虚拟现实理论与实践 张泊平 清华大学出版社【正版】 下载 pdf 电子版 epub 免费 txt 2025

虚拟现实技术利用计算机生成可交互的三维空间，营造使人的感官沉浸其中的人工环境，被誉为“下一代互联网”和“下一代移动计算平台”，有潜力成为下一个重大通用计算平台。随着相关研究的逐步深入，虚拟现实将深入连接人们的生活，大幅度缩小人与人之间沟通的距离，虚拟现实视频连线、虚拟现实教学都将会改变人们的行为方式，给人们的工作和生活带来很多便利。本书是作者根据近十年来对虚拟现实技术的研究成果编写的，不仅介绍了虚拟现实的理论与方法，而且以国际流行的虚拟现实平台Unity3D为主，重点讲解了虚拟现实的关键技术、人机交互、虚拟现实工程技术实践，并以实际案例分析贯穿始终。对于提高读者的虚拟现实素养具有的指导意义。针对学习者的特点力求理论表述通俗易懂，内容新颖实用，尽量用实例来诠释概念和方法，使读者能够轻松地掌握虚拟现实工程实践的方法和技巧，进而在工作岗位上很快地进入角色。本书可以作为高等院校数字媒体技术、数字媒体艺术、图形图像、计算机应用等本科相关专业高年级学生的学习参考用书，也可作为虚拟现实爱好者、虚拟现实技术应用研究人员的参考资料。

