虛擬現實技術基礎教程（第3版）

本書是一本學習虛擬現實技術的教材，較全面地介紹了虛擬現實的基本概念、軟硬件技術的發展及應用情況，同時對虛擬現實開發中常用的工具軟件進行了講解。學習者通過閱讀本書，可以達到事半功倍的效果，成為一名虛擬現實軟件項目的開發者和設計者。 本教材以培養虛擬現實技術的軟件人才為目標進行編寫，層次清晰、結構合理、難易適中、實例豐富，可作為高等院校信息、媒體等專業學生的教材，也可作為從事虛擬現實技術行業的工程技術人員以及虛擬現實愛好者閱讀自學的參考書籍。

喻曉和，男，1960年6月，1978-1982年於華中科技大學學習，1982-1984年在宜昌葛洲壩電廠工作，1984-至今在中南財經政法大學從事教學工作，教學期間發表各類文章50餘篇 ，參與教材主編3本

目錄
第1章虛擬現實技術概述1
1.1虛擬現實的基本概念1
1.1.1虛擬現實的概念1
1.1.2虛擬現實的基本特徵2
1.1.3虛擬現實系統的組成3
1.2虛擬現實的分類5
1.2.1桌面虛擬現實系統5
1.2.2沉浸式虛擬現實系統6
1.2.3增強現實系統7
1.2.4混合現實系統11
1.2.5分佈式虛擬現實系統12
1.2.6其他虛擬現實系統15
1.3虛擬現實的應用領域15
1.3.1航空航天領域16
1.3.2軍事領域16
1.3.3醫學領域18
1.3.4城市規劃20
1.3.5文化、藝術、娛樂領域20
1.3.6虛擬現實教學23
1.3.7虛擬現實技術重構電子商務25
1.3.8虛擬製造27
1.4虛擬現實的發展29
1.4.1虛擬現實的發展歷程29
1.4.2虛擬現實技術的發展趨勢31
1.4.3國內外虛擬現實技術研究現狀32
1.5虛擬現實的Web3D技術34
1.5.1Web3D技術簡介34
1.5.2Web3D的核心技術及其特徵35
1.5.3Web3D的實現技術36
1.5.4幾種常用Web3D技術介紹38
習題41

第2章虛擬現實系統的人機交互設備42
2.1立體顯示設備42
2.1.1固定式立體顯示設備43
2.1.2VR頭盔顯示器48
2.1.3AR/MR/VR眼鏡49
2.1.4手持式立體顯示設備50
2.1.5全息投影顯示設備51
2.2跟蹤定位傳感器53
2.2.1電磁波跟蹤傳感器53
2.2.2超聲波跟蹤傳感器54
2.2.3光學跟蹤傳感器55
2.2.4其他類型跟蹤傳感器55
2.2.5跟蹤傳感設備的性能參數57
2.2.6三維跟蹤設備實例58
2.3VR聲音系統與設備62
2.3.1固定式聲音設備63
2.3.2耳機式聲音設備63
2.3.3語音交互設備63
2.4人機交互設備64
2.4.1三維空間跟蹤球64
2.4.2數據手套65
2.4.3三維浮動鼠標65
2.4.4數據衣66
2.4.5觸覺和力反饋設備66
2.4.6觸覺與力反饋設備的應用68
2.4.7神經/肌肉交互設備70
2.4.8意念控制設備70
2.4.9其他虛擬交互設備72
2.53D建模設備74
2.5.13D攝像機74
2.5.23D掃描儀74
2.5.33D打印機76
2.6虛擬現實硬件系統的綜合集成77
習題78

第3章虛擬現實的關鍵技術和引擎79
3.1立體高清顯示技術80
3.1.1立體視覺的形成原理80
3.1.2立體圖像再造80
3.1.3其他新型立體顯示技術82
3.2三維建模技術86
3.2.1幾何建模86
3.2.2物理建模88
3.2.3運動建模89
3.2.4關於六自由度91
3.3三維虛擬聲音技術93
3.3.1三維虛擬聲音的特徵93
3.3.2頭部相關傳遞函數94
3.3.3語音合成技術94
3.4情感計算95
3.4.1情感計算的提出95
3.4.2情感計算的系統架構97
3.4.3情感計算的相關技術98
3.4.4情感建模100
3.4.5情感模型的描述語言102
3.4.6情感計算在人機交互方面的應用103
3.5人機自然交互技術105
3.5.1手勢識別技術106
3.5.2體感交互技術109
3.5.3眼動跟蹤技術112
3.5.4唇讀識別技術120
3.5.5力觸覺交互技術123
3.5.6虛擬嗅覺交互技術127
3.5.7虛擬味覺技術129
3.5.8腦機接口技術132
3.5.9多模態融合、多通道的人機交互技術136
3.6虛擬現實引擎140
3.6.1虛擬現實引擎概述140
3.6.2虛擬現實引擎架構142
3.6.3幾種虛擬現實引擎介紹143
習題147

