虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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娄岩著

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302444848

版次：1

商品编码：11973539

包装：平装

丛书名： 21世纪高等学校规划教材·计算机科学与技术

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：141

字数：224000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

　　1.概念简明易懂，注重方法运用与技能掌握，并以大量的典型实例贯穿其中，尽量减少晦涩难懂的公式推导和理论性研究。

　　2.本书还介绍了三维建模软件3ds Max和Unity 3D的使用技巧，并给出了具体实例。本书可以用于启发式教学模式，同时适合混合式教学模式，且便于学生理解和掌握。

内容简介

　　本书是《虚拟现实与增强现实技术概论》(娄岩，清华大学出版社)的配套习题与实验教材。本书既可以作为全国普通高校各专业计算机公共基础课程实验教材，也可以作为学生自学并独立上机操作的指导用书。

　　全书分3部分：第1部分为上机操作指导，包括三维建模工具3ds Max与Unity 3D的操作技术与应用；第2部分为习题集；第3部分为参考答案。

　　上机指导部分操作目标明确，内容具体，过程详尽，操作性强，既能方便教师组织实验教学，又能引导学生自主学习。习题部分促进学生对知识的理解，强化了对学习效果的检验。并提供开放式的课程网站http://www．cmu．edu．cn/computer做辅助支持。

