虚拟现实技术基础及应用

本书主要分成两个部分，第一部分为虚拟现实基础理论及基础技术，包括虚拟现实的基本概念、基本原理、基本技能以及开发方法，运用Unity3D等虚拟现实引擎工具进行虚拟场景三维建模、组合运用组件进行过程化模拟和仿真，以及运用脚本工具进行交互逻辑设计；第二部分为虚拟现实项目开发，包括虚拟场景漫游、全景漫游、虚拟仿真、虚拟数字人四大类虚拟现实项目的开发流程。本课程为新形态教材，依托于教育部协同育人项目两项教改项目，与之配套的有国内领先的虚拟现实教学资源云平台和泛交互的虚拟仿真实践云平台，可以更好地服务于教学，同时依托省级一流本科课程”虚拟现实于数字娱乐”，本教材的所有章节都通过国家公共慕课平台智慧树在线课程予以开放。

第1章虚拟现实概述001
1.1虚拟现实的“前世今生”001
1.1.1虚拟现实的定义、特征及发展历程001
1.1.2广义虚拟现实应用技术分类及应用领域013
1.1.3虚拟现实与元宇宙022
1.2虚拟现实技术的基本原理030
1.2.1虚拟现实的关键核心技术030
1.2.2虚拟现实系统的构成046
1.3虚拟现实系统的硬件设备048
1.3.1虚拟现实系统的输出设备048
1.3.2虚拟现实系统的输入设备051
1.3.3虚拟现实系统的生成设备052
1.4虚拟现实系统的开发工具054
1.4.1虚拟现实系统的三维建模工具054
1.4.2虚拟现实项目开发的主要脚本语言及工具061
1.4.3虚拟现实系统的开发引擎065
1.5本章实践项目070
实践项目一：Unity3D的安装及配置070
第2章虚拟三维场景与基础地形制作080
2.1虚拟三维场景080
2.2基础地形的制作与优化082
2.2.1基础地形绘制082
2.2.2地形场景的优化099
2.2.3地形的导出和导入106
2.3本章实践项目111
实践项目二：山峰地形制作112
实践项目三：岛屿地形制作119
实践项目四：雪地地形制作128
实践项目五：沙漠地形制作134
第3章灯光系统142
3.1灯光系统概述142
3.1.1灯光系统的分类143
3.1.2灯光系统制作案例——手电筒效果制作145
3.2灯光系统与烘焙贴图150
3.2.1烘焙光照150
3.2.2烘焙参数设置152
3.2.3场景烘焙案例154
3.3材质与贴图156
3.3.1Unity中的透明玻璃和彩色玻璃的制作方法157
3.3.2彩色玻璃的效果制作159
3.3.3金属材质的效果制作160
3.3.4普通木地板的效果制作163
3.3.5带孔镂空金属板的效果制作169
第4章可视化交互开发脚本工具PlayMaker174
4.1PlayMaker简介、安装及基本界面操作174
4.1.1PlayMaker简介174
4.1.2PlayMaker的安装175
4.1.3PlayMaker基本界面操作178
4.2PlayMaker的基础功能应用182
4.2.1基础功能之材质切换183
4.2.2基础功能之开关灯196
4.2.3基础功能之开关音乐204
4.2.4基础功能之视角切换215
4.3本章实践项目224
实践项目六：PlayMaker开关手电筒225
实践项目七：感应灯区域检测及延时触发234
第5章粒子系统244
5.1粒子特效概述244
5.2粒子特效案例制作245
5.2.1粒子系统的创建245
5.2.2粒子系统功能模块介绍246
5.2.3火焰特效案例分析250
5.2.4战斗机尾焰案例分析255
5.2.5云雾粒子特效制作259
5.2.6下雨粒子特效制作264
5.3本章实践项目272
实践项目八：落叶粒子特效制作272
实践项目九：瀑布粒子特效制作278
第6章物理系统285
6.1物理系统概述285
6.2刚体组件及其应用287
6.3物理材质组件及其应用294
6.4碰撞体组件及其应用299
6.5布料组件及其应用309
6.6关节组件及其应用324
6.7本章实践项目359
实践项目十：物理系统综合案例359
第7章基于VR头盔和手柄的交互开发技术364
7.1基础开发环境配置与运行364
7.1.1HTC开发环境配置与运行364
7.1.2Pico开发环境配置与运行370
7.2场景瞬移381
7.3物体拾取385
7.3.1物体拾取的步骤385
7.3.2“Teleporting”预制体的作用和工作原理386
7.4线性拖拽388
7.5VR射线交互391
7.6本章实践项目400
实践项目十一：地形场景VR交互案例400
实践项目十二：园林漫游VR项目案例405
第8章三维全景技术423
8.1三维全景技术概述423
8.1.1全景技术介绍423
8.1.2全景视频425
8.2三维全景技术的硬件设备426
8.2.1三维全景技术的设备介绍426
8.2.2全景项目开发428
8.3三维全景影像拍摄与处理429
8.3.1全景影像的拍摄429
8.3.2全景视频画面处理432
8.4全景视频播放与交互设计436
8.4.1全景视频导入及播放（计算机端）436
8.4.2全景视频交互功能实现440
8.4.3全景视频的VR端观看447
参考文献452