虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)3D虛擬世界，讓用戶(hù)在其中通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感知體驗(yàn)，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已有幾十年的發(fā)展歷史，但由于設(shè)備昂貴、交互體驗(yàn)不理想、內(nèi)容生成成本高等原因，其應(yīng)用一直比較有限。直到2014年，F(xiàn)acebook公司收購(gòu)Oculus，被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)成為未來(lái)計(jì)算平臺(tái)的標(biāo)志性事件。幾乎同時(shí)，日本索尼公司也宣布了自己的虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目Morpheus。微軟公司也于2015年1月發(fā)布了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備HoloLens。2015年6月，迪士尼互動(dòng)娛樂(lè)公司宣布正將傳統(tǒng)游戲拓展至虛擬現(xiàn)實(shí)世界，打造虛擬現(xiàn)實(shí)樂(lè)園。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，也成為產(chǎn)業(yè)界投資的重點(diǎn)領(lǐng)域，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育、航天、醫(yī)療、娛樂(lè)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2016年，國(guó)務(wù)院在《十三五國(guó)家信息化規(guī)則》《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等文件中就明確指出加強(qiáng)VR等新技術(shù)的研發(fā)和前沿布局。2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)，建立虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)融合應(yīng)用。2018年工信部發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出加快我國(guó)VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國(guó)家發(fā)改委在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》中將虛擬現(xiàn)實(shí)列入鼓勵(lì)類(lèi)產(chǎn)業(yè)，這意味著國(guó)家已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)歸入新一輪世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革之中。教育部則在《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育(專(zhuān)科)專(zhuān)業(yè)目錄》中設(shè)置虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)，從2019年開(kāi)始實(shí)行，并于2020年2月將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)納入《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄(2020年版)》。
山東大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并開(kāi)設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的高校之一。在十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃云端融合的自然交互設(shè)備與工具（2016YFB1001403）面向服刑人員心理矯治的VR訓(xùn)練裝備及系統(tǒng)研發(fā)（2018YFC0831003）以及國(guó)家自然科學(xué)基金面向頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的人體移動(dòng)交互技術(shù)研究（61972233）基于多道生理信號(hào)的心流體驗(yàn)識(shí)別及心流調(diào)節(jié)型VR系統(tǒng)研發(fā)（6180070421）的資助下，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，作者將近年的工作進(jìn)行歸納整理，形成本書(shū)。
本書(shū)的特色之一是側(cè)重虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，比較全面地介紹與虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，及各種類(lèi)型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。本書(shū)首先簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所需的基本知識(shí)，然后側(cè)重對(duì)各類(lèi)系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行講解，涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用等，以及感知、硬件、數(shù)學(xué)、編程、建模等基礎(chǔ)知識(shí)。然后介紹了頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、基于投影的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以及VR全景視頻系統(tǒng)等各類(lèi)VR應(yīng)用系統(tǒng)，也對(duì)全息顯示系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。后針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的整理和介紹，也具有實(shí)戰(zhàn)操作指南的性質(zhì)。希望通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，讀者可以比較全面地了解、掌握虛擬現(xiàn)實(shí)的基本知識(shí)和相關(guān)開(kāi)發(fā)技術(shù)，能夠?qū)W以致用。本書(shū)適合作為高等學(xué)�；蚋呗毟邔�(zhuān)院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可作為虛擬現(xiàn)實(shí)研究人員或應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員的參考用書(shū)。
本書(shū)的另一特色是采用AR技術(shù)演示書(shū)中部分內(nèi)容，使得讀者在閱讀本書(shū)的時(shí)候，通過(guò)手機(jī)掃描書(shū)中相應(yīng)部分圖片即可看到以2D/3D動(dòng)畫(huà)、普通視頻、VR視頻或VR系統(tǒng)演示的形式對(duì)相關(guān)內(nèi)容的講解，從而加深對(duì)書(shū)中知識(shí)的理解。
本書(shū)主要由楊承磊、關(guān)東東、蓋偉、卞玉龍、劉娟執(zhí)筆撰寫(xiě)，劉娟設(shè)計(jì)了AR演示內(nèi)容。本書(shū)第1章由楊承磊、蓋偉編寫(xiě)，第2章由關(guān)東東、楊承磊編寫(xiě)，第3章由卞玉龍、楊承磊編寫(xiě)，第4章由楊承磊、關(guān)東東編寫(xiě)，第5章由關(guān)東東編寫(xiě)，第6章由關(guān)東東、劉娟編寫(xiě)，第7章由劉娟、楊承磊編寫(xiě)，第8章由蓋偉、卞玉龍編寫(xiě)，第9章由蓋偉、楊承磊編寫(xiě)，第10章由蓋偉、劉娟編寫(xiě)，第11章由劉娟、關(guān)東東編寫(xiě)，第12章由卞玉龍編寫(xiě)。孫維思、秦溥、周士勝、趙思偉、李慧宇、王秋晨、邢歡、孫千慧、馬鳴聰、陳葉青、宋英潔、靳新培、耿文秀、鄭雅文等研究生參與了書(shū)中程序的開(kāi)發(fā)和部分內(nèi)容的編寫(xiě)工作，上海恒潤(rùn)文化集團(tuán)有限公司副總裁王宇、濟(jì)南奧維信息科技有限公司總經(jīng)理李軍提供了部分素材。書(shū)中部分圖片和內(nèi)容引自互聯(lián)網(wǎng)，有些難以確定作者或出處，故在本書(shū)中沒(méi)有標(biāo)注，請(qǐng)相關(guān)作者海涵。

本書(shū)由楊承磊、關(guān)東東、蓋偉統(tǒng)稿、修改和審定。由于時(shí)間倉(cāng)促，編者水平有限，書(shū)中內(nèi)容或有局限、欠妥之處，懇請(qǐng)讀者和同行不吝指正。
本書(shū)的配套課件、教學(xué)大綱、書(shū)中程序代碼及Unity3D、Maya操作演示視頻等資源可以從清華大學(xué)出版社官方網(wǎng)站www.tup.com.cn或清華大學(xué)出版社官方微信公眾號(hào)書(shū)圈（itshuquan）下載。讀者如有關(guān)于本書(shū)及資源使用的問(wèn)題與建議，請(qǐng)發(fā)郵件至404905510@qq.com。
編者

2020年12月

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