内页插图

探索数字边界，重塑现实感知——《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》内容梗概在科技飞速发展的今天，虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面，从娱乐、教育到工业设计、医疗健康，它们带来的沉浸式体验和信息增强能力，正在深刻地改变着人类与数字世界以及物理世界的交互方式。为了帮助广大读者，特别是对VR/AR技术充满好奇的专业学生、技术爱好者以及希望将这项前沿技术应用于实践的开发者们，系统地学习并掌握VR/AR的核心概念、关键技术以及开发流程，《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》应运而生。本书不仅是一本理论知识的学习手册，更是一套切实可行的实践操作指南，旨在通过动手实验和习题演练，将抽象的技术转化为具体的应用能力，让读者能够真正地“玩转”VR/AR。本书的编写宗旨在于，提供一套结构清晰、内容翔实、理论与实践紧密结合的学习资源。我们深知，对于新兴技术而言，仅仅停留在理论层面是远远不够的，只有通过反复的实验和练习，才能真正理解技术的精髓，并掌握将其转化为实际产品的开发技巧。因此，本书的每一章都围绕着核心知识点展开，并配以相应的实验项目和习题，力求让读者在学习过程中循序渐进，不断巩固所学，并最终能够独立完成VR/AR应用的设计与开发。第一部分：虚拟现实（VR）技术深度解析与实践本部分将带领读者走进完全沉浸式的虚拟世界，从基础概念入手，逐步深入到VR系统的构成、关键技术以及开发实践。第一章：虚拟现实基础概念与发展历程我们将首先界定VR的概念，区分沉浸式VR、非沉浸式VR和半沉浸式VR。深入探讨VR的核心要素：沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）和想象性（Imagination）。追溯VR技术的演进历程，从早期的概念设想、硬件发展到如今的内容生态，梳理关键的里程碑事件和技术突破。分析VR在不同领域的应用前景，如游戏娱乐、教育培训、模拟训练、虚拟旅游、社交平台等，激发读者的学习兴趣和创新思维。实验指导：搭建简单的VR演示环境，了解VR硬件设备（头戴显示器、控制器等）的基本连接与设置。习题：比较不同VR系统的优缺点；分析VR技术可能带来的社会影响。第二章：VR硬件系统架构与关键技术本章将详细阐述VR系统的硬件组成，包括但不限于：显示系统：深入讲解VR头戴显示器（HMD）的工作原理，包括光学设计（透镜、菲涅尔透镜等）、屏幕技术（OLED、LCD）、分辨率、刷新率、视场角（FOV）对视觉体验的影响。追踪定位系统：剖析inside-out追踪和outside-in追踪的原理，讲解陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器在姿态感知中的作用，以及基站、摄像头等外部设备的配合。交互设备：介绍VR手柄、数据手套、全身追踪设备等输入设备的设计理念与工作方式，以及如何实现自然的手势交互。音频系统：讨论3D空间音频技术（如Ambisonics）如何增强VR的临场感。实验指导：连接和配置VR头戴显示器与追踪定位系统；测试不同交互设备（如VR手柄）的跟踪精度和响应速度。习题：分析影响VR沉浸感的关键硬件参数；设计一种新的VR交互方式。第三章：VR内容开发基础与工具链本章将聚焦VR内容的创建过程，介绍主流的VR开发引擎及其核心功能。游戏引擎介绍：重点介绍Unity和Unreal Engine在VR开发中的应用，包括其场景搭建、资源导入、脚本编程、物理模拟等功能。 3D建模与资产制作：介绍Blender、Maya、3ds Max等3D建模软件在VR场景和模型制作中的应用，以及PBR材质、纹理贴图等概念。 VR开发框架与SDK：讲解Oculus SDK、SteamVR SDK、OpenXR等开发工具包（SDK）的使用，以及如何调用VR硬件的API。 VR交互设计原则：探讨如何设计直观、易用的VR交互，避免晕动症（Motion Sickness）的发生，提升用户体验。实验指导：使用Unity/Unreal Engine创建简单的VR场景，导入3D模型，设置摄像机和基本交互。习题：比较Unity和Unreal Engine在VR开发中的优势；为一款VR游戏设计核心交互流程。第四章：VR交互技术与高级开发本章将深入探讨VR中的各种交互方式，并介绍一些高级的开发技术。手部追踪与手势识别：讲解通过手部追踪实现精细的手势交互，如抓取、点击、指向等。虚拟化身（Avatar）的创建与交互：介绍如何创建和驱动虚拟化身，以及在多人VR社交场景中的应用。用户界面（UI）在VR中的设计：探讨3D UI、世界空间UI等VR特有的UI设计模式。 VR优化技术：讲解如何通过渲染优化（如LOD、遮挡剔除）、性能分析等手段，提升VR应用的流畅度，减少延迟。 VR与AI的结合：探讨如何利用AI技术提升VR体验，例如智能NPC、场景生成等。实验指导：实现基于VR手柄的物体抓取与投掷功能；设计一个简单的VR用户界面。习题：设计一个支持多人交互的VR社交场景；分析VR应用性能不佳的常见原因及解决方法。第五章：VR应用案例分析与项目实战本章将通过分析实际的VR应用案例，引导读者将所学知识融会贯通，并完成一个小型VR项目。案例分析：深入剖析成功的VR游戏、教育应用、工业模拟等案例，分析其设计理念、技术实现和市场表现。项目实战：指导读者完成一个小型VR应用开发，例如一个简单的VR解谜游戏、一个VR虚拟展厅、一个VR基础教学应用等。从需求分析、系统设计、功能实现到最终的测试与发布，全流程指导。实验指导：根据项目要求，独立完成一个小型的VR应用开发。习题：对一个现有的VR应用进行改进建议；撰写一个VR项目的设计文档。第二部分：增强现实（AR）技术原理与开发实践本部分将带领读者探索AR技术，如何将数字信息叠加到真实世界，实现虚实融合的交互体验。第六章：增强现实基础概念与技术原理首先定义AR的概念，区分不同类型的AR：基于标记的AR（Marker-based AR）、无标记的AR（Markerless AR）、基于位置的AR（Location-based AR）等。深入讲解AR的核心技术：计算机视觉：介绍图像识别、目标检测、特征提取（如SIFT、SURF）、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）等在AR中的关键作用。传感器融合：探讨如何整合摄像头、IMU（惯性测量单元）、GPS等传感器数据，以实现对真实环境的准确理解和对虚拟内容的精确定位。渲染与叠加：讲解如何将虚拟3D模型、信息提示等叠加到摄像头捕获的真实场景之上，并保证视觉一致性。