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编辑推荐

适读人群 ：虚拟现实技术从业人员，对虚拟现实技术感兴趣的大众读者

通俗系统地解读VR技术，旨在“让学生了解产业发展、让企业找到解决方案、让技术人员适应商业模式、让普通大众紧跟技术进步”。

内容简介

本书以10堂课的形式全面系统地对虚拟现实进行介绍。其中，**堂课介绍虚拟现实发展概况，主要包括概念解析、系统组成、发展历程、理性认知等；第二堂至第六堂课是虚拟现实的技术部分，主要介绍虚拟现实技术体系、硬件设备、软件工具、内容制作、行业应用等；第七堂课介绍虚拟现实艺术表现；第八堂课阐述虚拟现实的标准规范；第九堂课总结虚拟现实的产业发展；第十堂课描绘了虚拟现实的未来趋势。全书内容以科普虚拟现实基础知识、基本原理为主，但又不失一门新兴学科和技术体系的严谨性，同时，还单独阐述了虚拟现实艺术表现、标准规范和产业发展等热点话题。通过介绍具有代表性的观点、设备、软件、工具、产品等内容，使读者能够在短时间内了解、认识和掌握虚拟现实技术，并达到“让学生了解产业发展、让企业找到解决方案、让技术人员适应商业模式、让普通大众紧跟技术进步”的目的。本书适合作为高等院校信息技术类学生、虚拟现实技术人员和普通爱好者的参考书。

作者简介

庞国锋，北京航空航天大学博士，高级工程师，中国仿真学会理事，一直在空军后勤信息中心从事研究工作，对虚拟现实技术有深入了解和研究，写作通俗易懂。

目录

目 录

第一堂课 虚拟现实发展概况 / 1
一、概念解析 / 2
二、系统组成 / 4
三、基本特征 / 6
四、发展历程 / 8
五、理性认知 / 13
第二堂课 虚拟现实技术体系 / 16
一、感知技术 / 17
（一）视觉感知 / 18
（二）听觉感知 / 19
（三）嗅觉和味觉 / 19
（四）触觉和力觉 / 20
（五）身体感觉 / 21
二、建模技术 / 22
（一）三维建模技术 / 22
（二）物理建模技术 / 25
（三）行为建模技术 / 27
三、呈现技术 / 29
（一）视觉呈现技术 / 29
（二）听觉呈现技术 / 37
四、交互技术 / 41
（一）语音交互 / 41
（二）手势交互 / 42
（三）表情交互与人脸识别 / 43
（四）眼动跟踪技术 / 44
（五）其他感觉器官的反馈技术 / 46
第三堂课 虚拟现实硬件设备 / 47
一、输入设备 / 48
（一）数据手套 / 48
（二）人体运动捕捉设备 / 50
（三）数据衣 / 53
（四）三维扫描仪 / 54
（五）眼动仪 / 55
（六）其他手控输入设备 / 56
二、输出设备 / 57
（一）头盔显示器 / 57
（二）洞穴式立体显示装置 / 60
（三）墙式立体显示系统 / 62
（四）全息投影系统 / 62
三、配套设备 / 64
（一）听觉感知设备 / 64
（二）触觉感知设备 / 65
（三）三维打印机 / 67
第四堂课 虚拟现实软件工具 / 68
一、信息处理软件 / 69
（一）视频采集 / 69
（二）三维重建 / 74
（三）人体跟踪与动作捕捉 / 75
（四）投影拼接边缘融合 / 76
（五）物理反馈 / 78
二、系统平台软件 / 79
（一）三维建模 / 79
（二）VR引擎 / 84
（三）开发工具 / 90
第五堂课 虚拟现实内容制作 / 98
一、VR视频 / 99
（一）基本概念 / 99
（二）制作过程 / 100
（三）发展状况 / 101
二、VR游戏 / 103
（一）基本概念 / 103
（二）制作过程 / 104
（三）发展状况 / 108
三、VR直播 / 109
第六堂课 虚拟现实行业应用 / 112
一、VR+工业 / 113
（一）虚拟设计 / 113
（二）虚拟装配 / 115
（三）虚拟维修 / 117
二、VR+农业 / 121
（一）虚拟植物 / 121
（二）虚拟养殖 / 123
（三）虚拟农场 / 124
三、VR+军事 / 125
（一）虚拟训练 / 126
（二）虚拟演习 / 128
（三）虚拟武器样机 / 129
四、VR+教育 / 130
（一）虚拟实验室 / 131
（二）虚拟实训基地 / 133
五、VR+医疗 / 134
（一）虚拟手术 / 134
（二）虚拟人体 / 136
（三）虚拟心理治疗 / 138
六、VR+测绘 / 139
七、VR+地产 / 141
八、VR+旅游 / 144
九、VR+购物 / 145
十、VR+博物馆 / 146
第七堂课 虚拟现实艺术表现 / 148
一、基本认知 / 149
（一）概念特点 / 149
（二）发展状况 / 150
（三）作用意义 / 152
二、创作工具 / 154
三、创作规律 / 156
（一）以人为本规律 / 156
（二）欲望释放规律 / 158
（三）虚实结合规律 / 160
（四）与时俱进规律 / 160
第八堂课 虚拟现实标准规范 / 161
一、建设思路 / 163
（一）虚拟现实系统架构 / 163
（二）虚拟现实标准体系结构 / 165
（三）虚拟现实标准体系框架 / 166
二、建设内容 / 168
（一）基础共性标准 / 168
（二）关键技术标准 / 170
（三）内容制作与系统研发标准 / 170
（四）用户体验标准 / 171
（五）行业应用标准 / 171
三、当前进展 / 172
第九堂课 虚拟现实产业发展 / 174
一、产业链分析 / 175
二、主要厂商和产品 / 178
三、商业模式 / 181
第十堂课 虚拟现实未来趋势 / 185
一、关键技术不断取得突破 / 186
二、VR产业进入爆发时期 / 187
三、VR将对人类未来产生重大影响 / 191

