作者：刘向群
出版社：机械工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
VR／AR／MR开发实战——基于Unity与UE4引擎试读：
前言
弹指间，我在虚拟现实（简称VR）行业混迹了十余载，一直都很热爱着这个领域，因为这是个造梦的行业，现实中很多我们不敢企及的事情，在VR里都有可能实现。在不久的将来，VR会与各行各业相结合，爆发出更多的火花和机遇。这几年VR行业发展迅猛，几乎所有的IT巨头都在投入重金进行相关软硬件的研发，市场对VR人才的需求与日俱增，很多企业都向我们要人，所以有了这本书的编写初衷——让更多的人来学习和掌握虚拟现实技术是我们的使命和责任，为此我们还创立了VR垂直网络平台——淘VR（http://www.taovr.com），希望更多的同行可以在这个平台上交流VR知识、汇聚VR人才及参与VR项目等。虚拟现实行业的发展需要更多优秀的人才，为此我们将会陆续出版相关书籍和举办活动来培育和挖掘VR行业精英。
最后，感谢一起参与本书编写的工作人员和评审专家们，是大家的辛勤劳作才有了这个成果，也希望本书能得到读者的喜爱。由于时间仓促，本书难免会有些不足之处，敬请广大读者谅解！犀牛科技创始人 刘向群2016年12月
本书赞誉
人生的体验有限，人生梦想无限。VR构筑了虚拟世界，使梦想体验成为可能！学习VR技术，使梦想照进现实！周明全教育部虚拟现实应用工程研究中心主任、北京师范大学信息科学与技术学院院长
虚拟现实即将颠覆教育行业，未来的课堂将更多地引入VR、AR及MR技术，传统的多媒体课堂将升级成更具交互性、沉浸感的虚拟现实课堂，VR+教育一定会擦出美丽的火花。如果你想尽快掌握虚拟现实开发技术，那么赶紧阅读本书吧。杨洪磊中国教育网络电视台 运营总监
AR/VR/MR代表新一代计算平台与高性能图像即时渲染处理能力的创新技术应用，以视觉为主结合了多感知输入与交互技术，跨学科、跨行业的创新领域。本书的出版对虚拟现实技术结合实战应用首次进行详尽的梳理与分析，适合当前专业人才培训所用。叶秀锋中国虚拟现实产业联盟 副秘书长
IT远去，DT升级，未来已来，VR/AR/AI等前沿技术使得沉浸式体验变成现实，虚拟与现实之间的通道正在形成，并合二为一，VR将二维世界提升到三维世界，多出的一维度意味着将重构一个全新的产业。本书的出版给掘金者提供了一把开启大门的钥匙。王连云中国虚拟现实产业联盟 常务副秘书长
2016年是虚拟现实的元年，虚拟现实成为人类认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的一种科学方法和技术。随着数据科学与认知计算领域的技术进入了日常生活中，数据成为生产资料，大数据、云计算等成为生产工具、劳动对象。人、信息、物的互联互通，表明人类社会进入一个新的时代——信息文明时代。如果您想深入学习虚拟现实技术，可以通过这本书获取相关帮助。于文江中国虚拟现实与可视化产学研联盟 秘书长
毫无疑问虚拟现实时代已经来临了，Intel也在积极布局VR/AR，没有人能忽视这个时代的来临。本书很好地契合了市场需求，用言简意赅的文字全面介绍了目前主流的VR/AR/MR开发知识，是让大家迅速掌握虚拟现实开发技术的有力武器。TomIntel软件合作伙伴关系部市场推广经理
正如过去科技发展的各个里程碑，利用增强现实AR、虚拟现实VR和混合现实的技术MR，可以给我们的时代带来翻天覆地的变化，能够为未来世界带来全新的魔力。我们其实正处在历史的转折期，我们可以参与塑造人类未来的发展。本书由浅入深全面介绍了虚拟现实开发技术。希望本书能够帮助更多的人了解运用VR/AR技术，也期待我们利用VR/AR技术创造一个新世界。Beeling ChuaUnity大中华区高级运营总监
AR是当下的一项热门技术，幼教领域则是其比较好的一个着力点，小熊尼奥把握住了机会，成为行业的先驱者。本书首次详细介绍了虚拟现实、增强现实及混合现实开发技术，可以为进入这个领域的开发者提供一定的指导和帮助，值得推荐。刘钢小熊尼奥CTO
虚拟现实带来了创业的新热潮，未来的虚拟现实技术将和传统行业深度结合，从而产生颠覆式创新，如VR+房产，目前很多房产楼盘都已经采用AR/VR技术来替代传统的楼盘动画展示，虚拟现实正在逐步影响人们的生活。本书详细介绍了虚拟现实相关技术，是本难得的行业专著。潘正祥
国家千人计划特聘专家、福建工程学院信息科学与工程学院院长
本书的目的不仅仅是对虚拟现实技术本身进行介绍，而在于突出理论研究与实际应用的结合，将虚拟现实技术开发应用系统中的经验、方法和成果整理出来，抛砖引玉，以供读者借鉴和参考。让读者能够学到开发虚拟现实应用系统的思路、方法和手段，并领悟虚拟现实应用的必要性。何炳蔚福州大学机械及自动化学院 副院长
虚拟现实作为交互终端的颠覆，是产业发展的一次新机遇。高新技术的推进带来了无限可能，要想抓住时代机遇，就要先理解这个时代发生的种种变革，找到你与变革的结合点。本书是一座快速通向虚拟现实实战开发的桥梁，可以帮助读者更好地理解虚拟现实技术，本书作者是十几年虚拟现实技术的开发者，呕心沥血奋斗于一线，让我们好好品鉴虚拟照进现实的神奇！李建新幸福家园投资 CEO
VR元年已至，AR/VR技术作为下一代计算平台，已开始与众多传统行业融合、创新，孕育出更多新的市场机遇。与此同时，AR/VR专业人才的需求大幅增加，本书深入浅出、结合实战全面地介绍了VR/AR/MR开发技术，对AR/VR从业者具有很好的指导意义，值得推荐。超越现实空间，感知无限可能。柳秀喆超感智能科技 CEO
