虛擬現實技術

目錄
第1章 虛擬現實技術概述 1
1.1 虛擬現實的概念 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 虛擬現實技術的特性 1
1.1.3 虛擬現實系統的組成 3
1.1.4 增強現實、混合現實、擴展現實技術 5
1.1.5 數字孿生技術 7
1.2 虛擬現實技術的發展現狀 11
1.2.1 虛擬現實技術的發展歷程 11
1.2.2 國內虛擬現實產業相關技術發展現狀 13
1.2.3 國外虛擬現實產業相關技術發展現狀 17
1.2.4 虛擬現實相關產業的發展現狀 20
1.3 虛擬現實技術的分類 21
1.3.1 桌面式虛擬現實系統 21
1.3.2 沈浸式虛擬現實系統 22
1.3.3 增強式虛擬現實系統 23
1.3.4 分布式虛擬現實系統 24
1.4 VR技術應用場景 25
1.4.1 VR技術+工業生產 25
1.4.2 VR技術+文化旅遊 26
1.4.3 VR技術+教育培訓 27
1.4.4 VR技術+商貿創意 28
1.4.5 VR技術+體育健康 29
1.4.6 VR技術+演藝娛樂 30
1.5 VR技術未來趨勢 31
1.5.1 VR關鍵技術發展趨勢 31
1.5.2 VR系統發展趨勢 32
1.5.3 VR產業發展趨勢 33
第2章 虛擬現實的關鍵技術 34
2.1 立體顯示技術 34
2.1.1 立體視覺的形成原理 34
2.1.2 雙目視差顯示技術 36
2.1.3 全息技術 38
2.2 三維建模技術 40
2.2.1 幾何建模 40
2.2.2 物理建模 44
2.2.3 運動建模 49
2.3 智能感知技術 54
2.3.1 語音識別技術 54
2.3.2 動作姿態識別技術 56
2.3.3 表情識別技術 57
2.3.4 眼動追蹤技術 59
2.3.5 多模態數據智能感知 60
2.4 虛擬人技術 60
2.4.1 自然語言處理技術 62
2.4.2 語音合成技術 63
2.4.3 情感識別技術 64
2.4.4 情感生成技術 65
2.4.5 虛擬人運動學引擎技術 66
2.5 人機交互技術 67
2.5.1 語音交互技術 68
2.5.2 手勢交互技術 69
2.5.3 面部交互技術 70
2.5.4 眼動交互技術 71
2.5.5 觸覺交互技術 72
2.5.6 其他感覺器官的反饋技術 73
2.6 虛擬現實引擎技術 74
2.6.1 虛擬現實引擎概述 74
2.6.2 虛擬現實引擎架構 75
2.6.3 常見虛擬現實引擎 76
第3章 虛擬現實系統的硬件設備 77
3.1 虛擬現實系統的構成 77
3.2 虛擬現實系統的輸入設備 79
3.2.1 跟蹤定位設備 79
3.2.2 人機交互設備 82
3.2.3 快速建模設備 87
3.2.4 其他數據采集設備 88
3.3 虛擬現實系統的輸出設備 89
3.3.1 視覺顯示設備 89
3.3.2 聽覺播放設備 91
3.3.3 觸覺反饋設備 94
3.3.4 嗅覺釋放設備 97
3.3.5 肌肉/神經刺激設備 98
3.3.6 意念控制設備 100
3.4 常見虛擬現實系統介紹 100
3.4.1 常見虛擬現實開發設備 100
3.4.2 常見虛擬現實系統平臺 102
第4章 虛擬現實技術的相關軟件 104
4.1 虛擬現實相關軟件發展概述 104
4.1.1 虛擬現實軟件的分類 104
4.1.2 虛擬現實軟件的發展歷程 104
4.1.3 虛擬現實軟件的發展趨勢 105
4.2 三維建模軟件 106
4.2.1 常見的三維建模軟件 106
4.2.2 3ds Max 106
4.2.3 Maya 108
4.2.4 Cinema 4D 110
4.2.5 Blender 111
4.3 虛擬現實開發平臺 113
4.3.1 常見的虛擬現實引擎 113
4.3.2 Unity 114
4.3.3 Unreal Engine 116
4.3.4 優鍩ThingStudio森工廠 118
4.3.5 VRP Quantum 119
4.3.6 其他虛擬現實開發軟件 120
4.4 Web3D技術 121
4.4.1 Web3D技術概述 121
4.4.2 可拓展語言VRML/X3D/X3DOM 122
4.4.3 HTML5與WebGL技術 124
4.4.4 WebXR技術 125
第5章 Unity開發基礎 127
5.1 Unity軟件概述 127
5.1.1 Unity發展歷史 127
5.1.2 Unity安裝 128
5.2 Unity面板界面 130
5.2.1 創建Unity項目 130
5.2.2 菜單欄 132
5.2.3 Scene（場景）面板 133
5.2.4 Hierarchy（層級）面板 137
5.2.5 Project（工程）面板 138
