虛擬現實與增強現實技術概論

《虛擬現實與增強現實技術概論》是由婁岩主編，2016年清華大學出版社出版的21世紀高等學校規劃教材。該教材可作為高等院校基礎教學用書，也可作為虛擬技術套用研究用書，還可作為虛擬技術愛好者的參考用書。

全書分為12章。內容包括：虛擬現實技術概論、虛擬現實系統的輸入設備、虛擬現實系統的輸出設備、虛擬現實的計算體系結構等。

基本介紹

• 書名：虛擬現實與增強現實技術概論
• 作者：婁岩
• ISBN：9787302444800
• 類別：21世紀高等學校規劃教材
• 頁數： 244頁
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2016年7月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16開
• 字數：405千字
• CIP核字號：2016171544

成書過程

修訂過程

虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）在人們生活中的套用越來越廣泛，在教育界的套用更是意義顯著，對提高教學效率和學生學習效果尤為重要，大學生需要成為虛擬現實技術的套用者與受益者。但真正懂得和了解VR與AR的人並不多，為改變這種不協調的現象，作者編寫了《虛擬現實與增強現實技術概論》一書。

該教材第1章由婁岩編寫，第2章由鄭琳琳編寫，第3章由龐東興編寫，第4章由劉佳編寫，第5章由丁林編寫，第6章由徐東雨編寫，第7章由馬瑾編寫，第8章由李靜編寫，第9章由鄭璐編寫，第10章由曹鵬編寫，第11章由劉尚輝編寫，第12章由郭婷婷編寫。

出版工作

2016年7月1日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
賈斌、薛陽	傅瑞學	胡偉民	沈露

內容簡介

全書分為12章。第1章為虛擬現實技術概論，第2章為虛擬現實系統的輸入設備，第3章為虛擬現實系統的輸出設備，第4章為虛擬現實的計算體系結構，第5章為虛擬現實系統的核心技術，第6章為三維全景技術，第7章為虛擬現實技術的套用，第8章為虛擬現實技術的相關軟體，第9章為三維建模工具3ds Max，第10章為三維開發工具Unity 3D，第11章為虛擬實驗室概述，第12章為增強現實技術。還介紹了三維建模軟體3ds Max和Unity 3D的使用技巧，並給出了具體實例。

教材目錄

第1章虛擬現實技術概論; 1.1虛擬現實技術的基本概念; 1.1.1虛擬現實技術定義; 1.1.2虛擬現實技術的特性; 1.1.3虛擬現實系統的組成; 1.1.4虛擬現實的關鍵技術; 1.2虛擬現實系統的分類; 1.2.1沉浸式虛擬現實系統; 1.2.2增強虛擬現實系統; 1.2.3桌面式虛擬現實系統; 1.2.4分散式虛擬現實系統; 1.3虛擬現實技術的主要研究對象; 1.4虛擬現實技術的套用; 1.5虛擬現實技術的發展和現狀; 1.5.1虛擬現實技術發展歷程; 1.5.2虛擬現實技術研究現狀; 1.5.3虛擬現實技術的發展趨勢; 本章小結; 第2章虛擬現實系統的輸入設備; 2.1三維位置跟蹤器; 2.1.1跟蹤器的性能參數; 2.1.2機械跟蹤器; 2.1.3電磁跟蹤器; 2.1.4超音波跟蹤器; 2.1.5光學跟蹤器; 2.1.6慣性跟蹤器; 2.1.7GPS跟蹤器; 2.1.8混合跟蹤器; 2.2虛擬現實系統的互動接口; 2.2.1手勢接口; 2.2.2三維滑鼠; 2.2.3數據衣; 本章小結; 第3章虛擬現實系統的輸出設備; 3.1圖形顯示設備; 3.1.1人類視覺系統; 3.1.2頭盔顯示器; 3.1.3沉浸式立體投影系統; 3.1.4立體眼鏡; 3.2聲音顯示設備; 3.2.1三維聲音; 3.2.2人類的聽覺系統; 3.2.3基於HRTF的三維聲音; 3.2.4基於揚聲器的三維聲音; 3.3觸覺反饋; 3.3.1人類的觸覺系統; 3.3.2觸覺反饋接口; 3.3.3力反饋接口; 本章小結; 第4章虛擬現實的計算體系結構; 4.1繪製流水線; 4.1.1圖形繪製流水線; 4.1.2觸覺繪製流水線; 4.2圖形體系結構; 4.2.1基於PC的圖形體系結構; 4.2.2基於工作站的體系結構; 4.3分散式虛擬現實體系結構; 4.3.1多流水線同步; 4.3.2聯合定位繪製流水線; 4.3.3分散式虛擬環境; 本章小結; 第5章虛擬現實系統的核心技術; 5.1三維建模技術; 5.1.1幾何建模技術; 5.1.2物理建模技術; 5.1.3行為建模技術; 5.2立體顯示技術; 5.2.1雙目視差顯示技術; 5.2.2全息技術; 5.3真實感實時繪製技術; 5.3.1真實感繪製技術; 5.3.2圖形實時繪製技術; 5.4三維虛擬聲音的實現技術; 5.5人機互動技術; 5.5.1手勢識別技術; 5.5.2面部表情識別技術; 5.5.3眼動跟蹤技術; 5.5.4語音識別技術; 5.6碰撞檢測技術; 本章小結; 第6章三維全景技術; 6.1三維全景概述; 6.1.1三維全景的分類; 6.1.2三維全景特點; 6.1.3三維全景的套用領域; 6.2全景照片的拍攝硬體; 6.2.1硬體設備; 6.2.2硬體配置方案; 6.3全景照片的拍攝技巧; 6.4三維全景的軟體實現方法; 6.4.1常見的三維全景軟體; 6.4.2三維全景圖的軟體實現; 本章小結; 第7章虛擬現實技術的套用; 7.1虛擬現實技術的早期套用; 7.1.1虛擬現實技術套用的起源; 7.1.2虛擬現實技術早期套用領域; 7.2虛擬現實技術的現代套用; 7.2.1虛擬遊戲套用; 7.2.2虛擬醫療保健套用; 7.2.3虛擬工程製造業套用; 7.2.4虛擬城市規劃套用; 7.2.5虛擬軍事套用; 7.2.6虛擬娛樂與社交網路套用