虚拟现实将颠覆人类的娱乐，并引领娱乐成为人类最大的产业。与电影、电视、手机一样，VR会发明让观众和用户身在其中、心临其境的娱乐形式，重新定义看、听、玩，彻底改变我们的生活。这是一本帮助大家快速进入VR专业开发领域的书籍。段有桥爱奇艺高级副总裁
很幸运，我们活在变革加速的年代；见证了“功能机”至“智能机”的转型，见证了苹果兴起，见证了BAT，见证了改变世界，无数的梦点燃。然而，入口红利被先行者占据，后来者机会渐减。但不要紧，虚拟现实“多入口红利”带来机会远胜于当年“单入口”变革。VR、AR、MR占据着视觉——这一人体最重要的交互入口。本书作者团队包括从事10多年VR的老兵、VR引擎鼻祖Unity官方教材编写者等“VR+”超豪华阵容。内容有高度接地气，从技术到市场、从过去到未来均有涉猎。“潘多拉魔盒”的“钥匙”在此，悄悄打开它吧。郑智民中国移动通信集团研究院、千人计划创新基地
在经历了一轮AR/VR的爆发狂潮后，各种幻象一般的场景视频卷集着各种名词和概念扑面而来，但阅过繁华的我们反而开始思考虚拟现实、增强现实以及混合现实技术的未来。正如同所有的创新技术最终都不能缥缈地存在，“虚拟”技术也在寻找自己在“现实”中的落脚点。无论是营造无与伦比的游戏和娱乐体验，还是利用AR/VR技术来革新甚至重新定义制造、教育、医疗、金融等传统行业，各家都使出了独门绝技，不遗余力。本书将带领各位博览VR/AR/MR技术要点，更为重要的是引发读者的思考——连接虚拟与现实，将梦想照进现实。李亮微软开发者体验及合作事业部
最新VR/AR浪潮成了资本大鳄、科技公司和互联网公司又一次概念炒作的盛宴。本书以专业和严谨的精神对虚拟现实技术进行了全面的梳理，结合实战对虚拟现实的应用进行深入讲解，为人们拥抱即将到来的虚拟现实世界，提供了最佳的技术资料。王克平中国人民大学公共政策实验室主任
AR/VR作为未来新的通用计算平台和互联网的入口，即将在信息技术领域掀起一场风暴，必将对人们的生活和生产方式产生革命性的影响。对AR/VR技术的认知以及大量专业人才的培养，则是这场技术革命的引线。此书在这场风暴前夜推出，可增添催化和普及之力，值得推荐！胡春民虚拟现实产业联盟（IVRA）副秘书长第1章认识VR1.1 VR的定义
虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的，从字面上来看，Virtual是虚拟的意思，Reality是真实的意思，合并起来称为虚拟现实，简称VR。在国内也被译为“灵境”或“幻真”。虚拟现实是一项融合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术、心理学及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机综合技术。
虽然虚拟现实相关技术和思想发展了很多年，但是作为一个完整的科学技术概念，是由美国VPL公司创始人杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代首次提出的，拉尼尔指出：“Virtual Reality”是由计算机产生的三维交互环境，用户参与到这些环境中，获得角色，从而得到体验。拉尼尔因此也被业界称为“虚拟现实之父”。
虚拟现实技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。它是采用计算机技术模拟生成一个三维、逼真的，能够提供给用户关于视觉、听觉、触觉等一体化感官模拟的虚拟环境，用户可以借助外置装备，以自然的方式与虚拟环境进行交互，并相互影响，从而产生身临其境，获得等同真实环境的感受和体验，VR的工作原理如图1-1所示。图1-1 VR的工作原理1.2 VR的特性
1993年，美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet在世界电子年会上发表的“Virtual Reality Systems and Applications”一文中提出“虚拟现实技术的三角形”，简明地展示了虚拟现实的三个最突出的特性：交互性（Interactivity）、沉浸感（Immersion）和想象性（Imagination），即虚拟现实重要的“3I”特性，如图1-2所示。图1-2 虚拟现实的“3I”特性（1）交互性
交互性指用户与虚拟环境中各种对象之间相互作用的能力，在虚拟环境中，各种对象之间可以通过输入、输出设备，影响用户或者被用户所影响。它是人机和谐的关键性要素，包含了用户对模拟环境内对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度。例如，当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。（2）沉浸感
用户在计算机生成的虚拟环境中，通过视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，让人置身于无限接近真实的客观世界中，给人以身临其境的感觉。（3）想象性
想象性指用户在虚拟环境中，根据环境中传递的信息以及自身沉浸在系统的行为，通过自己的逻辑推断、联想等思维过程，去想象虚拟现实系统中并未直接呈现的画面和信息。用户通过沉浸其中去获取新的知识，提高自身的感性和理性认识，从而萌发新的联想，因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。1.3 VR行业格局
目前VR产业以头显设备为核心，主要覆盖硬件、内容制作和平台分发三大业务板块。VR是产业链较宽较长的行业，具备产业做大的基础与潜力；VR产业爆发仍需时间，目前VR行业面临从B端应用向C端市场切换的临界点；未来VR产业在中国国内很有可能重复之前智能手机的“故事”。
