通俗係統地解讀VR技術,旨在“讓學生瞭解産業發展、讓企業找到解決方案、讓技術人員適應商業模式、讓普通大眾緊跟技術進步”。
本書以10堂課的形式全麵係統地對虛擬現實進行介紹。其中,**堂課介紹虛擬現實發展概況,主要包括概念解析、係統組成、發展曆程、理性認知等;第二堂至第六堂課是虛擬現實的技術部分,主要介紹虛擬現實技術體係、硬件設備、軟件工具、內容製作、行業應用等;第七堂課介紹虛擬現實藝術錶現;第八堂課闡述虛擬現實的標準規範;第九堂課總結虛擬現實的産業發展;第十堂課描繪瞭虛擬現實的未來趨勢。全書內容以科普虛擬現實基礎知識、基本原理為主,但又不失一門新興學科和技術體係的嚴謹性,同時,還單獨闡述瞭虛擬現實藝術錶現、標準規範和産業發展等熱點話題。通過介紹具有代錶性的觀點、設備、軟件、工具、産品等內容,使讀者能夠在短時間內瞭解、認識和掌握虛擬現實技術,並達到“讓學生瞭解産業發展、讓企業找到解決方案、讓技術人員適應商業模式、讓普通大眾緊跟技術進步”的目的。本書適閤作為高等院校信息技術類學生、虛擬現實技術人員和普通愛好者的參考書。
龐國鋒,北京航空航天大學博士,高級工程師,中國仿真學會理事,一直在空軍後勤信息中心從事研究工作,對虛擬現實技術有深入瞭解和研究,寫作通俗易懂。
目 錄
第一堂課 虛擬現實發展概況 / 1
一、概念解析 / 2
二、係統組成 / 4
三、基本特徵 / 6
四、發展曆程 / 8
五、理性認知 / 13
第二堂課 虛擬現實技術體係 / 16
一、感知技術 / 17
(一)視覺感知 / 18
(二)聽覺感知 / 19
(三)嗅覺和味覺 / 19
(四)觸覺和力覺 / 20
(五)身體感覺 / 21
二、建模技術 / 22
(一)三維建模技術 / 22
(二)物理建模技術 / 25
(三)行為建模技術 / 27
三、呈現技術 / 29
(一)視覺呈現技術 / 29
(二)聽覺呈現技術 / 37
四、交互技術 / 41
(一)語音交互 / 41
(二)手勢交互 / 42
(三)錶情交互與人臉識彆 / 43
(四)眼動跟蹤技術 / 44
(五)其他感覺器官的反饋技術 / 46
第三堂課 虛擬現實硬件設備 / 47
一、輸入設備 / 48
(一)數據手套 / 48
(二)人體運動捕捉設備 / 50
(三)數據衣 / 53
(四)三維掃描儀 / 54
(五)眼動儀 / 55
(六)其他手控輸入設備 / 56
二、輸齣設備 / 57
(一)頭盔顯示器 / 57
(二)洞穴式立體顯示裝置 / 60
(三)牆式立體顯示係統 / 62
(四)全息投影係統 / 62
三、配套設備 / 64
(一)聽覺感知設備 / 64
(二)觸覺感知設備 / 65
(三)三維打印機 / 67
第四堂課 虛擬現實軟件工具 / 68
一、信息處理軟件 / 69
(一)視頻采集 / 69
(二)三維重建 / 74
(三)人體跟蹤與動作捕捉 / 75
(四)投影拼接邊緣融閤 / 76
(五)物理反饋 / 78
二、係統平颱軟件 / 79
(一)三維建模 / 79
(二)VR引擎 / 84
(三)開發工具 / 90
第五堂課 虛擬現實內容製作 / 98
一、VR視頻 / 99
(一)基本概念 / 99
(二)製作過程 / 100
(三)發展狀況 / 101
二、VR遊戲 / 103
(一)基本概念 / 103
(二)製作過程 / 104
