增強現實：技術、套用和人體因素

基本信息

作者：[美]　史蒂夫·奧庫斯坦奈斯（Steve Aukstakalnis）　著

ISBN(書號)：978-7-111-58168-0

出版日期：2017-11

版次：1/1

開本：16

定價：￥79.00

內容簡介

本書由美國國家科學基金會AR/VR技術資深專家親筆撰寫，美國國家航空航天局噴氣推進實驗室高級技術主管Victor Luo作序推薦，Amzon全五星評價，是一本關於增強現實、虛擬現實系統和可穿戴計算設備在技術、套用及人體因素方面的權威學習指南。
本書首先深入淺出地解釋了增強現實和虛擬現實系統，介紹了相關的基本概念。之後深入探討人類視覺、聽覺和觸覺的機制，並展示這些感知機制如何直接影響可穿戴顯示器、3D音頻系統以及觸覺/力反饋設備的設計和使用。接下來結合大量套用場景，詳細闡述這些技術的現實套用，涵蓋遊戲、娛樂、大數據可視化、建築、工程、航空航天、國防、醫藥和遠程機器人等領域。不僅如此，書中還充分考慮了這些系統的人體因素，包括感官和運動神經生理學的限制、單眼和雙眼深度線索、造成視覺暈動症和噁心的因素，以及輻輳調節衝突。最後，通過評估新興出現的AR/VR和可穿戴技術的法律及社會影響，描述下一代系統的藍圖。
全書理論與實踐相結合，全面而深入地闡述AR/VR相關基礎知識及各種實現技術和套用，並著重闡述前沿的顯示器、感測器，以及其他已經商用或即將推出的技術和工具，是AR/VR相關從業人員和學生的必備參考

