目錄
第1章 虛擬現(xiàn)實(shí)概述 1
1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念與特征 1
1.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念 1
1.1.2 混合現(xiàn)實(shí)連續(xù)體 2
1.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)的特性 3
1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)發(fā)展 4
1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)成 4
1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展 4
1.2.3 元宇宙技術(shù)概述 5
1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用 7
1.3.1 國內(nèi)外政策支持 7
1.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用案例 9
第2章 輸入設(shè)備 13
2.1 位姿跟蹤 13
2.1.1 位姿跟蹤的相關(guān)概念 13
2.1.2 位姿跟蹤系統(tǒng)的性能指標(biāo) 14
2.1.3 三維位置跟蹤器 15
2.2 腦機(jī)接口 19
2.2.1 腦機(jī)接口基本概念 19
2.2.2 腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)原理 22
2.2.3 腦機(jī)接口信號分類算法 23
2.3 手勢接口 27
2.3.1 手勢接口的基礎(chǔ) 27
2.3.2 手勢識別原理與技術(shù) 29
2.3.3 基于手勢接口的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā) 33
2.4 眼動接口 35
2.4.1 眼動追蹤的概念 36
2.4.2 眼動追蹤的分類 36
2.4.3 基于眼動接口的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā) 40
2.5 漫游與導(dǎo)航接口 41
2.5.1 基本概念 42
2.5.2 漫游與導(dǎo)航參數(shù)設(shè)計(jì) 44
2.5.3 典型的漫游與導(dǎo)航接口 47
第3章 輸出設(shè)備 48
3.1 裸眼三維顯示 48
3.1.1 深度暗示 48
3.1.2 助視型三維顯示 51
3.1.3 視差型裸眼三維顯示 54
3.1.4 體三維顯示 55
3.1.5 光場三維顯示 56
3.1.6 全息三維顯示 57
3.2 頭戴式顯示 58
3.2.1 頭戴式顯示原理 58
3.2.2 頭戴式顯示的結(jié)構(gòu)形式 58
3.2.3 真實(shí)感頭戴式顯示 61
3.3 沉浸式投影顯示 64
3.3.1 投影顯示的原理和分類 65
3.3.2 投影顯示系統(tǒng) 68
3.3.3 幾何校正和顏色校正 71
3.3.4 沉浸式投影顯示的應(yīng)用 73
3.4 觸覺反饋設(shè)備 75
3.4.1 人體的觸覺感知機(jī)制 76
3.4.2 觸覺反饋生成類型及原理 77
3.4.3 觸覺反饋技術(shù)的應(yīng)用 80
3.5 其他感覺輸出設(shè)備 82
3.5.1 聽覺輸出設(shè)備 82
3.5.2 嗅覺輸出設(shè)備 85
3.5.3 味覺輸出設(shè)備 88
第4章 三維建模技術(shù) 90
4.1 三維物體的幾何表征方法 90
4.1.1 頂點(diǎn)、邊和面的基本概念 90
4.1.2 多邊形和曲面建模 91
4.1.3 體素 92
4.1.4 三維物體的隱式表示 92
4.2 常見三維模型文件格式 93
4.2.1 STL文件格式 93
4.2.2 OBJ文件格式 94
4.2.3 FBX文件格式 94
4.3 常見三維建模軟件工具 95
4.3.1 傳統(tǒng)三維建模軟件 95
4.3.2 三維建模的基本流程 96
4.3.3 建模工具的插件和擴(kuò)展 97
4.3.4 簡單物體的建模示例 98
4.4 基于多幅圖像的三維獲取方法 107
4.4.1 圖像三維重建基本原理 107
4.4.2 特征點(diǎn)提取與跟蹤 107
4.4.3 常用三維重建軟件 109
4.4.4 簡易物體的三維重建示例 109
4.5 模型的幾何重拓?fù)?114
4.5.1 幾何數(shù)據(jù)清理和修復(fù) 114
4.5.2 拓?fù)湫迯?fù)和模型重建 115
4.5.3 基于R3DS Wrap的重拓?fù)涫纠?116
4.6 傳統(tǒng)渲染管線、著色與材質(zhì)原理 123
4.6.1 渲染管線概述 123
4.6.2 光照模型和著色技術(shù) 125
4.6.3 材質(zhì)屬性和紋理映射 127
第5章 Unity 3D開發(fā)工具 129
5.1 集成開發(fā)環(huán)境 129
5.1.1 Unity Hub簡介 129
5.1.2 Unity 3D簡介 130
5.2 編程開發(fā)語言 134
5.2.1 數(shù)據(jù)類型和變量 134
5.2.2 條件語句和循環(huán)語句 135
5.2.3 數(shù)組和集合 138
5.3 三維交互場景 139
5.3.1 Unity 3D地形創(chuàng)建 139
5.3.2 Unity 3D燈光系統(tǒng) 143
5.3.3 Unity 3D特效系統(tǒng) 144
5.4 二維交互界面 151
5.4.1 UGUI—Canvas（畫布） 151
5.4.2 UGUI—Image（圖像） 152
5.4.3 UGUI—Text（文本） 153
5.4.4 UGUI—InputField（輸入框） 153
5.4.5 UGUI—Button（按鈕） 154
5.5 案例開發(fā) 157
5.5.1 案例資源導(dǎo)入與制作 158
5.5.2 坦克拆裝功能開發(fā) 159
5.5.3 視角轉(zhuǎn)換功能開發(fā) 164
5.5.4 項(xiàng)目發(fā)布 167
第6章 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù) 169
6.1 光學(xué)透視式AR頭顯標(biāo)定方法 169
6.1.1 手動標(biāo)定方法 169
6.1.2 自動標(biāo)定方法 171
6.1.3 光學(xué)透視式AR頭顯標(biāo)定的評價方法 172
6.2 SPAAM標(biāo)定方法 173
6.2.1 離軸針孔相機(jī)模型 173
6.2.2 眼睛-頭顯內(nèi)參模型 174
6.2.3 SPAAM的標(biāo)定步驟 176
6.3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的跟蹤定位算法 177
6.3.1 有標(biāo)識跟蹤定位技術(shù) 177
6.3.2 無標(biāo)識跟蹤定位技術(shù) 178
6.3.3 SLAM跟蹤定位技術(shù) 180
6.4 經(jīng)典的SLAM跟蹤定位技術(shù) 182
6.4.1 視覺SLAM系統(tǒng)的框架 182
6.4.2 VINS算法 185
6.5 應(yīng)用案例：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)定點(diǎn)觀景器 190
6.5.1 系統(tǒng)構(gòu)成 191
6.5.2 子系統(tǒng)功能 191
第7章 虛擬現(xiàn)實(shí)的健康與舒適問題 194
7.1 三維顯示視疲勞 194
7.1.1 人的立體視覺和深度感知 194
7.1.2 三維顯示視疲勞成因 196
7.1.3 三維顯示視疲勞評估方法 197
7.1.4 三維顯示視疲勞緩解策略 201
7.2 虛擬現(xiàn)實(shí)中的暈動癥 203
7.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)暈動癥成因 203
7.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)暈動癥評估方法 206
7.2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)暈動癥緩解策略 208
參考文獻(xiàn) 210