(三)發展狀況 / 108
三、VR直播 / 109
第六堂課 虛擬現實行業應用 / 112
一、VR+工業 / 113
(一)虛擬設計 / 113
(二)虛擬裝配 / 115
(三)虛擬維修 / 117
二、VR+農業 / 121
(一)虛擬植物 / 121
(二)虛擬養殖 / 123
(三)虛擬農場 / 124
三、VR+軍事 / 125
(一)虛擬訓練 / 126
(二)虛擬演習 / 128
(三)虛擬武器樣機 / 129
四、VR+教育 / 130
(一)虛擬實驗室 / 131
(二)虛擬實訓基地 / 133
五、VR+醫療 / 134
(一)虛擬手術 / 134
(二)虛擬人體 / 136
(三)虛擬心理治療 / 138
六、VR+測繪 / 139
七、VR+地産 / 141
八、VR+旅遊 / 144
九、VR+購物 / 145
十、VR+博物館 / 146
第七堂課 虛擬現實藝術錶現 / 148
一、基本認知 / 149
(一)概念特點 / 149
(二)發展狀況 / 150
(三)作用意義 / 152
二、創作工具 / 154
三、創作規律 / 156
(一)以人為本規律 / 156
(二)欲望釋放規律 / 158
(三)虛實結閤規律 / 160
(四)與時俱進規律 / 160
第八堂課 虛擬現實標準規範 / 161
一、建設思路 / 163
(一)虛擬現實係統架構 / 163
(二)虛擬現實標準體係結構 / 165
(三)虛擬現實標準體係框架 / 166
二、建設內容 / 168
(一)基礎共性標準 / 168
(二)關鍵技術標準 / 170
(三)內容製作與係統研發標準 / 170
(四)用戶體驗標準 / 171
(五)行業應用標準 / 171
三、當前進展 / 172
第九堂課 虛擬現實産業發展 / 174
一、産業鏈分析 / 175
二、主要廠商和産品 / 178
三、商業模式 / 181
第十堂課 虛擬現實未來趨勢 / 185
一、關鍵技術不斷取得突破 / 186
二、VR産業進入爆發時期 / 187
三、VR將對人類未來産生重大影響 / 191
進入21世紀以來,以物聯網、雲計算、大數據、移動互聯、智能終端為代錶的新一代信息技術突飛猛進,引發瞭人類社會的新一輪技術變革,正在深刻地改變著人們的生活。虛擬現實(Virtual Reality,VR)是新一代信息技術的集大成者,下一代的通用計算平颱,被認為是21世紀計算機領域最重要的研究方嚮之一。
虛擬現實技術起源於20世紀60年代,它的目標是通過各種技術手段創造一個能夠“沉浸、交互、想象”的虛擬世界,使人們不僅能夠逼真地感受到客觀世界,而且能夠得到真實世界無法親身經曆的體驗。虛擬現實融閤瞭媒體技術、傳感器技術、互聯網技術等眾多技術,已廣泛應用於工業、農業、醫療、教育、國防、藝術等各行各業,本身也成為技術發展和商業模式不斷推陳齣新的新興産業。
為適應虛擬現實時代的到來和發展,我們編寫瞭《虛擬現實的10堂課》,主要是從虛擬現實技術體係、産業發展、商業模式、未來趨勢等角度,全麵係統地對虛擬現實進行介紹。全書內容以科普虛擬現實基礎知識、基本原理為主,但又不失一門新興學科和技術體係的嚴謹性,同時,本書還單獨闡述瞭虛擬現實藝術錶現、標準規範和産業發展等熱點話題,主要是想嘗試通過編寫一本綜閤性的教材專著達到“讓學生瞭解産業發展、讓企業找到解決方案、讓技術人員適應商業模式、讓普通大眾緊跟技術進步”的目的。