实验指导：使用简单的AR开发工具（如ARCore、ARKit的Demo）体验标记识别和物体叠加。习题：比较AR和VR在应用场景和技术上的差异；分析SLAM技术在AR中的挑战。第七章：AR硬件设备与平台本章将介绍支持AR技术的各类硬件设备和开发平台。智能手机与平板电脑：重点介绍基于移动设备的AR开发，如ARCore（Android）和ARKit（iOS）的开发框架。 AR眼镜：介绍各种AR眼镜（如HoloLens、Magic Leap等）的设计理念、技术特点和应用场景。其他AR设备：简要提及AR头盔、AR投影仪等。实验指导：在智能手机上安装和运行AR应用，体验基于地理位置的AR内容。习题：比较不同AR硬件平台的优劣；分析AR眼镜面临的技术挑战。第八章：AR内容开发与工具链本章将聚焦AR内容的创建过程，介绍主流的AR开发工具。 AR开发平台：详细介绍Unity与AR Foundation、Unreal Engine与ARKit/ARCore插件的使用，以及Vuforia、Wikitude等专业的AR SDK。 3D建模与资产优化：强调AR内容对模型面数、纹理大小的限制，介绍模型优化技巧。 AR交互设计：探讨如何在真实世界中设计自然、直观的AR交互，如通过触摸、手势与虚拟物体互动。 AR内容管理与分发：介绍WebAR、PWA等实现无需安装的AR体验的方式。实验指导：使用Unity和AR Foundation创建一个简单的AR应用，实现标记识别和3D模型的叠加。习题：设计一个AR导航应用的交互流程；比较Vuforia和ARKit在标记识别方面的性能。第九章：AR交互技术与高级应用本章将深入探讨AR中的高级交互技术和创新应用。手势识别与物体识别：讲解如何实现更复杂的AR交互，例如通过手势控制虚拟物体，或者识别真实世界的特定物体并触发相应AR内容。环境感知与语义理解：探讨AR系统如何理解真实环境的语义信息（如桌面、墙壁、物体），以便进行更智能的AR内容放置和交互。多人AR协作：介绍如何在同一物理空间中实现多个用户同时进行AR交互。 AR在特定行业的应用：深入分析AR在零售（虚拟试穿）、教育（3D教学模型）、工业（维护指导）、医疗（手术导航）等领域的实际应用。实验指导：实现一个简单的AR应用，能够识别特定物体并展示相关信息；尝试开发一个多人AR协作的基础功能。习题：设计一个AR增强的博物馆导览系统；分析AR在远程协助中的优势。第十章：AR应用案例分析与项目实战本章通过分析实际的AR应用案例，引导读者进行AR项目的实战。案例分析：深入研究成功的AR游戏、营销应用、工业辅助系统等案例，分析其技术实现、设计思路和商业价值。项目实战：指导读者完成一个小型AR应用开发，例如一个AR产品展示应用、一个AR游戏原型、一个AR信息查询工具等。涵盖从需求确定、技术选型、功能实现到测试发布的完整流程。实验指导：根据项目需求，独立完成一个小型AR应用。习题：为一款AR应用提出创意改进方案；撰写一份AR项目的产品原型设计文档。第三部分：VR/AR融合与未来展望第十一章：VR/AR融合发展与前沿技术本章将探讨VR和AR技术如何相互融合，产生更强大的应用。混合现实（MR）：介绍MR的概念，以及它是如何结合VR的沉浸感和AR的现实叠加能力的。空间计算：探讨空间计算在VR/AR中的作用，以及如何实现更自然的虚实交互。 AI与XR的协同：进一步探讨人工智能在理解现实世界、生成虚拟内容、提升用户交互体验等方面的深度融合。眼动追踪、面部追踪等技术：介绍这些技术如何丰富VR/AR的交互方式和情感表达。实验指导：探索一些支持MR功能的开发工具或Demo。习题：预测MR技术在未来十年内的发展趋势；设计一个融合AI和MR的未来工作场景。第十二章：VR/AR伦理、安全与发展趋势本章将关注VR/AR技术发展中不容忽视的伦理、安全问题，并展望未来的发展方向。隐私与数据安全：讨论VR/AR应用可能带来的隐私泄露风险，以及如何保障用户数据安全。沉迷与心理影响：分析过度沉迷VR/AR可能对个人心理和社会关系造成的影响。技术公平性与可访问性：探讨如何让更多人能够享受到VR/AR技术带来的便利。未来发展趋势：展望VR/AR在元宇宙、数字孪生、具身智能等领域的未来发展。习题：讨论VR/AR发展中存在的伦理挑战，并提出相应的解决方案；分析元宇宙对VR/AR技术的潜在需求。通过本《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》，我们希望读者能够构建起坚实的VR/AR理论基础，掌握核心的技术开发方法，并通过大量的实践操作，不断提升解决实际问题的能力。本书的目标是让每一位读者都能成为VR/AR技术的探索者和创造者，共同塑造一个更加精彩、更加智能的数字未来。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我打开了新世界的大门！我之前对VR/AR的了解仅限于一些科普文章和游戏体验，总觉得离自己很遥远，是个高科技的玩意儿。但拿到这本《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》之后，我才发现原来它并不是高不可攀的。书中的实验部分，尤其是那些从基础概念讲起的步骤，清晰明了，配图也很到位。即使是像我这样初学者，也能跟着一步步操作，比如搭建简单的AR场景，或者模拟VR交互。而且，它不是那种光讲理论的书，而是非常注重实践。我印象最深的是其中一个关于“物体识别与追踪”的实验，老师居然指导我们用一些开源工具就能实现，感觉就像电影里的技术一样，一下子就拉近了距离。除了技术操作，里面的习题也很有趣，不是死记硬背，而是引导我去思考VR/AR在不同领域的应用，比如教育、医疗、工业等，让我对未来的发展有了更深入的认识。总的来说，这本书的实践性非常强，能够帮助我从零开始，逐步掌握VR/AR的核心技术，而且还能激发我对这个领域进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名艺术院校的学生，我一直对如何将科技与创意结合感到好奇。《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》这本书，为我打开了一个全新的创作视野。书中关于“VR/AR在艺术创作中的应用”的章节，让我大开眼界。它介绍了如何利用VR工具进行3D绘画和雕塑，如何利用AR技术将二维作品转化为三维的互动体验。我印象最深的是关于“虚拟现实艺术装置设计”的实验，它指导我如何构思和实现一个沉浸式的艺术空间，让观者能够与作品进行互动。书中的习题也鼓励我去大胆尝试，比如设计一个AR装置，让观众通过手机就能看到隐藏在雕塑中的动画故事。这本书让我意识到，VR/AR不仅仅是技术，更是一种全新的艺术媒介，它能够带来前所未有的创作可能性。

