《虛擬現實實用教程》是2019年10月電子工業出版社出版的圖書，作者是王備戰、余海箭。
基本介紹
- 中文名：虛擬現實實用教程
- 作者：王備戰、余海箭
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2019年10月
- 頁數：180 頁
- 定價：55 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121374388
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書結合虛擬現實的最新理論，基於當今行業領先的Web VR 平台，給出豐富的案例分析，並提供詳盡的項目解決方案，極具權威性和實用性。全書共有九大專題，內容從虛擬現實的發展歷程、基本特徵到技術體系，逐步深入到各個技術體系的具體實現，以一個實際的案例由淺入深、從無到有地引導學生實現一個可以實際商用的作品；再通過兩個行業的典型綜合案例詮釋虛擬現實商業模式及虛擬現實套用的廣闊前景。本書的最大特色是“注重實戰，以專業理論為基礎；案例教學，以商業套用為方向”。針對虛擬現實課程對於實戰操作的較高要求，全書以“理論知識點 + 實戰項目”為形式來組織教學內容，非常適合教師進行理論和實驗課的教學；同時，廣大學生或者對虛擬現實行業感興趣的創業者，通過學習本書可以快速地掌握具有商用價值的實用技能。
目錄
第一章虛擬現實：走進VR 夢幻世界… ………………………………1
1.1 虛擬現實究竟是什麼………………………………………………………………… 2
1.1.1 虛擬現實………………………………………………………………………… 2
1.1.2 增強現實………………………………………………………………………… 2
1.1.3 混合現實………………………………………………………………………… 3
1.2 虛擬現實的前生今世………………………………………………………………… 4
1.3 虛擬現實的3I特徵… ………………………………………………………………… 5
1.3.1 沉浸感…………………………………………………………………………… 5
1.3.2 構想性…………………………………………………………………………… 6
1.3.3 互動性…………………………………………………………………………… 6
1.4 常見感知設備… ……………………………………………………………………… 6
1.4.1 VR 頭顯………………………………………………………………………… 7
1.4.2 數據手套………………………………………………………………………… 7
1.4.3 動作捕捉系統… ……………………………………………………………… 8
1.4.4 力反饋設備……………………………………………………………………… 8
1.4.5 CAVE 虛擬系統………………………………………………………………… 9
1.5 實戰：國內外著名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 遊戲…………………………………………………………………………13
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虛擬現實實用教程
第二章技術體系：初探VR 背後真相… …………………………… 15
2.1 感知技術… ……………………………………………………………………………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… ……………………………………………………………………………19
2.2.1 三維建模技術… ………………………………………………………………19
2.2.2 物理建模技術… ………………………………………………………………21
2.3 呈現技術… ……………………………………………………………………………21
2.3.1 視覺呈現技術… ………………………………………………………………21
2.3.2 聽覺呈現技術… ………………………………………………………………24
2.4 互動技術… ……………………………………………………………………………24
2.5 實戰………………………………………………………………………………………25
2.5.1 引擎簡介…………………………………………………………………………26
2.5.2 作品的創建………………………………………………………………………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
第三章採集與建模：初探VR 造物造景奧秘… ………………… 31
3.1 照片建模… ……………………………………………………………………………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 拍照環境及技巧… ……………………………………………………………………34
3.2.1 拍照環境的搭建… ……………………………………………………………34
3.2.2 拍照注意事項… ………………………………………………………………35
3.3 照片建模軟體… ………………………………………………………………………36
3.4 全景圖概述… …………………………………………………………………………37
3.5 全景圖製作設備及軟體………………………………………………………………37
·3·
3.6 全景圖拍攝技巧… ……………………………………………………………………39
3.6.1 基本知識…………………………………………………………………………39
3.6.2 角度和張數選擇原則… ………………………………………………………39
3.6.3 其他技巧…………………………………………………………………………41
3.7 全景圖合成及後期製作………………………………………………………………43
3.8 實戰一：拍攝蘋果並製作成VR… …………………………………………………43
3.8.1 拍攝照片…………………………………………………………………………43
3.8.2 導入照片…………………………………………………………………………45
3.8.3 照片計算…………………………………………………………………………46
3.8.4 生成模型…………………………………………………………………………48
3.8.5 導入平台…………………………………………………………………………51