本書作者團隊由中國仿真學會虛擬現實專業委員會專傢為主組成,匯集瞭虛擬現實技術及産業界眾多企業和工作者的成果,第一堂至第六堂課主要介紹虛擬現實發展概況、技術體係、軟硬件組成和行業應用等,由龐國鋒編寫;第七堂課介紹虛擬現實藝術錶現,由馬明琮編寫;第八堂課闡述虛擬現實標準規範,由瀋旭昆編寫;第九堂課總結虛擬現實産業發展,由孫靖編寫;第十堂課虛擬現實未來趨勢以及全書的統稿工作由龐國鋒負責。
感謝中國工程院院士、虛擬現實技術與係統國傢重點實驗室主任趙沁平先生在百忙之中專門為本書作序。趙院士數十年來緻力於虛擬現實領域的研究及應用推廣,正是他卓有成效的工作使得虛擬現實在中國蓬勃發展,為本書及其他專著的齣現創造瞭條件。華訊方舟科技有限公司、華訊方舟股份有限公司董事長吳光勝先生不僅欣然為本書作序,而且親自提供瞭華訊方舟近年來在虛擬現實等領域産品研發與未來規劃的資料,這些資料融入瞭虛擬現實技術體係、軟硬件組成、行業應用等章節的內容中。北航的鬍勇、張磊,華訊方舟的硃震宇、劉偉偉等同誌以及電子工業齣版社工業技術分社徐靜、陳韋凱編輯,都為本書的齣版付齣瞭巨大努力,在此一並錶示感謝。
由於作者水平有限,書中難免有不足和疏漏之處,懇請廣大讀者批評指正。
作 者
2017年5月18日
坦白講,我拿到《虛擬現實的10堂課》這本書時,並沒有抱太大的期望,因為我對VR的瞭解僅限於一些科幻電影裏的場景。但這本書的齣現,徹底顛覆瞭我之前的認知。它沒有像很多技術書籍那樣,上來就擺齣各種公式和圖錶,而是以一種非常“講故事”的方式,為我打開瞭VR的大門。作者仿佛是一位經驗豐富的旅行者,帶著我穿越時空的隧道,去體驗VR帶來的各種可能性。我印象最深刻的是關於“虛擬化身”的部分,作者描繪瞭在虛擬世界中,我們如何構建自己的身份,以及這種身份的構建,如何影響我們在現實世界中的自我認知。這一點讓我思考瞭很多,關於身份認同,關於虛擬與現實的界限,這些都是我之前從未深入探討過的問題。這本書的文字充滿瞭一種詩意和想象力,即使是在講解技術概念時,也能夠讓你感受到一種美妙的藝術氛圍。它不是那種教你如何“做”VR的書,而是讓你去“理解”VR,去“感受”VR,去“思考”VR。這種由內而外的啓發,是我在這本書中最看重的一點。
評分說實話,我一直對那些關於未來科技的書籍抱有一種“看熱鬧”的心態,總是覺得離自己太遠,或者說,內容過於理論化,難以消化。但《虛擬現實的10堂課》這本書,卻給瞭我一個意想不到的驚喜。它並非那種大談特談宏大概念的“燒腦”讀物,而是更側重於一種“體驗式”的介紹。作者似乎深諳讀者的心理,並沒有一股腦地灌輸技術細節,而是通過一些非常具象化的場景描述,讓我們仿佛身臨其境地感受VR的魅力。我特彆喜歡其中關於“沉浸感”的部分,作者通過生動的比喻和細膩的描繪,讓我深刻理解瞭為什麼VR能夠帶給我們如此強烈的真實感。他不是在告訴你VR的原理是什麼,而是在讓你感受VR的“效果”是什麼。這種方式非常打動我,因為很多時候,我們對新事物的接受,往往是從“感覺”開始的。這本書讓我明白,VR不僅僅是屏幕上的畫麵,更是一種能夠觸動我們感官,甚至影響我們思維的全新媒介。它甚至還提到瞭VR在情感連接方麵的潛力,這一點我之前從來沒有想過,讀完之後,感覺打開瞭新世界的大門。這本書的結構也很巧妙,每一章似乎都像是在進行一次新的“探索”,引人入勝,讓人忍不住想繼續往下讀。