硬件、内容与分发三大业务板块中，硬件是核心与基础，目前由国外三大厂主导，内容较为匮乏，目前分发平台暂无形成完善生态，未来内容分发由硬件巨头主导的可能性较大，但专业细分分发平台仍然存在机会。1.4 VR的发展——下一代计算平台
虚拟现实作为一项跨学科的综合性技术，它的发展必然受到不同学科发展进程的影响。伴随电子计算机技术、人机交互技术与设备、计算机网络与通信等技术的发展，虚拟现实的发展已经走过了半个多世纪，其间经历了3次发展热潮，包括虚拟现实诞生、首批商业化的尝试以及目前全球范围内再一次掀起的虚拟现实热潮流。
·VR的发展要追溯到20世纪五六十年代，一直到20世纪90年代前，这个阶段的VR从初步的概念产品落实到一些具体的行业领域中，如图1-3所示。图1-3 VR的发展
·随后的90年代，索尼、任天堂等游戏公司都陆续推出了自己的VR游戏机产品。但产业链不完备，技术也不成熟，并未得到消费者的认可，如图1-4所示。图1-4 Virtual Boy
·从2014年Facebook以20亿美元收购Oculus起，以及同一年Google I/O大会推出的VR眼镜盒子Cardboard，代表着真正的VR虚拟现实时代已经到来，如图1-5所示。图1-5 VR虚拟现实时代已经到来
虚拟现实很有可能成为下一个计算平台的技术。3D技术只是加了一个景深，对信息量没有本质的帮助。虚拟现实则是把信息量提升了一到两个数量级，它的出现符合人类获取更多信息的渴望，这种渴望将会推动虚拟现实成为下一个计算平台。
在虚拟现实的世界里，人与计算机的互动方式由传统的键盘鼠标变成了我们熟悉的手势、语音及其他VR外设等。我们的视野不断拓宽，不再局限于物理的屏幕，而是一个720°的全景图形和图像。随着我们头部及身体位置的变动带来的视野变化，观看到的图像也会随之相应地发生变化。除图像视觉体验之外，还能获得听觉和触觉等更丰富的体验感受，如图1-6所示。图1-6 虚拟现实将成为下一代计算平台
这样的交互体验是对人在真实世界中交互体验的完整复制，是对个人计算机及智能手机交互体验的进一步升级。虚拟现实具有成为下一代计算平台的巨大潜力，恰恰就来自于其在交互体验上的革命性变化。
虚拟现实是人们对计算机极其复杂的数据进行可视化以及交互操作的一种方法，简单来说，虚拟现实就是一种人机交互方式的革新。虚拟现实产业绝不仅仅是昙花一现或是作为娱乐行业的附属品，VR和AR将极有可能替代PC及智能手机，成为下一代计算平台。
·虚拟现实这种革命性的交互体验，将带来巨大的影响。在沉浸式的虚拟现实场景中，信息的呈现形式将由二维平面升级为三维全景，由线性转变为非线性。
·虚拟现实通过模拟现实实现信息的回归，人们接收到的信息是如此真实和丰富，如同场景再现一般。当用户置身于虚拟现实所营造的虚拟世界之中时，仿佛被带回到真实现场，到那时人们将不再是那个被隔离在内容之外的旁观者，而是内容的参与者、主导者。
·我们的认知是被身体及其活动方式塑造出来的，认知、身体和环境是一体的，认知存在于大脑，大脑存在于身体，身体存在于环境。而在虚拟现实里，我们可以随时操控身体以及身体所处的环境，进而改变人的认知。这为人类认识自我和认识世界提供了新的方式。
综上所述，虚拟现实具有发展成为下一代计算平台的巨大潜力。1.5 VR的应用领域
虚拟现实技术也可以像“互联网+”一样成为各行业加以采用并帮助自身发展的一项重要技术。现如今，虚拟现实的基本概念和基本方法已初具雏形，并已经延伸到多种应用阶段。VR+X（应用领域）已经成为一种新的发展趋势，VR技术正式进入“+”时代。随着VR技术与互联网技术的不断融合创新发展，“VR+”模式将彻底颠覆传统行业的商业模式，在新的经济常态下，为各行各业带来新技术、新模式和新机遇。
其实早在20世纪90年代，美国波音公司就已经率先将虚拟现实技术与飞机设计制造技术相融合。在制造一架飞机时，若按照传统的飞机图纸设计方式，一架零件总数高达300万件以上的波音777就需要7000余名各类设计人员组成200多个产品综合研制小组同时工作，工作量巨大，耗费时间长不说，仅仅是各小组的协作问题及错误率就让波音公司伤透了脑筋。然而在引入虚拟现实三维模型仿真技术的帮助下，波音777整体设计错误较过去减少了90%，研发周期缩短了50%，成本降低了60%。
随着近年来VR技术的不断深入发展，VR技术可以融合的行业领域也不断拓宽，应用领域已由过去的如军事、航天和飞机制造等延伸到娱乐、艺术、影视、医疗、教育、体育、房地产、旅游、制造和消费等行业，在这样的形势下，国内很多企业早已嗅到这个商机。
随着“VR+”应用的不断发展，未来对VR人才的需求将与日俱增，从成立至今，始终致力于VR产品定制开发、系统集成等全套VR解决方案以及互联网相关开发服务的福建幸福家园投资管理有限公司，早早在VR专业人才培训领域默默地做着储备，它要做的并非某一类简单的VR业务，而是旨在搭建VR产业生态链的垂直平台，通过前端承接VR/AR内容定制研发业务，中端进行VR人才职业教育培训，终端搭建众创平台、创客空间，为广大学员搭建一个展示技术、应用技术的平台，通过孵化人才，带动人才创业创新，实现新创企业的孵化，吸引并留住人才，从而打造低碳、环保、科技的“VR/AR人才工厂”以及“VR产业集群”。同时“VR+”还促进不同行业间的深度融合发展，从而创造出更多的新兴产业及就业机会。
VR未来还将通过互联网模式颠覆现有的商业模式，从目前基于智能手机的终端入口，到基于网络的电子商务，再到汽车、房地产、制造业及服装等传统行业的商业模式，VR都将与其进行融合创新，改变现有的商业模式。
