型优化237

8.2.3CompleteMap与LightingMap的区别239

8.2.4烘焙过程中的注意事项239

8.3VRP的材质编辑240

8.3.1材质面板240

8.3.2常用材质的创建244

8.3.3材质库246

8.4角色库的应用246

8.4.1角色库的调用247

8.4.2动作库248

8.4.3路径动画的创建249

8.4.4创建路径动画的锚点事件252

8.5VRP相机255

8.5.1各类相机简介255

8.5.2其他相机259

8.6脚本编辑259

8.6.1脚本编辑器260

8.6.2系统函数260

8.6.3触发函数与自定义函数263

8.7VRP物理引擎介绍265

8.7.1什么是物理引擎266

8.7.2VRP+物理引擎的特性266

8.7.3物理引擎的发展270

思考题272

参考文献273

前言/序言

虚拟现实（Virtual Reality，VR)技术，是20世纪末发展起来的一门综合性的信息技术，它提供了一种基于可计算信息的、沉浸式交互环境，具体地说，就是采用了以计算机技术为核心的、现代多种高科技设备协同生成的，具有逼真效果的视、听、触觉一体化的并在特定范围内的一个模拟的虚拟环境。在该虚拟环境中，用户借助必要的辅助设备就能够以自然的方式与虚拟环境内的其他各种对象进行交互作用、相互影响，从而使用户产生身临其境于某个真实环境的感受和体验。
虚拟现实技术又是一门非常接地气的新技术，随着多种软硬件技术的突破，虚拟现实技术的应用出现了飞速发展的局面，它突破了传统的军事和空间开发等方面研究时的障碍，并在科学计算可视化、建筑设计漫游、产品设计，以及教育、培训、工业、医疗和娱乐等方面都起着越来越广泛的重要作用。充分展示了虚拟现实技术在物体造型性、现实世界模拟性、系统可操作性、通信及娱乐性等方面所拥有的优势与特点，可以预测虚拟现实技术未来必将给人们的生活、学习和工作带来更多的新概念、新内容、新方式和新方法。
本书内容在介绍虚拟现实技术相关知识的基础上，着重从应用技术的角度出发，主要介绍在虚拟现实的开发和应用中常用的5种工具软件的使用方法，全书共8章。
第1章介绍虚拟现实的基本概念、基本特征、系统组成、分类以及应用领域的现状等。
第2章对虚拟现实应用中常用的各种硬件设备进行了简单的介绍，包括它们的种类和发展情况，主要内容有立体显示设备、跟踪定位设备、虚拟声音输出设备、人机交互设备和3D建模设备等。
第3章介绍目前软硬件构建的虚拟现实系统中，它所采用的一些高科技原理、技术和发展情况，特别是人机自然交互技术、虚拟现实引擎等。
第4章主要介绍基于互联网的VRML的发展、功能、语法概念以及开发三维交互建模的基本方法。
第5章介绍三维全景图技术的概念、特点、分类，以及应用范围、制作全景图所需的常用软硬件设备和制作过程等。
第6章主要介绍目前应用最为广泛的三维建模工具软件3ds Max ，通过多个实例较完整地表述了3ds Max的建模、材质与贴图、动画设计和灯光、reacter 动画等。
第7章着重介绍了Cult3D的组成，给3D模型添加交互元素的过程，使读者可以体会到Cult3D软件的性能和使用方法。第8章以中视典数字科技有限公司开发的VR�睵latform 12为对象进行介绍，较完整地介绍了该VR集成平台的应用方法，包括界面、功能模块、材质设置、角色与锚点设置到脚本的函数应用等。
本书编写过程中，参阅了大量的书籍、文献资料和网络资源，在此向所有资源的作者表示感谢；同时，该书的出版也得到了清华大学出版社大力支持，在此也表示衷心的感谢。由于现代社会虚拟现实技术发展速度非常快，尽管编者尽了努力，但限于编者的水平，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

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