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| 編輯推薦： |
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本书条理清晰，不仅介绍较为典型的虚拟现实硬件输入设备和输出设备，还从虚拟现实建模和虚拟现实渲染两个方面介绍运动编辑、流体建模、场景组织、粒子系统等技术，配套教学资源丰富，方便教与学。
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| 內容簡介： |
近年来，虚拟现实技术在产业界引发热潮，大众化趋势日益凸显，低成本硬件不断涌现，在房地产、直播、监控等领域的应用逐渐普及。由于虚拟现实具有多学科交叉融合的特点，涉及的学科领域广泛，对其进行完整的阐述存在诸多难点，因此本书从虚拟现实软硬件、关键技术的角度对内容进行组织，并进行了一定的删减，以突出重点。在软件和硬件设备部分，介绍较为典型的虚拟现实输入设备和输出设备；在关键技术部分，从虚拟现实建模和虚拟现实渲染两方面加以阐述，重点介绍运动编辑、流体建模、场景组织、粒子系统等内容。此外，对一些虚拟现实前沿性方向进行了讨论。全书共分6章： 第1章为虚拟现实概论，第2章为虚拟现实常用软硬件，第3章为虚拟现实建模及相关技术，第4章为虚拟现实渲染及相关技术，第5章为虚拟现实前沿性方向，第6章为Unity开发实例——VR电力仿真培训系统。其中，第1~5章章末均附有习题。
本书适合作为高等学校计算机、软件工程及相关专业高年级本科生、研究生的教材，同时可供对虚拟现实感兴趣并且对虚拟现实建模与渲染开发有所了解的研发人员和广大科技工作者参考。
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| 目錄：
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第1章虚拟现实概论
1．1基本概念及发展简史
1．2虚拟现实的关联概念
1．3典型特征
1．4虚拟现实系统
1．5虚拟现实系统的构建过程
1．6习题
第2章虚拟现实常用软硬件
2．1典型输入设备
2．1．1用户位姿获取设备
2．1．2用户运动数据获取设备
2．1．3真实物体几何材质属性获取设备
2．2典型输出设备
2．2．1视觉输出
2．2．2力触觉输出
2．3常用软件
2．3．1建模软件
2．3．2渲染软件
2．3．3分布式开发工具
2．3．4其他专业化工具
2．4习题
第3章虚拟现实建模及相关技术
3．1虚拟现实建模的有关概念
3．1．1虚拟现实建模的基本内容
3．1．2虚拟现实建模的特点
3．1．3虚拟现实建模评价指标
3．2几何建模实例——点云简化
3．2．1背景知识
3．2．2基于MLS和splat的点云简化算法
3．3物理建模实例——虚拟人体的运动合成
3．3．1背景知识
3．3．2基于动作图的虚拟人体运动合成
3．4物理建模实例——基于SPH的热带气旋建模
3．4．1背景知识
3．4．2基于SPH的热带气旋建模方法
3．5习题
第4章虚拟现实渲染及相关技术
4．1虚拟现实渲染的有关概念
4．1．1虚拟现实渲染的基本内容
4．1．2虚拟现实视觉渲染的主要方法
4．1．3大规模虚拟场景渲染的关键技术
4．2场景组织实例——大规模虚拟场景实时碰撞检测
4．2．1背景知识
4．2．2基于外存的大规模虚拟场景实时碰撞检测
4．3场景渲染优化实例——基于LOD的点云渲染
4．3．1背景知识
4．3．2基于LOD的点云渲染方法
4．4习题
第5章虚拟现实前沿性方向
5．1增强现实技术
5．1．1增强现实技术的基本内容
5．1．2增强现实技术与虚拟现实技术之间的关系
5．1．3增强现实技术的应用
5．2智能化建模与渲染方法
5．2．1智能化建模
5．2．2智能化渲染
5．3智能化建模实例——基于深度学习的流体建模
5．3．1背景知识
5．3．2基于深度学习的流体建模方法
5．4智能化渲染实例——三维积云的可微渲染
5．4．1背景知识
5．4．2针对积云的可微渲染方法
5．5习题
第6章Unity开发实例——VR电力仿真培训系统
6．1系统概述
6．2系统组成
6．2．1应用层及展示层
6．2．2业务层和数据表单设计
