虚拟现实技术及应用

普通高等教育“十四五”规划教材

本书力争概念清晰、要点突出、说明细致透彻，在介绍虚拟现实技术相关知识的基础上，着重从理论联系实际的角度出发，讲解虚拟现实的原理和开发应用中常用的技术，同时结合当前5G、数字孪生、智能制造和AI技术，介绍虚拟现实与这些前沿技术的融合。在实验案例中，本书通过分别列举OpenGL、Unity3D和WebGL的应用实验，帮助读者从不同层面深入浅出地全面了解虚拟现实底层原理和应用技术。
 

本书以大量的典型案例为基础，系统介绍了虚拟现实（VR）技术和增强现实（AR）技术。全书共分7章，第1章为 VR/AR 的概念；第2章介绍了VR/AR基本开发工具包、商业软件和Web端平台的支撑工具集；第3章为图形学基础；第4至第6章分别讲述了三维几何造型、真实感图形显示技术和动画交互技术；第7章为数字孪生和AI与VR/AR技术结合的发展趋势和展望。

1 虚拟现实技术概论

1.1 虚拟现实的概念与发展历史

1.2 虚拟现实的沉浸原理

1.3 虚拟现实系统与组成

1.4 虚拟现实技术的主要应用领域

习题

2 VR/AR支撑工具集

2.1 OpenGL

2.2 商业开发工具

2.3 典型开发工具包

习题

3 图形学基础

3.1 坐标系统

3.2 向量

3.3 二维几何变换

3.4 三维几何变换

3.5 四元数和欧拉角

3.6 投影变换

3.7 案例

习题

4 三维几何造型

4.1 三维模型

4.2 三维多边形网格模型

4.3 三角形网格处理技术

4.4 消隐

4.5 案例

习题

5 光照与纹理

5.1 图形渲染流程概述

5.2 光源

5.3 简单光照模型

5.4 阴影

5.5 纹理算法

5.6 案例

习题

6 动画与交互

6.1 计算机动画概述

6.2 基于关键帧的仿真动画

6.3 基于物理的仿真动画

6.4 基于运动学的机构仿真动画

6.5 案例

习题

7 VR/AR技术发展趋势与展望

7.1 数字孪生与VR/AR

7.2 5G与VR/AR融合

7.3 AI与VR/AR深度融合