在互联网时代，门户网站是商业模式的入口，在移动互联网时代，智能手机是商业模式的入口，而在未来的VR时代，VR将是入口。因为VR是继智能手机后，集硬件、平台、计算中心、流量中心、娱乐和行业应用等所有功能于一体的新型终端产品，甚至有人预言，VR将取代智能手机。在无数的商业模式中，VR将创造出全新形式的入口接入方式，比如VR电商将改变传统电子商务的商业模式，VR房地产将改变房地产的建设、销售以及家装的商业模式，VR汽车将改变汽车行业生产、试驾、销售和售后的商业模式。
VR以其场景化、体验化的特点，还将改变传统商业的服务模式。VR能够让千里之外的人面对面的实现协作，比如家庭装修请了一位远在外地的家装设计师，这时就可以通过VR让设计师身在千里之外却如亲临现场一样指挥装修工人按照他的设计要求施工。
随着VR技术的发展，未来现实世界将和虚拟世界充分融合，VR对传统行业商业模式的改变，将会像之前互联网商业模式对传统商业模式的冲击一样，摧枯拉朽。
2016年被称为“VR元年”，HTC、三星、索尼及Facebook等巨头都已经推出自己的VR设备，而VR应用已经不再仅仅局限于游戏领域，随着资本和人才的涌入，小到我们平常的衣、食、住、行，大到教育、医疗等，我们生活中的方方面面都将被VR改变，甚至被彻底颠覆，如图1-7所示。1.5.1 VR+游戏
虚拟现实最早用于游戏领域，因为毕竟游戏是最适合VR表现的舞台之一，因为游戏的环境思维既有放荡不羁的天马行空，也有紧密相关的程序逻辑，而数字化后的虚拟世界，能将艺术创作带向超越时空与现实影像的新创作领域。虚拟现实游戏所拥有的逼真互动性提供了新的可能性，以虚拟现实的形式来运行游戏会使游戏的体验和运行上升到更高的层次，沉浸式的环境预示着未来的娱乐形式。用最简单的话来说就是，未来的游戏将让你身临其境，让你置身于一个真实存在的虚幻世界。图1-7 虚拟现实/增强现实
虚拟现实技术在游戏方面拥有多方面的优势，它不但可以模拟任何世界上客观存在的事物，还可以模拟人脑中抽象产生的精神物质，虚拟现实技术能将游戏的逼真性、互动性、沉浸性和构想性表现得淋漓尽致。
不同于传统的游戏与玩家的互动仅限于显示器内角色的行走跑跳，只要经过碰撞测试就不会出现穿墙等错误，直接将玩家拒之于显示器之外。虚拟现实游戏能够真正实现人与机器的深层互动，虚拟现实技术能使玩家和游戏中的角色合二为一，让玩家真实地感受到自己就是游戏中的角色，而玩家通过一系列真实的虚拟现实设备交互操控游戏中的角色，在虚拟空间中不受限制地运动，这便是传统游戏和虚拟现实游戏最大的差别，如图1-8所示。图1-8 VR游戏1.5.2 VR+社交
随着VR的火热，VR社交这一概念也被炒热，毕竟社交作为流量的最大入口，被推到风口浪尖也在所难免。随着社交网站Facebook以20亿美金收购VR设备制造商Oculus，“VR+社交”几乎已经成为未来社交的新形式。
那么到底如何定义VR社交？其实VR社交的目标是建立一个3D的社交，建立一个虚拟实景的社交。目前的社交软件都是基于电脑和智能手机的，我们面对的是一块冷冰冰的屏幕，相互交流的两个人只是在同一个时间进行沟通，却无法置身于同一空间中。VR社交却能实现时间空间上的统一，而不是简单的语音和文字交流。
Facebook创始人扎克伯格曾说过：“想象一下吧，你可以随时坐在一堆篝火前，与几个朋友开心地玩耍；你可以随时邀请三五好友坐在一个私人影院里观看电影；你甚至可以在全世界你想要的任何地方举行集体会议或活动；这一切都将变成现实。通过感受真正的存在感，你将与生活中的朋友分享无限的空间和体验。想象你不仅仅是和朋友们在线分享美好的时刻，而是所有的经历和冒险。”这是Facebook早前重磅投资虚拟现实的原因，我们希望提供这种社交体验，这也是未来的社交方式。
人类是社交动物，我们天性上就会被吸引与他人进行社交互动，这也是Facebook发展如此成功的原因，但是目前传统的社交方式无法准确呈现自己的日常生活，目前社交平台呈现的信息往往是碎片化的、不连贯的，而VR社交完全没有这方面的缺陷，它是全方位的，是真正实现时间和空间上统一的未来的社交方式，如图1-9所示。图1-9 VR社交1.5.3 VR+购物
相对传统购物而言，VR购物满足了人们购物需求的新方式。传统网购的优点是便捷、方便及价格公道，但因为呈现给用户的大多数信息均以图片形式存在，难以感知，用户很难判断网购的物品是否合适，大小如何，这是网购一直以来的痛点所在，而VR购物的出现恰恰弥补了这些不足之处。
从消费者的角度来说，通过VR购物使他们真实全面地看到自己想要购买的商品，这就避免了消费者把钱花在不确定的地方，并且还让消费者足不出户就体验到逛街的乐趣。
目前VR技术已经成功运用到人们的生活中了，阿里巴巴早已于去年开通了VR购物buy+，身临其境的虚拟商店未来将替代传统实体商店而成为人们主要的消费方式。VR购物将100%还原真实场景，完全实现现实购物的交互感和真实感，并突破时间和空间的限制，真正实现各大商场随便逛，各类商品随便试。例如，你在试穿一件衣服时，再也不用为到货后是否穿的合身而发愁，带上VR设备，直接看到你穿上衣服的样子，尺寸大小颜色是否合适，一目了然，如图1-10所示。图1-10 VR让网络购物更加生动1.5.4 VR+直播
从日常的娱乐来说，我们平时都有听歌的习惯，但对大多数人来说，纯粹的听歌时间是很少的，通常都是边听歌边做其他事。而现如今借助VR技术我们可以创造出各式各样的场景，音乐欣赏可以创造出新的体验，比如当我们在听自然风情的音乐时，可以边听歌边通过VR设备观看高山流水的画面，又比如我们在听60年代的老摇滚乐时，还可以用VR设备模拟当时花童群聚的一幕。
