本書由淺入深,全面介紹了VR的發(fā)展歷程、用戶終端、關鍵技術、內容生成、行業(yè)應用、與增強現實的關系以及企業(yè)案例。精彩案例融入了作者豐富的設計經驗和教學心得,旨在幫助讀者全方位了解行業(yè)規(guī)范、設計原則和表現手法,提高實戰(zhàn)能力,以靈活應對不同的工作需求。整個學習流程聯系緊密,環(huán)環(huán)相扣,一氣呵成,讓讀者在輕松的學習過程中享受成功的樂趣。
本書適合作為高等院校計算機及電子信息類專業(yè)、數字媒體技術和教育技術學專業(yè)學生的教材,也可作為從事虛擬現實技術的工程技術人員以及虛擬現實技術愛好者的參考教材。
在2016年9月杭州G20杭州峰會上,許多專家、科技預測機構和IT大公司認為VR將成為下一代計算平臺和互聯網的新入口及交互環(huán)境,從而給許多行業(yè)、互聯網應用和大眾生活帶來顛覆性影響。因此,許多媒體將2016年稱為VR產業(yè)元年。作為一項可能的顛覆性技術,VR+已成為發(fā)展趨勢,產業(yè)前景無限。
VR應用集中體現了計算機技術、多媒體技術、系統仿真技術、傳感技術、顯示技術、人機接口技術、人工智能技術、人體工程學和人機交互理論等多種高新技術的最新成果。自2013年以來,許多IT大公司將目光轉向VR,通過推出創(chuàng)新產品或收購VR公司等方式,布局VR業(yè)務,展開搶占產業(yè)制高點的激烈競爭。目前VR正在向國防軍事、航空航天、裝備制造、智慧城市、醫(yī)療健康、公共安全、教育文化、旅游商務、全景直播等許多行業(yè)領域滲透,逐漸成為各行業(yè)發(fā)展的新的信息支撐平臺,將對各行業(yè)產生顛覆性影響,推動其實現升級換代式發(fā)展。
作為一項可能的顛覆性技術,VR突破主要體現在以下六個方面:(1)突破目前以2D為主的顯示,實現3D以及未來的真三維顯示;(2)突破目前屏幕物理尺寸的局限,實現全景顯示和體驗;(3)突破鍵盤、鼠標人機交互方式,實現手眼協調的人機自然交互;(4)突破時空界限,把用戶帶入未來或過去的時空環(huán)境;(5)取代現有互聯網郵件系統為主的通訊交互方式,成為互聯網的新入口和人際交互環(huán)境;(6)未來異地網友社交可以選擇在所喜歡的虛擬環(huán)境進行面對面交流。
VR技術可能的顛覆性,會對未來產生六個方面的影響:(1)繼個人電腦、智能手機之后,出現VR這一新的計算平臺與環(huán)境;(2)VR將成為各行業(yè)發(fā)展的新的信息技術支撐平臺,VR+成為發(fā)展趨勢,相關行業(yè)將得到升級換代式發(fā)展;(3)VR成為互聯網未來的新入口與人際交互環(huán)境;(4)VR成為未來的媒體形態(tài);(5)人所感知的世界將成為人難以區(qū)分的真實和虛擬兩個世界,或者虛實混合的新世界,出現大眾消費的新領域;(6)VR將帶來新的發(fā)展思維和技術途徑。
為幫助大家理解和掌握VR與移動AR的基礎知識,本書從理論到實例都進行了較詳盡的敘述,內容由淺入深,全面覆蓋了VR/AR的基礎知識、使用方法及其在相關行業(yè)中的應用技術。精彩案例融入了作者豐富的設計經驗和教學心得,旨在幫助讀者全方位了解行業(yè)規(guī)范、設計原則和表現手法,提高實戰(zhàn)能力,以靈活應對不同的工作需求。整個學習流程聯系緊密,環(huán)環(huán)相扣,一氣呵成,讓讀者在輕松的學習過程中享受成功的樂趣。
在教學安排上,建議本教材理論講授36學時,實驗課時36學時,學生課后實習30學時。建議第1章虛擬現實的發(fā)展講授2小時;第2章什么是虛擬現實講授2學時;第3章虛擬現實的用戶終端講授2學時,實驗2學時;第4章虛擬現實的關鍵技術講授10學時,實驗12學時;第5章虛擬現實的內容講授10學時,實驗12學時;第6章虛擬現實的行業(yè)應用講授2學時,實驗2學時;第7章虛擬現實與增強現實的關系講授4學時,實驗2學時;第8章虛擬現實的企業(yè)案例講授4學時,實驗6學時。
本書是在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的大時代背景之下誕生的,由姚勇芳(曾任魔眼科技有限公司虛擬現實事業(yè)部CEO和華為公司總裁辦英文主編)組織編寫。全書共8章,分歷史篇、技術篇和案例篇三大部分。姚勇芳搭建了全書的架構并編寫了第1章;第2~7章由鐘正編寫;第5、6章的案例部分和第8章由中國航空華航文化總經理遇實、虛擬現實中心主任胡鵬和華創(chuàng)云科光和空間總經理李牧什編寫;姚從洲、牛牧君參與全書的校對、審核、案例補充和數據提供。全書由鐘正統稿。在編寫過程中,得到了華中師范大學國家數字化學習工程技術研究中心老師的關心和幫助,也得到了兄弟院校同仁的熱情幫助和支持,同時得到深圳市虛擬現實產業(yè)聯合會執(zhí)行會長譚貽國的鼎力支持,在此表示最誠摯的謝意。