3.9.1 拍攝全景圖………………………………………………………………………53
3.9 實戰二：拍攝全景圖並製作成VR… ………………………………………………53
3.9.2 載入圖像…………………………………………………………………………55
3.9.3 對準圖像…………………………………………………………………………56
3.9.4 創建全景圖………………………………………………………………………56
3.9.5 全景圖補天………………………………………………………………………58
3.9.6 全景圖補地………………………………………………………………………58
3.9.7 將空間導入VR 平台… ………………………………………………………59
第四章對象與場景：構建夢想世界… ……………………………… 63
4.1 實體模型… ……………………………………………………………………………64
4.2 實體模型的格線… ……………………………………………………………………64
4.3 實體模型的貼圖… ……………………………………………………………………65
4.3.1 實體模型的紋理貼圖… ………………………………………………………66
4.3.2 實體模型的法線貼圖… ………………………………………………………67
4.3.3 實體模型的光照貼圖… ………………………………………………………69
4.3.4 實體模型的環境光遮蔽貼圖… ………………………………………………70
4.3.5 貼圖小結…………………………………………………………………………71
4.4 實體模型的材質… ……………………………………………………………………71
4.5 光照………………………………………………………………………………………72
4.5.1 環境光……………………………………………………………………………73
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虛擬現實實用教程
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 實戰：物品手工建模…………………………………………………………………77
4.6.1 信息採集…………………………………………………………………………78
4.6.2 模型製作…………………………………………………………………………79
4.6.3 UV 拆分…………………………………………………………………………79
4.6.4 貼圖製作…………………………………………………………………………79
4.6.5 上傳到虛擬現實平台… ………………………………………………………80
4.7 虛擬現實引擎節點實例操作…………………………………………………………81
4.7.1 虛擬現實的三維引擎和結構… ………………………………………………81
4.7.2 虛擬現實的對象節點… ………………………………………………………81
4.7.3 幾何節點…………………………………………………………………………82
4.7.4 材質色彩節點… ………………………………………………………………88
4.7.5 材質基礎紋理節點… …………………………………………………………93
4.7.6 材質光照貼圖節點… …………………………………………………………98
4.7.7 材質法線貼圖節點… ……………………………………………………… 103
4.7.8 材質透明貼圖節點… ……………………………………………………… 106
4.7.9 背景節點……………………………………………………………………… 108
4.7.10 視點節點… ………………………………………………………………… 111
4.7.11 霧效節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.12 導航節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.13 光源節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.14 陰影節點… ………………………………………………………………… 117
4.7.15 錨節點… …………………………………………………………………… 117
4.7.16 廣告牌節點………………………………………………………………… 118
4.7.17 編組節點… ………………………………………………………………… 118
4.7.18 細節層次節點……………………………………………………………… 118
4.7.19 聲音節點… ………………………………………………………………… 118
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第五章渲染與動畫：你的眼睛會欺騙你… ………………………119
5.1 渲染…………………………………………………………………………………… 120
5.1.1 硬體渲染……………………………………………………………………… 120
5.1.2 軟體渲染……………………………………………………………………… 121
5.2 相機…………………………………………………………………………………… 121
5.2.1 透視投影相機… …………………………………………………………… 122
5.2.2 正交投影相機… …………………………………………………………… 123
5.3 動畫…………………………………………………………………………………… 124
5.3.1 場景過渡動畫… …………………………………………………………… 125
5.3.2 相機移動動畫… …………………………………………………………… 125
5.3.3 精靈和逐幀動畫… ………………………………………………………… 125
5.3.4 關鍵幀動畫…………………………………………………………………… 126
5.3.5 類人動畫……………………………………………………………………… 126
5.3.6 粒子動畫……………………………………………………………………… 127
5.3.7 動畫狀態機…………………………………………………………………… 128
5.4 實戰…………………………………………………………………………………… 128
5.4.1 創建移動動畫… …………………………………………………………… 129