5.2.6 Inspector（檢視）面板 139
5.3 Unity引擎技術 140
5.3.1 物理引擎 140
5.3.2 剛體 140
5.3.3 碰撞器 142
5.3.4 觸發器（Trigger） 144
5.3.5 腳本 146
5.3.6 布料 149
5.3.7 關節組件 151
5.3.8 角色控制器 156
5.4 Unity資源系統 159
5.4.1 Terrain地形系統 159
5.4.2 材質、紋理（貼圖）和著色器 166
5.4.3 燈光 170
5.4.4 攝像機 171
5.4.5 音頻和視頻 173
5.4.6 3D模型對象 175
5.4.7 圖形開發者界面 177
5.4.8 預制體 186
5.4.9 天空盒 188
5.4.10 射線 190
5.4.11 粒子系統 193
5.5 Unity新版動畫系統 195
5.5.1 Mecanim動畫系統概念 195
5.5.2 核心組件介紹及創建 195
5.5.3 使用Animation面板添加動畫數據 197
5.5.4 Animator Controller 199
第6章 虛擬博物館仿真系統開發實踐 203
6.1 虛擬博物館概述 203
6.1.1 虛擬博物館介紹 203
6.1.2 制作流程 203
6.2 場景搭建與資源整合 204
6.2.1 創建項目 204
6.2.2 導入資源包和模型 205
6.2.3 場景搭建 206
6.2.4 展覽區搭建 207
6.2.5 場景燈光 211
6.2.6 碰撞器配置 213
6.2.7 UI界面制作 214
6.3 功能開發 222
6.3.1 自由漫步配置 223
6.3.2 玩家與展品交互配置 225
6.3.3 講解員講解配置 229
6.3.4 問答系統配置 243
6.3.5 加載頁面配置 248
6.4 項目導出 253
第7章 ThingJS開發基礎 254
7.1 森園區概述 254
7.1.1 介紹 254
7.1.2 特點 254
7.1.3 登錄森園區 254
7.2 森園區操作界面概覽 256
7.2.1 菜單欄 256
7.2.2 工具欄 258
7.2.3 3D資源面板 259
7.2.4 場景編輯 260
7.2.5 其他窗口 262
7.3 森園區搭建操作 263
7.3.1 設置參考圖 263
7.3.2 圈地畫墻 264
7.3.3 物體編輯 269
7.3.4 線路編輯 271
7.4 資源管理 273
7.4.1 模型上傳 273
7.4.2 更改模型類型和購買模型 274
7.5 森建築 274
7.6 ThingJS-X4（零代碼開發） 275
7.7 ThingJS-X4場景管理 276
7.7.1 場景導入 276
7.7.2 點位擺放（以園區為例） 278
7.8 模型管理 278
7.8.1 模型編輯 279
7.8.2 模型刪除 280
7.8.3 模型更換 280
7.8.4 模型導入和導出 280
7.9 孿生體管理 281
7.9.1 孿生體目錄 281
7.9.2 孿生體分類 282
7.9.3 孿生體實例 284
7.9.4 數據導入和導出 287
7.10 配置管理 288
7.10.1 資源中心 289
7.10.2 樣式配置 290
7.10.3 孿生體集合 291
7.10.4 標記 292
7.10.5 孿生體面板 295
7.10.6 場景控制 296
7.10.7 背景 297
7.11 場景圖層配置 298
7.11.1 場景圖層模式 299
7.11.2 空間模式 300
7.11.3 場景圖層圖表 301
7.12 業務 302
7.12.1 業務模式 303
7.12.2 空間模式 304
7.12.3 業務圖表 305
7.13 操作集 305
7.14 集合事件和系統事件 306
第8章 智慧校園仿真系統開發實踐 308
8.1 智慧校園概述 308
8.1.1 智慧校園介紹 308
8.1.2 制作流程 308
8.2 場景搭建 308
8.2.1 新建項目並導入參考圖 308
8.2.2 室外搭建 310
8.2.3 室內搭建（以教學樓為例） 314
8.3 ThingJS-X4功能開發 320
8.3.1 學習工具要求 320
8.3.2 學習平臺 321
8.3.3 性能數據推送 321
8.3.4 註意事項 323
8.3.5 場景導入 324
8.3.6 標記資源顯示 325
8.3.7 孿生體變色圖層 327
8.3.8 室外攝像頭配置 328
8.3.9 園區概覽業務 329
8.3.10 樓內監控業務 332
8.3.11 智慧電梯業務 334
8.3.12 智慧停車業務 343
8.3.13 智慧消防業務 350
8.3.14 項目導出 357
參考文獻 358