虛擬現實技術基礎與應用

前言

隨著計算機技術的高速發(fā)展、網絡的普及，虛擬現實（VirtualReality）技術迎來了一個發(fā)展的春天。它是近年來一項十分活躍的研究與應用技術。從20世紀80年代末被人們關注以來，目前發(fā)展極為迅速。美國一家雜志社在評選影響未來的十大科技水平時，Internet技術位居第一，虛擬現實技術名列第二。虛擬現實技術是一系列高新技術的匯集，這些技術包括計算機技術、計算機圖形學、傳感技術、人體工程學、人機交互理論、多媒體技術等多項關鍵技術。虛擬現實技術是對這些技術更高層次的集成與滲透。虛擬現實技術、理論分析、科學實驗，已成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。據權威人士斷言，虛擬現實技術將是21世紀信息技術的代表，可見其重要性。虛擬現實技術的應用目前較為廣泛，從軍事方面到民用領域，已有很多的應用系統(tǒng)，并且已經在多個領域中發(fā)揮著重要的作用。在軍事、航天、醫(yī)學、工業(yè)、商業(yè)、娛樂業(yè)、建筑、教育等領域都有極大的發(fā)展?jié)摿Γ诮窈蟮膸啄曛?，發(fā)展將會更為迅速。虛擬現實技術的出現必將對我們的生活、工作帶來巨大的沖擊，是一項值得關注的重要技術。盡管如此，但是現在的虛擬現實技術就像當初問世的計算機、互聯網一樣，并不為世人所熟悉，也沒有引起人們足夠關注，甚至連計算機相關專業(yè)人員也了解甚少，國內外相關的書籍和資料寥寥無幾，業(yè)界也重視不足，并且我國虛擬現實技術水平與國外相比有較大的差距。所以，筆者認為很有必要加強這一技術方面的教育，特別在相關專業(yè)領域、在高等教育中，增加虛擬現實技術相關的內容，以吸引更多的人了解它、關注它、研究它、應用它，以推動我國虛擬現實技術的應用與普及。

內容概要

自20世紀80年代末以來，虛擬現實技術作為一個完整的體系受到人們極大關注，成為一種新技術、新媒體，尤其最近幾年發(fā)展極為迅速，并在各個領域中發(fā)揮出重要的作用。本書主要介紹了有關虛擬現實技術的概念、發(fā)展狀況，虛擬現實系統(tǒng)的硬件組成，虛擬現實系統(tǒng)的相關技術，虛擬現實技術的工具軟件等。全書共有7個章節(jié)，內容包括：虛擬現實技術概論、虛擬現實系統(tǒng)的硬件組成、虛擬現實系統(tǒng)的相關技術、虛擬現實技術的相關軟件、全景技術、Cult3D技術、VRML虛擬現實建模語言。本書的配套光盤內容有虛擬現實系統(tǒng)相關工具軟件、相關的制作素材、瀏覽插件、作品實例等。    本書內容較為系統(tǒng)、全面，編寫時本著側重于普及與應用的原則，在介紹虛擬現實技術必要理論知識的同時，還介紹了幾個具有代表性的虛擬現實工具軟件，并采用實例進行講解，使讀者能在較短的時間內對虛擬現實技術有所了解，并能進行應用。    本書可作為高等院校的圖形圖像、電子商務、教育技術學、動漫、多媒體技術、建筑、傳媒技術、計算機應用等相關專業(yè)本科與高職高專學生教材，也可作為虛擬現實愛好者、虛擬現實技術應用人員的參考資料。