更有趣的是，VR带来的不仅仅是新的音乐体验方式，甚至还能颠覆整个音乐商业市场。例如，一场鸟巢演唱会有几万观众的人数限制，而现如今通过VR手段，现场观众的数量可以增加十倍甚至上百倍，并且和传统电脑屏幕前观看演唱会不同的是，VR用户所拥有的亲临现场的真实感是通过电脑屏幕观看所无法比拟的。
在国外，《纽约时报》于去年推出了首部VR全景新闻《流离失所》，运用浸入式报道技巧，讲述了三个小孩子在难民危机中的生存状态。观众戴上VR设备后便与难民置身于同一时空，抬头仰望便可看见飞机呼啸而过，环顾四周便可见人群纷至沓来、哄抢食物，难民的生存状态通过第一视角呈现出最强烈的感情冲击，如图1-11所示。图1-11 VR全景新闻《流离失所》1.5.5 VR+影视
现如今最火爆的VR娱乐概念莫非VR和电影的结合了，从3D电影开始，电影行业就一直在做能加深观众“沉浸感”体验的事情，IMAX、DMAX、4D、5D，莫不如此，都希望给观众带来能身临其境的感觉。而VR电影则能把这种体验做到极致，甚至未来还可能产生电影交互，观众可以直接参与到剧情当中去，甚至改变剧情。
随着虚拟现实技术在影视方面的不断拓展，一些VR线下影院已经出现在人们的视线中。位于荷兰的阿姆斯特丹近期就开张了一家名为VR Cinema的虚拟现实影院，在该影院里，人们各自坐在独立的座椅上，佩戴上VR设备，观众可以随意选择自己喜欢的电影，每个人都拥有各自不同的体验，如图1-12所示。图1-12 VR线下影院1.5.6 VR+医疗
在每个人都非常关心的医疗领域中，VR也将发挥着十分重要的作用，VR技术可以广泛地应用于手术培训、手术预演、临床诊断和医疗教学各个环节，外科医生在真正动手术之前，可以通过VR技术的帮助重复地模拟手术，寻求手术的最佳解决方案。而在医院的虚拟实验中，还可以看到学生们对着“尸体”进行各种解剖和手术练习。VR还能通过手术预测改善病人的生存状况，未来还将延伸至新药研发方面。
VR技术如今作为辅助诊断、模拟治疗以及远程交互应用的工具，其在医学领域得以大范围应用，并为医生模拟操刀练习、熟悉手术过程和提高手术成功率发挥着重要作用。可以说，虚拟现实手术的出现，让医疗教学更简单、治病救人更科学。
VR手术是利用各种医学影像数据，利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练，以及实际手术过程中引导手术的新兴手术方法。
运用VR技术可以使医务工作者沉浸于虚拟的场景内，通过视、听和触觉感知并学习各种手术实际操作，体验并学习如何应付临床手术中的实际情况。这样节约了培训医务人员的费用和时间，使非熟练人员进行手术的风险性大大降低，对提高医学教育与训练的效率和质量以及改善医学手术水平发展不平衡的现状有着特殊的意义。通过虚拟现实技术，可辅助医师快速做好病情诊断，及时建立手术方案，提高手术成功率。同时在虚拟环境中教学，真实感操作环境和可重复练习的特点，可保障手术训练实效，提高医学协作能力，如图1-13所示。1.5.7 VR+教育
据报道，2016年圣泽维尔大学的850名学生通过VR技术学习了关于太阳系的知识，学生穿戴上VR设备，搭上了太空飞船并跟随着飞船探索了太阳系的每一个星球。课程结束后，学生们立马向周围的朋友分享这次新奇又有趣的经历，这种经历不但有趣，同时还学到了太阳系的知识，真的是寓教于乐。看来VR教育早已进入人们的视野。
目前VR技术的发展已经与教育领域充分融合，在虚拟现实的学习环境下，学生们置身于生动、逼真的课堂氛围中，如在学习建造人体模型、太空旅行和化合物分子结构显示时，通过广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，让学生学习印象更加深刻。这种亲身经历感受的主动交互学习方式肯定比空洞抽象的说教更有说服力。图1-13 医生可以用VR设备对手术预先进行模拟
目前关于VR教育的构想已经付诸实施，高盛预测截至2025年VR教育产值有望达到7亿美元，并将覆盖所有教学软件领域，VR和教育的结合被认为市场前景巨大。谷歌已经成立“期望先锋”项目，让学生进入虚拟现实课堂，随后又和美国当地公立学校合作，免费为学生创建VR学习课堂。而三星则与日本某小学合作，利用GearVR免费为学生提供礼仪教学，一时间日本国内引起了VR教育的热议。
放眼国内，《欢乐英语》采用虚拟现实技术为用户提供高质量和沉浸式的英语培训服务，通过虚拟现实技术实现模拟情景在线演练，让英语学习进入智能交互的新时代。打造开放的教育平台，各大创业公司负责制作各类教学内容并发布到平台。因为对于学生来说，沉浸式的学习体验肯定比空洞的说教更有趣。VR已经改变了平面世界，让人们即使身在不同地方也能体验到学习媒体的情境化和自然交互性，如图1-14所示。图1-14 欢乐英语1.5.8 VR+航天
虚拟现实技术早在20世纪90年代就已经开始被NASA（美国航空航天局）使用。随着应用的逐渐加深，虚拟现实技术正在发挥着越来越重要的作用。目前，虚拟现实作为训练工具在美国军事航天领域已发展成为一种成熟的技术，用于培养航天员执行关键任务。
人类首次完成太空舱外活动（EVA）距今已过去50多年，EVA的成功与一项技术的发展和利用密切相关，而这项技术起初却被认为一文不值，它就是VR技术。早在虚拟现实产业处于起步之时，美国约翰逊航天中心就已发现它在航空航天领域的价值，并开始应用这项技术训练航天员进行太空行走活动。
VR实验室的一个巨大优势是使训练花费大大减少，训练员穿着自己的衣服就可以立即开始一个小时的训练，而不必耗费大量费用和精力在中性浮力实验室中真实地上演每一个步骤。每个进入水池的宇航员需要其他四名潜水员协助，并且穿上航天服也很耗时。如果宇航员需要周末增加训练，四名潜水员也必须陪同。如果国际空间站发生意外变化或需要开展计划外的舱外任务，或者某项任务需要修改，水下训练都要耗费很长时间做相应调整，而VR实验室可根据这些变化快速调整。