精彩书摘

　　《虚拟现实的10堂课》：
　　（2）房间声学模型。房间声学模型的目标是计算第二声源的空间图，也就是为初始声源计算一组离散的第二声源（回声）。因为在声音的传输过程中，如果能够模拟声音与虚拟场景的反射效果，那么即使只有少量的一阶和二阶反射，也可以增加声音效果的真实性。对于第二声源可以由三个主要特性描述：距离上有延迟，相对第一声源的频谱有改变（空气吸收、表面发射等），与听者的入射方向有变化。
　　通常找到第二声源有两种方法：镜面图像法和射线跟踪法。镜面图像法能够保证找到所有几何正确的声音路径，不过由于该算法是递归的，所以不容易改变尺度。射线跟踪法使用一系列射线的反射和折射寻找第二声源，主要优点是即使处理时间短，也能产生不错的、合理的听觉效果，而且通过调节可用射线的数目，很容易以给定的帧频工作。
　　（3）增强现实中的声音显示。在许多应用中需要将计算机合成的声音信号与采样的真实声音信号叠加在一起，这种系统称为声音增强现实系统。真实的声音信号可以由定位麦克风采样得到，可以是当地环境的，也可以是借助遥控操作系统来自远地环境的。这个声音增强系统应该是能够接收任何环境中麦克风接收的信号，用来适应给定情况变化的这些信号，然后把它们叠加到虚拟现实系统提供的声音信号上。当前，声音增强现实系统最典型的应用是使沉浸在某种虚拟现实任务中的用户同时处理真实世界中的重要事件（如真实世界中的警告信号）。
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前言/序言

进入21世纪以来，以物联网、云计算、大数据、移动互联、智能终端为代表的新一代信息技术突飞猛进，引发了人类社会的新一轮技术变革，正在深刻地改变着人们的生活。虚拟现实（Virtual Reality，VR）是新一代信息技术的集大成者，下一代的通用计算平台，被认为是21世纪计算机领域最重要的研究方向之一。

虚拟现实技术起源于20世纪60年代，它的目标是通过各种技术手段创造一个能够“沉浸、交互、想象”的虚拟世界，使人们不仅能够逼真地感受到客观世界，而且能够得到真实世界无法亲身经历的体验。虚拟现实融合了媒体技术、传感器技术、互联网技术等众多技术，已广泛应用于工业、农业、医疗、教育、国防、艺术等各行各业，本身也成为技术发展和商业模式不断推陈出新的新兴产业。

为适应虚拟现实时代的到来和发展，我们编写了《虚拟现实的10堂课》，主要是从虚拟现实技术体系、产业发展、商业模式、未来趋势等角度，全面系统地对虚拟现实进行介绍。全书内容以科普虚拟现实基础知识、基本原理为主，但又不失一门新兴学科和技术体系的严谨性，同时，本书还单独阐述了虚拟现实艺术表现、标准规范和产业发展等热点话题，主要是想尝试通过编写一本综合性的教材专著达到“让学生了解产业发展、让企业找到解决方案、让技术人员适应商业模式、让普通大众紧跟技术进步”的目的。

本书作者团队由中国仿真学会虚拟现实专业委员会专家为主组成，汇集了虚拟现实技术及产业界众多企业和工作者的成果，第一堂至第六堂课主要介绍虚拟现实发展概况、技术体系、软硬件组成和行业应用等，由庞国锋编写；第七堂课介绍虚拟现实艺术表现，由马明琮编写；第八堂课阐述虚拟现实标准规范，由沈旭昆编写；第九堂课总结虚拟现实产业发展，由孙靖编写；第十堂课虚拟现实未来趋势以及全书的统稿工作由庞国锋负责。

感谢中国工程院院士、虚拟现实技术与系统国家重点实验室主任赵沁平先生在百忙之中专门为本书作序。赵院士数十年来致力于虚拟现实领域的研究及应用推广，正是他卓有成效的工作使得虚拟现实在中国蓬勃发展，为本书及其他专著的出现创造了条件。华讯方舟科技有限公司、华讯方舟股份有限公司董事长吴光胜先生不仅欣然为本书作序，而且亲自提供了华讯方舟近年来在虚拟现实等领域产品研发与未来规划的资料，这些资料融入了虚拟现实技术体系、软硬件组成、行业应用等章节的内容中。北航的胡勇、张磊，华讯方舟的朱震宇、刘伟伟等同志以及电子工业出版社工业技术分社徐静、陈韦凯编辑，都为本书的出版付出了巨大努力，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不足和疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

作 者

2017年5月18日

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