書中若存在不足,懇請讀者批評指正。
編 者
2017年12月于桂子山
第1章 虛擬現實的發(fā)展001
1.1 虛擬現實的歷史 / 001
1.1.1 虛擬現實的起源(1929—1973 欲知大道,必先為史) / 001
1.1.2 虛擬現實的火種(1984—1989 Virtual Reality產品命名) / 002
1.1.3 虛擬現實的發(fā)展(1990—2015 Facebook的豪賭Oculus) / 003
1.1.4 虛擬現實的元年 中國市場的介入,技術創(chuàng)新與市場推動 / 007
1.2 虛擬現實的現在 / 011
1.2.1 虛擬現實的產業(yè)生態(tài) / 011
1.2.2 虛擬現實的專利布局 / 015
1.3 虛擬現實的未來 / 017
1.3.1 電子消費品發(fā)展的歷史脈絡 / 017
1.3.2 虛擬現實技術的瓶頸 / 020
1.3.3 虛擬現實技術的未來發(fā)展趨勢 / 022
1.4 虛擬現實的展望 / 023
1.4.1 虛擬現實成為下一代IoT的入口 / 023
1.4.2 虛擬現實的發(fā)展方向 / 024
第2章 什么是虛擬現實025
2.1 虛擬現實的定義和范疇 / 025
2.1.1 虛擬現實的特性和體驗 / 025
2.1.2 虛擬現實的分類和延伸 / 027
2.1.3 虛擬現實的系統構成 / 030
2.2 虛擬現實的輸入 / 038
2.2.1 輸入技術的介質:從鍵盤鼠標到各種傳感器 / 038
2.2.2 虛擬現實的空間定位與追蹤:從IoT到OiT / 041
第3章 虛擬現實的用戶終端045
3.1 用戶終端的產品定義 / 045
3.1.1 移動端頭顯 / 045
3.1.2 移動VR一體機 / 047
3.1.3 PC/主機VR / 048
3.2 虛擬現實終端的構成 / 050
3.2.1 三大硬件 / 050
3.2.2 軟件平臺 / 055
第4章 虛擬現實的關鍵技術069
4.1 視覺技術 / 069
4.1.1 顯示技術 / 069
4.1.2 光學技術 / 072
4.2 傳感技術 / 076
4.2.1 光傳感 / 077
4.2.2 相關傳感器 / 078
4.3 跟蹤技術 / 080
4.3.1 相關概念 / 080
4.3.2 典型應用 / 081
4.4 手勢捕捉 / 083
4.4.1 基于慣性測量單元的捕捉:手柄,數據手套 / 084
4.4.2 基于計算機視覺的手勢捕捉 / 085
4.5 動作捕捉 / 087
4.6 聲音技術 / 092
4.7 觸覺技術 / 097
第5章 虛擬現實的內容101
5.1 虛擬現實內容的生成 / 101
5.1.1 計算機生成3D內容 / 101
5.1.2 全景拍攝視頻內容 / 115
5.2 網絡傳輸 / 126
5.2.1 傳輸效率的提升 / 126
5.2.2 網絡帶寬的要求 / 128
第6章 虛擬現實的行業(yè)應用135
6.1 從體驗推廣到消費普及 / 135
6.2 垂直領域的應用 / 139
6.2.1 游戲領域 / 139
6.2.2 教育領域 / 144
6.2.3 醫(yī)療領域 / 149
6.2.4 軍民兩用 / 150
第7章 虛擬現實與增強現實的關系154
7.1 虛擬現實和增強現實的差異 / 154
7.1.1 概念上的差別 / 154
7.1.2 VR與AR對比分析 / 156
7.2 增強現實的代表產品 / 159
7.2.1 HoloLens / 159
7.2.2 Meta2 / 162
7.2.3 Project Tango / 164
7.3 虛擬現實與增強現實的混合 / 169
7.3.1 MR特征 / 169
7.3.2 MR中的交互系統與應用 / 171
第8章 虛擬現實的企業(yè)案例176
8.1 某所項目案例 / 176
8.1.1 客戶需求分析 / 176
8.1.2 案例設計 / 176
8.1.3 美術制作 / 177
8.1.4 程序開發(fā) / 180
8.1.5 項目排期 / 183
8.1.6 安裝測試 / 183
8.2 科技創(chuàng)新政策和創(chuàng)客人才的機遇 / 184
8.2.1 科技創(chuàng)新政策 / 184
8.2.2 創(chuàng)客人才的機遇 / 186
附錄 全國主要虛擬現實行業(yè)組織介紹188
參考文獻 / 192