虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

內(nèi)容概要

　　本書是一本關(guān)于虛擬現(xiàn)實的基本概念、設(shè)計方法和應(yīng)用開發(fā)的專業(yè)教材。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括軍事、醫(yī)療、培訓、藝術(shù)、設(shè)計、娛樂等各個領(lǐng)域。如何將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與具體的設(shè)計領(lǐng)域結(jié)合，應(yīng)該遵循怎樣的設(shè)計思路和方法是本書所要探討的核心問題。從某種程度來說，本書是當前國內(nèi)為數(shù)不多的探討如何將虛擬現(xiàn)實與設(shè)計結(jié)合的專門書籍。本書共分為8章，包括虛擬現(xiàn)實簡介、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計要素、虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具綜述、Quest3D應(yīng)用基礎(chǔ)、虛擬古跡復(fù)原開發(fā)實例、數(shù)字城市仿真開發(fā)實例、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用與展望。本書內(nèi)容豐富，條理清楚，圖文并茂，理論與應(yīng)用并重，具有較強的針對性，適合作為數(shù)字媒體藝術(shù)及相關(guān)專業(yè)的課程教材和專業(yè)課講義。
　　本書中有關(guān)實例的素材文件可從出版社網(wǎng)站下載，以便使讀者更好地學習相關(guān)知識。本書的目標是在兼顧虛擬現(xiàn)實的基本知識和體系結(jié)構(gòu)的前提下，把虛擬現(xiàn)實在設(shè)計領(lǐng)域里的設(shè)計要素、設(shè)計方法介紹給讀者，是一本關(guān)于虛擬現(xiàn)實設(shè)計與開發(fā)的專業(yè)教材，可供大專院校數(shù)字媒體藝術(shù)、新媒體、動畫設(shè)計、游戲娛樂設(shè)計以及其他相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生學習使用，也可供相關(guān)行業(yè)的從業(yè)人士參考。