6．2．3数据层和基础层
6．3实例详解——“断分支引流线作业”仿真模块的开发
6．3．1需求分析
6．3．2Unity资源
6．3．3Unity开发
6．3．4系统测试
参考文献
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| 內容試閱：
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虚拟现实这一术语产生于20世纪80年代，它以计算机技术为核心，生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围内的虚拟环境。用户可借助必要的设备，如手柄、数据头套、头戴式显示器等，以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生身临其境的感受和体验。虚拟现实综合了计算机图形学、实时分布系统、人机交互、心理学、控制学、电子学和多媒体技术等多个相关领域的理论和技术，是信息技术领域中的一个重要研究方向，也是计算机应用技术学科的一个重要组成部分。虚拟现实技术早期在航空航天等专业领域得到了广泛且成功的应用，但由于应用成本较高等原因，并不为大众所知。自2016年以来，随着业界的重视，其成本不断降低，大众化应用日益增多，逐步进入了人们的日常生活。近年来，随着数字孪生、元宇宙等的兴起，虚拟现实技术日益为大众熟知。
我国虚拟现实研究起步较晚，自20世纪90年代以来，相关人员在国家自然科学基金、国家“973”计划和国家“863”计划的支持下开展了研究工作，相关学者撰写了著作，如汪成为、高文和王行仁所著《灵境（虚拟现实）技术的理论、实现及应用》，以及赵沁平所著《DVENET分布式虚拟环境》和《DVENET分布式虚拟现实应用系统运行平台与开发工具》等。经过多年发展，我国在虚拟现实理论研究、技术突破和应用推广等方面均取得了较为显著的成绩。2006年，在国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，更是将虚拟现实列为信息技术领域优先发展的前沿技术之一。随着国家对虚拟现实技术的重视，以及我国航空航天、工业设计、城市规划、医学等领域的发展，对从事虚拟现实研究与应用的人才培养工作也提出了迫切需求。
编者所在的虚拟现实技术与系统全国重点实验室在赵沁平院士的带领下，于20世纪90年代率先开展虚拟现实的研究和应用工作。在科研过程中，编者有幸参与或主持了与虚拟现实有关的重要项目研发及虚拟现实方向的论证评审等工作。作为主讲教师，编者于2009年开始，针对高年级本科生和研究生开展了“虚拟现实技术”课程的教学工作，通过对虚拟现实基本理论、基本算法、开发方法、主流系统等的介绍，使学生掌握虚拟现实的关键技术； 通过对有关虚拟现实的国内外当前研究热点问题、典型研究工作的介绍，使学生了解虚拟现实技术的发展趋势。编者通过长期的科研和教学实践，对虚拟现实进行了深入学习和理解，积累了扎实的教学经验。
本书根据编者授课内容中的基础部分编写而成，覆盖了虚拟现实基本概念与原理、虚拟现实相关软硬件设备、虚拟现实建模技术、虚拟现实渲染技术、前沿性技术及应用实践等。本书内容难度适中，面向高年级本科生和研究生，主要目的是供学生了解虚拟现实的基础性内容，并掌握如何利用工具快速构建虚拟环境。在实际讲授过程中，可对本书中部分硬件机理做进一步深入讲解，也可结合实际对关键技术进行删减或扩展。
在本书编写过程中，梁晓辉负责构思章节结构和提供章节授课素材，并进行第1、2章的撰写，王晓川负责第3~5章的撰写，杨文军负责第6章的撰写。书稿完成后，各编者进一步进行了讨论、修改和完善，并由梁晓辉负责统稿。
本书在编写过程中得到北京航空航天大学计算机学院、虚拟现实技术与系统全国重点实验室的大力支持，在此表示衷心感谢。同时，对参与本书内容组织与编撰的何志莹博士、于卓博士、袁春强博士、张自立博士、郭承禹博士、岑丽霞、陈治宇、梁爱民、王剑、李阳、徐向欣，以及在读研究生周康垒、肖世邦、马跃等表示衷心感谢。
编者水平有限，书中不当之处在所难免，欢迎广大同行和读者批评指正。
编者2024年2月
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