5.4.2 創建旋轉動畫… …………………………………………………………… 130
5.4.3 創建縮放動畫… …………………………………………………………… 132
5.4.4 創建顏色變化動畫… ……………………………………………………… 134
5.4.5 創建UV 變化動畫… ……………………………………………………… 136
第六章事件與互動：讓世界生動起來…………………………… 137
6.1 VR互動概述………………………………………………………………………… 138
6.2 基於手勢識別的互動技術………………………………………………………… 138
6.3 基於臉部識別的互動技術………………………………………………………… 138
6.4 基於眼球跟蹤的互動技術………………………………………………………… 139
6.5 基於動作捕捉的互動技術………………………………………………………… 140
6.6 基於語音控制的互動技術………………………………………………………… 141
6.7 基於觸覺反饋的互動技術………………………………………………………… 141
6.8 基於真實場地的互動技術………………………………………………………… 141
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虛擬現實實用教程
6.9 實戰：讓模型動起來……………………………………………………………… 142
第七章實戰演練：VR+ 電子商務… ……………………………… 145
7.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 146
7.2 系統設計… ………………………………………………………………………… 146
7.3 模型最佳化… ………………………………………………………………………… 147
7.4 貼圖最佳化… ………………………………………………………………………… 148
7.5 VR展示… …………………………………………………………………………… 148
7.6 部署到電商平台… ………………………………………………………………… 149
7.6.1 如何部署到淘寶… ………………………………………………………… 149
7.6.2 如何部署到京東… ………………………………………………………… 152
第八章實戰演練：VR+ 虛擬展館… ……………………………… 153
8.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 154
8.2 系統設計… ………………………………………………………………………… 154
8.3 收集數據、真實測量……………………………………………………………… 155
8.4 場館建模… ………………………………………………………………………… 156
8.5 貼圖最佳化… ………………………………………………………………………… 156
8.6 UV製作… …………………………………………………………………………… 157
8.7 光影渲染… ………………………………………………………………………… 158
8.8 VR展示… …………………………………………………………………………… 158
第九章商業模式：一雙VR+ 的翅膀……………………………… 159
9.1 VR在各個行業中的套用概述… ………………………………………………… 160
9.2 VR+電子商務… …………………………………………………………………… 161
9.3 VR+網上展館… …………………………………………………………………… 163
9.4 VR+售樓處… ……………………………………………………………………… 164
9.5 VR+藝術品… ……………………………………………………………………… 165
參考文獻… ……………………………………………………… 166,第一章虛擬現實：走進VR 夢幻世界… ………………………………1
1.1 虛擬現實究竟是什麼………………………………………………………………… 2
1.1.1 虛擬現實………………………………………………………………………… 2
1.1.2 增強現實………………………………………………………………………… 2
1.1.3 混合現實………………………………………………………………………… 3
1.2 虛擬現實的前生今世………………………………………………………………… 4
1.3 虛擬現實的3I特徵… ………………………………………………………………… 5
1.3.1 沉浸感…………………………………………………………………………… 5
1.3.2 構想性…………………………………………………………………………… 6
1.3.3 互動性…………………………………………………………………………… 6
1.4 常見感知設備… ……………………………………………………………………… 6
1.4.1 VR 頭顯………………………………………………………………………… 7
1.4.2 數據手套………………………………………………………………………… 7
1.4.3 動作捕捉系統… ……………………………………………………………… 8
1.4.4 力反饋設備……………………………………………………………………… 8
1.4.5 CAVE 虛擬系統………………………………………………………………… 9
1.5 實戰：國內外著名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 遊戲…………………………………………………………………………13
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第二章技術體系：初探VR 背後真相… …………………………… 15
2.1 感知技術… ……………………………………………………………………………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… ……………………………………………………………………………19
2.2.1 三維建模技術… ………………………………………………………………19
2.2.2 物理建模技術… ………………………………………………………………21
2.3 呈現技術… ……………………………………………………………………………21
