讀者對象:本書的最大特色是“注重實(shí)戰(zhàn)，以專業(yè)理論為基礎(chǔ)；案例教學(xué)，以商業(yè)應(yīng)用為方向”。針對虛擬現(xiàn)實(shí)課程對于實(shí)戰(zhàn)操作的較高要求，全書以“理論知識(shí)點(diǎn) + 實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目”為形式來組織教學(xué)內(nèi)容，非常適合教師進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)；同時(shí)，廣大學(xué)生或者對虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)感興趣的創(chuàng)業(yè)者，通過學(xué)習(xí)本書可以快速地掌握具有商用價(jià)值的實(shí)用技能。
本書結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的最新理論，基于當(dāng)今行業(yè)領(lǐng)先的Web VR 平臺(tái)，給出豐富的案例分析，并提供詳盡的項(xiàng)目解決方案，極具權(quán)威性和實(shí)用性。全書共有九大專題，內(nèi)容從虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程、基本特征到技術(shù)體系，逐步深入到各個(gè)技術(shù)體系的具體實(shí)現(xiàn)，以一個(gè)實(shí)際的案例由淺入深、從無到有地引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以實(shí)際商用的作品；再通過兩個(gè)行業(yè)的典型綜合案例詮釋虛擬現(xiàn)實(shí)商業(yè)模式及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的廣闊前景。本書的最大特色是“注重實(shí)戰(zhàn)，以專業(yè)理論為基礎(chǔ)；案例教學(xué)，以商業(yè)應(yīng)用為方向”。針對虛擬現(xiàn)實(shí)課程對于實(shí)戰(zhàn)操作的較高要求，全書以“理論知識(shí)點(diǎn) + 實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目”為形式來組織教學(xué)內(nèi)容，非常適合教師進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)；同時(shí)，廣大學(xué)生或者對虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)感興趣的創(chuàng)業(yè)者，通過學(xué)習(xí)本書可以快速地掌握具有商用價(jià)值的實(shí)用技能。
王備戰(zhàn)，博士、教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任廈門大學(xué)軟件學(xué)院副院長 。1987年-2004年任職西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，2004-今任職廈門大學(xué)軟件學(xué)院。主持或參與國家科技支撐計(jì)劃、自然科學(xué)基金、省部級(jí)縱向課題以及橫向課題50余項(xiàng)，發(fā)表論文百余篇，編譯著5部。曾獲陜西省科技成果一等獎(jiǎng)、廈門市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、福建省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、廈門市優(yōu)秀教師、廈門大學(xué)教學(xué)名師、第二屆廈門大學(xué)最受學(xué)生喜愛老師等榮譽(yù)。主要從事軟件工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的教學(xué)與研究工作。
第一章虛擬現(xiàn)實(shí)：走進(jìn)VR 夢幻世界… ………………………………1
1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)究竟是什么………………………………………………………………… 2
1.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)………………………………………………………………………… 2
1.1.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)………………………………………………………………………… 2
1.1.3 混合現(xiàn)實(shí)………………………………………………………………………… 3
1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的前生今世………………………………………………………………… 4
1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)的3I特征… ………………………………………………………………… 5
1.3.1 沉浸感…………………………………………………………………………… 5
1.3.2 構(gòu)想性…………………………………………………………………………… 6
1.3.3 交互性…………………………………………………………………………… 6
1.4 常見感知設(shè)備… ……………………………………………………………………… 6
1.4.1 VR 頭顯………………………………………………………………………… 7
1.4.2 數(shù)據(jù)手套………………………………………………………………………… 7
1.4.3 動(dòng)作捕捉系統(tǒng)… ……………………………………………………………… 8
1.4.4 力反饋設(shè)備……………………………………………………………………… 8
1.4.5 CAVE 虛擬系統(tǒng)………………………………………………………………… 9
1.5 實(shí)戰(zhàn)：國內(nèi)外著名VR案例欣賞… …………………………………………………10
1.5.1 VR 電影…………………………………………………………………………10
1.5.2 VR 展館…………………………………………………………………………10
1.5.3 VR 電商…………………………………………………………………………12
1.5.4 VR 游戲…………………………………………………………………………13
目錄
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虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)用教程
第二章技術(shù)體系：初探VR 背后真相… …………………………… 15
2.1 感知技術(shù)… ……………………………………………………………………………16
2.1.1 VR 與人的視覺…………………………………………………………………16
2.1.2 VR 與人的聽覺…………………………………………………………………17
2.1.3 VR 與人的其他感覺……………………………………………………………18
2.2 建模技術(shù)… ……………………………………………………………………………19
2.2.1 三維建模技術(shù)… ………………………………………………………………19
2.2.2 物理建模技術(shù)… ………………………………………………………………21
2.3 呈現(xiàn)技術(shù)… ……………………………………………………………………………21
2.3.1 視覺呈現(xiàn)技術(shù)… ………………………………………………………………21
2.3.2 聽覺呈現(xiàn)技術(shù)… ………………………………………………………………24