起初NASA尝试VR取得了成功，原因显而易见，因为太空环境在地球是无可复制的。随着应用的逐渐加深，虚拟现实技术正在发挥着越来越重要的作用。目前，虚拟现实作为训练工具在美国军事航天领域已发展成为一种成熟的技术，用于培养航天员执行关键任务，如图1-15所示。图1-15 VR最早便被利用于航天领域1.5.9 VR+军事
从某种程度上说，现代战争就是一场虚拟游戏。战争和游戏，本质上并无不同，游戏就是虚拟的战争，战争也可以被视为残酷的游戏。VR技术的进步使人们拥有功能更丰富和更智能娱乐设备的同时，也使得军事装备同样日益智能化。同样的技术或硬件设备，可以是普通人的娱乐玩具，也可以是军队增强战斗力的先进兵器。军事领域才是VR技术应用前景最广阔的舞台。
在利用虚拟现实技术模拟战场单兵演练上，通过背景生成与图像合成创造一种险象环生、几近真实的立体战场环境，使受训士兵“真正”进入形象逼真的战场，从而增强受训者的临场反应，大大提高训练质量。单兵模拟训练与评判在该应用系统中导调人员可设置不同的战场背景，给出不同的情况，而受训者则通过立体头盔、数据服、数据手套或三维鼠标操作传感装置做出或选择相应的战术动作，输入不同的处置方案，体验不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高战术水平、快速反应能力和心理承受力。与常规的训练方式相比较，虚拟现实训练具有环境逼真、“身临其境”感强、场景多变、训练针对性强、安全经济、可控制性强等特点。目前广泛装备各国军队的各种训练模拟器，就是典型的虚拟现实技术产品。
VR技术还可以模拟多军种联合演习。建立一个“虚拟战场”，使参战双方同处其中，根据虚拟环境中的各种情况及其变化，实施“真实的”对抗演习。在这样的虚拟作战环境中，可以使众多军事单位参与到作战模拟中来，而不受地域的限制，可大大提高战役训练的效益；还可以评估武器系统的总体性能，启发新的作战思想。虚拟军事演习系统可以任意增加联合演习的次数，这样便于作战方案与理论的研究。
传统的实兵演习周期长、耗费大，如果借助虚拟军事演习系统进行训练，就可以较小的代价、较短的时间实施大规模战区、战略级演习，并可通过多次演习或一次演习多种方案，发现、解决实战中可能出现的问题。指挥员训练利用虚拟现实技术，根据侦察情况资料合成出战场全景图，让受训指挥员通过传感装置观察双方兵力部署和战场情况，以便判断敌情，做出正确决定，如图1-16所示。图1-16 士兵利用VR设备进行模拟演练1.5.10 VR+工业
现在，VR技术在工业领域上的运用变得越来越广泛，例如在汽车制造业中，VR技术已经在设计、零部件制造、组装和销售环节都有所应用。厂商可以利用VR技术得到1∶1的仿真效果，使设计中抽象的概念具体化。虚拟现实技术的出现，不仅可以在产品设计前期做一些可行性的虚拟测试，而且在产品设计过程中利用虚拟现实来简化产品的设计操作，后期利用虚拟现实直接给用户模拟各种虚拟的场景和视觉效果，让设计师身临其境地测试产品效果，以更好地优化产品体验，如图1-17所示。图1-17 VR工业设备实训平台
虚拟现实技术在工业控制中的应用和其他系统的不同之处在于，它不仅要满足于与用户的实时交互，还要与现场实时数据库进行交互。当现场的状态改变时，在虚拟环境中的用户能通过漫游看到和现场匹配的模型状态的改变，或者当用户想改变现场的状态时，可以通过点击鼠标虚拟环境中的模型来实现。既需要与现场设备随时交换数据，又可根据现场的返回数据实时地改变虚拟场景，如图1-18所示。图1-18 VR设备控制1.5.11 VR+旅游
VR旅游目前是一个大热门，VR旅游也成为各大型旅游公司对外宣传的重点，VR旅游旨在通过VR技术的应用为游客创造新的旅游体验，为新的旅游生态和产业版图注入更多的模式。
VR所能提供的革命性沉浸式体验，能够很好地与旅行结合。去年年底赞那度推出了中国第一个“旅行VR”APP，同时发布了中国首部虚拟现实VR旅行短片《梦之旅行The Dream》。之后，已经有长城、长白山的视频上线，并将有马尔代夫、云南大理等新视频很快上线，玛莎拉蒂、福特等也在赞助新节目。公司计划今年拍摄40部旅行VR短片，影片可实现360度的体验，无论将头部转向任意方向，都可以还原到拍摄时的场景，仿佛身临其境，如图1-19所示。图1-19 VR旅游
VR旅游不会替代真实的旅游，正如虚拟试衣系统只是从视觉上方便了用户，真正决定是否购买，还是得亲自试穿，才能感受到衣服是否合身、舒适。作为对旅游活动的补充，虚拟旅游在旅游营销和娱乐项目创新上有着重要的意义。很多人都有环游世界的梦想，但条件所限，或工作繁忙，或囊中羞涩，或行动不便，有的地方可能一辈子都没有机会亲身前往。借助虚拟现实技术，将梦想中的胜景逐个体验，虽然只是虚拟的，却也能满足用户精神层面的需求，同时也可以促进旅游产品的消费和推广。1.5.12 VR+应急演练
虚拟现实的产生为应急演练提供了一种全新的开展模式，将事故现场模拟到虚拟场景中去，在这里人为的制造各种事故情况，组织参演人员做出正确响应。今后应急推演将是一个趋势。
防患于未然，是各行各业尤其是具有一定危险性行业（消防、电力、石油和矿产等）的关注重点，如何确保在事故来临之时做到最小的损失，定期的执行应急推演是传统并有效地一种防患方式，但其弊端也相当明显，投入成本高，每一次推演都要投入大量的人力、物力，大量的投入使得其不可能频繁执行。虚拟现实的产生为应急演练提供了一种全新的开展模式，将事故现场模拟到虚拟场景中去，在这里人为的制造各种事故情况，组织参演人员做出正确响应。这样的推演大大降低了投入成本，提高了推演实训时间，从而保证了人们面对事故灾难时的应对技能，并且可以打破空间的限制方便的组织各地人员进行推演，这样的案例已有应用，如图1-20所示。图1-20 煤矿应急演练1.5.13 VR+艺术创作