書籍目錄

第1章　虛擬現(xiàn)實簡介
　1.1　什么叫虛擬現(xiàn)實
　　1.1.1　虛擬現(xiàn)實的由來
　　1.1.2　虛擬現(xiàn)實的定義
　　1.1.3　虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域簡介
　　1.1.4　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
　1.2　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三個主要特征
　　1.2.1　沉浸性
　　1.2.2　交互性
　　1.2.3　想象性
　1.3　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類
　　1.3.1　沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.3.2　桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.3.3　增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1.3.4　分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　1.4　虛擬現(xiàn)實與其他學科的關(guān)系
　1.5　人類視、聽、觸、嗅的生理感知基礎(chǔ)
　　本章小結(jié)
　　思考題
第2章　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備
　2.1　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸入接口
　　2.1.1　VR系統(tǒng)輸入接口基本概念
　　2.1.2　基于身體跟蹤的輸入設(shè)備
　　2.1.3　基于物理設(shè)備跟蹤的輸入設(shè)備
　　2.1.4　語音輸入
　2.2　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的輸出接口
　　2.2.1　VR系統(tǒng)輸出接口基本概念
　　2.2.2　VR系統(tǒng)視覺輸出接口
　　2.2.3　VR系統(tǒng)聽覺輸出接口{
　　2.2.4　VR系統(tǒng)的觸覺輸出接口
　　2.2.5　前庭感覺和其他感覺
　　本章小結(jié)
　　思考題
第3章　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計要素...
　3.1　應(yīng)用系統(tǒng)選擇虛擬現(xiàn)實媒體的原因
　3.2　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一般構(gòu)成
　　3.3　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計要素
　3.3.1　面向使用者的系統(tǒng)設(shè)計
　　3.3.2　虛擬世界的創(chuàng)建
　　3.3.3　軟件接口的設(shè)計
　　3.3.4　硬件接口的設(shè)計
　　3.4　基于網(wǎng)絡(luò)的VR系統(tǒng)設(shè)計
　3.4.1　關(guān)于VR技術(shù)
　　3.4.2　基于Web的虛擬現(xiàn)實的局限性
　　3.4.3　基于WebVR的系統(tǒng)設(shè)計
　　本章小結(jié)
　　思考題
第4章　虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具綜述
　4.1　MultigenVega
　4.2　Virtools
　4.3　Quest3D
　4.4　Unity3D
　4.5　VR—Platform
　4.6　Cult3D
　　本章小結(jié)
　　思考題
第5章　Quest3D應(yīng)用基礎(chǔ)
　5.1　Quest3D開發(fā)平臺簡介
　5.2　使用Quest3D的基本概念
　　5.2.1　Ques‘t3D界面及功能介紹
　　5.2.2　Quest3D程序節(jié)點執(zhí)行流程
　　5.3　Quest3D操作
　5.3.1　Quest3D的基礎(chǔ)操作
　　5.3.2　Quest3D節(jié)點連接和使用方法
　　5.3.3　Quest3D場景的基本結(jié)構(gòu)
　　5.3.4　Quest3D外部模型物體導(dǎo)人
　5.4　Quest3DTemplate應(yīng)用——簡單漫游場景制作
　5.5　Quest3D場景的發(fā)布
　　5.5.1　5種不同類型的發(fā)布方式
　　5.5.2　舉例Executable類型的應(yīng)用發(fā)布
　　本章小結(jié)
　　思考題
　　實踐題
第6章　虛擬古跡復(fù)原開發(fā)實例
　6.1　需求分析
　　6.1.1　虛擬古跡復(fù)原的意義和應(yīng)用現(xiàn)狀
　　6.1.2　項目開發(fā)背景與需求分析
　6.2　系統(tǒng)設(shè)計
　　6.2.1　系統(tǒng)設(shè)計目標
　　6.2.2　系統(tǒng)設(shè)計原則
　　6.2.3　三維模型構(gòu)建
　　6.2.4　交互功能設(shè)計
　　6.2.5　系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計
　6.3　數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理
　　6.3.1　文字與地理數(shù)據(jù)信息采集
　　6.3.2　圖片與視頻信息采集
　　6.3.3　紋理貼圖采集與處理
　6.4　美工設(shè)計
　　6.4.1　建模軟件選擇
　　6.4.2　模型繪制原則與要求
　　6.4.3　UV貼圖及烘焙
　　6.4.4　模型動畫設(shè)定
　　6.4.5　碰撞體的設(shè)計
　　6.4.6　場景模型輸出
　6.5　GUI設(shè)計與制作
　6.6　交互功能開發(fā)
　　6.6.1　開發(fā)步驟
　　6.6.2　模型與動畫的導(dǎo)入與貼圖優(yōu)化
　　6.6.3　主要交互功能開發(fā)
　　6.6.4　特效設(shè)計
　6.7　3D立體顯示效果輸出測試
　6.8　互動程序發(fā)布
　　本章小結(jié)
　　思考題
　　實踐題
第7章　數(shù)字城市仿真開發(fā)實例
　7.1　需求分析
　　7.1.1　數(shù)字城市的應(yīng)用背景
　　7.1.2　項目開發(fā)背景與需求分析
　7.2　系統(tǒng)設(shè)計
　　7.2.1　系統(tǒng)設(shè)計目標
　　7.2.2　系統(tǒng)設(shè)計原則
　　7.2.3　三維模型構(gòu)建
　　7.2.4　交互功能設(shè)計
　　7.2.5　系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計
　7.3　美工設(shè)計
　　7.3.1　數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理
　　7.3.2　模型構(gòu)建流程
　　7.3.3　動畫設(shè)定
　　7.3.4　模型導(dǎo)出
　7.4　GUI設(shè)計
　7.5　交互功能開發(fā)
　　7.5.1　開發(fā)步驟
　　7.5.2　模型與動畫的導(dǎo)入與貼圖優(yōu)化
　　7.5.3　主要交互功能開發(fā)
　　7.5.4　特效設(shè)計
　7.6　互動程序發(fā)布
　　本章小結(jié)
　　思考題
　　實踐題
第8章　虛擬現(xiàn)實應(yīng)用與展望
　8.1　VR應(yīng)用領(lǐng)域綜述
　　8.1.1　軍事應(yīng)用
　　8.1.2　飛行、駕駛和采礦訓練
　　8.1.3　醫(yī)學、心理學應(yīng)用
　　8.1.4　教育應(yīng)用
　　8.1.5　虛擬旅游
　　8.1.6　虛擬現(xiàn)實在交互展示和交互模擬領(lǐng)域的應(yīng)用
　　8.1.7　虛擬現(xiàn)實在藝術(shù)和娛樂領(lǐng)域里的應(yīng)用
　　8.1.8　科學研究
　　8.1.9　利用VR進行設(shè)計
　8.2　VR應(yīng)用展望
　　本章小結(jié)
　　思考題
參考文獻
參考網(wǎng)站

