虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的普及，虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）技術(shù)迎來了一個(gè)發(fā)展的春天。它是近年來一項(xiàng)十分活躍的研究與應(yīng)用技術(shù)。從20世紀(jì)80年代末被人們關(guān)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(shí)，Internet技術(shù)位居第一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)名列第二。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一系列高新技術(shù)的匯集，這些技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、人體工程學(xué)、人機(jī)交互理論、多媒體技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是對這些技術(shù)更高層次的集成與滲透。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)，已成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。據(jù)權(quán)威人士斷言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將是21世紀(jì)信息技術(shù)的代表，可見其重要性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用目前較為廣泛，從軍事方面到民用領(lǐng)域，已有很多的應(yīng)用系統(tǒng)，并且已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。在軍事、航天、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、商業(yè)、娛樂業(yè)、建筑、教育等領(lǐng)域都有極大的發(fā)展?jié)摿Γ诮窈蟮膸啄曛?，發(fā)展將會(huì)更為迅速。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)必將對我們的生活、工作帶來巨大的沖擊，是一項(xiàng)值得關(guān)注的重要技術(shù)。盡管如此，但是現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就像當(dāng)初問世的計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)一樣，并不為世人所熟悉，也沒有引起人們足夠關(guān)注，甚至連計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人員也了解甚少，國內(nèi)外相關(guān)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(xiàn)實(shí)技術(shù)水平與國外相比有較大的差距。所以，筆者認(rèn)為很有必要加強(qiáng)這一技術(shù)方面的教育，特別在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域、在高等教育中，增加虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，以吸引更多的人了解它、關(guān)注它、研究它、應(yīng)用它，以推動(dòng)我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與普及。

內(nèi)容概要

自20世紀(jì)80年代末以來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一個(gè)完整的體系受到人們極大關(guān)注，成為一種新技術(shù)、新媒體，尤其最近幾年發(fā)展極為迅速，并在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮出重要的作用。本書主要介紹了有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、發(fā)展?fàn)顩r，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件組成，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工具軟件等。全書共有7個(gè)章節(jié)，內(nèi)容包括：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件組成、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)軟件、全景技術(shù)、Cult3D技術(shù)、VRML虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言。本書的配套光盤內(nèi)容有虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相關(guān)工具軟件、相關(guān)的制作素材、瀏覽插件、作品實(shí)例等。    本書內(nèi)容較為系統(tǒng)、全面，編寫時(shí)本著側(cè)重于普及與應(yīng)用的原則，在介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必要理論知識的同時(shí)，還介紹了幾個(gè)具有代表性的虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件，并采用實(shí)例進(jìn)行講解，使讀者能在較短的時(shí)間內(nèi)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有所了解，并能進(jìn)行應(yīng)用。    本書可作為高等院校的圖形圖像、電子商務(wù)、教育技術(shù)學(xué)、動(dòng)漫、多媒體技術(shù)、建筑、傳媒技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)本科與高職高專學(xué)生教材，也可作為虛擬現(xiàn)實(shí)愛好者、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用人員的參考資料。

書籍目錄

第1章　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論　1.1　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述    1.1.1　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義    1.1.2　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程    1.1.3　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成    1.1.4　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他技術(shù)    1.1.5　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)意義與影響  1.2　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類    1.3.1　沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)    1.3.2　桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)    1.3.3　增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)    1.3.4　分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)  1.4　虛擬現(xiàn)實(shí)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(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究    1.5.1  國外的研究狀況    1.5.2　國內(nèi)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(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用    1.6.1　軍事與航空航天    1.6.2　教育與培訓(xùn)    1.6.3　建筑設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃    1.6.4　娛樂、文化藝術(shù)    1.6.5　商業(yè)領(lǐng)域    1.6.6　工業(yè)應(yīng)用    1.6.7  醫(yī)學(xué)領(lǐng)域  習(xí)題第2章　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)備  2.1　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的輸入設(shè)備    2.1.1　基于自然的交互設(shè)備    2.1.2　三維定位跟蹤設(shè)備  2.2　虛擬系統(tǒng)的輸出設(shè)備 　 2.2.1　視覺感知設(shè)備　  2.2.2　聽覺感知設(shè)備  　2.2.3　觸覺（力覺）反饋設(shè)備  2.3　虛擬世界生成設(shè)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(jì)算機(jī)  習(xí)題第3章　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)　3.1　立體顯示技術(shù)  　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(shí)現(xiàn)技術(shù)　3.2　環(huán)境建模技術(shù)　  3.2.1　幾何建模技術(shù)　  3.2.2　物理建模技術(shù)　  3.2.3　行為建模技術(shù)　  3.2.4　聽覺的建模技術(shù)　3.3　真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)　  3.3.1　真實(shí)感繪制技術(shù)　  3.3.2　基于幾何圖形的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)　  3.3.3　基于圖像的實(shí)時(shí)繪制技術(shù)　3.4　三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)　  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(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)軟件第5章　全景技術(shù)第6章　Cult3D技術(shù)第7章　VRML虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言參考網(wǎng)站參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念2.掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類、特性3.掌握虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成4.了解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中人的因素5.了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系6.了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與應(yīng)用狀況虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱“靈境技術(shù)”、“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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，其主要目的是用于軍事上的仿真，在美國軍方內(nèi)部使用。一直到20世紀(jì)80年代末期，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才開始作為一個(gè)較完整的體系受到人們極大關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是20世紀(jì)以來科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)晶，集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、人體工程學(xué)、人機(jī)交互理論、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的最新成果。它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，利用計(jì)算機(jī)和一些特殊的輸入／輸出設(shè)備來營造出一個(gè)“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(gè)虛擬世界中，人與虛擬世界可進(jìn)行自然的交互，能實(shí)時(shí)產(chǎn)生與真實(shí)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(nèi)在變化，與虛擬世界中的物體之間進(jìn)行自然的交互（包括感知環(huán)境并干預(yù)環(huán)境）。虛擬現(xiàn)實(shí)從英文“Virtual Reality”一詞翻譯過來，“Virtual”的含義即這個(gè)世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實(shí)的，是由計(jì)算機(jī)生成的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的世界；“Reality”的含義是真實(shí)的世界或現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，把兩者合并起來就稱為虛擬現(xiàn)實(shí)，也就是說采用計(jì)算機(jī)等設(shè)備，并通過各種技術(shù)手段創(chuàng)建出一個(gè)新的環(huán)境，讓人感覺到就如同處在真實(shí)的客觀世界一樣。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在已成為信息領(lǐng)域中繼多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后被廣泛關(guān)注及研究、開發(fā)與應(yīng)用的熱點(diǎn)，也是目前發(fā)展最快的一項(xiàng)多學(xué)科綜合技術(shù)。

編輯推薦

《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用》由北京郵電大學(xué)出版社出版。

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