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30 位业界专家，为你打破VR-AR的神话，揭开VR-AR的现实。
本书汇集了30余位学术界和企业界的专家，聚集于近10年来VR-AR领域的重要应用和发展趋势，并对未来10年的发展前景做了合理推断，但并不展开讨论技术细节。适合该领域的投资者、决策者、创业者和技术开发者以及广大新兴技术的爱好者阅读。
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| 內容簡介： |
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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，投入不菲却最终被市场所抛弃。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。
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| 關於作者： |
【作者简介】
［法］布鲁诺 middot;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 middot;吉顿（Pascal Guitton），法国波尔多大学计算机科学系教授；
［法］纪尧姆 middot;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】【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。
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| 目錄：
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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
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| 內容試閱：
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【The Translators Words 译者序】
虚拟现实和增强现实是这几年科技和应用领域炙手可热的话题。而我首次听到虚拟现实是在20世纪90年代，当时像Jaron Lanier这样的先驱正在传播并探索其可能性。随着科技的不断进步与发展，虚拟现实已经从最初的概念提出和应用探索，逐步走向了产品化、产业化发展。从底层技术支撑到终端用户拓展，产业链在不断成熟。然而我们注意到，国内介绍虚拟现实的相关图书还比较匮乏，且多是技术实现方面的研究。本书则从应用场景与用户体验出发，佐以大量具体案例，既深刻又生动。相信本书的翻译出版能对VR-AR领域的从业人员或者感兴趣的读者有所帮助。
本书内容翔实，编排合理。主要涵盖了五大模块：
第1章介绍虚拟现实技术在多个行业的应用场景和解决方案；
第2章论述了新兴的硬件设备和软件应用两方面的技术创新；
第3章和第4章分别剖析了VR和AR在虚拟环境构建和交互感知等方面的诸多技术挑战，并探讨了真实世界和虚拟环境之间的复杂关系；
第5章对技术发展的未来前景进行展望；
最后一章从用户体验的角度提出了一些设计建议。
正如作者在书中强调的，在VR-AR应用的设计开发工作中，若想从能用到易用、从不适到舒适再到沉浸，其中既有技术上的挑战，更有体验设计上的考量。我期待在不久的将来，VR-AR不再仅是简易功能或应用程序，而更像是一扇传送门，帮助人们在现实世界和虚拟世界之间自然、轻松地穿梭。
非常感谢机械工业出版社的编辑，让这本好书能与中国读者见面。本书的翻译工作由我负责组织，我的一些学生参与。目录和推荐序由魏欣莉翻译，第1章由闫相元翻译，第2章由李桐翻译，第3章由王柯然翻译，第4章由张沁言翻译，第5、6章和结语由蒋之阳翻译。由于本书覆盖面较广，翻译难度确实较大，难免出现一些疏漏，真诚希望认真的同行和读者不吝赐教。（侯文军）
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【推荐序 Foreword】
虚拟现实一种前后矛盾的修辞用语，在媒体上又重新流行起来，就像20世纪90年代初一样！今天的年轻创新者并不十分熟悉这段时期。但是，尽管会让些许人震惊，我们必须披露，这种科学和相关技术不是21世纪的发明，而是可以追溯到上个世纪！
