前 言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、智能終端為代表的新一代信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，引發(fā)了人類社會(huì)的新一輪技術(shù)變革，正在深刻地改變著人們的生活。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是新一代信息技術(shù)的集大成者，下一代的通用計(jì)算平臺(tái)，被認(rèn)為是21世紀(jì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最重要的研究方向之一。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，它的目標(biāo)是通過各種技術(shù)手段創(chuàng)造一個(gè)能夠沉浸、交互、想象的虛擬世界，使人們不僅能夠逼真地感受到客觀世界，而且能夠得到真實(shí)世界無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)融合了媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等眾多技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、國(guó)防、藝術(shù)等各行各業(yè)，本身也成為技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式不斷推陳出新的新興產(chǎn)業(yè)。

為適應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)代的到來和發(fā)展，我們編寫了《虛擬現(xiàn)實(shí)的10堂課》，主要是從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、商業(yè)模式、未來趨勢(shì)等角度，全面系統(tǒng)地對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行介紹。全書內(nèi)容以科普虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理為主，但又不失一門新興學(xué)科和技術(shù)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)，本書還單獨(dú)闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)表現(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等熱點(diǎn)話題，主要是想嘗試通過編寫一本綜合性的教材專著達(dá)到讓學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展、讓企業(yè)找到解決方案、讓技術(shù)人員適應(yīng)商業(yè)模式、讓普通大眾緊跟技術(shù)進(jìn)步的目的。

本書作者團(tuán)隊(duì)由中國(guó)仿真學(xué)會(huì)虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)委員會(huì)專家為主組成，匯集了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)界眾多企業(yè)和工作者的成果，第一堂至第六堂課主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展概況、技術(shù)體系、軟硬件組成和行業(yè)應(yīng)用等，由龐國(guó)鋒編寫；第七堂課介紹虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)表現(xiàn)，由馬明琮編寫；第八堂課闡述虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，由沈旭昆編寫；第九堂課總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，由孫靖編寫；第十堂課虛擬現(xiàn)實(shí)未來趨勢(shì)以及全書的統(tǒng)稿工作由龐國(guó)鋒負(fù)責(zé)。

感謝中國(guó)工程院院士、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任趙沁平先生在百忙之中專門為本書作序。趙院士數(shù)十年來致力于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用推廣，正是他卓有成效的工作使得虛擬現(xiàn)實(shí)在中國(guó)蓬勃發(fā)展，為本書及其他專著的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。華訊方舟科技有限公司、華訊方舟股份有限公司董事長(zhǎng)吳光勝先生不僅欣然為本書作序，而且親自提供了華訊方舟近年來在虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)與未來規(guī)劃的資料，這些資料融入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體系、軟硬件組成、行業(yè)應(yīng)用等章節(jié)的內(nèi)容中。北航的胡勇、張磊，華訊方舟的朱震宇、劉偉偉等同志以及電子工業(yè)出版社工業(yè)技術(shù)分社徐靜、陳韋凱編輯，都為本書的出版付出了巨大努力，在此一并表示感謝。

由于作者水平有限，書中難免有不足和疏漏之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

作 者

2017年5月18日

序 一

進(jìn)入21世紀(jì)以來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的新一輪信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，催生了全球信息化治理體系和人類生活方式產(chǎn)生深刻變革。世界各國(guó)都在加快搶占信息化發(fā)展制高點(diǎn)，力圖贏得優(yōu)勢(shì)、贏得未來。

十三五時(shí)期是我國(guó)全面建成小康社會(huì)和進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列的決勝階段，是深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、全面深化科技體制改革的關(guān)鍵時(shí)期。2016年9月4日，習(xí)近平主席在杭州出席20國(guó)集團(tuán)工商峰會(huì)開幕式時(shí)指出：創(chuàng)新是從根本上打開增長(zhǎng)之鎖的鑰匙，以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢(shì)待發(fā)，人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)日新月異，虛擬經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的結(jié)合將給人們的生產(chǎn)方式和生活方式帶來革命性變化。隨著國(guó)家一系列信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，上述技術(shù)熱點(diǎn)相繼引爆，其中，作為新一代信息技術(shù)的集大成者虛擬現(xiàn)實(shí)最為引人注目。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，它融合了媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等眾多技術(shù)，創(chuàng)造了一個(gè)能夠沉浸、交互、想象的虛擬世界，成為下一代計(jì)算平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)的新入口及交互環(huán)境，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、國(guó)防、藝術(shù)等各行各業(yè)，為行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和大眾生活帶來顛覆性影響，本身也成為技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式不斷推陳出新的新興產(chǎn)業(yè)。許多媒體將2016年稱為虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)元年，一個(gè)新的時(shí)代已經(jīng)在向我們走來。

