虚拟现实技术导论（微课版）

按照应掌握知识的顺序，逐步引出虚拟现实系列概念及其相关软硬件知识。

分层介绍核心关键技术，逐步深入，通过综合案例实现开发全流程的学习。

以虚拟现实技术在各领域的典型应用为案例，注重原理解析，实现进阶式学习。

扫描书中二维码可获得配套资源，包括扩展阅读及应用案例的视频教学资源。

随着信息技术的快速发展和5G通信技术的应用普及，虚拟现实技术迎来了新的发展机遇。2016年为虚拟现实产业元年，2019年在5G云的推动下，虚拟现实产业得到了进一步发展，这必将产生对专业技术人员的迫切需求。现有的虚拟现实技术导论教材多以强调技术原理为主，而本书结合行业发展对人才的需求、对职业岗位标准和技术的要求，以虚拟现实项目开发所要用到的基本知识、原理和关键技术为主线进行讲解。

本书主要特点是，减少冗余的理论内容，所述内容针对性强、通俗易懂，打破常规导论课程“学生提不起兴趣，教师讲不下去”的窘境。本书内容紧扣行业用人标准和岗位职业素养要求，注重案例和原理的解析，依据学生学情进行进阶式能力培养，每节后面均配备应用案例（视频教学资源）辅助教学，使学生可以不受时间和空间的限制进行自主学习。

本书按照应掌握知识的顺序，逐步引出虚拟现实系列概念以及虚拟现实软硬件设备的相关知识，再通过核心关键技术的分层介绍逐步深入，最后通过综合项目开发案例来实现学生开发全流程的学习和实训。本书通过从模型搭建的标准化到Unity开发以及与C#的交互，再到三维全景开发等进阶式的方式进行逐步深入学习，使大部分零基础的学生通过课程学习也能进行完整的项目开发，为后续核心专业课的学习以及未来从事虚拟现实相关工作打好坚实的基础。

本书以3个学习情境为脉络，分3篇，共7章，各章主要内容如下：

第1章：虚拟现实技术概述。主要介绍虚拟现实技术的基本概念、发展历史、特征、技术分类与原理、关键技术及其应用与发展。

第2章：虚拟现实开发软硬件。主要介绍进行虚拟现实开发所需要的软件及硬件设备。

第3章：三维建模技术基础。主要介绍Maya、3DMax、C4D等虚拟现实前端模型工具的功能及基本使用。

第4章：Unity开发技术基础。主要介绍虚拟现实开发引擎Unity 3D的功能、菜单界面、参数解析及案例应用。

第5章：虚拟现实开发交互语言基础。主要介绍Unity开发需要使用的C#脚本语言的基本概念及编程思路。

第6章：三维全景技术。主要介绍全景图基本概念以及全景图软硬件制作过程。

第7章：虚拟现实综合项目开发。本章通过两个项目案例，系统地讲解运用Unity引擎进行综合项目开发的过程和方法。

本书附赠扩展阅读及应用案例的视频教学资源，扫描相应的二维码即可获得。

本书编写分工如下：第1、2、6章由蔡金凤编写，第3、7章由范国锋编写（第3章第3节由陈贺璋参与编写），第4章由汪萍编写，第5章由蔡劲松编写。此外，唐长超和严兴希参与了资料整理，在此一并表示感谢。由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。

