虛擬現實理論與實踐

《虛擬現實理論與實踐》是2017年5月清華大學出版社出版的圖書，作者是張泊平。

基本介紹

• 中文名：虛擬現實理論與實踐
• 作者：張泊平
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2017年5月
• 定價：45 元
• ISBN：9787302467175

內容簡介

虛擬現實技術利用計算機生成可互動的三維空間，營造使人的感官沉浸其中的人工環境，被譽為“下一代網際網路”和“下一代移動計算平台”，有潛力成為下一個重大通用計算平台。隨著相關研究的逐步深入，虛擬現實將深入連線人們的生活，大幅度縮小人與人之間溝通的距離，虛擬現實視頻連線、虛擬現實教學都將會改變人們的行為方式，給人們的工作和生活帶來很多便利。

本書是作者根據近十年來對虛擬現實技術的研究成果編寫的，不僅介紹了虛擬現實的理論與方法，而且以國際流行的虛擬現實平台Unity3D為主，重點講解了虛擬現實的關鍵技術、人機互動、虛擬現實工程技術實踐，並以實際案例分析貫穿始終。對於提高讀者的虛擬現實素養具有一定的指導意義。針對學習者的特點力求理論表述通俗易懂，內容新穎實用，儘量用實例來詮釋概念和方法，使讀者能夠輕鬆地掌握虛擬現實工程實踐的方法和技巧，進而在工作崗位上很快地進入角色。

本書可以作為高等院校數字媒體技術、數字媒體藝術、圖形圖像、計算機套用等本科相關專業高年級學生的學習參考用書，也可作為虛擬現實愛好者、虛擬現實技術套用研究人員的參考資料。