然而，我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)整體上還處于起步階段，核心關(guān)鍵技術(shù)積累仍然不足，產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)鍵器件缺失，新型材料、人體工學(xué)設(shè)計(jì)、開發(fā)工具等相關(guān)配套設(shè)施尚不成熟，行業(yè)管理還缺乏有效的手段。下一步，要在突破虛實(shí)融合渲染、真三維呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)定位注冊(cè)、適人性虛擬現(xiàn)實(shí)等一批關(guān)鍵技術(shù)，形成高性能真三維顯示器、智能眼鏡、動(dòng)作捕捉和分析系統(tǒng)、個(gè)性化虛擬現(xiàn)實(shí)整套裝置等核心設(shè)備和系統(tǒng)的同時(shí)，加大人才培養(yǎng)和科學(xué)普及的力度，在工業(yè)、醫(yī)療、文化、娛樂等行業(yè)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和大眾化的示范應(yīng)用，面向全社會(huì)培育發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)。

在此環(huán)境下，龐國(guó)鋒等同志的新書《虛擬現(xiàn)實(shí)的10堂課》出版了。這本書通過介紹具有代表性的設(shè)備、軟件、工具、產(chǎn)品，使讀者能夠在短時(shí)間內(nèi)了解、認(rèn)識(shí)和掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它以科普性、趣味性為主，但又不失一門新興學(xué)科和技術(shù)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)，還覆蓋了虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)表現(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等熱點(diǎn)話題，在讓學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展、讓企業(yè)找到解決方案、讓技術(shù)人員適應(yīng)商業(yè)模式、讓普通大眾緊跟技術(shù)進(jìn)步的道路上邁出了可喜的一步。

一門新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展總是隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與成熟度、起伏發(fā)展的，關(guān)鍵在于堅(jiān)持。同樣，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展離不開技術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和普通大眾的支持，我希望有更多的人關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)，也期待有更多的關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的有益讀物面世。

趙沁平

2017年5月

序 二

虛擬現(xiàn)實(shí)是新一代信息技術(shù)的集大成者，是具有巨大潛力的新興產(chǎn)業(yè)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日臻成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備質(zhì)量迅速提升、價(jià)格大幅降低，虛擬現(xiàn)實(shí)開始進(jìn)入大眾生活。以2014年Facebook 20億美元收購(gòu)Oculus為標(biāo)志，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)化在全球迅速展開。越來越多的科技公司陸續(xù)推出自己的VR創(chuàng)新產(chǎn)品，引發(fā)了向虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)投資的浪潮。

2016年3月國(guó)家十三五規(guī)劃綱要明確提出：大力支持虛擬現(xiàn)實(shí)等新興前沿領(lǐng)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，這是虛擬現(xiàn)實(shí)首次出現(xiàn)在國(guó)家規(guī)劃之中。國(guó)家層面的支持開啟了虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)的全面爆發(fā)，必將助推我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)升級(jí)，快速形成虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，搶占未來競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。因此，2016年被視為我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)元年，新的時(shí)代已姍姍而來。

華訊方舟科技有限公司成立于2007年，是全球領(lǐng)先的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)商，是第三代衛(wèi)星通信的引領(lǐng)者，是中國(guó)太赫茲技術(shù)研究與應(yīng)用的拓荒者與領(lǐng)跑者，旗下控股的上市公司華訊方舟股份（000687.SZ）致力于推進(jìn)國(guó)防與軍隊(duì)信息化建設(shè)。一直以來，我們都希望在彎道超車中，讓中國(guó)的科技創(chuàng)新走在世界的最前沿，用實(shí)業(yè)強(qiáng)大自己的祖國(guó)。目前，在太赫茲領(lǐng)域，華訊方舟的技術(shù)水平已和美國(guó)站在了同一水平線上，甚至在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對(duì)美國(guó)的超越。

近年來，華訊方舟在虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真事業(yè)上持續(xù)發(fā)力，其標(biāo)志就是南京華訊成立了仿真事業(yè)部，陸續(xù)開發(fā)了光波導(dǎo)芯片、AR眼鏡、VR頭盔、VrEarth、GenEarth等虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟硬件產(chǎn)品，承接了國(guó)防、工業(yè)、出版等多個(gè)領(lǐng)域重大項(xiàng)目，并成功申請(qǐng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室理事單位。

未來，華訊方舟以擔(dān)當(dāng)、引領(lǐng)、突破的核心價(jià)值觀，按照為國(guó)家著想，為人民服務(wù)，按市場(chǎng)規(guī)律辦事的經(jīng)營(yíng)宗旨，在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域持續(xù)開拓進(jìn)取，勇攀科技高峰，探索先進(jìn)商業(yè)模式，形成解決方案硬件設(shè)備軟件集成三位一體的、安全可控的產(chǎn)品體系，不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈。我們堅(jiān)信科技創(chuàng)新是一個(gè)國(guó)家進(jìn)步的根本，只要堅(jiān)守初衷，腳踏實(shí)地，時(shí)刻不忘報(bào)國(guó)、強(qiáng)國(guó)的使命，我們的科技創(chuàng)新一定會(huì)做到世界最好。

是為序！

吳光勝

2017年5月