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   3.4.2 基于Web的虛擬現(xiàn)實的局限性 盡管目前也開始有了一些基于Web的虛擬環(huán)境，然而，基于Web的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用仍然不是當前的主流，尚存在很多制約因素。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和計算機系統(tǒng)的巨大差異，對于Web VR來說，首要考慮的就是虛擬物體的表示問題，應(yīng)用系統(tǒng)必須在視覺效果和渲染與下載的速度之間取得很好的平衡。因此，3D模型一般都要采用必要的優(yōu)化手段轉(zhuǎn)化為適合網(wǎng)絡(luò)的格式，并且采用一些特殊的技術(shù)（如LOD），以提高系統(tǒng)的性能。 除了渲染和下載速度問題以外，另外一個阻礙Web VR發(fā)展的因素是瀏覽器問題。因為用于瀏覽VR的瀏覽器需要下載插件或者定制，通用的瀏覽器是不能瀏覽VR內(nèi)容的，由于下載插件需要時間，安裝插件也需要一定的專業(yè)知識，因此瀏覽器因素也阻礙了Web VR在更廣的范圍內(nèi)推廣。 最后一個影響web VR發(fā)展的因素是目前尚缺乏一個可用于漫游和操縱三維物體的標準的接口。計算機用戶通常比較習慣普通的“指一點式”GUI，即指向一個用戶接口并單擊的操作模式，或者習慣于Web上的“點一進去”GUI，即通過單擊一個鏈接進而打開一個頁面的形式。而虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域卻擁有一套自己的漫游和交互方式，這些方式可分為4類：第一類是自然漫游隱喻（Natural Travel Metaphors），即利用用戶身體移動或者真實世界的隱喻用于漫游；第二類是自然的轉(zhuǎn)向隱喻（Steering Metaphors），即如何連續(xù)地指定運動的方向；第三類是基于目標的隱喻（Target—base Metaphors），指如何進行離散的目標指定；第四類是操縱隱喻（Manipulation Metaphors），指如何對物體和視角進行自然的操控。基于Web的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)尚沒有一個關(guān)于漫游、選擇／操縱的統(tǒng)一接口，即使與IS0標準兼容的VRML（virtual Reality Markup Language）這樣專用于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實的瀏覽器也有很大差異，這些技術(shù)上的不成熟對計算機技術(shù)不太成熟的用戶來說還是起到了一定的阻礙作用。本章前面的內(nèi)容里關(guān)于漫游和操縱環(huán)節(jié)，已經(jīng)有大量關(guān)于交互設(shè)計的概念介紹，可供讀者參考。 3.4.3 基于Web VR的系統(tǒng)設(shè)計 基于Web的VR和非web的VR系統(tǒng)設(shè)計在很多方面是相似的，包括虛擬世界的構(gòu)建、交互設(shè)計等，所不同的是Web上要考慮更多的網(wǎng)絡(luò)因素，如下載速度、顯示速度等，網(wǎng)頁上的內(nèi)容要求更簡潔、顯示速度更快。本章3.3節(jié)VR系統(tǒng)設(shè)計要素中所闡述的內(nèi)容與本節(jié)的內(nèi)容既有交叉又有不同，互為補充，以下將探討基于Web的VR系統(tǒng)設(shè)計。 1.構(gòu)建3D世界 3D世界的構(gòu)建包括的內(nèi)容有設(shè)計、建模、紋理和動畫等，而3D世界的設(shè)計在很多虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用系統(tǒng)里是被忽略或者不受重視的，很多3D環(huán)境是東拼西湊的，往往是建模師根據(jù)“看上去很像”的直覺進行“設(shè)計”的，而忽略了建筑環(huán)境的其他重要要素。在The 21Century World項目中，開發(fā)者非常重視3D世界設(shè)計環(huán)節(jié)的重要性，不僅僅是要構(gòu)建一個功能性和交互性的城市，而且要構(gòu)建一個“好城市”。基于此，該項目引入三個非常重要的設(shè)計原則，即：基于“易辨識和易找尋”原則設(shè)計城市，以幫助用戶進行方向選擇和漫游；基于“特點和含義”原則設(shè)計城市，以幫助用戶識別城市里的不同區(qū)域。

編輯推薦

　　虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用領(lǐng)域極廣，包括軍事、醫(yī)療、培訓、藝術(shù)、設(shè)計、娛樂等各個領(lǐng)域；而且虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身也是涉及計算機圖形學、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)等多個領(lǐng)域的交叉學科。由于其交叉學科的特點和應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜性，因此介紹虛擬現(xiàn)實知識是一件比較困難的事情。全面的介紹很難專精，專精的介紹則很難全面。這本《虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)》由高飛編著，現(xiàn)有的大多數(shù)書籍是從計算機科學角度或者軟件開發(fā)角度介紹虛擬現(xiàn)實的，《21世紀高等學校數(shù)字媒體專業(yè)規(guī)劃教材：虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)》則試圖在兼顧虛擬現(xiàn)實的基本知識和體系結(jié)構(gòu)的前提下，把虛擬現(xiàn)實在設(shè)計領(lǐng)域里的設(shè)計要素、設(shè)計方法介紹給讀者。從某種程度來說，本書是國內(nèi)為數(shù)不多的探討如何將VR與設(shè)計結(jié)合的專門書籍。

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