第4章虛擬現實建模語言148
4.1VRML概述148
4.1.1VRML的發展歷史148
4.1.2VRML的應用特徵149
4.1.3VRML編輯器150
4.1.4VRML文件瀏覽器153
4.2初識VRML文件155
4.2.1VRML的通用語法結構156
4.2.2VRML的基本概念156
4.2.3VRML的計量單位和坐標系統157
4.3VRML文件的主體內容158
4.3.1VRML的節點158
4.3.2常用的域164
4.4VRML的空間造型167
4.4.1基本造型167
4.4.2空間變換169
4.4.3顯示文本171
4.4.4復雜造型173
4.5VRML的場景效果174
4.5.1紋理映射174
4.5.2聲音技術177
4.5.3燈光效果178
4.6VRML的動態交互181
4.6.1動畫設計181
4.6.2傳感器交互185
4.6.3腳本應用191
4.6.4實例分析194
習題215

第5章三維全景技術216
5.1全景技術概述216
5.1.1全景技術的特點216
5.1.2全景技術的分類217
5.1.3全景技術的應用219
5.2全景技術常用的硬件與軟件221
5.2.1常用硬件221
5.2.2常用軟件224
5.3全景圖的製作225
5.3.1照片的採集225
5.3.2照片的後期製作226
5.4全景視頻簡介236
5.4.1全景視頻的應用237
5.4.2全景視頻的製作238
習題239

第6章虛擬現實建模工具3ds Max240
6.13ds Max基礎知識240
6.1.13ds Max的工作界面241
6.1.2視圖區244
6.1.3命令面板、快捷鍵245
6.1.4石墨建模工具246
6.1.5簡單對象編輯應用247
6.2二維圖形與編輯251
6.2.1創建二維圖形251
6.2.2二維圖形的編輯252
6.2.3圖形轉三維模型253
6.3三維建模256
6.3.1建模方法257
6.3.2常用修改器建模258
6.3.3高級修改器建模259
6.4復合對象建模268
6.5NURBS建模271
6.6材質與貼圖273
6.6.1材質與貼圖編輯窗口273
6.6.2材質庫的應用276
6.7燈光的應用278
6.7.1場景燈光介紹278
6.7.2燈光的類型279
6.7.3燈光的參數281
6.8渲染基礎283
6.9動畫製作287
6.9.1關鍵幀動畫287
6.9.2動畫控制器289
6.9.3reacter動畫291
6.103ds Max與VRML的數據交換294
習題296

第7章虛擬現實製作工具Cult3D297
7.1Cult3D概述297
7.1.1Cult3D技術特點與應用297
7.1.2Cult3D的系統組成與設計流程299
7.1.3Cult3D Exporter輸出器300
7.2Cult3D設計器304
7.2.1Cult3D界面304
7.2.2子窗口功能簡介306
7.2.3交互功能設計312
7.33D動畫的交互性設置320
7.3.13D旋轉動畫的交互設置320
7.3.23D縮放（變形）動畫的設置322
7.3.3Cult3D的粒子動畫325
7.3.4綜合應用328
7.4Cult3D Viewer演示器331
7.4.1在網絡上發布Cult3D作品331
7.4.2Cult3D作品應用於PPT333
7.4.3Cult3D作品應用於Authorware335
習題337

第8章VRPlatform 12基礎338
8.1VRPlatform入門338
8.1.1VRP12新增功能340
8.1.2工作界面341
8.1.3VRP功能分類342
8.2烘焙346
8.2.13ds Max模型烘焙346
8.2.23ds Max的模型優化349
8.2.3CompleteMap與LightingMap的區別351
8.2.4烘焙過程中的註意事項351
8.3VRP的材質編輯352
8.3.1材質面板352
8.3.2常用材質的創建356
8.3.3材質庫358
8.4角色庫的應用359
8.4.1角色庫的調用359
8.4.2動作庫361
8.4.3路徑動畫的創建362
8.4.4創建路徑動畫的錨點事件365
8.5VRP相機368
8.5.1各類相機簡介369
8.5.2其他相機372
8.6腳本編輯373
8.6.1腳本編輯器373
8.6.2系統函數374
8.6.3觸發函數與自定義函數377
8.7VRP物理引擎介紹380
8.7.1什麽是物理引擎380
8.7.2物理引擎的應用380
8.7.3VRP+物理引擎的特性383
8.7.4物理引擎的發展387
8.8VRP的擴展平臺389
8.8.1VRPIE三維網絡平臺389
8.8.2VRPMMO平臺391
8.8.3VRPDigiCity平臺392
習題395