目录

章虚拟现实概述1

1.1虚拟现实的基本概念1

1.2虚拟现实的特点2

1.3虚拟现实技术的意义2

1.4虚拟现实系统的组成3

1.5虚拟现实系统的分类4

1.6虚拟现实设备6

1.7虚拟现实技术的应用研究6

1.7.1虚拟现实技术在城市规划领域中的应用7

1.7.2虚拟现实技术在室内设计中的应用7

1.7.3虚拟现实技术在房产开发中的应用8

1.7.4虚拟现实技术在工业仿真中的应用9

1.7.5虚拟现实技术在文物古迹中的应用9

1.7.6虚拟现实技术在虚拟社区中的应用10

1.7.7虚拟现实技术在道路桥梁中的应用11

1.8虚拟现实的技术瓶颈12

1.9增强现实13

1.9.1增强现实的概念13

1.9.2增强现实的形式14

1.9.3增强现实的实现方法16

1.9.4增强现实的实现方式17

1.9.5VR与AR/MR17

参考文献20

第2章虚拟现实关键技术21

2.1计算机视觉21

2.2虚拟现实的基本原理23

2.3基于图像绘制的虚拟现实技术25

2.3.1三维建模技术25

2.3.2几何建模技术26

2.3.3三维图形变换27

2.3.4OpenGL技术28

2.4基于图像的虚拟现实技术29

2.4.1基于图像的建模与绘制技术29

2.4.2全光函数30

2.4.3几种典型的IBMR技术及其虚拟现实系统37

2.5碰撞检测技术44

2.6人机交互技术46

2.6.1Unity3D46

2.6.2VRPlatform50

2.6.3Virtools50

2.6.4Quest3D51

参考文献52

虚拟现实理论与实践目录

第3章虚拟现实三维建模技术53

3.1三维建模方法53

3.1.1逆向建模技术53

3.1.2AutoCAD等其他软件三维建模57

3.1.3基于遥感影像的三维城市建模方法57

3.1.4基于激光、雷达的建模方法57

3.1.5图形数据格式转换57

3.2辅助三维建模方法58

3.2.13ds Max人工建模58

3.2.23ds Max程序建模59

3.3三维建模纹理数据的获取59

3.4材质灯光技术60

3.5渲染与烘焙技术60

3.6三维模型优化技术61

3.6.1虚拟现实建模原则61

3.6.2导入模型常见问题61

3.6.3三维模型优化方法62

参考文献65

第4章虚拟现实人机交互66

4.1人机交互66

4.2人机交互研究现状66

4.3虚拟现实技术在人机交互中的优势67

4.4虚拟现实人机交互的发展前景69

4.5Unity3D虚拟交互技术69

4.5.1Unity3D资源包70

4.5.2Unity脚本71

4.5.3光照贴图 UV76

4.5.4启用DirectX图形API功能76

4.5.5UnityGUI控制78

4.5.6地形编辑器82

4.5.7物理特效84

4.5.8音频设计89

4.5.9粒子系统92

参考文献99

第5章虚拟交互式教学辅助系00

5.1飞机引擎拆装工程背景100

5.2飞机引擎三维拆装交互系统概述100

5.2.1系统组成101

5.2.2系统功能102

5.2.3系统接口103

5.3飞机引擎三维拆装虚拟交互系统设计104

5.3.1用户登录场景设计105

5.3.2选择系统场景110

5.3.3异步加载场景112

5.3.4主场景的编写——三维交互类场景系12

5.3.5主场景的编写——三维自动交互类场景系21

参考文献123

第6章交互式室内外虚拟漫游系24

6.1虚拟场景漫游的开发技术124

6.1.1基于几何图形的虚拟漫游技术125

6.1.2基于图像的虚拟漫游技术125

6.1.3基于图形与图像混合建模的虚拟漫游技术126

6.2虚拟漫游中的关键技术126

6.2.1场景简化的细节层次技术126

6.2.2碰撞检测技术127

6.2.3路径规划技术127

6.3数据准备与预处理129

6.3.1预处理129

6.3.2基本设置129

6.3.3修改视角控制键为右键133

6.3.4如何取消浏览窗口上的右键菜单134

6.3.5植物效果设置134

6.3.6水面效果的设置138

6.3.7烘焙光影贴图的处理138

6.4交互式漫游系统设计流程140

6.5交互式漫游系统设计141

6.5.1功能需求141

6.5.2系统设计142

6.5.3交互设计143

6.6交互式漫游系统实现144

6.6.1交互式界面实现144

6.6.2室内漫游实现150

6.6.3室外漫游实现163

参考文献164

第7章在线虚拟房地产展销系统应用165

7.1在线虚拟房地产展销系统工程背景165

7.1.1传统销售模式和虚拟展示交互模式比较166

7.1.2在线虚拟房地产展销系统功能需求166

7.1.3在线虚拟房地产展销系统项目特点166

7.2在线虚拟房地产展销系统架构167

7.2.1展示子系67

7.2.2交互子系68

7.2.3存储子系68

7.3在线虚拟房地产展销系统关键技术168

7.3.1NGUI插件技术168

7.3.2node.js 技术169

7.4小区模型和场景设计169

7.4.1小区CAD建模169

7.4.2搭建综合场景169

7.4.3模型渲染与烘焙170

7.4.4模型导出171

7.5在线房地产系统交互功能设计171

7.5.1程序整体架构172

7.5.2序列帧动画调用172

7.5.3场景中的行走摄像机172

