虛擬現實 : 接口、應用與設計, 2/e (Understanding Virtual Reality: Interface, Application, and Design, 2/e)

威廉·R.謝爾曼（William R. Sherman），印第安納大學高級視覺化實驗室研究技術部高級技術顧問，領導科學視覺化和虛擬實境方面的研究。他教授大學部和研究生的虛擬實境和視覺化相關課程長達20年，曾任教於內華達大學雷諾分校（UNR）和伊利諾大學厄巴納-香檳分校（UIUC）。 此前，他在沙漠研究所（DRI）建立了高級視覺化、計算和建模中心（CAVCaM），領導虛擬實境和視覺化方面的工作，包括監督FLEXCAVE式虛擬實境系統和六面CAVE系統的安裝。在加入DRI之前，他曾在UIUC國家超級計算應用中心（NCSA）領導虛擬實境方面的工作，與電子視覺化實驗室合作安裝和操作第二套CAVE虛擬實境系統。 他獨立或參與撰寫了許多關於科學視覺化和虛擬實境的書籍和論文，並曾擔任2008年IEEE虛擬實境會議的主席。

譯者序
序 言
前 言
作者簡介
第一部分 什麼是虛擬現實
第1章 虛擬現實概述  3
1.1 定義虛擬現實  4
1.2 虛擬現實體驗的5個關鍵要素  4
1.2.1 關鍵要素1和2：參與者和創作者  5
1.2.2 關鍵要素3：虛擬世界  5
1.2.3 關鍵要素4：沈浸感  6
1.2.4 關鍵要素5：交互性  8
1.2.5 綜合5個關鍵要素  11
1.2.6 虛擬現實範式  12
1.3 虛擬現實、遠程呈現、增強現實和賽博空間  14
1.3.1 人工現實  14
1.3.2 虛擬  15
1.3.3 虛擬世界和虛擬環境  15
1.3.4 賽博空間  16
1.3.5 增強現實  16
1.3.6 遠程呈現  18
1.4 虛擬現實的歷史：虛擬現實技術從何而來  20
1.5 本章小結  40

第2章 作為媒介的虛擬現實  42
2.1 通過媒介交流  42
2.2 媒介的內容：虛擬世界  43
2.3 溝通：思想的傳遞  45
2.4 人類傳播媒介的共性問題  50
2.4.1 虛擬世界的界面  50
2.4.2 語言  52
2.4.3 作者關係（與創作者關係）  56
2.4.4 虛擬現實有什麼特別之處  57
2.5 虛擬現實媒介的研究  57
2.5.1 敘事：無動機與交互  57
2.5.2 形式和流派  61
2.5.3 體驗與信息  62
2.5.4 虛擬現實：吸引力媒介之一  65
2.5.5 捕捉虛擬現實體驗  66
2.6 本章小結  71

第二部分 虛擬現實係統
第3章 人類參與者  77
3.1 將人與模擬連接起來  78
3.1.1 人機界面  79
3.1.2 可供性  79
3.1.3 虛擬現實中的可供性  81
3.2 人類感知系統  83
3.2.1 感覺：感知的生理方面  84
3.2.2 視覺感知  91
3.2.3 聽覺感知  101
3.2.4 觸覺感知  105
3.2.5 前庭感知  109
3.2.6 嗅覺感知  111
3.2.7 味覺感知  112
3.2.8 跨感官效應和虛擬現實  112
3.3 臨場感和具身化：虛擬世界中的自我感知  114
3.3.1 臨場感的概念  114
3.3.2 臨場感的決定因素和反應  118
3.3.3 測量臨場感  122
3.3.4 具身化  123
3.3.5 增加虛擬世界的“真實性”  127
3.3.6 破壞臨場感：讓世界變得不那麼真實的因素  130
3.4 本章小結  131

第4章 輸入：連接參與者與虛擬世界  132
4.1 輸入技術  133
4.1.1 主動與被動輸入  134
4.1.2 連續與離散輸入  134
4.1.3 帶寬：信息的數量/類型  136
4.1.4 與相對輸入（參考系）  137
4.1.5 物理與虛擬輸入  139
4.1.6 輸入分類  139
4.1.7 位置跟蹤技術  144
4.2 在虛擬現實係統中使用輸入  158
4.2.1 跟蹤身體位置  158
4.2.2 物理輸入設備  164
4.2.3 身體姿勢和手勢識別  175
4.2.4 語音識別（音頻輸入）  177
4.3 本章小結  180

第5章 輸出：連接虛擬世界與參與者  181
5.1 視覺顯示  182
5.1.1 視覺顯示的屬性  182
5.1.2 視覺顯示範式  210
5.1.3 非封閉（透視）頭戴式顯示器  229
5.1.4 智能手機虛擬現實頭戴式顯示器  234
5.1.5 頭戴式投影顯示器  237
5.1.6 手持式虛擬現實  239
5.1.7 視覺顯示小結  242
5.2 聽覺顯示  243
5.2.1 聽覺顯示的屬性  243
5.2.2 聽覺顯示範式  249
5.3 觸覺顯示  252
5.3.1 觸覺顯示的屬性  254
5.3.2 觸覺顯示範式  259
5.3.3 觸覺顯示器  259
5.3.4 末端執行器顯示器  264
5.3.5 機器人形顯示器  269
5.3.6 被動觸覺顯示  272
5.3.7 混合顯示器  273
5.3.8 3D硬拷貝  273
5.3.9 觸覺顯示小結  274
5.4 前庭和其他感官顯示  275
5.4.1 前庭顯示  276
5.4.2 嗅覺、味覺和其他感官  280
5.5 本章小結  281