2.4 交互技術(shù)… ……………………………………………………………………………24
2.5 實(shí)戰(zhàn)………………………………………………………………………………………25
2.5.1 引擎簡介…………………………………………………………………………26
2.5.2 作品的創(chuàng)建………………………………………………………………………27
2.5.3 作品的查看與管理… …………………………………………………………28
2.5.4 作品的分享………………………………………………………………………29
2.5.5 來，讓我們從Hello VR 啟航…………………………………………………29
第三章采集與建模：初探VR 造物造景奧秘… ………………… 31
3.1 照片建�！� ……………………………………………………………………………32
3.1.1 定義及建模原理… ……………………………………………………………32
3.1.2 不適合照片建模的物體… ……………………………………………………33
3.2 拍照環(huán)境及技巧… ……………………………………………………………………34
3.2.1 拍照環(huán)境的搭建… ……………………………………………………………34
3.2.2 拍照注意事項(xiàng)… ………………………………………………………………35
3.3 照片建模軟件… ………………………………………………………………………36
3.4 全景圖概述… …………………………………………………………………………37
3.5 全景圖制作設(shè)備及軟件………………………………………………………………37
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目 錄
3.6 全景圖拍攝技巧… ……………………………………………………………………39
3.6.1 基本知識(shí)…………………………………………………………………………39
3.6.2 角度和張數(shù)選擇原則… ………………………………………………………39
3.6.3 其他技巧…………………………………………………………………………41
3.7 全景圖合成及后期制作………………………………………………………………43
3.8 實(shí)戰(zhàn)一：拍攝蘋果并制作成VR… …………………………………………………43
3.8.1 拍攝照片…………………………………………………………………………43
3.8.2 導(dǎo)入照片…………………………………………………………………………45
3.8.3 照片計(jì)算…………………………………………………………………………46
3.8.4 生成模型…………………………………………………………………………48
3.8.5 導(dǎo)入平臺(tái)…………………………………………………………………………51
3.9.1 拍攝全景圖………………………………………………………………………53
3.9 實(shí)戰(zhàn)二：拍攝全景圖并制作成VR… ………………………………………………53
3.9.2 加載圖像…………………………………………………………………………55
3.9.3 對準(zhǔn)圖像…………………………………………………………………………56
3.9.4 創(chuàng)建全景圖………………………………………………………………………56
3.9.5 全景圖補(bǔ)天………………………………………………………………………58
3.9.6 全景圖補(bǔ)地………………………………………………………………………58
3.9.7 將空間導(dǎo)入VR 平臺(tái)… ………………………………………………………59
第四章對象與場景：構(gòu)建夢想世界… ……………………………… 63
4.1 實(shí)體模型… ……………………………………………………………………………64
4.2 實(shí)體模型的網(wǎng)格… ……………………………………………………………………64
4.3 實(shí)體模型的貼圖… ……………………………………………………………………65
4.3.1 實(shí)體模型的紋理貼圖… ………………………………………………………66
4.3.2 實(shí)體模型的法線貼圖… ………………………………………………………67
4.3.3 實(shí)體模型的光照貼圖… ………………………………………………………69
4.3.4 實(shí)體模型的環(huán)境光遮蔽貼圖… ………………………………………………70
4.3.5 貼圖小結(jié)…………………………………………………………………………71
4.4 實(shí)體模型的材質(zhì)… ……………………………………………………………………71
4.5 光照………………………………………………………………………………………72
4.5.1 環(huán)境光……………………………………………………………………………73
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虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)用教程
4.5.2 平行光……………………………………………………………………………73
4.5.3 聚光燈……………………………………………………………………………74
4.5.4 泛光燈……………………………………………………………………………75
4.5.5 體積光……………………………………………………………………………75
4.5.6 天空盒光源………………………………………………………………………76
4.5.7 場景和天空盒… ………………………………………………………………77
4.6 實(shí)戰(zhàn)：物品手工建�！�77
4.6.1 信息采集…………………………………………………………………………78
4.6.2 模型制作…………………………………………………………………………79
4.6.3 UV 拆分…………………………………………………………………………79
4.6.4 貼圖制作…………………………………………………………………………79
4.6.5 上傳到虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)… ………………………………………………………80
4.7 虛擬現(xiàn)實(shí)引擎節(jié)點(diǎn)實(shí)例操作…………………………………………………………81
4.7.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的三維引擎和結(jié)構(gòu)… ………………………………………………81
4.7.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的對象節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………81
4.7.3 幾何節(jié)點(diǎn)…………………………………………………………………………82
4.7.4 材質(zhì)色彩節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………88
4.7.5 材質(zhì)基礎(chǔ)紋理節(jié)點(diǎn)… …………………………………………………………93
4.7.6 材質(zhì)光照貼圖節(jié)點(diǎn)… …………………………………………………………98
4.7.7 材質(zhì)法線貼圖節(jié)點(diǎn)… ……………………………………………………… 103
4.7.8 材質(zhì)透明貼圖節(jié)點(diǎn)… ……………………………………………………… 106
4.7.9 背景節(jié)點(diǎn)……………………………………………………………………… 108
4.7.10 視點(diǎn)節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 111
4.7.11 霧效節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 116