7.5.4场景材质与模型替换174

7.5.5销控表设计175

7.5.6房贷计算器设计176

7.5.7自动截图功能截图176

7.6虚拟交互功能系统实现178

7.6.1界面设计178

7.6.2展示子系统实现183

7.6.3交互子系85

7.6.4存储子系85

7.7系统调试与运行185

7.7.1功能测试185

7.7.2系统测试192

参考文献196

第8章古建筑数字化保护系97

8.1古建筑数字化保护工程背景197

8.1.1古建筑数字化保护的目的198

8.1.2古建筑数字化保护的意义198

8.1.3古建筑数字化保护的内容199

8.2古建筑的保护研究现状199

8.2.1传统的古建筑保护方式以及存在的问题199

8.2.2数字化保护古建筑的方式200

8.3数字化保护的关键技术200

8.3.1CAD技术200

8.3.2三维建模技术200

8.3.3VRP虚拟现实技术201

8.3.4虚拟交互技术201

8.4春秋楼三维模型和数字化场景设计201

8.4.1现场照片采集201

8.4.2平面模型处理201

8.4.3处理贴图203

8.4.4三维模型制作203

8.4.5场景搭建205

8.4.6灯光205

8.4.7模型渲染与烘焙206

8.4.8模型导出207

8.5虚拟系统交互设计207

8.5.1场景检查207

8.5.2添加相机207

8.5.3设置路径动画208

8.5.4添加按钮208

8.5.5添加导航图210

8.5.6添加背景音乐210

8.5.7运行预览211

8.5.8项目设置211

8.5.9编译文件212

8.5.10系统运行212

参考文献213

第9章智慧城市环保监测系统214

9.1智慧城市环保监测工程背景214

9.2智慧城市环保监测的意义214

9.3智慧城市环保监测关键技术215

9.3.1系统开发环境215

9.3.2C#语言215

9.3.3NGUI插件216

9.3.4控制、显示分屏操作217

9.4智慧城市环保监测需求分析217

9.5智慧城市环保监测系统总体设计218

9.6智慧城市环保监测系统详细设计与实现218

9.6.1分屏控制模块218

9.6.2环保监测模块221

9.6.3UI控制模块230

9.7智慧城市环保监测系统测试231

9.7.1测试说明231

9.7.2测试的结果232

9.7.3软件测试的小结233

参考文献233

0章虚拟三维城市数字景观系统235

10.1虚拟数字景观系统开发背景235

10.2系统开发的意义235

10.3外研究现状236

10.4虚拟数字三维景观系统功能需求237

10.5虚拟数字三维景观系统系统设计238

10.5.1系统总体设计目标238

10.5.2三维景观模型设计238

10.5.3交互界面设计240

10.5.4漫游交互功能设计241

10.6虚拟数字三维景观系统实现241

10.6.1系统主界面实现241

10.6.2游览选择界面实现245

10.6.3景点概览界面实现247

10.6.4自主游览界面实现248

10.6.5景点游览实现249

10.7运行程序并发布252

10.8虚拟数字三维景观系统测试253

10.8.1测试目的与原则253

10.8.2测试方案253

10.8.3测试结果254

10.8.4测试总结256

参考文献256

附录A257

附录A.1摄像机行走257

附录A.2协议服务器259

附录A.3读取与写入数据261

附录A.4用户登录验证265

附录A.5IP设置267

附录A.6序列帧动画268

附录A.7全景观看271

附录A.8相册看图274

附录A.9换模型278

附录A.10换材质280

附录A.11房贷计算器283

张泊平，女，硕士，副教授，中国计算机学会不错会员，毕业于郑州大学电子信息工程学院。现任许昌学院信息工程学院数字媒体技术系主任。长期从事数字媒体技术、虚拟现实等领域的科研和教学工作。近年来主持省部级项目10项，发表学术论文30余篇，出版专著2部。获得河南省教学大奖赛一等奖，获得河南省很好教师、教学标兵、很好青年骨等荣誉称号。

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• 作者：午末未初 发布时间：2021-08-19 14:54:22

  北宋无良将，南宋无良相，待到崖山同覆日，不堪回首忆陈桥。

• 作者：Jing 发布时间：2014-04-27 01:51:33

  很久没读到这么好的书了。看到结局的时候正在从伦敦回香港的长途飞机上。在又一次金融危机的余波之时看这本书，真是别有一番感慨，感叹这世界仍未改变，无论遭遇多少次危机，人类社会不仅无法吸取教训，甚至越陷越深。看这本书的初衷，是想对安然事件有全面了解、对当时事件报道过程有了解，以期为自己将要做的调查报道找到一个非典型样本、勇气还有灵感。现在的我深陷一个调查中，最近六周的时间，为之疯狂、为之茶饭不思。最后到底会走到哪，我也不知道。

• 作者：labrat 发布时间：2011-06-14 20:42:59

  还不错了，清华出版社的，质量还不算太差了

• 作者：果粒宸gyc 发布时间：2016-02-16 22:38:28

  整本书读来感觉平淡，像教科书一样中规中矩，注释标注位置、详略安排欠考虑，编纂方式过于个人化。其中不乏元曲中的精品，但有良莠不齐的情况，只能作为入门书、枕边书来读，不精、不深是本书的遗憾