圖書目錄

第1章虛擬現實概述1

1.1虛擬現實的基本概念1

1.2虛擬現實的特點2

1.3虛擬現實技術的意義2

1.4虛擬現實系統的組成3

1.5虛擬現實系統的分類4

1.6虛擬現實設備6

1.7虛擬現實技術的套用研究6

1.7.1虛擬現實技術在城市規劃領域中的套用7

1.7.2虛擬現實技術在室內設計中的套用7

1.7.3虛擬現實技術在房產開發中的套用8

1.7.4虛擬現實技術在工業仿真中的套用9

1.7.5虛擬現實技術在文物古蹟中的套用9

1.7.6虛擬現實技術在虛擬社區中的套用10

1.7.7虛擬現實技術在道路橋樑中的套用11

1.8虛擬現實的技術瓶頸12

1.9增強現實13

1.9.1增強現實的概念13

1.9.2增強現實的形式14

1.9.3增強現實的實現方法16

1.9.4增強現實的實現方式17

1.9.5VR與AR/MR17

參考文獻20

第2章虛擬現實關鍵技術21

2.1計算機視覺21

2.2虛擬現實的基本原理23

2.3基於圖像繪製的虛擬現實技術25

2.3.1三維建模技術25

2.3.2幾何建模技術26

2.3.3三維圖形變換27

2.3.4OpenGL技術28

2.4基於圖像的虛擬現實技術29

2.4.1基於圖像的建模與繪製技術29

2.4.2全光函式30

2.4.3幾種典型的IBMR技術及其虛擬現實系統37

2.5碰撞檢測技術44

2.6人機互動技術46

2.6.1Unity3D46

2.6.2VRPlatform50

2.6.3Virtools50

2.6.4Quest3D51

參考文獻52

虛擬現實理論與實踐

第3章虛擬現實三維建模技術53

3.1精確三維建模方法53

3.1.1逆向建模技術53

3.1.2AutoCAD等其他軟體三維建模57

3.1.3基於遙感影像的三維城市建模方法57

3.1.4基於雷射、雷達的建模方法57

3.1.5圖形數據格式轉換57

3.2輔助三維建模方法58

3.2.13ds Max人工建模58

3.2.23ds Max程式建模59

3.3三維建模紋理數據的獲取59

3.4材質燈光技術60

3.5渲染與烘焙技術60

3.6三維模型最佳化技術61

3.6.1虛擬現實建模原則61

3.6.2導入模型常見問題61

3.6.3三維模型最佳化方法62

參考文獻65

第4章虛擬現實人機互動66

4.1人機互動66

4.2人機互動研究現狀66

4.3虛擬現實技術在人機互動中的優勢67

4.4虛擬現實人機互動的發展前景69

4.5Unity3D虛擬互動技術69

4.5.1Unity3D資源包70

4.5.2Unity腳本71

4.5.3光照貼圖 UV76

4.5.4啟用DirectX圖形API功能76

4.5.5UnityGUI控制78

4.5.6地形編輯器82

4.5.7物理特效84

4.5.8音頻設計89

4.5.9粒子系統92

參考文獻99

第5章虛擬互動式教學輔助系統100

5.1飛機引擎拆裝工程背景100

5.2飛機引擎三維拆裝互動系統概述100

5.2.1系統組成101

5.2.2系統功能102

5.2.3系統接口103

5.3飛機引擎三維拆裝虛擬互動系統設計104

5.3.1用戶登錄場景設計105

5.3.2選擇系統場景110

5.3.3異步載入場景112

5.3.4主場景的編寫——三維互動類場景系統112

5.3.5主場景的編寫——三維自動互動類場景系統121

參考文獻123

第6章互動式室內外虛擬漫遊系統124

6.1虛擬場景漫遊的開發技術124

6.1.1基於幾何圖形的虛擬漫遊技術125

6.1.2基於圖像的虛擬漫遊技術125

6.1.3基於圖形與圖像混合建模的虛擬漫遊技術126

6.2虛擬漫遊中的關鍵技術126

6.2.1場景簡化的細節層次技術126

6.2.2碰撞檢測技術127

6.2.3路徑規劃技術127

6.3數據準備與預處理129

6.3.1預處理129

6.3.2基本設定129

6.3.3修改視角控制鍵為右鍵133

6.3.4如何取消瀏覽視窗上的右鍵選單134

6.3.5植物效果設定134

6.3.6水面效果的設定138

6.3.7烘焙光影貼圖的處理138

6.4互動式漫遊系統設計流程140

6.5互動式漫遊系統設計141

6.5.1功能需求141

6.5.2系統設計142

6.5.3互動設計143

6.6互動式漫遊系統實現144

6.6.1互動式界面實現144

6.6.2室內漫遊實現150

6.6.3室外漫遊實現163

參考文獻164

第7章線上虛擬房地產展銷系統套用165

7.1線上虛擬房地產展銷系統工程背景165

7.1.1傳統銷售模式和虛擬展示互動模式比較166

7.1.2線上虛擬房地產展銷系統功能需求166

7.1.3線上虛擬房地產展銷系統項目特點166

7.2線上虛擬房地產展銷系統架構167

7.2.1展示子系統167

7.2.2互動子系統168

7.2.3存儲子系統168

7.3線上虛擬房地產展銷系統關鍵技術168

7.3.1NGUI外掛程式技術168

7.3.2node.js 技術169

7.4小區模型和場景設計169

7.4.1小區CAD建模169

7.4.2搭建綜合場景169

7.4.3模型渲染與烘焙170

7.4.4模型導出171

7.5線上房地產系統互動功能設計171

7.5.1程式整體架構172

7.5.2序列幀動畫調用172

7.5.3場景中的行走攝像機172

7.5.4場景材質與模型替換174

7.5.5銷控表設計175

7.5.6房貸計算器設計176

7.5.7自動截圖功能截圖176

7.6虛擬互動功能系統實現178

7.6.1界面設計178

7.6.2展示子系統實現183

7.6.3互動子系統185

7.6.4存儲子系統185

7.7系統調試與運行185

7.7.1功能測試185

7.7.2系統測試192

參考文獻196

第8章古建築數位化保護系統197

8.1古建築數位化保護工程背景197

8.1.1古建築數位化保護的目的198

8.1.2古建築數位化保護的意義198

8.1.3古建築數位化保護的內容199

8.2古建築的保護研究現狀199

8.2.1傳統的古建築保護方式以及存在的問題199

8.2.2數位化保護古建築的方式200

8.3數位化保護的關鍵技術200

8.3.1CAD技術200

8.3.2三維建模技術200

8.3.3VRP虛擬現實技術201

8.3.4虛擬互動技術201

8.4春秋樓三維模型和數位化場景設計201

8.4.1現場照片採集201

8.4.2平面模型處理201

8.4.3處理貼圖203

8.4.4三維模型製作203

8.4.5場景搭建205

8.4.6燈光205

8.4.7模型渲染與烘焙206

8.4.8模型導出207

8.5虛擬系統互動設計207

8.5.1場景檢查207

8.5.2添加相機207

8.5.3設定路徑動畫208

8.5.4添加按鈕208

8.5.5添加導航圖210

8.5.6添加背景音樂210

8.5.7運行預覽211

8.5.8項目設定211

8.5.9編譯檔案212

8.5.10系統運行212

參考文獻213

第9章智慧城市環保監測系統214

9.1智慧城市環保監測工程背景214

9.2智慧城市環保監測的意義214

9.3智慧城市環保監測關鍵技術215

9.3.1系統開發環境215

9.3.2C#語言215

9.3.3NGUI外掛程式216

9.3.4控制、顯示分屏操作217

9.4智慧城市環保監測需求分析217

9.5智慧城市環保監測系統總體設計218

9.6智慧城市環保監測系統詳細設計與實現218

9.6.1分屏控制模組218

9.6.2環保監測模組221

9.6.3UI控制模組230

9.7智慧城市環保監測系統測試231

9.7.1測試說明231

9.7.2測試的結果232

9.7.3軟體測試的小結233

參考文獻233

第10章虛擬三維城市數字景觀系統235

10.1虛擬數字景觀系統開發背景235

10.2系統開發的意義235

10.3國內外研究現狀236

10.4虛擬數字三維景觀系統功能需求237

10.5虛擬數字三維景觀系統系統設計238

10.5.1系統總體設計目標238

10.5.2三維景觀模型設計238

10.5.3互動界面設計240

10.5.4漫遊互動功能設計241

10.6虛擬數字三維景觀系統實現241

10.6.1系統主界面實現241

10.6.2遊覽選擇界面實現245

10.6.3景點概覽界面實現247

10.6.4自主遊覽界面實現248

10.6.5景點遊覽實現249

10.7運行程式並發布252

10.8虛擬數字三維景觀系統測試253

10.8.1測試目的與原則253

10.8.2測試方案253

10.8.3測試結果254

10.8.4測試總結256

參考文獻256

附錄A257

附錄A.1攝像機行走257

附錄A.2HTTP協定伺服器259

附錄A.3讀取與寫入數據261

附錄A.4用戶登錄驗證265

附錄A.5IP設定267

附錄A.6序列幀動畫268

附錄A.7全景觀看271

附錄A.8相冊看圖274

附錄A.9換模型278

附錄A.10換材質280

附錄A.11房貸計算器283