序
前言
目录第一篇　基础概念与认知
第1章　虚拟现实技术概述 2
1.1　虚拟现实技术的基本概念 2
1.2　虚拟现实技术的发展历史 4
1.2.1　虚拟现实技术1.0 — 概念萌芽 4
1.2.2　虚拟现实技术2.0 — 技术探索 5
1.2.3　虚拟现实技术3.0 — 突破发展 5
1.2.4　虚拟现实技术4.0 — 产业应用 6
1.3　虚拟现实技术的分类 6
1.3.1　桌面式虚拟现实系统 6
1.3.2　沉浸式虚拟现实系统 7
1.3.3　增强式虚拟现实系统 7
1.3.4　分布式虚拟现实系统 8
1.4　虚拟现实技术的特征 9
1.4.1　交互性 9
1.4.2　沉浸性 9
1.4.3　想象性 10
1.5　虚拟现实关键技术 10
1.5.1　计算机图形技术 10
1.5.2　三维建模技术 11
1.5.3　碰撞检测技术 12
1.5.4　三维虚拟声音技术 13
1.5.5　人机交互技术 14
1.6　虚拟现实技术的应用与发展 15
1.6.1　航空航天领域 16
1.6.2　军事训练领域 16
1.6.3　医疗领域 17
1.6.4　教育领域 19
1.6.5　文化娱乐领域 20
第2章　虚拟现实开发的软件及
　　　　硬件 22
2.1　虚拟现实开发软件 22
2.1.1　三维模型和动画制作软件 22
2.1.2　虚拟现实制作引擎 24
2.2　建模设备 25
2.2.1　3D扫描仪 25
2.2.2　3D打印机 26
2.3　显示设备 27
2.3.1　外接式虚拟现实头显 27
2.3.2　一体式虚拟现实头显 32
2.3.3　AR（增强现实）头显 35
2.3.4　手持式AR设备 38
2.4　声音设备 40
2.5　交互设备 42
2.5.1　数据手套 42
2.5.2　运动捕捉系统 43
2.5.3　虚拟现实交互手柄 45
第二篇　虚拟现实开发核心技术
第3章　三维建模技术基础 48
3.1　三维建模软件 48
3.1.1　Maya软件介绍 48
3.1.2　3DMax软件介绍 51
3.1.3　C4D软件介绍 52
3.2　Maya基础 54
3.3　3DMax基础 68
3.3.1　窗口界面 68
3.3.2　基本操作 69
3.3.3　综合案例—电视柜 73
3.4　三维模型制作规范 78
3.4.1　建模规范 78
3.4.2　材质贴图规范 79
3.4.3　模型UV和整理 80
3.5　模型导出与格式 81
3.5.1　Unity 3D支持的模型格式 81
3.5.2　模型的导出 82
3.5.3　FBX导出设置 82
拓展实训 86
第4章　Unity开发技术基础 87
4.1　Unity简介及安装注册 87
4.1.1　Unity简介 87
4.1.2　注册Unity专用账户 89
4.1.3　Unity的安装 90
4.2　窗口界面及资源导入 92
4.2.1　编辑器整体视图 92
4.2.2　菜单及窗口 92
4.3　场景搭建 97
4.3.1　地形引擎 97
4.3.2　天空盒 100
4.3.3　光影 102
4.3.4　材质与贴图 108
4.3.5　摄像机 115
4.3.6　音频 116
4.4　物理引擎和碰撞检测 118
4.4.1　刚体 118
4.4.2　碰撞体 120
4.4.3　关节 121
4.4.4　物理材质 121
4.4.5　触发器 121
4.4.6　触发器和碰撞器的区别 122
4.4.7　角色控制器 124
4.5　UI 交互界面 124
4.5.1　画布 125
4.5.2　可视组件 127
4.5.3　交互组件 129
4.5.4　UI界面自适应 136
4.6　动画系统 137
4.6.1　动画系统的功能及特色 137
4.6.2　动画类型 137
4.6.3　动画工作流程 138
4.6.4　动画窗口 139
4.6.5　动画控制器 140
4.6.6　重定向人形动画 142
4.6.7　动画事件帧 142
4.7　粒子系统 144
4.7.1　粒子界面及创建 144
4.7.2　粒子系统的特性 144
4.7.3　粒子系统组件及参数 145
拓展实训 161
第5章　虚拟现实开发交互语言
　　　　基础 162
5.1　面向对象程序设计概念 162
5.1.1　对象 163
5.1.2　类的概述 163
5.1.3　消息和行为 163
5.1.4　类的封装性 163
5.2　类 164
5.2.1　类的声明 164
5.2.2　类的成员字段 165
5.2.3　类的成员方法 165
5.2.4　创建对象并访问成员 165
5.3　方法 167
5.3.1　方法的定义 167
5.3.2　方法的返回值 168
5.3.3　方法的参数类型 168
5.3.4　方法的分类 170
5.3.5　this关键字的用法 172
5.3.6　方法的重载 174
5.4　继承和多态 175
5.4.1　继承的概念 176
5.4.2　基类与派生类 176
5.4.3　单继承的用法 177
5.4.4　多重继承的使用 178
5.4.5　多态性 181
5.4.6　虚方法实现多态 181
5.4.7　抽象类实现多态 183
5.4.8　接口实现多态 185
5.5　域和属性 186
5.5.1　域的概述及其使用 187
5.5.2　属性概述 187
5.5.3　属性的定义及其使用 188
5.6　命名空间 189
拓展实训 191
第6章　三维全景技术 192
6.1　三维全景概述 192
6.1.1　全景技术的特点 194
6.1.2　全景技术的分类 194
6.1.3　全景技术的应用 197
6.2　全景技术常用的硬件 200
6.2.1　单体机 201
6.2.2　多机组合机 203
6.2.3　对象全景机 204
6.2.4　其他辅助设备 204
6.3　三维全景图的制作 205
6.3.1　全景照片的采集 206
6.3.2　全景照片的后期制作 209
6.3.3　全景照片的漫游实现 215
拓展实训 219
第三篇　虚拟现实技术综合应用
第7章　虚拟现实综合项目开发 222
7.1　室内漫游 222
7.1.1　资源导入 222
7.1.2　窗口布局 224
7.1.3　项目开发步骤 224
7.2　室外漫游 244
7.2.1　笔刷工具的使用 244
7.2.2　项目开发步骤 248
拓展实训 261
参考文献 262

1. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
2. VR-X3D虚拟现实开发与设计 [张金钊 张金镝]
3. 虚拟现实（VR）交互程序设计 [主编　杨秀杰　杨丽芳]
4. 虚拟现实（VR）基础建模实例教程 [主编　刘琳　刘明]
5. 虚拟现实（VR）模型制作项目案例教程 [主编　刘明　牟向宇]
6. 虚拟现实（VR）设计方法论 [主编　黎娅　刘明]
7. 虚拟现实（VR）效果表现项目案例教程（3ds Max+Unreal Engine 4） [陈竺　刘明]
8. 五彩缤纷的虚拟现实世界 [陈定方]