本書讚譽
譯?者?序
推薦序一
推薦序二
推薦序三
前　言
第一部分　增強現實和虛擬現實概述
第1章　計算機產生的世界 2
1.1　什麼是增強現實 2
1.1.1　平視顯示器 3
1.1.2　頭戴式瞄準具和顯示器 5
1.1.3　智慧型眼鏡和增強型顯示器 5
1.2　什麼是虛擬現實 7
1.3　結論 9
第2章　了解虛擬空間 10
2.1　視覺空間的定義和內容 10
2.1.1　視覺和物體空間 11
2.1.2　內容 11
2.2　三維空間中的位置與方向定義 12
2.2.1　位置的定義 13
2.2.2　方向與旋轉的定義 14
2.3　導航 15
2.4　結論 16
第二部分理解人的感官與其輸入/輸出設備的關係
第3章　視覺的機制 18
3.1　視覺通路 18
3.1.1　進入眼睛 19
3.1.2　映像的形成與探測 22
3.2　空間視覺和深度感知線索 25
3.2.1　非來自於視網膜的信息線索 25
3.2.2　雙眼視覺信息線索 27
3.2.3　單眼視覺信息線索 29
3.3　結論 36
第4章頭戴式顯示裝置的組成技術… 37
4.1　顯示裝置的基礎知識 37
4.1.1　視覺方式 37
4.1.2　顯示裝置的類型 39
4.1.3　成像和顯示技術 39
4.2　相關術語和概念 44
4.2.1　關於光 45
4.2.2　顯示裝置的性能和特性 45
4.3　視覺結構 47
4.4　結論 52
第5章　增強性顯示裝置 53
5.1　雙眼雙通道式增強現實顯示裝置 53
5.1.1　Epson Moverio BT-300 53
5.1.2　Lumus的DK-50開發套件 55
5.1.3　AtheerAiR眼鏡 56
5.1.4　DAQRI智慧型頭盔 58
5.1.5　Osterhout設計集團的R-7智慧型眼鏡 59
5.1.6　NVIS公司的nVisor ST50 61
5.1.7　微軟公司的HoloLens 62
5.1.8　索尼的SmartEyeglass SED-E1 63
5.2　單眼式增強現實顯示裝置 65
5.2.1　Vuzix的M100智慧型眼鏡 65
5.2.2　Vuzix的M300智慧型眼鏡 66
5.2.3　Google Glass 67
5.3　結論 69
第6章　完全沉浸式顯示裝置 71
6.1　個人電腦-控制台驅動的顯示裝置 71
6.1.1　Oculus Rift CV1 71
6.1.2　HTC Vive 73
6.1.3　Sony PlayStation VR 75
6.1.4　開放源碼虛擬現實開發工具包 76
6.2　基於智慧型手機的顯示裝置 78
6.2.1　Google Cardboard 78
6.2.2　三星GearVR 79
6.3　計算機輔助虛擬環境和牆壁式虛擬環境 80
6.4　半球形和球形 83
6.5　結論 84
第7章　聽覺的機制 85
7.1　定義聲音 85
7.1.1　回聲和混響 86
7.1.2　聽覺的動態範圍 87
7.2　聽覺通道 87
7.2.1　外耳 88
7.2.2　中耳 89
7.2.3　內耳 89
7.2.4　從單耳聽覺到雙耳聽覺 92
7.3　聲音線索和三維定位 92
7.4　前庭系統 96
7.5　結論 97
第8章　聽覺顯示裝置 98
8.1　傳統的音頻設備 98
8.1.1　單耳音頻 98
8.1.2　立體音頻 99
8.1.3　環繞聲 101
8.1.4　雙耳音頻錄製 103
8.2　結論 111
第9章　觸覺的機制 112
9.1　觸覺的科學 112
9.2　皮膚的解剖結構和組成 113
9.2.1　皮膚的層狀結構 113
9.2.2　觸覺 114
9.2.3　運動感覺 121
9.3　結論 123
第10章　觸覺和力反饋裝置 124
10.1　觸錯覺 124
10.2　觸覺反饋裝置 125
10.2.1　Gloveone 126
10.2.2　TeslaSuit 128
10.2.3　幻觸音頻和觸覺聲轉導 130
10.2.4　SubPac 130
10.2.5　Woojer 130
10.2.6 Clark Synthesis公司的Full Contact Audio觸覺音頻轉導器 132
10.3　力反饋裝置 132
10.3.1　CyberGlove Systems公司的CyberGrasp 133
10.3.2　Geomagic Touch X幻觸裝置 134
10.4　結論 135
第11章跟蹤位置、方向和運動的感應器 136
11.1　感應器技術簡介 136
11.2　光學跟蹤器 137
11.2.1　多攝像頭光學跟蹤器 137
11.2.2　光學感應器 138
11.2.3　微軟的Kinect 140
11.3　信標跟蹤器 141
11.4　電磁跟蹤器 142
11.5　慣性感應器 143
11.5.1　慣性感應器的功能原理 144
11.5.2　集成案例 144
11.6　聲學感應器 145
11.7　結論 147
第12章　導航和互動的實現裝置 148
12.1　二維和三維互動及導航的對比 148
12.2　手動界面的重要性 149
12.3　手和手勢跟蹤 150
12.3.1　手套 150
12.3.2　雙棒/成對控制器 152
12.4　全身跟蹤 154
12.5　遊戲和娛樂界面 155
12.6　通過意識導航 156
12.7　結論 157
第三部分　增強和虛擬現實的套用
第13章　遊戲與娛樂 160
13.1　虛擬現實與藝術 160
13.2　遊戲 161
13.2.1　單人第一人稱遊戲 161
13.2.2　多人第一人稱遊戲 162
13.2.3　大型多人第一人稱遊戲 162
13.2.4　基於位置的娛樂 163
13.3　沉浸式視頻/電影虛擬現實 164
13.4　結論 166
第14章　建築與施工 167
14.1　人造空間 167
14.2　建築設計：Mangan Group Architects 168
14.3　施工管理 169
14.3.1　Mortenson Construction 170
14.3.2　Nabholz Construction 172
14.4　房地產銷售套用 173
14.5　建築聲學 174
14.6　結論 174
第15章　科學與工程 175
15.1　模擬與創新 175
15.2　船舶製造與海洋工程 175
15.2.1 英國皇家海軍26型全球戰鬥艦 176
15.2.2 英國皇家海軍機敏級核潛艇 176
15.3　汽車工程 177
15.4　航空航天工程 179
15.5　核工程與製造業 181
15.6　結論 183
第16章　健康與醫療 184
16.1　推動醫療領域發展 184
16.2　培訓方面的套用 184
16.2.1 HelpMeSee白內障手術模擬器 185
16.2.2　Simodont牙醫培訓系統 186
16.3　治療方面的套用 187
16.3.1　創傷後應激障礙 187
16.3.2　Bravemind 188
16.3.3　恐懼症 189
16.3.4　血管成像 190
16.3.5　醫學信息學 191
16.4　結論 194
第17章　航空航天與國防 195
17.1　飛行模擬與訓練 195
17.2　任務規劃與預演 197
17.2.1　步兵訓練系統 198
17.2.2 PARASIM虛擬現實降落傘飛行模擬器 198
17.3　步兵情景意識 200
17.4　高級座艙電子設備 202
17.4.1　軍用領域 202
17.4.2　商用航空領域 204
17.4.3　民用領域 205
17.5　太空任務 206
17.6　結論 208
第18章　教育 209
18.1　實踐型技能培養 209
18.1.1　VRTEX 360焊接模擬器 209
18.1.2　SimSpray噴漆培訓系統 211
18.2　理論、知識習得與概念形成 212
18.2.1　建築專業教育 212
18.2.2　谷歌Expeditions先鋒項目 214
18.3　結論 215
第19章　信息控制與大數據可視化 217
19.1　什麼是大數據 217
19.2　大數據分析與人類視野 218
19.2.1　縱向研究數據的可視化 218
19.2.2　跨領域開採的數據可視化 220
19.3　結論 222
第20章　遙控機器人與遠程臨場技術 223
20.1　遙控機器人與遠程臨場的定義 223
20.2　太空套用與機器人太空人Robonaut 223
20.3　海底套用 225
20.4　地面與空中套用 226
20.4.1　DORA靈巧型移動觀測自動化系統 227
20.4.2　Transporter3D自助式遠程臨場系統 227
20.5　結論 228
第四部分　人體、法律和社會因素
第21章　人體因素考量 230
21.1　什麼是人體因素 230
21.2　身體副作用 231
21.2.1 虛擬世界與現實世界的對比 231
21.2.2　視覺誘發的暈動症 231
21.3　視覺副作用 235
21.3.1　輻輳-調節衝突 235
21.3.2　潛在影響 237
21.4　結論 237
第22章　法律與社會問題 238
22.1　法律問題 238
22.1.1　潛在產品責任 238
22.1.2 潛在的法庭套用與意義 241
22.1.3　虛擬世界法 242
22.2　道德和倫理問題 243
22.2.1 暴力型第一人稱遊戲 243
22.2.2　自由言論問題 244
22.3　結論 245
第23章　未來 246
23.1　以廣角看未來 246
23.2　短期藍圖 247
23.3　長期展望 247
23.3.1 向增強現實顯示器過渡 248
23.3.2　觸覺與力反饋設備 249
23.3.3　3D音效 249
23.3.4　軟體 249
23.4　結論 250
附錄A　參考文獻 251
附錄B　資源清單 278

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