2.3.1 視覺呈現技術… ………………………………………………………………21
2.3.2 聽覺呈現技術… ………………………………………………………………24
2.4 互動技術… ……………………………………………………………………………24
2.5 實戰………………………………………………………………………………………25
2.5.1 引擎簡介…………………………………………………………………………26
2.5.2 作品的創建………………………………………………………………………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
第三章採集與建模：初探VR 造物造景奧秘… ………………… 31
3.1 照片建模… ……………………………………………………………………………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 拍照環境及技巧… ……………………………………………………………………34
3.2.1 拍照環境的搭建… ……………………………………………………………34
3.2.2 拍照注意事項… ………………………………………………………………35
3.3 照片建模軟體… ………………………………………………………………………36
3.4 全景圖概述… …………………………………………………………………………37
3.5 全景圖製作設備及軟體………………………………………………………………37
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3.6 全景圖拍攝技巧… ……………………………………………………………………39
3.6.1 基本知識…………………………………………………………………………39
3.6.2 角度和張數選擇原則… ………………………………………………………39
3.6.3 其他技巧…………………………………………………………………………41
3.7 全景圖合成及後期製作………………………………………………………………43
3.8 實戰一：拍攝蘋果並製作成VR… …………………………………………………43
3.8.1 拍攝照片…………………………………………………………………………43
3.8.2 導入照片…………………………………………………………………………45
3.8.3 照片計算…………………………………………………………………………46
3.8.4 生成模型…………………………………………………………………………48
3.8.5 導入平台…………………………………………………………………………51
3.9.1 拍攝全景圖………………………………………………………………………53
3.9 實戰二：拍攝全景圖並製作成VR… ………………………………………………53
3.9.2 載入圖像…………………………………………………………………………55
3.9.3 對準圖像…………………………………………………………………………56
3.9.4 創建全景圖………………………………………………………………………56
3.9.5 全景圖補天………………………………………………………………………58
3.9.6 全景圖補地………………………………………………………………………58
3.9.7 將空間導入VR 平台… ………………………………………………………59
第四章對象與場景：構建夢想世界… ……………………………… 63
4.1 實體模型… ……………………………………………………………………………64
4.2 實體模型的格線… ……………………………………………………………………64
4.3 實體模型的貼圖… ……………………………………………………………………65
4.3.1 實體模型的紋理貼圖… ………………………………………………………66
4.3.2 實體模型的法線貼圖… ………………………………………………………67
4.3.3 實體模型的光照貼圖… ………………………………………………………69
4.3.4 實體模型的環境光遮蔽貼圖… ………………………………………………70
4.3.5 貼圖小結…………………………………………………………………………71
4.4 實體模型的材質… ……………………………………………………………………71
4.5 光照………………………………………………………………………………………72
4.5.1 環境光……………………………………………………………………………73
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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 實戰：物品手工建模…………………………………………………………………77
4.6.1 信息採集…………………………………………………………………………78
4.6.2 模型製作…………………………………………………………………………79
4.6.3 UV 拆分…………………………………………………………………………79
4.6.4 貼圖製作…………………………………………………………………………79
4.6.5 上傳到虛擬現實平台… ………………………………………………………80
4.7 虛擬現實引擎節點實例操作…………………………………………………………81
4.7.1 虛擬現實的三維引擎和結構… ………………………………………………81
4.7.2 虛擬現實的對象節點… ………………………………………………………81
4.7.3 幾何節點…………………………………………………………………………82
4.7.4 材質色彩節點… ………………………………………………………………88
4.7.5 材質基礎紋理節點… …………………………………………………………93
4.7.6 材質光照貼圖節點… …………………………………………………………98
4.7.7 材質法線貼圖節點… ……………………………………………………… 103
4.7.8 材質透明貼圖節點… ……………………………………………………… 106
4.7.9 背景節點……………………………………………………………………… 108
4.7.10 視點節點… ………………………………………………………………… 111