4.7.12 導(dǎo)航節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 116
4.7.13 光源節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 116
4.7.14 陰影節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 117
4.7.15 錨節(jié)點(diǎn)… …………………………………………………………………… 117
4.7.16 廣告牌節(jié)點(diǎn)………………………………………………………………… 118
4.7.17 編組節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 118
4.7.18 細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)……………………………………………………………… 118
4.7.19 聲音節(jié)點(diǎn)… ………………………………………………………………… 118
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目 錄
第五章渲染與動(dòng)畫：你的眼睛會(huì)欺騙你… ………………………119
5.1 渲染…………………………………………………………………………………… 120
5.1.1 硬件渲染……………………………………………………………………… 120
5.1.2 軟件渲染……………………………………………………………………… 121
5.2 相機(jī)…………………………………………………………………………………… 121
5.2.1 透視投影相機(jī)… …………………………………………………………… 122
5.2.2 正交投影相機(jī)… …………………………………………………………… 123
5.3 動(dòng)畫…………………………………………………………………………………… 124
5.3.1 場景過渡動(dòng)畫… …………………………………………………………… 125
5.3.2 相機(jī)移動(dòng)動(dòng)畫… …………………………………………………………… 125
5.3.3 精靈和逐幀動(dòng)畫… ………………………………………………………… 125
5.3.4 關(guān)鍵幀動(dòng)畫…………………………………………………………………… 126
5.3.5 類人動(dòng)畫……………………………………………………………………… 126
5.3.6 粒子動(dòng)畫……………………………………………………………………… 127
5.3.7 動(dòng)畫狀態(tài)機(jī)…………………………………………………………………… 128
5.4 實(shí)戰(zhàn)…………………………………………………………………………………… 128
5.4.1 創(chuàng)建移動(dòng)動(dòng)畫… …………………………………………………………… 129
5.4.2 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫… …………………………………………………………… 130
5.4.3 創(chuàng)建縮放動(dòng)畫… …………………………………………………………… 132
5.4.4 創(chuàng)建顏色變化動(dòng)畫… ……………………………………………………… 134
5.4.5 創(chuàng)建UV 變化動(dòng)畫… ……………………………………………………… 136
第六章事件與交互：讓世界生動(dòng)起來…………………………… 137
6.1 VR交互概述………………………………………………………………………… 138
6.2 基于手勢識(shí)別的交互技術(shù)………………………………………………………… 138
6.3 基于臉部識(shí)別的交互技術(shù)………………………………………………………… 138
6.4 基于眼球跟蹤的交互技術(shù)………………………………………………………… 139
6.5 基于動(dòng)作捕捉的交互技術(shù)………………………………………………………… 140
6.6 基于語音控制的交互技術(shù)………………………………………………………… 141
6.7 基于觸覺反饋的交互技術(shù)………………………………………………………… 141
6.8 基于真實(shí)場地的交互技術(shù)………………………………………………………… 141
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虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)用教程
6.9 實(shí)戰(zhàn)：讓模型動(dòng)起來……………………………………………………………… 142
第七章實(shí)戰(zhàn)演練：VR+ 電子商務(wù)… ……………………………… 145
7.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 146
7.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)… ………………………………………………………………………… 146
7.3 模型優(yōu)化… ………………………………………………………………………… 147
7.4 貼圖優(yōu)化… ………………………………………………………………………… 148
7.5 VR展示… …………………………………………………………………………… 148
7.6 部署到電商平臺(tái)… ………………………………………………………………… 149
7.6.1 如何部署到淘寶… ………………………………………………………… 149
7.6.2 如何部署到京東… ………………………………………………………… 152
第八章實(shí)戰(zhàn)演練：VR+ 虛擬展館… ……………………………… 153
8.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 154
8.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)… ………………………………………………………………………… 154
8.3 收集數(shù)據(jù)、真實(shí)測量……………………………………………………………… 155
8.4 場館建�！� ………………………………………………………………………… 156
8.5 貼圖優(yōu)化… ………………………………………………………………………… 156
8.6 UV制作… …………………………………………………………………………… 157
8.7 光影渲染… ………………………………………………………………………… 158
8.8 VR展示… …………………………………………………………………………… 158
第九章商業(yè)模式：一雙VR+ 的翅膀……………………………… 159
9.1 VR在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用概述… ………………………………………………… 160
9.2 VR+電子商務(wù)… …………………………………………………………………… 161
9.3 VR+網(wǎng)上展館… …………………………………………………………………… 163
9.4 VR+售樓處… ……………………………………………………………………… 164
9.5 VR+藝術(shù)品… ……………………………………………………………………… 165
參考文獻(xiàn)… ……………………………………………………… 166
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