评分☆☆☆☆☆

我是一名热爱游戏和科技的大学生，一直对VR/AR游戏非常着迷，也希望能了解背后的技术。《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》这本书，简直就是为我量身定做的！它里面的实验设计，很多都直接来源于游戏开发，比如“VR游戏控制器交互设计”和“AR游戏中的物理引擎应用”。跟着书里的步骤，我学会了如何在Unity中创建VR角色，如何让玩家通过手柄进行操作，甚至如何让AR游戏中的虚拟物体与现实环境进行互动，感觉就像真的在开发一款属于自己的游戏！书中的习题也很有意思，不像学校里的那么死板，更像是游戏关卡的设计挑战，需要我发挥创意去解决问题。我印象最深的是一个关于“VR多人在线游戏同步”的习题，虽然有些难度，但让我了解到了开发复杂VR游戏需要考虑的许多细节。这本书让我感觉自己离成为一名VR游戏开发者又近了一步。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学技术充满热情的普通读者，我一直在寻找能够让我理解那些“酷炫”技术的书籍，而《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》恰好满足了我的需求。虽然我不是程序员，也没有专业的硬件设备，但书中对于VR/AR原理的讲解，通俗易懂，而且配有很多形象的比喻和图示，让我能够轻松理解那些复杂的概念，比如“沉浸感”是怎么来的，AR又是如何与现实世界融合的。我尤其喜欢书中对于VR/AR应用场景的描述，比如在虚拟现实中参观博物馆，或者通过增强现实技术来学习解剖学。它让我看到了这些技术如何改变我们的生活，而不仅仅是游戏。尽管我无法亲自进行实验，但通过阅读指导的部分，我仿佛也参与其中，体验了一把技术带来的乐趣。书中的习题也很有意思，它们引导我去思考技术背后的逻辑和设计思路，让我能从更宏观的角度去理解VR/AR。

评分☆☆☆☆☆

我是一名软件开发人员，一直对VR/AR领域充满兴趣，但苦于没有一个好的切入点。偶然间了解到《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》，抱着试试看的心态购买了。这本书最大的亮点在于其“指导”二字，它并非仅仅罗列技术名词，而是真正地手把手教你如何实现。从开发环境的搭建，到第一个VR/AR应用的开发，都提供了清晰的操作指南。我尤其赞赏书中关于“基于Unity的VR交互设计”的实验，它详细讲解了如何在Unity中实现玩家的移动、物体的拾取和交互等核心功能，这对于任何想从事VR开发的人来说都是宝贵的财富。而且，习题部分也非常实用，很多都贴近实际应用场景，比如设计一个AR导航系统，或者一个VR沉浸式学习平台。这些习题不仅巩固了我的技术知识，更激发了我对VR/AR未来发展的思考。这本书无疑是我进入VR/AR领域的一块敲门砖。