4.7.11 霧效節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.12 導航節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.13 光源節點… ………………………………………………………………… 116
4.7.14 陰影節點… ………………………………………………………………… 117
4.7.15 錨節點… …………………………………………………………………… 117
4.7.16 廣告牌節點………………………………………………………………… 118
4.7.17 編組節點… ………………………………………………………………… 118
4.7.18 細節層次節點……………………………………………………………… 118
4.7.19 聲音節點… ………………………………………………………………… 118
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第五章渲染與動畫：你的眼睛會欺騙你… ………………………119
5.1 渲染…………………………………………………………………………………… 120
5.1.1 硬體渲染……………………………………………………………………… 120
5.1.2 軟體渲染……………………………………………………………………… 121
5.2 相機…………………………………………………………………………………… 121
5.2.1 透視投影相機… …………………………………………………………… 122
5.2.2 正交投影相機… …………………………………………………………… 123
5.3 動畫…………………………………………………………………………………… 124
5.3.1 場景過渡動畫… …………………………………………………………… 125
5.3.2 相機移動動畫… …………………………………………………………… 125
5.3.3 精靈和逐幀動畫… ………………………………………………………… 125
5.3.4 關鍵幀動畫…………………………………………………………………… 126
5.3.5 類人動畫……………………………………………………………………… 126
5.3.6 粒子動畫……………………………………………………………………… 127
5.3.7 動畫狀態機…………………………………………………………………… 128
5.4 實戰…………………………………………………………………………………… 128
5.4.1 創建移動動畫… …………………………………………………………… 129
5.4.2 創建旋轉動畫… …………………………………………………………… 130
5.4.3 創建縮放動畫… …………………………………………………………… 132
5.4.4 創建顏色變化動畫… ……………………………………………………… 134
5.4.5 創建UV 變化動畫… ……………………………………………………… 136
第六章事件與互動：讓世界生動起來…………………………… 137
6.1 VR互動概述………………………………………………………………………… 138
6.2 基於手勢識別的互動技術………………………………………………………… 138
6.3 基於臉部識別的互動技術………………………………………………………… 138
6.4 基於眼球跟蹤的互動技術………………………………………………………… 139
6.5 基於動作捕捉的互動技術………………………………………………………… 140
6.6 基於語音控制的互動技術………………………………………………………… 141
6.7 基於觸覺反饋的互動技術………………………………………………………… 141
6.8 基於真實場地的互動技術………………………………………………………… 141
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虛擬現實實用教程
6.9 實戰：讓模型動起來……………………………………………………………… 142
第七章實戰演練：VR+ 電子商務… ……………………………… 145
7.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 146
7.2 系統設計… ………………………………………………………………………… 146
7.3 模型最佳化… ………………………………………………………………………… 147
7.4 貼圖最佳化… ………………………………………………………………………… 148
7.5 VR展示… …………………………………………………………………………… 148
7.6 部署到電商平台… ………………………………………………………………… 149
7.6.1 如何部署到淘寶… ………………………………………………………… 149
7.6.2 如何部署到京東… ………………………………………………………… 152
第八章實戰演練：VR+ 虛擬展館… ……………………………… 153
8.1 需求分析… ………………………………………………………………………… 154
8.2 系統設計… ………………………………………………………………………… 154
8.3 收集數據、真實測量……………………………………………………………… 155
8.4 場館建模… ………………………………………………………………………… 156
8.5 貼圖最佳化… ………………………………………………………………………… 156
8.6 UV製作… …………………………………………………………………………… 157
8.7 光影渲染… ………………………………………………………………………… 158
8.8 VR展示… …………………………………………………………………………… 158
第九章商業模式：一雙VR+ 的翅膀……………………………… 159
9.1 VR在各個行業中的套用概述… ………………………………………………… 160
9.2 VR+電子商務… …………………………………………………………………… 161
9.3 VR+網上展館… …………………………………………………………………… 163
9.4 VR+售樓處… ……………………………………………………………………… 164
9.5 VR+藝術品… ……………………………………………………………………… 165
參考文獻… ……………………………………………………… 166