• 作者：舍其 发布时间：2013-03-05 14:45:46

  有教无类就是这么阐释的，学无定法。而师生之间，更重要的不是知识的传授，而是感情的交流，互相尊重，等等基本的人性。

• 作者：恹恹||雪ちゃん 发布时间：2008-10-31 23:01:33

  国际法这门学科本身就已经够云里雾里了，这本书果然更加云里雾里啊……还不如红皮书呢

• 浪费时间

  作者：atomicenergy 发布时间：2023-05-15 15:28:48

  名字叫anki自学法，前7章好歹是在说anki以及语言学习，从第8章开始就开始凑，第8章叫“资源管理：其实你每天都在做”，一共不到2页，后面第9章讲金钱管理，讲记账，第10章讲时间管理，再后面更是开始讲人性... 另外，我手里这个版本，第15章，191页，作者关于HTC手机的那段描述，表明了他的政治立场

• 构建法兰西民族的记忆之场

  作者：ly的读享生活 发布时间：2017-06-26 10:01:32

  

  法国历史学家皮埃尔·诺拉（Pierre Nora，1931— ）以“记忆之场”闻名于世。这是一个大型的文化工程。从1978年到1992年，诺拉召集了120位学者，共同完成了135篇长论文，结集为三部（《共和国》、《民族》、《复数的法兰西》）七卷本，于1993年获得法国国家最高学术奖。2001年，诺拉当选为仅有40名定员的法兰西学术院院士。

  南京大学出版社经多方磋商，获得了“记忆之场”的部分授权，于2015年8月出版的《记忆之场》是目前我们可以读到的唯一中文译本。内含11篇论文，共516千字，由八位作者撰写，其中诺拉担纲了四篇，分别是《记忆与历史之间：场所问题》、《纪念的时代》、《如何书写法兰西历史》和《拉维斯的<法国史>：对祖国的敬爱》。由标题可以看出，这些文章应当是“记忆之场”提纲挈领的指导性文章。

  “记忆之场”（Les Lieux de Mémoire）其实是诺拉生造的词语，由场所（lieu）和记忆（mémoire）两个词语构成。诺拉说：“历史的演变在加速。”加速意味着“真实的、社会的且未被触碰的记忆和历史之间的巨大鸿沟”。诺拉所要做的，就是把历史重新唤回记忆之中，使它重新进入公民的记忆里，因此要构建记忆之场。孙江在给《记忆之场》所作的序言中，概括“场”有三种特征：实在的、象征的和功能的。比如，档案馆是实在的场，被赋予了一定的象征意义。教科书、先贤祠、凯旋门、老兵协会等作为仪式对象进入记忆之场。世代的观念是抽象的记忆之物，但它承载了形塑和传承记忆的功能，通过人们的行为表现其实在性。这三种特征相互影响，彼此决定，记忆与历史穿插其中。

  “记忆之场”完结了，诺拉的思考仍在继续。时隔二十年之余，诺拉在2013年出版了个人专著《追寻法兰西》，社会科学文献出版社近日推出了中译本。诺拉说，《追寻法兰西》是“我对法国研究工作的最后一个层面，汇总了我关于法国、法国身份特征以及法国记忆的主要论文”。该书总共484千字，分五个章节，诺拉指出，其中最活跃、最中心的是第三章，即“国家、共和政体与革命”。围绕此章，承前启后。推溯共和政体的起源、表现，比较法国与美国模式的不同，最后归结为“身份认同之路”。

  共和政体形塑于法国大革命时期。法国大革命的诠释是十九世纪以及之后流行的政治态度与冲突的核心。思想家和史学家在政治、论辩、偶尔还通过暴力比较各个法国史版本，而他们发现法国大革命是其中关键的参考点。十九世纪最杰出的法国史家儒勒·米什莱撰写了洋洋洒洒的23卷的《法国史》，其中两卷《法国大革命史》尤为重要。米什莱认为大革命是民主史诗；个别的政治领袖是次要的，对他们的错误要予以谴责，但民众不可能犯错：在大革命的“仁慈时代，全体民众都是行动者；在残酷时代，只有少数人是行动者”，在革命的第一场危机里，每一个民众的“心胸时刻感受伟大的情操”。诺拉用“癔症”来形容米什莱，看得出，他不喜欢米什莱。这种激情的、主观性的、浪漫主义的写作方式，是诺拉并不看好的，但米什莱关注人民、将之当作集体性的英雄，兼具生动的描写和饱满的情感，的确很容易让民众产生归属感。另一位《法国史》作家——厄内斯特·拉维斯要比米什莱克制得多，他在选材和措辞上都很谨慎。诺拉在“记忆之场”里已经撰文评价了他。诺拉说，拉维斯的二十七卷《法国史》之所以能够区别于其他，有资格成为记忆之场，是因为他将历史研究的实证性和对祖国的崇敬和热爱结合在了一起。拉维斯的另一项成就是法国小学历史教材权威编者，诺拉在本书里把拉维斯定义为“国家教员”， 我们从他身上清楚地看到历史学传统在民族问题上的投入，及其与公民教育之间的联系。

