元宇宙解密：原理、技术及应用

本书从技术的视角出发，全面剖析了元宇宙的发展历程、理论框架、核心体系及基础设施。通过丰富的案例和生动的语言，详细解读了元宇宙的实现路径、人机交互等关键技术，并深入分析了元宇宙对经济的影响及其广泛应用场景。 本书旨在帮助读者建立起对元宇宙客观理性的认知。全书内容丰富、结构清晰、通俗易懂，案例丰富，无论你是专业人士、科技爱好者、投资者还是对未来趋势感兴趣的读者，本书都将为你提供宝贵的参考和洞见，让你紧跟时代步伐，把握元宇宙带来的机遇与挑战。

胡征，男，湖北武汉人，教授，湖北省评标（评审）专家，多年来兼具高等教育与企业（教育、航空、房地产）双重工作经历，具备丰富的理论与实践经验。发表论文十余篇，出版著作十余部，其中多部被高校选为教材或教师入职用书。曾获全国高校教师教学元宇宙数字化技术创新大赛二等奖，指导学生在中国大学生国际创新大赛、“挑战杯”竞赛、全国大学生三创赛、中国大学生计算机设计大赛荣获多项奖项

第一章　解构元宇宙　001 第一节　元宇宙的发展史　002 一、元宇宙的起源　002 二、全球科技巨头及国家争相布局元宇宙　003 第二节　元宇宙的概念　004 一、元宇宙是什么　004 二、元宇宙不是什么　009 第二章　元宇宙的理论框架　011 第一节　元宇宙的核心　012 一、元宇宙的特征　012 二、元宇宙的价值　015 三、元宇宙的本质　015 第二节　元宇宙的架构　016 一、元宇宙的特点　016 二、元宇宙的构成要素　018 三、元宇宙的框架　020 四、元宇宙的发展路径　021 五、元宇宙的虚实融合　022 第三章　元宇宙的体系及价值链　025 第一节　元宇宙体系　026 一、元宇宙的资源配置　026 二、元宇宙的生活方式　026 第二节　元宇宙的经济体系　027 一、元宇宙的经济系统　027 二、元宇宙的经济要素　028 三、元宇宙与数字经济　030 第三节　元宇宙的价值链　031 一、元宇宙七层产业链　031 二、元宇宙产业参与者类型　033 第四章　元宇宙的基础设施　037 第一节　通信网络基础设施　038 一、5G　038 二、6G　040 三、物联网　042 第二节　算力基础设施　043 一、边缘计算　043 二、云计算　044 第三节　新技术基础设施　045 一、人工智能　045 二、数字孪生　047 第四节　渲染　048 一、渲染概述　048 二、光线追踪　049 三、渲染方式　052 第五章　元宇宙的实现路径：VR/AR/MR　057 第一节　VR概述　058 一、VR的取名　058 二、VR的实现　058 三、VR设备　061 第二节　VR头显　062 一、头显设备概述　062 二、VR头显的组成　063 三、VR头显之镜片　066 四、主机系统　068 五、VR设备操作系统　068 第三节　AR概述　068 一、从现实到虚拟现实再到增强现实　068 二、AR概念　069 三、AR与VR的区别　071 第四节　AR显示系统　073 一、头盔显示设备　074 二、非头盔显示设备　075 三、AR近眼显示系统　078 四、AR显示系统的种类　079 第五节　MR概述　080 一、MR的概念　080 二、3D电影、VR、AR、MR的区别　083 三、XR简介　087 第六章　元宇宙的实时人机交互　089 第一节　沉浸式声场　090 一、沉浸式声场示例　090 二、二维声场到三维声场　090 三、传统音频定位理论　091 第二节　手势交互　092 一、手势识别　092 二、数据手套　094 三、光学标记　097 四、手部交互的发展趋势　097 第三节　眼动追踪　098 一、眼动追踪简介　098 二、眼动追踪技术原理　099 第四节　触觉反馈　100 一、触觉反馈简介　100 二、Tesla Suit全身触觉反馈服　101 三、Tesla Suit手套　102 四、惯性动作捕捉　102 第五节　语音交互　104 第六节　脑机接口　104 一、脑机接口概述　105 二、脑机接口原理　105 三、脑机接口分类　107 第七章　元宇宙的人机交互设备　109 第一节　显示器件：屏幕　110 第二节　清晰度和流畅度　115 一、清晰度　115 二、流畅度　118 第三节　传感器　119 一、加速度传感器　120 二、陀螺仪　120 三、地磁传感器　124 四、惯性传感器　125 第四节　控制器（手柄）　126 一、控制器概述　127 二、HTC Vive手柄　129 