评分☆☆☆☆☆

我是一名老年人，对新鲜事物总是有着一份好奇心，虽然我不是技术专家，但《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》这本书，却让我感受到了科技的魅力。它并没有使用过于专业的术语，而是用一种非常亲切的方式，向我介绍VR/AR是什么，以及它们能做什么。我特别喜欢书中关于“VR在健康养老领域的应用”的介绍，比如通过VR来帮助老年人进行康复训练，或者让他们足不出户就能“游览”世界各地的风景。虽然我不太可能亲自去做实验，但书中的描述让我仿佛亲身体验到了这些技术带来的便利和乐趣。而且，书中的习题也很有趣，它们更侧重于思考，比如“如何利用AR技术帮助老年人更好地与家人沟通”。这本书让我看到了科技温暖的一面，也让我对未来生活有了更多的期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对前沿科技充满好奇的学生，我一直在寻找一本能够深入了解VR/AR技术，并且能够让我动手实践的书。在老师的推荐下，我入手了《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》。这本书真的超出了我的预期！它的实验设计非常系统，从最基础的VR/AR概念讲解，到实际的开发环境搭建，再到各种核心技术的实现，都做了详尽的介绍。我印象最深刻的是书中关于“光学追踪与传感器融合”的章节，它不仅解释了原理，还提供了一个基于开源库的实验，让我能够亲身体验传感器数据如何被处理，从而实现精确的动作捕捉。书中的习题也很有挑战性，需要我运用所学的知识去解决实际问题，比如设计一个AR应用来辅助学习某个学科的知识点，这让我觉得学习不再是枯燥的理论，而是充满创造力的过程。这本书为我提供了宝贵的实践经验，让我对VR/AR领域有了更全面、更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事AR内容开发的工程师，一直以来都在寻找一本能够系统梳理VR/AR技术细节，并且能够指导实际操作的书籍。市面上关于VR/AR的书籍很多，但很多要么过于理论化，要么过于浅显。偶然间看到了《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》，出于好奇就买了下来。这本书的实验设计非常精巧，涵盖了从基础的3D建模、渲染，到复杂的SLAM技术、手势识别等。其中关于“空间锚定与持久化AR体验”的实验，让我受益匪浅。它详细介绍了如何在不同环境下保持AR对象的稳定，解决了我们在实际项目中遇到的一个老大难问题。而且，书中的习题设计也很有深度，不仅仅是简单的编程练习，更多的是对算法和架构的思考。我特别喜欢关于“多用户协同VR体验”的习题，它引导我去考虑网络同步、数据传输等关键问题，这些都是构建复杂VR应用不可或缺的。这本书给了我很多启发，让我能够更扎实地攻克技术难题，也为我未来的项目开发提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名教育从业者，一直在关注如何将新兴技术融入教学，VR/AR无疑是其中极具潜力的方向。《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》这本书，为我提供了非常具体的指导和思路。书中关于“VR在教育领域的应用”的实验设计，让我眼前一亮。它指导如何利用VR技术创建虚拟教室，让学生能够身临其境地学习抽象概念，比如在VR中模拟化学反应，或者漫游历史遗迹。而且，书中提供的习题，也引导我思考如何设计出有吸引力、有教育意义的VR/AR学习内容。我记得有一个习题是让我设计一个AR互动地图，通过扫描现实世界的地图，就能出现对应的历史事件动画。这种方式，比传统的PPT和视频要生动得多。这本书不仅让我对VR/AR的教学应用有了更深入的认识，也为我提供了将这些技术落地到实际教学中的可行方案。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个完全门外汉来说，一开始拿到《虚拟现实与增强现实技术实验指导与习题集》的时候，还是有点忐忑的，生怕看不懂。但没想到，这本书的编写风格非常友好，就像一位耐心的老师在旁边指导你一样。它从最基础的原理讲起，一点一点地揭开VR/AR的神秘面纱。我最喜欢的是它的实验部分，有非常详细的步骤和图示，让我即使是跟着做，也不会感到迷茫。比如，书中关于“构建第一个VR场景”的实验，只需要几行代码，就能在屏幕上看到一个简单的3D世界，这种成就感真的太棒了！而且，它还提供了很多不同难度的习题，从入门级的选择题到需要动手实践的编程题，可以根据自己的进度来学习。我记得有一个习题是让我设计一个VR应用的交互方式，我根据书里讲的原则，设计了一个用手势来控制的方案，感觉很有趣。这本书让我觉得VR/AR不再是遥不可及的技术，而是我可以通过努力学习掌握的技能。

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