第1章VR技術簡介

1.1VR的定義

1.2VR技術的發展歷史

1.3VR的發展趨勢

1.3.1VR興起的原因

1.3.2VR關鍵技術趨勢

1.3.3VR產品期望與痛點

1.4VR、AR和MR

1.4.1VR

1.4.2AR

1.4.3MR

1.5VR的應用領域

1.5.1遊戲領域 

1.5.2社交領域

1.5.3影視制作領域

1.5.4教育領域

1.5.5醫療領域

1.5.6語言領域

1.5.7建築領域

1.5.8旅遊領域

1.5.9廣告領域

1.5.10交通領域

1.5.11工業領域

1.6VR技術概覽

1.7小結

習題

第2章圖像反饋技術

2.1人類視覺機制

2.2頭戴式VR成像技術

2.2.1裸眼3D

2.2.2全息投影

2.2.3投影映射

2.2.4全沉浸式成像機制

2.2.5視頻透視

2.3VR關鍵渲染技術

2.3.1實時渲染

2.3.2場景加速

2.4實踐環節——主頁面開發

2.4.1創建遊戲項目

2.4.2啟動界面搭建

2.4.3場景導入

2.4.4創建主界面腳本

2.5小結

習題

第3章3D建模技術

3.1物體建模技術

3.1.1幾何建模

3.1.2物理建模

3.2場景建模方法

3.2.1場景建模方法簡介

3.2.2主動光學掃描技術

3.2.3被動多視角立體視覺方法

3.2.4其他場景測量方法

3.2.5多模態信息融合應用

3.3角色建模方法

3.3.1角色建模簡介

3.3.2角色建模技術

3.3.3角色建模軟件

3.3.4角色建模流程

3.4大規模城市建模方法

3.4.1智慧城市簡介

3.4.2大規模城市建模簡介及研究現狀

3.4.3大規模城市3D模型的生成方法

3.5動畫仿真方法

3.5.1角色仿真概述

3.5.2角色造型

3.5.3角色動畫

3.6實踐環節——玩家角色建模

3.6.1玩家模型資源導入

3.6.2骨骼動畫資源導入

3.6.3事件腳本編寫

3.6.4在主場景中調用

3.7小結

習題

第4章多模態輸入技術

4.1多模態輸入概述 

4.2鍵盤輸入

4.3語音輸入

4.4體感輸入

4.5眼神輸入

4.6多模態融合

4.7實踐環節——搖杆交互與角色控制

4.7.1搖杆節點獲取與事件監聽

4.7.2搖杆交互的實現

4.7.3根據搖杆移動產生參數

4.7.4剛體移動的控制

4.7.5玩家移動的控制

4.7.6通過搖杆交互傳入參數

4.8小結

習題

第5章多模態反饋技術

5.1多模態反饋技術概述

5.2聽覺

5.2.1聽覺機制

5.2.2VR繫統中的聲音輸出

5.3觸覺

5.3.1觸覺機制

5.3.2VR繫統中的觸覺輸出

5.4嗅覺

5.4.1嗅覺機制

5.4.2VR繫統中的嗅覺輸出

5.5味覺

5.5.1味覺機制

5.5.2VR繫統中的味覺輸出

5.6實踐環節——添加音頻反饋

5.6.1主界面音效的添加

5.6.2玩家音效的添加

5.6.3怪物音效的添加

5.6.4怪物技能音效的添加

5.7小結

習題

第6章應用繫統開發

6.1地圖數據加載及生成

6.1.1導入配置文件

6.1.2讀取配置文件

6.1.3地圖生成

6.2障礙物與怪物生成

6.2.1實現地圖內物體生成函數

6.2.2遍歷待加載模塊生成物體

6.3玩家技能

6.3.1玩家技能簡介

6.3.2玩家技能解析

6.3.3實現箭矢形態變化

6.3.4增加玩家技能

6.4怪物技能

6.4.1怪物技能簡介

6.4.2玩家攻擊函數

6.4.3根據技能播放動畫

6.4.4通過動畫幀事件釋放技能

6.4.5技能向玩家釋放

6.5技能傷害

6.5.1玩家血條

6.5.2怪物技能踫撞

6.5.3怪物技能傷害

6.5.4玩家技能傷害

6.5.5怪物與玩家死亡

6.6小結

習題

第7章正式項目發布

7.1Cocos Creator XR簡介

7.2內置節點預制體

7.3XR界面的適配

7.3.1XR組件

7.3.2界面的適配

7.4鏡頭的適配

7.5搖杆的適配

7.6發布到XR設備

7.6.1構建發布面板

7.6.2通用構建選項

7.6.3各平臺構建選項

7.6.4HUAWEI VR Glass和VR Engine的介紹

7.6.5構建任務

7.7小結

習題

第8章VR的未來發展

8.1VR與5G通信

8.2VR與物聯網

8.3VR與人工智能

8.3.1AI輔助創作

8.3.2虛擬對像智能化

8.3.3交互方式個性化

8.4VR中的協同交互

8.5小結

習題

參考文獻

本書兼顧研究型和應用型高校人纔培養的需要，本著循序漸進、理論聯繫實際的原則，以適量、實用為目標，注重理論知識的運用，著重培養學生開發虛擬現實應用的能力。本書力求敘述簡練、概念清晰、通俗易懂，便於讀者自學。對所涉及的技術方法
，本書力求全面，且提供詳盡的參考資料供讀者深入學習，是一本體繫創新、難度適中、側重應用、著重能力培養的本科生和研究生教材。

本書共8章，既在理論層面涵蓋虛擬現實技術簡介、圖像反饋技術、3D建模方法、多模態輸入技術、多模態反饋技術及虛擬現實技術的未來發展等，又融入了具體的實踐素材，基於具體案例進行講解，手把手地教讀者完成一個虛擬現實案例。讀者根據興趣和能力，可以通讀全書，也可以選擇閱讀部分感興趣的章節，該案例的配套代碼和素材全部向讀者開放。本書內容豐富，敘述深入淺出，很好地平衡了基礎知識和進階內容，適合作為計算機科學與技術、虛擬現實等相關專業本科生、研究生的教材，也適合作為增強現實、虛擬現實領域研究人員的參考用書。

本書第1章和第6~8章由郭詩輝編寫，第2章和第5章由方玉明編寫，第3章和第4章由潘俊君編寫。
第2、7、8章中的部分內容由李騰躍提供素材並給出寶貴建議。
案例相關內容在Cocos團隊提供的素材基礎上，由郭詩輝統籌，並完成全書的修改及統稿。在本書的編寫過程中得到了廈門大學、北京航空航天大學、江西財經大學和華為技術有限公司的大力支持，在此表示衷心的感謝。

本書部分內容引用了國內外同行專家的研究成果，在此表示誠摯的謝意。感謝清華大學出版社編輯黃芝在本書出版中所付出的辛勤勞動。感謝在本書撰寫過程中參與討論並提出寶貴意見的李一同、畢雲策等。

由於編者水平有限，書中不當之處在所難免，歡迎廣大同行和讀者批評指正。

郭詩輝2023年6月