第6章 虛擬世界的表示  282
6.1 虛擬世界的表示問題  283
6.1.1 逼真性  286
6.1.2 人類的理解能力  291
6.1.3 選擇一個映射  296
6.1.4 定量和定性表示  299
6.1.5 與VR相關的表示問題  303
6.2 VR中的視覺表示  305
6.2.1 如何在VR體驗中使用視覺  305
6.2.2 融入現實世界  308
6.3 VR中的聽覺表示  309
6.3.1 聲音的特性  309
6.3.2 如何在VR體驗中使用聲音  310
6.4 VR中的觸覺表示  314
6.4.1 觸覺的特點  314
6.4.2 如何在VR體驗中使用觸覺  315
6.5 其他感官表示  319
6.5.1 前庭表示  319
6.5.2 嗅覺和味覺表示  320
6.6 表示小結  320
6.7 渲染系統  321
6.8 視覺渲染系統  325
6.8.1 視覺渲染的方法  325
6.8.2 渲染複合視覺場景  330
6.8.3 視覺渲染延遲  340
6.8.4 視覺渲染過程  345
6.9 聽覺渲染系統  350
6.9.1 聲音渲染方法  351
6.9.2 渲染複合聲音  356
6.9.3 聲音渲染過程  361
6.10 觸覺渲染系統  368
6.10.1 觸覺渲染方法  368
6.10.2 使用力顯示渲染複雜的觸覺場景  375
6.10.3 觸覺渲染過程  376
6.11 其他感官的渲染  381
6.11.1 渲染前庭感知  381
6.11.2 渲染嗅覺和味覺  381
6.12 本章小結  382

第7章 與虛擬世界交互  383
7.1 交互設計基礎知識  384
7.2 用戶界面的隱喻  387
7.3 操作虛擬世界  389
7.3.1 操作方法  389
7.3.2 操作屬性  394
7.3.3 選擇  408
7.3.4 操作形式  422
7.3.5 操作小結  427
7.4 在虛擬世界中導航  427
7.4.1 尋路  428
7.4.2 旅行  436
7.4.3 導航小結  450
7.5 與他人交互  452
7.5.1 共享體驗  453
7.5.2 協作交互  457
7.6 與虛擬現實係統交互（元命令）  465
7.7 本章小結  466

第三部分 應用虛擬現實
第8章 將虛擬世界帶入生活  471
8.1 沈浸感  471
8.1.1 物理/感官沈浸感  471
8.1.2 精神沈浸感  472
8.1.3 現實主義在沈浸中的作用  473
8.2 提供環境  480
8.2.1 視角  480
8.2.2 場地  482
8.3 虛擬世界  487
8.3.1 虛擬世界的實體  487
8.3.2 對象建模與虛擬世界佈局  490
8.3.3 現實世界作為虛擬世界的一部分  493
8.4 虛擬世界規則：物理學  502
8.4.1 虛擬世界物理學的類型  503
8.4.2 虛擬世界物理學的範圍  506
8.4.3 模擬/數學模型  507
8.4.4 對象相互作用  507
8.4.5 虛擬世界的持續性  508
8.4.6 現實世界和虛擬世界的物理不一致  509
8.5 呈現虛擬現實體驗的軟件  510
8.5.1 虛擬現實軟件集成  511
8.5.2 遊戲引擎  513
8.5.3 網頁傳送虛擬現實  514
8.6 體驗創建過程  514
8.7 本章小結  516

第9章 體驗概念與設計：應用虛擬現實解決問題  518
9.1 虛擬現實能實現你的目標嗎  518
9.2 構思新的虛擬現實應用程序  522
9.2.1 從其他媒介改編  522
9.2.2 從現有的虛擬現實體驗汲取靈感或改編  526
9.2.3 從頭開始創造新的虛擬現實體驗  527
9.3 豐富的應用領域  527
9.4 虛擬現實體驗範例  537
9.5 設計虛擬現實體驗  542
9.5.1 設計要謹慎  542
9.5.2 原型  543
9.5.3 設計要考慮系統  543
9.5.4 設計要考慮場地  544
9.5.5 設計要考慮受眾  545
9.5.6 設計要吸引受眾  547
9.5.7 考慮社交交互  547
9.5.8 考慮設計權衡  548
9.5.9 設計用戶目標  549
9.5.10 設計體驗的結束  549
9.5.11 用戶測試  552
9.5.12 文檔、部署和評估體驗  552
9.6 虛擬現實設計的過去與未來  553
9.7 本章小結  554

第10章 虛擬現實：過去，現在，未來  556
10.1 虛擬現實的現狀  556
10.1.1 技術萌芽期  557
10.1.2 期望膨脹期  558
10.1.3 幻滅期  558
10.1.4 復甦期  558
10.1.5 成熟期  559
10.2 虛擬現實的成熟  560
10.2.1 實驗室中的虛擬現實  560
10.2.2 課堂中的虛擬現實  562
10.2.3 過渡：大眾用戶的吸引力媒介  563
10.3 虛擬現實的趨勢  564
10.3.1 增強現實的應用增加  565
10.3.2 更少的累贅  567
10.3.3 更高的感官保真度  568
10.3.4 軟件可用性  569
10.3.5 新驅動/顛覆性技術  570
10.4 對技術的回顧與預測  571
10.4.1 顯示技術  572
10.4.2 輸入技術  576
10.4.3 軟件  579
10.4.4 應用程序軟件的未來  582
10.5 本章小結：未來已來  583
參考文獻一