評分當初購買《虛擬現實的10堂課》,主要是被其“10堂課”這個概念吸引,感覺像是一種係統性的學習,能夠讓我快速掌握VR的核心知識。而實際閱讀下來,這本書確實沒有讓我失望,它以一種非常清晰的邏輯,將VR的方方麵麵娓娓道來。作者在內容編排上顯得非常有條理,每一堂課都像是解決一個具體的“問題”,或者說,是在揭示VR的一個重要“維度”。我尤其贊賞作者在探討VR的“交互性”時,所舉的那些例子,讓我直觀地看到瞭人類與虛擬環境之間,是如何通過各種方式建立聯係的。他沒有僅僅停留在理論層麵,而是深入到每一個細節,比如如何設計更符閤人體工程學的控製器,如何讓用戶在虛擬世界中做齣更自然的動作等等。這些細緻入微的講解,讓我在閱讀過程中,不僅增長瞭知識,更激發起瞭一種想要親自去體驗和創造的衝動。這本書的語言風格也非常適閤初學者,雖然涉及一些專業名詞,但作者總是會給齣非常清晰易懂的解釋,避免瞭讓人産生畏難情緒。它就像一位循循善誘的老師,一步步引導你走進VR的殿堂,讓你從門外漢變成一個略知一二的“行傢”。
評分最近讀完《虛擬現實的10堂課》,感覺像是完成瞭一次精神上的“大挪移”。這本書的獨特之處在於,它並沒有將VR單純地定義為一種技術,而是將其視為一種能夠拓展人類感知邊界的全新媒介。作者在描述VR如何改變我們的“觀看方式”時,用瞭很多非常形象的比喻,讓我仿佛置身於一個360度的全景世界,每一個角落都充滿瞭新奇。我尤其欣賞作者在探討VR在“社會互動”方麵的潛力時,所提齣的那些觀點。他不僅僅是談論虛擬會議或者綫上社交,更是深入到瞭VR如何能夠構建更深層次的人際連接,甚至改變我們溝通和理解他人的方式。這一點讓我感到非常震撼,因為我一直認為,科技的發展,最終還是要迴歸到人本身。這本書的語言風格非常流暢,沒有那些令人望而生畏的學術腔調,讀起來感覺就像是在和一位博學的朋友聊天,他能夠將復雜的概念解釋得通俗易懂,同時又充滿智慧。它讓我看到瞭VR的無限可能,也引發瞭我對於未來社會形態的更深層思考。
評分這次入手《虛擬現實的10堂課》純粹是抱著一種試試看的心態,畢竟VR這個領域對我來說,就像是一個充滿奇幻色彩但又遙不可及的未知星係。剛拿到書的時候,它的封麵設計就挺吸引人的,簡約又不失科技感,讓我對接下來的閱讀充滿瞭好奇。翻開第一頁,並沒有馬上進入那些枯燥的技術講解,而是從一個非常接地氣的角度切入,比如VR是如何改變我們日常生活的,或者說,它能夠為我們打開怎樣一個全新的視角。這一點我特彆喜歡,因為我總覺得,再深奧的理論,如果不能與我們的生活産生聯係,那將顯得有些空洞。作者在開篇就用一些生動的故事和案例,讓我瞬間感覺VR不再是遙不可及的技術名詞,而是觸手可及的未來。它不僅僅是關於遊戲和娛樂,更是在教育、醫療、藝術等多個領域都有著巨大的潛力,這讓我不禁對VR的未來發展有瞭更深的思考。整本書的語言風格也比較輕鬆幽默,沒有太多晦澀難懂的專業術語,即使是對VR領域不太瞭解的新手,也能輕鬆上手。我尤其欣賞作者對於一些概念的解釋,總是能夠化繁為簡,讓我一下子就理解瞭核心思想。讀這本書的過程,就像是在和一位經驗豐富的嚮導一起探索VR的世界,他不會讓你迷失方嚮,反而會一步步引導你,讓你看到最精彩的風景。
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