虛擬現(xiàn)實技術(shù)

前言

如果說20世紀80年代是個人計算機時代，90年代是計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體時代，那么21世紀則是虛擬現(xiàn)實技術(shù)時代。虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合利用計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官，使人們能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界。人們通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅能夠逼真地感受到在客觀世界中所經(jīng)歷的，而且能夠突破各種限制，感受到真實世界無法親身經(jīng)歷的體驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育、軍事、航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、商業(yè)、建筑及娛樂業(yè)等領(lǐng)域。高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才既是社會經(jīng)濟、科技發(fā)展的要求，也是高等教育大眾化的要求，可更加合理地調(diào)整高等教育的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，要求學(xué)生具有較強的技術(shù)思維能力，擅長技術(shù)的應(yīng)用，能夠解決生產(chǎn)實際的具體技術(shù)問題。而基于案例的教學(xué)已經(jīng)成為高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主要法寶?；诖?，本書面向?qū)嵺`、重在應(yīng)用，以豐富的案例貫穿知識講解，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本理論與實際應(yīng)用相結(jié)合，并力圖反映虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最新發(fā)展。本書共7章教學(xué)內(nèi)容。第1章介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本概念、分類、發(fā)展歷史以及主要應(yīng)用領(lǐng)域。第2章介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)的視覺感知設(shè)備、聽覺感知設(shè)備、觸覺和力反饋設(shè)備、位置跟蹤設(shè)備以及虛擬現(xiàn)實的計算設(shè)備。第3章介紹對象虛擬、物理建模技術(shù)、運動建模技術(shù)、行為建模技術(shù)以及聲音建模技術(shù)。第4章介紹Web3D技術(shù)特點、三維全景技術(shù)，結(jié)合案例介紹Cult3D的使用方法以及其他的Web3D技術(shù)。第5章介紹常見的三維建模工具，結(jié)合案例詳細介紹3ds Max的基礎(chǔ)知識、操作方法和使用技巧。第6章介紹虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺的基本功能、發(fā)展趨勢以及常見的虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺，結(jié)合應(yīng)用實例詳細介紹EON的操作方法和使用技巧。第7章介紹虛擬漫游交互系統(tǒng)和機器虛擬拆裝訓(xùn)練系統(tǒng)兩個綜合實例的開發(fā)過程，有助于讀者進一步體會應(yīng)用EON開發(fā)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的方法與技巧，提升應(yīng)用EON制作虛擬現(xiàn)宴場景的能力。

內(nèi)容概要

木書編寫時本著側(cè)重于普及與應(yīng)用的原則，在闡述虛擬現(xiàn)實技術(shù)必要理論知識的基礎(chǔ)上，著重介紹具有代表性的虛擬現(xiàn)實相關(guān)軟件的使用方法，以大量的典型實例貫穿其中，使讀者能夠在較短的時間里由淺入深地了解、認識和掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)，并具備運用vr開發(fā)工具制作三維交互、效果逼真的虛擬現(xiàn)實場景的能力。    本書共7章教學(xué)內(nèi)容，具體包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備、虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實的web3d技術(shù)、三維建模工具3ds max、虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺eon以及虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)綜合實例。    本書可作為高等院校計算機及電子信息類專業(yè)、教育技術(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生的教材，也可作為從事虛擬現(xiàn)實技術(shù)的行業(yè)、企業(yè)工程技術(shù)人員以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述   1.1 虛擬現(xiàn)實的基本概念   1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類   1.3 虛擬現(xiàn)實的發(fā)展和現(xiàn)狀   1.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域   1.5 練習題 第2章 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備   2.1 視覺感知設(shè)備概述   2.2 聽覺感知設(shè)備概述   2.3 觸覺和力反饋設(shè)備   2.4 位置跟蹤設(shè)備   2.5 虛擬現(xiàn)實的計算設(shè)備   2.6 練習題 第3章 虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)   3.1 對象虛擬   3.2 物理建模   3.3 運動建模   3.4 行為建模   3.5 聲音建模   3.6 練習題 第4章 虛擬現(xiàn)實的web3d技術(shù)   4.1 web3d技術(shù)概述   4.2 三維全景技術(shù)   4.3 cult3d技術(shù)   4.4 基于web的其他技術(shù)   4.5 練習題 第5章 三維建模工具3ds max   5.1 三維建模工具簡介   5.2 3ds max的基礎(chǔ)知識   5.3 修改三維幾何體   5.4 樣條曲線建模方法   5.5 材質(zhì)與貼圖   5.6 燈光與攝影機   5.7 生成動畫   5.8 綜合實例   5.9 練習題 第6章 虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺eon   6.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)平臺概述   6.2 虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺eon概述   6.3 認識eon studio   6.4 eon的節(jié)點和元件   6.5 創(chuàng)建eon應(yīng)用程序   6.6 eon與其他軟件的整合   6.7 練習題 第7章 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)綜合實例   7.1 室內(nèi)漫游交互系統(tǒng)   7.2 機器虛擬拆裝訓(xùn)練系統(tǒng)   7.3 練習題   參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：廈門創(chuàng)壹軟件（One Soft）主要致力于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)三維動態(tài)交互軟件平臺的研制、開發(fā)、運用與推廣，累積近20年國內(nèi)外最先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的科研經(jīng)驗，以英國、新加坡各大院校及相關(guān)研究機構(gòu)的技術(shù)背景為依托，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)壹在線虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)引擎。該引擎具有大型多用戶、在線、完全的交互性、逼真、可擴展和操作簡單等特點。目前創(chuàng)壹軟件已經(jīng)擁有多套成熟且廣泛應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實系列產(chǎn)品，如創(chuàng)壹Web3D虛擬現(xiàn)實平臺、創(chuàng)壹虛擬教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)、創(chuàng)壹虛擬數(shù)控機床培訓(xùn)系統(tǒng)、創(chuàng)壹虛擬橋吊實訓(xùn)系統(tǒng)、創(chuàng)壹虛擬現(xiàn)實展示系統(tǒng)等一批成熟的軟件產(chǎn)品線，這些產(chǎn)品都得到用戶的高度贊揚。1.3.4虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實質(zhì)是構(gòu)建一種人為的能與之進行自由交互的“世界”，在這個“世界”中參與者可以實時地探索或移動其中的對象。沉浸式虛擬現(xiàn)實是最理想的追求目標。但虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)研究遵循“低成本、高性能”原則，桌面虛擬現(xiàn)實是較好的選擇。因此，根據(jù)實際需要，未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢為兩個方面。一方面是朝著桌面虛擬現(xiàn)實發(fā)展。目前已有數(shù)百家公司正在致力于桌面級虛擬現(xiàn)實的開發(fā)，其主要用途是商業(yè)展示、教育培訓(xùn)及仿真游戲等。由于Internet的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化桌面級虛擬現(xiàn)實也隨之誕生。另一方面是朝著高性能沉浸式虛擬現(xiàn)實發(fā)展。在眾多高科技領(lǐng)域如航空航天、軍事訓(xùn)練和模擬訓(xùn)練等，由于各種特殊要求，因此需要完全沉浸在環(huán)境中進行仿真試驗。這兩種類型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的未來發(fā)展主要在建模與繪制方法、交互方式和系統(tǒng)構(gòu)建等方面提出了新的要求，表現(xiàn)出一些新的特點和技術(shù)要求，主要表現(xiàn)在以下方面。1.動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。2.實時三維圖形生成和顯示技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是如何“實時生成”，在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究內(nèi)容。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。

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