三、Oculus Touch手柄　130 四、Pico Neo3手柄　131 第五节　体感设备　132 一、VR体感枪+Tracker追踪器　132 二、体感控制器　134 第六节　动作捕捉设备　136 一、动捕手套　136 二、面部追踪器　136 三、全身无线动作捕捉系统　137 第七节　外设部件　138 一、基站（定位器）支架　138 二、VR万向跑步机　139 第八章　元宇宙的呈现之虚拟世界：VR系统　141 第一节　VR设备　142 一、VR眼镜及典型代表　142 二、沉浸感　143 三、佩戴舒适度　145 四、VR设备连接　148 第二节　VR关键技术：追踪系统　151 一、追踪系统　151 二、“由外向内”（outside-in）定位及典型案例　154 三、“由内向外”（inside-out）定位及典型案例　160 第三节　VR资源　165 一、影视资源　165 二、游戏资源　165 三、游戏资源介绍：Steam蒸汽平台　166 四、内容制作　167 第九章　元宇宙的呈现之虚实相生：AR系统　171 第一节　AR眼镜　172 一、AR眼镜的硬件组成　172 二、AR眼镜的开发平台　174 三、AR眼镜的分类　174 四、AR眼镜典型设备　177 第二节　光机　178 一、光机概述　178 二、LCOS　180 三、OLEDOS　181 四、Micro LED　183 五、DLP　184 第三节　AR模组（光学组合器）　187 一、棱镜方案　188 二、Birdbath方案　189 三、自由曲面方案（“虫眼”光学设计）　190 第十章　元宇宙之AR系统的关键技术　195 第一节　光波导　196 一、光波导概述　196 二、光波导方案的分类　201 第二节　场景理解　204 一、场景理解概述　204 二、物体检测和识别　206 第三节　虚实相生　207 一、虚实相生概述　207 二、跟踪　209 三、标定　211 四、三维注册（配准）技术　211 第十一章　元宇宙的认证机制：区块链　215 第一节　区块链概述　216 一、元宇宙的层次结构　216 二、区块链的技术背景　217 三、区块链的基本概念　218 第二节　区块链技术　220 一、区块链的技术架构　220 二、区块链的工作原理　222 三、区块链的关键技术　222 四、区块链的发展展望　224 五、区块链于元宇宙的价值　226 第十二章　元宇宙的通证经济：NFT　229 第一节　通证　230 一、通证概述　230 二、通证的属性　230 第二节　元宇宙与NFT　231 一、Web3.0与数字化资产　231 二、NFT与元宇宙世界　232 三、什么是NFT　233 第三节　NFT的原理及价值　234 一、NFT的原理　234 二、NFT的价值　234 三、数码艺术作品NFT过程演示　236 第四节　NFT的发行和交易　237 一、如何参与NFT　237 二、NFT的发行和交易平台　238 第十三章　元宇宙的智能合约　241 第一节　智能合约概述　242 一、智能合约与传统合约　242 二、智能合约的特征　243 三、智能合约的概念　243 第二节　智能合约的价值　244 一、智能合约的应用场景　244 二、智能合约的法律问题　247 三、元宇宙的法律和伦理　248 第十四章　元宇宙应用　251 第一节　教育　252 一、职业培训　252 二、教育培训　254 三、虚拟情景学习系统　255 第二节　巨幕影视与娱乐　256 一、VR应用之巨幕影视　256 二、AR应用之巨幕影视　256 三、AR应用之娱乐　257 第三节　医疗　257 一、Magic Leap眼镜　257 二、HoloLens 2眼镜　258 第四节　游戏与旅游　259 一、VR应用之VR游戏　259 二、VR应用之VR旅游　259 第五节　虚拟社交与虚拟会议　260 一、VR应用之虚拟社交　260 二、VR应用之虚拟会议　261 第六节　看房与工程施工　262 一、VR应用之VR看房　262 二、AR应用之工程施工　263 第七节　3D模型与视频　263 一、3D模型　263 二、AR应用之视频　265 第八节　虚拟世界　266 一、Decentraland，基于以太坊的3D虚拟世界　266 二、The Sandbox，基于以太坊的虚拟世界　266 第九节　NFT数字藏品与去中心化游戏　267 一、无聊猿（BAYC）NFT数字藏品　267 二、去中心化回合制策略游戏Axie　268 参考文献　271