今天，我们目睹了虚拟现实相关的有效应用程序，以及不容忽视的大量技术困难，我们正在见证虚拟现实的复兴和普及。一些爱好者希望为虚拟现实创建新的应用，并认为他们所需的只是创新中的技巧。然而，这种方法注定要失败，除非在此之前对虚拟现实技术的现状进行了详细的研究，并了解其基本原理和现有用途。很多年轻的创业者都联系过我，可他们甚至对这门科学或技术都没有基本的了解，却认为自己拥有全新的虚拟现实应用。我不得不告诉大家，这个应用已经在行业里存在，并且关注这种应用的公司有超过20年的历史了。
最新的创新如低成本的头戴式显示器或沉浸式VR耳机，可能引起了媒体的疯狂，但在虚拟现实领域之前早就已经存在了！然而，头戴式显示器价格的大幅度下降使虚拟现实技术的大规模应用成为可能。关注虚拟现实的媒体和网站大多由非专业人士运营，其中充斥着盲目提出的各种应用：其中一些已经用了一段时间，而另一些虽然有用，但可能是不合适的，甚至是疯狂的。我们必须明确虚拟现实不是一根魔杖，仅仅为了创新而创新是不行的。创新必须满足用户在功能上的需求，从而促使其使用新的技术设备，无论是头戴式显示器还是其他东西。
法国和世界其他地方的虚拟现实社区已经进行了25年多的虚拟现实研究和开发。如果不知道这些工作将非常遗憾。然而，如果你正在阅读这篇序，那么你已经做出了正确的选择！本书介绍了过去10年该领域几乎所有研究和专业发展的成果。还有谁能比Bruno Arnaldi、Pascal Guitton和Guillaume Moreau更好地指导你回望过去10年的虚拟开发研究走过的这段艰难旅程，并帮助你了解未来可能会发生什么呢？
本书三位编者都是虚拟现实和增强现实领域的深度参与者。他们都通过法国国家科学研究中心（CNRS）的Groupe de Travail GT-RV（GT-VR工作组）于1994年开始参与研发工作。随后，他们作为联合创始人在2005年创立了Association Fran?aise de Ralit Virtuelle（法国虚拟现实协会），并且分别作为主席、副主席和行政委员会成员活跃在协会中。这个协会行之有效地组织了整个VR社区，包括教师、研究人员、实业家和解决方案提供者。与此同时，由于他们的热情和不可缺少的支持，我得以组织和编辑了一部汇集100多位作者、超过5卷的作品：Virtual Reality Treatise。这个项目有三个协调员。然而，这本书的第3版已经有10年的历史了，我们需要出版一本书来填补这个空白。
无论你是一名学生还是一位企业家，在进入这个领域之前，具有扎实的虚拟现实知识基础是至关重要的。本书由30位作者共同撰写，内容涵盖了当前面临的大量问题和研究课题，以及商业上可用的解决方案：用户的沉浸感、用户与虚拟空间的交互以及虚拟空间的创建。现今可用的技术和软件都将被讨论。此外，本书还考虑了人为因素，并对评估方法进行了详细描述，还有一节专门讨论与使用头戴式显示器相关的风险。
最近在法国出现了一个由Think Tank UNI-VR领导的社区，将来自电影和视听内容领域的专业人士聚集在一起。他们使用新的360全景相机，用360张图像而不是合成图像制作模拟空间。这个小组的目标是利用两种互补的方法创建一种新的艺术：一种是制作360视频，用户仍然是旁观者，但身体和本体感受沉浸在360视频当中; 另一种是VR视频，用户成为参与者，仿佛能够与展现人物的故事和虚拟环境进行交互，从而使模拟空间成为虚拟现实的真实领域。这一艺术目标与互动数字艺术的目标非常接近，尽管这两个群体彼此并不了解。20世纪80年代末，法国和国际数字艺术家利用虚拟现实技术创造了交互式艺术创作，如1988年E. Couchot、M. Bret和M-H. Tramus创作的les pissenlits（蒲公英），以及1991年Catherine Ikam创作的Lautre（另一个）。
Les Cahiers du Cinma的记者曾经在采访我时说虚拟现实就是电影的未来。这评论很奇怪，因为我们知道电影（观众是被动的）和虚拟现实（观众是主动的，与模拟环境互动）之间其实相互对立。还有一位记者被一项VR领域的创新冲昏了头脑，却没有费心去了解这项创新的基本原理及其对用户的影响！然而，就像所有的专家一样，我没有想到20年后360相机也能使创造一个模拟世界成为可能。在那里，用户可以沉浸在电影的核心部分。通过让用户在这里进行交互，我们将真实世界与模拟空间相融合，进入虚拟现实或增强现实领域。与电影不同，这里不再有一个故事要讲述，而是一个故事要现场构建。有了这本书，读者就有了详细的信息来源，可以成功拍摄自己的VR视频。
然而，模拟世界的数字建模及其通过合成图像实现的可视化表示仍将是虚拟现实应用发展的主要方向。15年来，行业应用领域（如工业和建筑设计、培训及学习、健康）都利用了这些技术。不同的社区必须更紧密地合作，将这一学科及技术理论化。本书中详尽地介绍了这些理论，其价值无须多言值得拥有！（Philippe FUCHS ）
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