虛擬現實(Virtual Reality,VR)技術主要是通過計算機模擬產生一個3D虛擬世界，讓用戶在其中通過視覺、聽覺、觸覺等感知體驗，產生身臨其境的感覺。雖然虛擬現實技術已有幾十年的發(fā)展歷史，但由于設備昂貴、交互體驗不理想、內容生成成本高等原因，其應用一直比較有限。直到2014年，Facebook公司收購Oculus，被認為是虛擬現實成為未來計算平臺的標志性事件。幾乎同時，日本索尼公司也宣布了自己的虛擬現實項目Morpheus。微軟公司也于2015年1月發(fā)布了增強現實頭戴設備HoloLens。2015年6月，迪士尼互動娛樂公司宣布正將傳統(tǒng)游戲拓展至虛擬現實世界，打造虛擬現實樂園。目前，虛擬現實已經成為國內外學術界研究的熱點，也成為產業(yè)界投資的重點領域，使得虛擬現實技術在教育、航天、醫(yī)療、娛樂等眾多領域得到廣泛應用。
2016年，國務院在《十三五國家信息化規(guī)則》《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等文件中就明確指出加強VR等新技術的研發(fā)和前沿布局。2017年國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出大力發(fā)展虛擬現實，建立虛擬現實的技術、產品、服務標準和評價體系，推動重點行業(yè)融合應用。2018年工信部發(fā)布《關于加快推進虛擬現實產業(yè)發(fā)展的指導意見》，提出加快我國VR產業(yè)發(fā)展。國家發(fā)改委在《產業(yè)結構調整指導目錄(2019年本)》中將虛擬現實列入鼓勵類產業(yè)，這意味著國家已經將這項技術歸入新一輪世界科技革命和產業(yè)變革之中。教育部則在《普通高等學校高等職業(yè)教育(�？�)專業(yè)目錄》中設置虛擬現實應用技術專業(yè)，從2019年開始實行，并于2020年2月將虛擬現實技術本科專業(yè)納入《普通高等學校本科專業(yè)目錄(2020年版)》。
山東大學是國內較早研究虛擬現實技術并開設虛擬現實課程的高校之一。在十三五國家重點研發(fā)計劃云端融合的自然交互設備與工具（2016YFB1001403）面向服刑人員心理矯治的VR訓練裝備及系統(tǒng)研發(fā)（2018YFC0831003）以及國家自然科學基金面向頭盔式虛擬現實系統(tǒng)的人體移動交互技術研究（61972233）基于多道生理信號的心流體驗識別及心流調節(jié)型VR系統(tǒng)研發(fā)（6180070421）的資助下，結合多年來的教學實踐，作者將近年的工作進行歸納整理，形成本書。
本書的特色之一是側重虛擬現實技術的實際應用，比較全面地介紹與虛擬現實開發(fā)相關的基礎知識，及各種類型的虛擬現實系統(tǒng)的實現方法。本書首先簡單介紹系統(tǒng)實現所需的基本知識，然后側重對各類系統(tǒng)的技術實現進行講解，涉及虛擬現實技術的基本概念、特點、應用等，以及感知、硬件、數學、編程、建模等基礎知識。然后介紹了頭盔式虛擬現實系統(tǒng)、基于投影的虛擬現實系統(tǒng)、混合現實系統(tǒng)以及VR全景視頻系統(tǒng)等各類VR應用系統(tǒng)，也對全息顯示系統(tǒng)進行了介紹。后針對虛擬現實系統(tǒng)的評價方法進行了系統(tǒng)的整理和介紹，也具有實戰(zhàn)操作指南的性質。希望通過本書的學習，讀者可以比較全面地了解、掌握虛擬現實的基本知識和相關開發(fā)技術，能夠學以致用。本書適合作為高等學�；蚋呗毟邔Ｔ盒Ｏ嚓P專業(yè)的教材，也可作為虛擬現實研究人員或應用開發(fā)人員的參考用書。
本書的另一特色是采用AR技術演示書中部分內容，使得讀者在閱讀本書的時候，通過手機掃描書中相應部分圖片即可看到以2D/3D動畫、普通視頻、VR視頻或VR系統(tǒng)演示的形式對相關內容的講解，從而加深對書中知識的理解。
本書主要由楊承磊、關東東、蓋偉、卞玉龍、劉娟執(zhí)筆撰寫，劉娟設計了AR演示內容。本書第1章由楊承磊、蓋偉編寫，第2章由關東東、楊承磊編寫，第3章由卞玉龍、楊承磊編寫，第4章由楊承磊、關東東編寫，第5章由關東東編寫，第6章由關東東、劉娟編寫，第7章由劉娟、楊承磊編寫，第8章由蓋偉、卞玉龍編寫，第9章由蓋偉、楊承磊編寫，第10章由蓋偉、劉娟編寫，第11章由劉娟、關東東編寫，第12章由卞玉龍編寫。孫維思、秦溥、周士勝、趙思偉、李慧宇、王秋晨、邢歡、孫千慧、馬鳴聰、陳葉青、宋英潔、靳新培、耿文秀、鄭雅文等研究生參與了書中程序的開發(fā)和部分內容的編寫工作，上海恒潤文化集團有限公司副總裁王宇、濟南奧維信息科技有限公司總經理李軍提供了部分素材。書中部分圖片和內容引自互聯網，有些難以確定作者或出處，故在本書中沒有標注，請相關作者海涵。

本書由楊承磊、關東東、蓋偉統(tǒng)稿、修改和審定。由于時間倉促，編者水平有限，書中內容或有局限、欠妥之處，懇請讀者和同行不吝指正。
本書的配套課件、教學大綱、書中程序代碼及Unity3D、Maya操作演示視頻等資源可以從清華大學出版社官方網站www.tup.com.cn或清華大學出版社官方微信公眾號書圈（itshuquan）下載。讀者如有關于本書及資源使用的問題與建議，請發(fā)郵件至404905510@qq.com。
編者

2020年12月

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