如今，VR技术已经涉及多个领域，尤其是在游戏和娱乐领域颇为受欢迎。那么当VR和艺术作品结合又是怎样的一种体验呢？现在，谷歌正推出一项全新的Chrome体验（Virtual Art Sessions）。这项新的Chrome体验可以让人们更好地接触和理解VR艺术。紧接着谷歌也宣布推出了一款基于HTC Vive头盔的VR绘画应用——Tilt Brush，可以让用户在3D环境下虚拟作画。而由犀牛科技所自主开发的VR虚拟雕刻产品能让体验者在虚拟的环境里通过自己的双手雕刻出艺术作品，并且支持3D打印以及照相留念，令人爱不释手，如图1-21所示。图1-21 VR虚拟雕刻1.5.14 VR+主题乐园
行业公认2016年为国内VR发展的元年，大量的国内外VR软硬件产品出现井喷式发展。VR虚拟现实的应用广泛，涵盖了军事、教育、医学和娱乐等各个行业。2015年美国建成全球首家VR主题公园The void，广大游客得提前数月预约才有机会参观游览。澳洲出现第二家VR主题公园Zero Latency，无数玩家沉迷其中不可自拔。国内也出现了各种规模的VR主题乐园。所有的VR主题乐园都有一个共同特点，那就是主要的体验项目都是由VR产品构成。
例如，VR雪山吊桥就是由国内一家虚拟现实科技公司犀牛科技出品的VR互动体验项目，集成了高清的VR移动头盔、无线定位技术以及VR互动体验等内容，为用户提供了逼真的雪山漫游体验，用户戴上VR头盔后立刻置身在寒风刺骨的雪山之中，空中飘着鹅毛大雪，脚下是残破不堪的吊桥，用户必须鼓起十分的勇气走到对岸，而且中途还要注意躲闪不断掉下的落石，面对凶险的环境必须步步惊心！该体验还可以加入逼真的雪花和振动器等设备，让用户的VR体验更加逼真和完美，如图1-22所示。目前该体验设备已经入驻鸟巢、中国科技馆等地，让全国各地的用户体验到了VR的魅力和未来！
许多人都有过养猫的经历，其实猫除了高冷和萌以外，有时候也会变得相当疯狂。如果你的猫咪淘气不慎跑到了一栋高楼大厦的楼顶上，全身发抖地站在一个木板上面，眼看它就要掉下去了，你会怎么办？在真实世界里这当然是小概率事件，在接近40层的大厦顶端进行救猫作业绝非儿戏，但是在VR游戏里体验拯救猫咪则既可以体验绝无仅有的高空恐惧，而又绝对安全。图1-22 雪山吊桥
体验流程是这样的，玩家一开始要坐观光电梯到楼顶，电梯在顶层的高空急停！门一开，前方映入眼帘的是个窄窄的木板，并且没有任何保护措施，在逼真的环境渲染下非常恐怖。毕竟40层高楼大厦前面只有一根窄窄的木板。木板的尽头处有一只可爱的小猫在玩耍。你要做的是小心地迈出脚步，顶着大风，踩在薄木板上，如图1-23所示。当你真的想要伸手拯救这只可怜的猫咪时，注意不要看自己的脚下，不然……图1-23 高空救猫1.6 增强现实1.6.1 增强现实的定义
增强现实（Augmented Reality，简称AR）是在虚拟现实的基础上发展起来的，能将真实世界信息和虚拟世界信息进行“无缝”集成的一种新技术，借助计算机图形图像学和可视化技术，将虚拟的信息应用到真实世界，通过将计算机生成的虚拟对象、场景或者系统提示信息，借助显示设备准确叠加在真实环境中，从而实现虚拟世界与真实环境的融合，给用户一个感官效果真实的新环境。
增强现实的基本原理是在相机拍摄的真实环境中，根据被拍摄物体的位置、属性及拍摄角度等特征，通过特定的算法实时地叠加到与被拍摄真实环境对应的虚拟物体及相关信息。增强现实把虚拟的信息应用到真实世界并被人体感官所感知，带给用户超越现实的感官体验，如图1-24所示。图1-24 增强现实技术原理
例如，将移动终端摄像头对准商场的货架，终端显示屏就会在当前画面上叠加该货架上面产品的对应价格及优惠信息。增强现实通过将虚拟信息叠加到真实世界中，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、相互叠加，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。
增强现实作为真实世界和虚拟世界的桥梁，包含两方面的主要特征：
·增强现实的优越性体现在实现虚拟对象和真实环境的融合，让真实世界和虚拟物体共存。
·增强现实可以实现虚拟世界和真实世界的实时同步和自然交互，满足用户在现实世界中真实地体验虚拟世界中的模拟对象，增加了体验的趣味性和互动性。
自20世纪70年代以来，科技界和工业界对增强现实展开了大量的研究实践，并在尖端武器和飞行器的研发、教育与培训、娱乐与艺术等领域取得了一定的成果。
经历30余年的市场探索，随着手机、平板电脑等移动智能终端和移动互联网的快速发展，增强现实进入了发展的快车道，增强现实领域的应用软件和终端产品逐渐被大众知晓并陆续进入消费者市场。
2009年荷兰的软件开发商SPRXmobile推出了全球首款名为Layar的增强现实浏览器，它能帮助用户通过智能手机获取当前环境的详细信息。当用户打开软件就会自动启动手机摄像头，只要将其对准某个方向，软件就会根据GPS、电子罗盘的定位和定向信息，给出用户面前各建筑物的详细信息，以及该方向上远处的各种常用功能建筑距离等。用户可在屏幕上找到哪些房子正在出售，附近有什么热门的酒吧或商店，哪里有公司招聘，哪里有诊所或银行ATM机等实用性的信息。
2012年4月，谷歌发布了一款谷歌眼镜（Google Project Glass），该产品集智能手机、GPS和相机于一身，通过微型显示屏提供辅助信息，用户通过语音指令，可实现拍照、导航、短信、电话和收发邮件等功能。虽然这款眼镜以销售失败告终，但是一度引领了全球科技的风向标，受到广泛的关注和热捧，如图1-25所示。图1-25 Google Project Glass