書籍目錄

第1章　虛擬現實技術概論　1.1　虛擬現實技術概述    1.1.1　虛擬現實技術的定義    1.1.2　虛擬現實技術的發(fā)展歷程    1.1.3　虛擬現實系統(tǒng)的組成    1.1.4　虛擬現實技術與其他技術    1.1.5　虛擬現實技術的實現意義與影響  1.2　虛擬現實技術的特性    1.2.1　沉浸性    1.2.2　交互性    1.2.3　想象性  1.3　虛擬現實系統(tǒng)分類    1.3.1　沉浸式虛擬現實系統(tǒng)    1.3.2　桌面式虛擬現實系統(tǒng)    1.3.3　增強式虛擬現實系統(tǒng)    1.3.4　分布式虛擬現實系統(tǒng)  1.4　虛擬現實系統(tǒng)中人的因素    1.4.1　人的視覺    1.4.2　人的聽覺    1.4.3　身體感覺    1.4.4　健康與安全問題  1.5　虛擬現實技術的研究    1.5.1  國外的研究狀況    1.5.2　國內的研究狀況    1.5.3  目前存在的問題    1.5.4　今后的研究方向  1.6　虛擬現實技術的應用    1.6.1　軍事與航空航天    1.6.2　教育與培訓    1.6.3　建筑設計與城市規(guī)劃    1.6.4　娛樂、文化藝術    1.6.5　商業(yè)領域    1.6.6　工業(yè)應用    1.6.7  醫(yī)學領域  習題第2章　虛擬現實系統(tǒng)的硬件設備  2.1　虛擬現實系統(tǒng)的輸入設備    2.1.1　基于自然的交互設備    2.1.2　三維定位跟蹤設備  2.2　虛擬系統(tǒng)的輸出設備 　 2.2.1　視覺感知設備　  2.2.2　聽覺感知設備  　2.2.3　觸覺（力覺）反饋設備  2.3　虛擬世界生成設備    2.3.1  基于PC的VR系統(tǒng)    2.3.2　基于圖形工作站的VR系統(tǒng)    2.3.3　超級計算機  習題第3章　虛擬現實系統(tǒng)的相關技術　3.1　立體顯示技術  　3.1.1　彩色眼鏡法　  3.1.2　偏振光眼鏡法　  3.1.3　串行式立體顯示法　  3.1.4　裸眼立體顯示實現技術　3.2　環(huán)境建模技術　  3.2.1　幾何建模技術　  3.2.2　物理建模技術　  3.2.3　行為建模技術　  3.2.4　聽覺的建模技術　3.3　真實感實時繪制技術　  3.3.1　真實感繪制技術　  3.3.2　基于幾何圖形的實時繪制技術　  3.3.3　基于圖像的實時繪制技術　3.4　三維虛擬聲音的實現技術　  3.4.1　三維虛擬聲音的概念與作用　  3.4.2　三維虛擬聲音的特征　　……第4章　虛擬現實技術的相關軟件第5章　全景技術第6章　Cult3D技術第7章　VRML虛擬現實建模語言參考網站參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　虛擬現實技術概論【學習目標】1.掌握虛擬現實技術的基本概念2.掌握虛擬現實技術的分類、特性3.掌握虛擬現實系統(tǒng)的組成4.了解虛擬現實系統(tǒng)中人的因素5.了解虛擬現實技術與其他學科的關系6.了解虛擬現實技術的研究與應用狀況虛擬現實技術，又稱“靈境技術”、“虛擬環(huán)境”、“賽伯空間”等，原來是美國軍方開發(fā)研究出來的一種計算機仿真技術，其主要目的是用于軍事上的仿真，在美國軍方內部使用。一直到20世紀80年代末期，虛擬現實技術才開始作為一個較完整的體系受到人們極大關注。虛擬現實技術是20世紀以來科學技術進步的結晶，集中體現了計算機技術、計算機圖形學、多媒體技術、傳感技術、顯示技術、人體工程學、人機交互理論、人工智能等多個領域的最新成果。它以計算機技術為主，利用計算機和一些特殊的輸入／輸出設備來營造出一個“看起來像真的、聽起來像真的、摸起來像真的、嗅起來像真的、嘗起來像真的”多感官的三維虛擬世界。在這個虛擬世界中，人與虛擬世界可進行自然的交互，能實時產生與真實世界相同的感覺，使人與虛擬世界融為一體，即人們可以直接觀察與感知周圍世界及物體的內在變化，與虛擬世界中的物體之間進行自然的交互（包括感知環(huán)境并干預環(huán)境）。虛擬現實從英文“Virtual Reality”一詞翻譯過來，“Virtual”的含義即這個世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實的，是由計算機生成的，存在于計算機內部的世界；“Reality”的含義是真實的世界或現實的環(huán)境，把兩者合并起來就稱為虛擬現實，也就是說采用計算機等設備，并通過各種技術手段創(chuàng)建出一個新的環(huán)境，讓人感覺到就如同處在真實的客觀世界一樣。 虛擬現實技術現在已成為信息領域中繼多媒體技術、網絡技術之后被廣泛關注及研究、開發(fā)與應用的熱點，也是目前發(fā)展最快的一項多學科綜合技術。

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《虛擬現實技術基礎與應用》由北京郵電大學出版社出版。

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