虚拟现实与增强现实：神话与现实

对于VR-AR领域，“神话”源于硬件成本的降低，越来越多盲目乐观的创业者以为仅靠热情和创意就能赢得成功；而“现实”是很多应用只停留于模仿阶段，投入不菲却*终被市场所抛弃。本书汇集了30余位学术界和企业界的专家，内容涵盖VR-AR的基础概念、应用实例、发展历程、面临的挑战以及未来的前景。本书不仅适合该领域的投资者、决策者、创业者和技术开发者参考，而且适合广大新兴技术的爱好者阅读。

【作者简介】

［法］布鲁诺·阿纳迪（Bruno Arnaldi），法国雷恩第一大学计算机科学系教授；

［法］帕斯卡·吉顿（Pascal Guitton），法国波尔多大学计算机科学系教授；

［法］纪尧姆·莫罗（Guillaume Moreau），法国南特中央理工学院计算机科学系教授。

三位作者均为VR与AR领域的资深研究者,1994年起任职于法国国家科学研究中心(CNRS)的GT-VR工作组,2005年联合创立了法国虚拟现实协会(AFRV),并分别担任该协会的主席、副主席和行政委员会委员,有力推动了教育界、产业界以及解决方案供应商的高效合作。

【译者简介】

侯文军，北京邮电大学教授,数字媒体与设计艺术学院副院长,网络系统与网络文化北京市重点实验室副主任,中国机械工程学会工业设计分会理事,北京工业设计促进会理事。研究方向为人机交互与数字媒体、创新设计与智能设计,近年来主要集中在交叉学科的研究。作为主持人承担国家自然基金面上项目以及863、教育部博土点基金、军工等多项科研项目,同时完成了大量的产品、服务创新设计,指导学生多次在国内外设计竞赛中获奖。

译者序
推荐序
本书作者
第0章　引言 1
0.1　虚拟现实的起源 2
0.2　基本概念介绍 6
0.2.1　虚拟现实 6
0.2.2　增强现实 9
0.3　虚拟现实的出现 10
0.3.1　简短的历史 10
0.3.2　参与者之间的革命 14
0.3.3　技术革命 14
0.3.4　一场使用和用户的革命 15
0.4　本书内容概述 16
0.5　参考书目 18
第1章　新的应用 20
1.1　新的工业应用 20
1.1.1　工业领域的虚拟现实 20
1.1.2　增强现实和工业应用 21
1.1.3　用于工业复兴的VR-AR 22
1.1.4　增强现实如何呢？ 28
1.2　计算机辅助手术 30
1.2.1　简介 30
1.2.2　虚拟现实和学习模拟 31
1.2.3　增强现实和干预计划 35
1.2.4　手术中的增强现实 38
1.2.5　现状和未来前景 42
1.3　可持续城市 43
1.3.1　城市中的助行器 43
1.3.2　房屋与建筑学 46
1.3.3　城市和都市生活 49
1.3.4　迈向可持续城市系统 53
1.4　创新、融合和可适应社会 55
1.4.1　教育领域 55
1.4.2　艺术和文化遗产领域 59
1.4.3　结论 64
1.5　参考书目 65
第2章　VR-AR的普及 75
2.1　新设备 75
2.1.1　简介 75
2.1.2　定位和定向设备 75
2.1.3　恢复设备 81
2.1.4　技术挑战和展望 95
2.1.5　关于新设备的结论 101
2.2　新软件 102
2.2.1　简介 102
2.2.2　开发3D应用程序 104
2.2.3　管理外围设备 106
2.2.4　VR-AR专用软件解决方案 108
2.2.5　结论 109
2.3　参考书目 110
第3章　复杂性和科学挑战 112
3.1　复杂性简介 112
3.1.1　物理模型和碰撞检测 112
3.1.2填充3D环境：从单个虚拟对象扩展到场景中复杂多样的虚拟对象 116
3.1.3　实现3D自然交互的困难 121
3.1.4　合成触觉反馈的困难 124
3.2　增强现实中的真实-虚拟关系 130
3.2.1　获取与恢复设备 131
3.2.2　姿势计算 131
3.2.3　逼真的渲染 135
3.33D交互带来的复杂性和科学挑战 136
3.3.1　简介 136
3.3.2围绕3D交互环的复杂性与挑战 136
3.3.3挑战1：用于交互的感觉运动动作 137
3.3.4　挑战2：多感官反馈 139
3.3.5　挑战3：用户感知 141
3.3.6　结论 142
3.4　视觉感知 142
3.4.1与不安、疲劳、身体不适相关的词汇 143
3.4.2　显示因素 146
3.4.3　结论 150
3.5　评估 150
3.5.1　本节的目标及范围 150
3.5.2　评估：一个复杂的问题 150
3.5.3人类受试者参与的评估使用研究 154
3.5.4　要克服的缺陷 158
3.5.5衡量绩效和行为的演变，表征参与者 160
3.5.6　结论和展望 164
3.6　参考书目 164
第4章面向与世界更加紧密相连的VE 180
4.1　AR的“艰难”科学挑战 180
4.1.1　选择显示设备 180
4.1.2　空间定位 182
4.2　AR中从不或很少涉及的问题 184
4.2.1　简介 184
4.2.2　通过屏幕或HMD交互 185
4.3　空间增强现实 187
4.3.1现实世界与虚拟世界的交融 187
4.3.2　当前的演变 187
4.4　在增强现实中存在 188
4.4.1实际存在是虚拟环境中存在的模型吗？ 188
4.4.2混合现实：现实与虚拟二进制对抗的终结？ 189
4.4.3　从混合现实到混合存在 190
4.4.4增强现实：一个完整的环境 191
4.5　触觉表面上的3D交互 191
4.5.1　3D交互 191
4.5.2触觉表面上的3D交互：3D操作、控制视觉和多面立体显示 193
4.6　参考书目 196
第5章　科学和技术的前景 201
5.1　娱乐领域可预见的变革 201
5.1.1　简介 201
5.1.2定义一个新的多态沉浸媒介 202
5.1.3　承诺的体验 204
5.1.4　展望 207
5.2　脑机接口 209
5.2.1　脑机接口：简介和定义 209
5.2.2　BCI不能做的事 210
5.2.3　BCI的工作原理 211
5.2.4　BCI的现有应用 212
5.2.5　BCI的未来 216
5.3　虚拟现实中的替代感知 217
5.3.1　简介 217
5.3.2　伪感觉反馈 218
5.3.3　运动的替代感知 221
5.3.4　改变对自己身体的感知 222
5.3.5　结论 226
5.4　参考书目 227
第6章VR-AR普及的挑战和风险 232
6.1　简介 232
6.2　健康与舒适度问题 234
6.2.1　不同的问题 234
6.2.2　感觉运动失调 235
6.3　避免不适和不安的解决方案 237
6.3.1　流程的表示 237
6.3.2减轻对视觉-前庭失调的影响 238
6.3.3通过调整交互范式来消除视觉-前庭失调 238
6.3.4通过调整接口来消除视觉-前庭失调 239
6.3.5　适应的困难程度 239
6.4　结论 240
6.5　参考书目 240
结语　VR-AR在10年后会是什么样子? 242
后记 245