2015年1月，微软发布了头戴式增强现实眼镜HoloLens，眼镜将会追踪你的移动和视线，生成三维虚拟物体呈现在用户所处的真实环境中，并允许用户通过体感动作或者声音与虚拟物体进行交互。Hololens可以完全独立使用，无须用线缆连接、无须同步电脑或智能手机，通过多个传感器、全息显示技术和多麦克风阵列的立体声场技术来创造半沉浸式、互动的增强现实体验。
Hololens的出现让备受关注的Google Glass和Oculus Rift在一定程度上黯然失色，Google Glass本质上只具备增强现实交互功能，而Oculus Rift则营造的完全是与现实阻断的虚拟场景，Hololens则成功地将虚拟和现实结合起来，并实现了更强的互动性，用户可以很轻松地在现实场景中辨别出虚拟图像，并对其发号施令。微软为Hololens提供了开发SDK及相关工具，大力推动相关应用的开发，相信在不远的将来，Hololens将给业界带来更多的惊喜，如图1-26所示。图1-26 HoloLens
可以想象，随着业界巨头不断推出增强现实的标杆性产品，增强现实将逐步深入人们的工作、生活与娱乐等活动。通过对现实世界和虚拟世界的无缝结合，增强现实将给社会生活的各个环节带来重大变革，具有广阔的市场应用前景。1.6.2 虚拟现实与增强现实的关系
增强现实技术的出现源于虚拟现实技术的发展，因此两者间存在着不可分割的密切联系，但也有着显著的区别。
虚拟现实通过计算机生成可交互的三维环境，给予用户一种在虚拟世界中完全沉浸的效果，即另外创造一个世界。增强现实则是在真实环境的基础上，将虚拟的场景和对象等叠加在现实环境中，利用同一个画面进行呈现，增强了用户对现实世界的感知。
虚拟现实和增强现实的区别主要体现在以下三个方面。
1.用户体验不同
·虚拟现实强调用户在虚拟环境中视觉、听觉和触觉等感官的完全浸入，强调将用户的感官与现实世界阻断，而完全沉浸在由计算机所控制的信息空间之中。
·增强世界不仅没有阻断周围的真实环境，而且强调用户在真实环境的存在性并努力维持其感官效果的一致性。增强现实系统致力于将虚拟环境与真实环境融为一体，从而增强用户对真实环境的理解和体验。因为用户体验的不同，虚拟现实和增强现实的应用领域和场景也有所区别。
2.核心技术的不同侧重
·虚拟现实侧重于生成虚拟环境供用户体验，包括基于计算机开发虚拟现实三维场景和基于全景相机拍摄真实全景视频。虚拟现实主要关注虚拟环境是否给用户提供优良体验，核心技术基于计算机图形图像学、计算机视觉和运动跟踪等。
·增强现实则强调在真实环境的基础上叠加虚拟对象，因此除了虚拟现实所用到的技术外，增强现实还需要实现虚拟对象与真实物体的校准，保证虚拟对象可以无缝地被叠加在真实环境中，其最关键的技术是跟踪技术。
3.终端设备不同
·虚拟现实需要使用能够将用户视觉与真实环境阻隔的终端设备，一般采用浸入式头盔显示器。
·而增强现实是真实环境与虚拟场景的结合，没有完全浸入的要求，只要配备摄像头或者视觉采集模块的设备都可以成为增强现实的终端，包括PC、手机和增强现实眼镜等。1.7 混合现实和介导现实
MR，现阶段是指混合现实（Mixed Reality），而最终形态将是由“智能硬件之父”多伦多大学教授Steve Mann提出的介导现实（Mediated Reality）。1.7.1 混合现实
在20世纪七八十年代，为了增强简单自身视觉效果，让眼睛在任何情境下都能够“看到”周围环境，Steve Mann设计出可穿戴智能硬件，这被看作对MR技术的最初探索。
混合现实是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。
混合现实通过合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动，如图1-27所示。图1-27 混合现实（1）
从概念上来看，混合现实在呈现内容上比虚拟现实更丰富、更真实，混合现实和增强现实更为接近，都是一半现实一半虚拟影像，但在呈现视角上比增强现实更广阔。
从技术实现上来看，混合现实一般采用光学透视技术，在人的眼球叠加虚拟图像；而采用视频透视技术，通过双目摄像头实时采集你看到的“现实”世界并数字化，然后通过计算机算法实时渲染画面，既可以叠加部分虚拟图像也可以完全叠加虚拟图像，此外还能摆脱现实画面的束缚对影像进行删减更改，人眼看到的将是经过计算机渲染后新的“现实画面”。
混合现实的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。如果一切事物都是虚拟的那就是虚拟现实的领域了。如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上，那就是增强现实。混合现实的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取，如图1-28所示。图1-28 混合现实（2）1.7.2 介导现实
介导现实，全称Mediated Reality，虚拟现实是纯虚拟数字画面，增强现实和混合现实是虚拟数字画面+裸眼现实，而介导现实则是数字化现实+虚拟数字画面。
从应用范围上来看，介导现实有着更为广泛的应用领域。虚拟现实、增强现实以及混合现实都是介导现实的子集。如图1-29所示，虚线部分为混合现实，MR为介导现实。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]