  历史在法国社会与文化中占有重要的地位。在1982年的一次部长会议上，当时的法国总统密特朗说：“一个民族不教授自己的历史就丧失了自己的认可。”总统所言并非个人见解，而是法国人普遍认可的观点。法国权威的《历史》杂志在1980年1月的社论中就强调，法国的民族认同，甚至民族之存在都要通过历史教学来获得：“一个社会若是逐渐在学校里取消历史课，便等于在自杀。”诺拉非常重视教育在打造共和国公民责任感中所起的作用，这可见于他在第二章中对费迪南·比松和《教育法和初级教育词典》的盛赞，也可见于他对拉维斯的不断提及，最终他以“代”融合了教育对群体记忆构建的完成。

  诺拉认为，“代”的概念很古老，它的参考渊源一直可以追溯到《圣经》、希罗多德、普鲁塔克。到了近现代，这个概念广泛出现在心理学、人种学、经济学和人口学等方面的研究。对历史学来讲，“代”显得稍纵即逝、不易捉摸。而在《追寻法兰西》里诺拉抓住了它，详细地解释了它。“代”，记忆，象征；对自己的纪念，对一代人的自我肯定、转移；借助历史事件（比如1968年的这代人）完成的身份鉴别符号。每个国家都面临着民族认同问题。正如本尼迪克特·安德森所说：“民族是一个想象出来的政治意义上的共同体。”民族虽然古已有之，但民族国家是晚近产物，民族主义是近代现象，而历史学就是民族认同的熔炉。历史理念界定了一个民族或时代的独特性和统一性。诺拉指出，对法国来说，“76年的精神”只是出于相似性的影响才跨过大洋彼岸，而“89年的精神”在欧洲大陆画下了更深刻的痕迹。因此，由托克维尔对“旧制度与大革命”的观察切入，诺拉提倡“反美国模式”。历史学的一大职能应当是塑造民族记忆的社会框架。通过人物传奇、群众运动、革命史诗的阐析，历史学成为团结的要素。它给法国人提供了在政治和社会领域里采取某种独立的、有强烈动机的立场所必须的思维工具。

  有关历史与记忆的关系，文化学者阿莱达·阿斯曼和克里斯托夫·波米扬在1994年12月26日曾经有过一场访谈（阿莱达·阿斯曼《回忆空间》，北京大学出版社P156-159）。两位学者批评了历史书写放弃批判功能的倾向。在诺拉的项目开始之前，西方最流行的是以布罗代尔为代表的年鉴学派。年鉴学派主张研究历史不带任何与记忆的关联。专注于像人口结构与价格波动等必须脱离可感知性、可回忆性的内容，导致的后果之一，历史成为一个高度特殊的事件，跟外行很难产生联系。为获得这些新知识付出的代价是高昂的，历史渐渐淡出了民众的意识，甚至被排除在学校课程和教学计划之外。皮埃尔·诺拉和“记忆之场”的最大功绩就在于历史学与公民联系的回归，让历史书写的记忆维度和科学维度重新统一。

  “记忆之场”是一个集体项目，皮埃尔·诺拉主要作为主导者掌控全局。《追寻法兰西》则是对他个人来说更完整意义的集大成作品。对每个群体来说，向历史寻找记忆涉及自我身份认同，“历史学家就是防止历史仅仅成为历史的人”。仔细想想，我们为什么喜欢谈论路易十四、拿破仑，谈论法国大革命，谈论法国的时装、美酒和巴黎的气息？它们是如何携带着历史进入我们的记忆的呢？对法兰西历史的再次书写，也唤起了我们对“记忆之场”的记忆。