虛擬現實開發基礎

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虛擬現實開發基礎

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內容描述

《虛擬現實開發基礎（AR版）》首先介紹虛擬系統實現所需的基本知識，涉及虛擬現實技術的基本概念、特點、應用等內容，以及感知基礎、硬件基礎、數學基礎、編程基礎以及建模基礎等內容； 然後對各類系統的技術實現進行講解，包括基於HTC VIVE、基於智能手機、基於投影的虛擬現實系統、混合現實系統以及全息顯示系統等各類應用系統； 最後介紹虛擬現實系統的評價方法。通過本書的學習，讀者可以較好地掌握虛擬現實的基本知識和相關開發技術，並學以致用。 本書適合作為高等學校或高職高專院校相關專業的教材，也可作為虛擬現實研究人員或應用開發人員的參考用書。

目錄大綱

目錄
第1章概述
1.1基本概念
1.1.1什麽是虛擬現實
1.1.2虛擬現實系統分類
1.2發展歷史與趨勢
1.3應用領域
習題
第2章數學基礎
2.1坐標系、矢量與矩陣
2.1.1坐標系
2.1.2向量與向量運算
2.1.3矩陣與矩陣運算
2.2空間旋轉變換表示與計算
2.2.1旋轉矩陣
2.2.2歐拉角
2.2.3旋轉軸旋轉角表示
2.2.4四元數
2.2.5旋轉表示形式之間的轉換
2.3坐標系的轉換
2.3.1齊次坐標系與齊次變換矩陣
2.3.2右手坐標系與左手坐標系之間的轉換
2.3.3局部坐標係向世界坐標系的轉換
2.3.4世界坐標係向相機坐標系的轉換
2.3.5相機坐標係向屏幕坐標系的轉換
習題
第3章感知基礎
3.1感知原理
3.2視覺
3.2.1視覺的生理機制
3.2.2人眼的視覺暫留現象
3.2.3眼球運動
3.2.4深度感知與立體視覺
3.2.5顏色感知
3.3聽覺
3.3.1聽覺的生理機制
3.3.2虛擬環境中的聽覺內容設計
3.3.3聽覺定位與立體聲
3.4體覺
3.4.1觸覺和力覺
3.4.2本體感覺
習題
第4章硬件基礎
4.1輸入設備
4.1.1Kinect
4.1.2HTC VIVE定位設備
4.1.3超寬帶無線定位設備
4.1.4慣性測量單元
4.1.5手勢輸入設備
4.2輸出設備
4.2.1立體顯示設備
4.2.2動感平臺
習題
第5章編程基礎
5.1Unity3D編程基礎
5.1.1Unity3D簡介
5.1.2Unity3D集成開發界面基本操作
5.1.3動畫角色控制
5.1.4虛擬相機設置
5.1.5Unity3D中函數體的執行順序
5.2投影式VR系統開發環境
5.2.1視差與立體顯示效果的關系
5.2.2渲染立體圖像
5.2.3播放立體視頻
5.3HTC VIVE開發環境
5.3.1環境配置
5.3.2HTC VIVE頭盔
5.3.3HTC VIVE手柄交互
5.4HoloLens開發環境
5.4.1環境配置
5.4.2開發實例
5.4.3交互實現
習題
第6章建模基礎
6.13D模型基礎知識
6.1.13D模型的組成
6.1.2建模的主要方法
6.2Maya建模客機實例
6.3無人機建模實例
習題
第7章VR全景視頻播放系統
7.1VR視頻錄制
7.2VR視頻播放系統
習題
第8章頭盔式VR系統
8.1基於HTC VIVE的VR系統
8.1.1系統設計
8.1.2系統實現
8.2基於智能手機的VR系統
8.2.1系統設計
8.2.2系統實現
習題
第9章投影式VR系統
9.1虛擬射擊影院系統
9.1.1系統設計
9.1.2系統實現
9.2基於雙畫的虛擬網球遊戲系統
9.3房間式互動投影系統
9.3.1系統設計
9.3.2系統實現
9.4360°全景球幕播放系統
9.4.1系統設計
9.4.2系統實現
習題
第10章混合現實系統
10.1基於HoloLens的電腦動畫課程教學系統
10.1.1系統設計
10.1.2系統實現
10.2基於魚缸的混合現實教學系統
10.2.1系統設計
10.2.2系統實現
習題
第11章全息視頻播放系統
11.1全息攝影與全息投影技術
11.1.1全息攝影
11.1.2全息投影
11.2全息投影視頻製作
11.2.1視頻內容設計
11.2.2三維模型製作
11.2.3三維動畫製作
11.2.4燈光與渲染
11.2.5特效製作
11.2.6後期剪輯與輸出
11.2.7Unity3D設置視頻輸出及控制視頻播放方法
11.3Unity3D實時渲染輸出
習題
第12章VR系統評估
12.1VR系統評估的主要內容
12.1.1可用性評估
12.1.2用戶體驗評估
12.1.3常見的用戶體驗測量數據類型和採集方法
12.2VR系統評估測試的實施
12.2.1倫理問題
12.2.2基本流程
12.2.3被試選擇
12.2.4研究設計
12.2.5實驗環境和材料的準備
12.2.6數據分析和呈現
12.2.7討論
12.3VR系統測試案例
12.3.1案例1： 基於虛擬迷宮系統的測試
12.3.2案例2： 基於虛擬射擊影院系統的測試
12.3.3案例3： 三類3D顯示技術的比較研究
習題
附錄A旋轉軸旋轉角與旋轉矩陣之間的轉換推導
附錄B四元數旋轉公式的推導與理解
附錄C立體顯示投影矩陣推導
參考文獻

作者介紹

楊承磊，男，於1995、1998、2004年先後獲得山東大學計算機應用專業理學學士學位、計算機軟件與理論專業工學碩士和博士學位。
目前為山東大學計算機科學與技術學院教授。
2007年1至7月在香港大學計算機科學系開展合作研究，2010年6月至2011年6月在哈佛大學做訪問學者。
研究主要圍繞工業CAD、文化與自然遺產保護、數字娛樂與遠程教育等應用領域，重點開展離散計算幾何、人機交互與虛擬現實等方面的理論研究與項目研發工作。
先後主持國家自然科學基金3項、國家支撐計劃課題1項和省部級項目4項，並作為學術骨幹參與完成了國家973計劃、863計劃等10多項國j級、省部級科研課題，作為骨干成員參與研發出“集成化計算機輔助圖案設計與製版系統”等系統軟件，獲得國家科技進步獎二等獎1項、教育部科技進步獎二等獎1項以及山東省科技進步獎三等獎1項。
目前在CAD、C&G、The Visual Computer、中國科學、軟件學報、計算機學報等國內外主要學術刊物與會議上發表論文50餘篇。
與他人合著《Voronoi圖及其應用》、《計算幾何及應用》、《人機交互基礎教程（第2版）（普通高等教育“十一五”國j級規劃教材）》等專著和教材。