7.2.7虛擬商業套用; 7.2.8虛擬教育套用; 7.3虛擬現實技術套用的未來發展; 本章小結; 第8章虛擬現實技術的相關軟體; 8.1三維建模軟體; 8.1.13ds Max; 8.1.2Maya; 8.1.3Autodesk 123D; 8.1.4Blender; 8.2虛擬現實開發平台; 8.2.1Unity 3D; 8.2.2Virtools; 8.2.3VRP; 8.3Web3D技術; 8.3.1Web3D的實現技術; 8.3.2Web3D的產品和技術解決方案; 本章小結; 第9章三維建模工具3ds Max; 9.1基本操作; 9.1.1軟體啟動與退出; 9.1.2檔案的打開與保存; 9.1.3工作界面布局; 9.1.4視圖區常用操作; 9.1.5主工具列常用工具; 9.2基礎建模; 9.2.1內置幾何體建模; 9.2.2以樣條線為基礎建模; 9.2.3常用複合建模; 9.3材質與貼圖; 9.3.1精簡材質編輯器; 9.3.2貼圖類型; 9.3.3貼圖坐標; 9.4攝影機與燈光; 9.4.1攝影機簡介; 9.4.2燈光簡介; 9.5動畫生成的基本流程; 本章小結; 第10章三維開發工具Unity 3D; 10.1Unity 3D簡介; 10.2Unity 3D入門及功能介紹; 10.2.1Unity 3D的版本; 10.2.2Unity 3D的安裝; 10.2.3Unity 3D界面及選單介紹; 10.3第一個Unity 3D程式Hello Cube; 10.4調試程式; 10.4.1顯示Log; 10.4.2設定斷點; 10.5光影; 10.5.1光源類型; 10.5.2環境光與霧; 10.6地形; 10.7天空盒; 10.8物理引擎; 10.9動畫系統; 10.10外部資源套用; 10.10.1貼圖; 10.10.23ds Max靜態模型導出; 10.10.33ds Max動畫導出; 本章小結; 第11章虛擬實驗室概述; 11.1虛擬實驗室簡介; 11.1.1虛擬實驗室定義; 11.1.2虛擬實驗室案例; 11.1.3虛擬實驗室的基本組成; 11.1.4虛擬實驗室的基本功能; 11.1.5虛擬實驗室的主要特點; 11.1.6虛擬實驗室的類型; 11.2虛擬實驗室的國內外發展狀況; 11.2.1國外虛擬實驗室發展狀況; 11.2.2國內虛擬實驗室發展狀況; 11.3虛擬實驗室建設設計; 本章小結; 第12章增強現實技術; 12.1增強現實技術概述; 12.1.1增強現實技術; 12.1.2國內外發展狀況; 12.1.3增強現實系統的基本結構; 12.1.4增強現實與虛擬現實的聯繫與區別; 12.2增強現實核心技術; 12.2.1顯示技術; 12.2.2三維註冊技術; 12.2.3標定技術; 12.3移動增強現實技術; 12.3.1移動增強現實; 12.3.2移動增強現實體系構架; 12.3.3移動增強現實的核心技術; 12.3.4移動增強現實技術的套用; 12.3.5移動增強現實技術發展方向; 12.4增強現實的開發工具; 12.4.1ARToolKit簡介; 12.4.2Vuforia簡介; 12.4.3增強現實其他開發工具; 12.5增強現實的主要套用領域; 12.5.1娛樂領域; 12.5.2教育領域; 12.5.3產品裝配、檢驗與維修領域; 12.5.4軍事領域; 12.5.5醫療診斷領域; 12.5.6其他領域; 12.6增強現實技術未來發展趨勢; 本章小結; 參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材配有配套教材——《虛擬現實與增強現實技術概論實驗指導與習題集》。

書名	書號	出版社	作者
《虛擬現實與增強現實技術概論實驗指導與習題集》	9787302444848	清華大學出版社	婁岩

教材特色

該教材通以典型案例貫穿其中，並對書中涉獵的晦澀難懂的專業辭彙全部進行了注釋。

該教材的一個亮點是既介紹了虛擬現實技術，也概括了增強現實技術，並且從操作套用的角度引導讀者學會三維建模工具的使用，使讀者既具備基本理論知識又有實際操作能力，成為虛擬現實技術的掌握者和套用者。

該教材從VR和AR技術自身的本質和套用出發，介紹了其理論基礎和技術使用方法，強調知識的系統性、實用性；理論與實踐操作兼顧，使讀者在理論知識與實踐操作技能上同時得到訓練提高，強化虛擬建模操作及模型導入、發布等套用實踐鍛鍊，書中全部操作在機器上進行了檢驗通過。

作者簡介

婁岩，男，中國醫科大學計算機中心和計算機教研室主任、教授。從事計算機和信息技術研究工作。自主研發出中國醫科大學用於教學和管理的“教學資源網際網路平台”和“教學管理區域網路平台”。主編《大數據技術》和《虛擬現實》等教材。獲得2017年中國醫藥教育協會教育創新個人一等獎。