华章程序员书库 增强现实 技术、应用和人体因素PDF电子书下载

第一部分 增强现实和虚拟现实概述 2

第1章 计算机产生的世界 2

1.1 什么是增强现实 2

1.1.1 平视显示器 3

1.1.2 头戴式瞄准具和显示器 5

1.1.3 智能眼镜和增强型显示器 5

1.2 什么是虚拟现实 7

1.3 结论 9

第2章 了解虚拟空间 10

2.1 视觉空间的定义和内容 10

2.1.1 视觉和物体空间 11

2.1.2 内容 11

2.2 三维空间中的位置与方向定义 12

2.2.1 位置的定义 13

2.2.2 方向与旋转的定义 14

2.3 导航 15

2.4 结论 16

第二部分 理解人的感官与其输入／输出设备的关系 18

第3章 视觉的机制 18

3.1 视觉通路 18

3.1.1 进入眼睛 19

3.1.2 映像的形成与探测 22

3.2 空间视觉和深度感知线索 25

3.2.1 非来自于视网膜的信息线索 25

3.2.2 双眼视觉信息线索 27

3.2.3 单眼视觉信息线索 29

3.3 结论 36

第4章 头戴式显示装置的组成技术 37

4.1 显示装置的基础知识 37

4.1.1 视觉方式 37

4.1.2 显示装置的类型 39

4.1.3 成像和显示技术 39

4.2 相关术语和概念 44

4.2.1 关于光 45

4.2.2 显示装置的性能和特性 45

4.3 视觉结构 47

4.4 结论 52

第5章 增强性显示装置 53

5.1 双眼双通道式增强现实显示装置 53

5.1.1 Epson Moverio BT-300 53

5.1.2 Lumus的DK-50开发套件 55

5.1.3 AtheerAiR眼镜 56

5.1.4 DAQRI智能头盔 58

5.1.5 Osterhout设计集团的R-7智能眼镜 59

5.1.6 NVIS公司的nVisor ST50 61

5.1.7 微软公司的HoloLens 62

5.1.8 索尼的SmartEyeglass SED-El 63

5.2 单眼式增强现实显示装置 65

5.2.1 Vuzix的M100智能眼镜 65

5.2.2 Vuzix的M300智能眼镜 66

5.2.3 Google Glass 67

5.3 结论 69

第6章 完全沉浸式显示装置 71

6.1 个人电脑-控制台驱动的显示装置 71

6.1.1 Oculus Rift CV1 71

6.1.2 HTC Vive 73

6.1.3 Sony PlayStation VR 75

6.1.4 开放源码虚拟现实开发工具包 76

6.2 基于智能手机的显示装置 78

6.2.1 Google Cardboard 78

6.2.2 三星GearVR 79

6.3 计算机辅助虚拟环境和墙壁式虚拟环境 80

6.4 半球形和球形 83

6.5 结论 84

第7章 听觉的机制 85

7.1 定义声音 85

7.1.1 回声和混响 86

7.1.2 听觉的动态范围 87

7.2 听觉通道 87

7.2.1 外耳 88

7.2.2 中耳 89

7.2.3 内耳 89

7.2.4 从单耳听觉到双耳听觉 92

7.3 声音线索和三维定位 92

7.4 前庭系统 96

7.5 结论 97

第8章 听觉显示装置 98

8.1 传统的音频设备 98

8.1.1 单耳音频 98

8.1.2 立体音频 99

8.1.3 环绕声 101

8.1.4 双耳音频录制 103

8.2 结论 111

第9章 触觉的机制 112

9.1 触觉的科学 112

9.2 皮肤的解剖结构和组成 113

9.2.1 皮肤的层状结构 113

9.2.2 触觉 114

9.2.3 运动感觉 121

9.3 结论 123

第10章 触觉和力反馈装置 124

10.1 触错觉 124

10.2 触觉反馈装置 125

10.2.1 Gloveone 126

10.2.2 TeslaSuit 128

10.2.3 幻触音频和触觉声转导 130

10.2.4 SubPac 130

10.2.5 Woojer 130

10.2.6 Clark Synthesis公司的Full Contact Audio触觉音频转导器 132

10.3 力反馈装置 132

10.3.1 CyberGlove Systems公司的CyberGrasp 133

10.3.2 Geomagic Touch X幻触装置 134

10.4 结论 135

第11章 跟踪位置、方向和运动的感应器 136

11.1 感应器技术简介 136

11.2 光学跟踪器 137

11.2.1 多摄像头光学跟踪器 137

11.2.2 光学感应器 138

11.2.3 微软的Kinect 140

11.3 信标跟踪器 141

11.4 电磁跟踪器 142

11.5 惯性感应器 143

11.5.1 惯性感应器的功能原理 144

11.5.2 集成案例 144

11.6 声学感应器 145

11.7 结论 147

第12章 导航和交互的实现装置 148

12.1 二维和三维交互及导航的对比 148

12.2 手动界面的重要性 149

12.3 手和手势跟踪 150

12.3.1 手套 150

12.3.2 双棒／成对控制器 152

12.4 全身跟踪 154

12.5 游戏和娱乐界面 155

12.6 通过意识导航 156

12.7 结论 157

第三部分 增强和虚拟现实的应用 160

第13章 游戏与娱乐 160

13.1 虚拟现实与艺术 160

13.2 游戏 161

13.2.1 单人第一人称游戏 161

13.2.2 多人第一人称游戏 162

13.2.3 大型多人第一人称游戏 162

13.2.4 基于位置的娱乐 163

13.3 沉浸式视频／电影虚拟现实 164

13.4 结论 166

第14章 建筑与施工 167

14.1 人造空间 167

14.2 建筑设计：Mangan Group Architects 168

14.3 施工管理 169

14.3.1 Mortenson Construction 170

14.3.2 Nabholz Construction 172

14.4 房地产销售应用 173

14.5 建筑声学 174

14.6 结论 174

第15章 科学与工程 175

15.1 模拟与创新 175

15.2 船舶制造与海洋工程 175

15.2.1 英国皇家海军26型全球战斗舰 176

15.2.2 英国皇家海军机敏级核潜艇 176

15.3 汽车工程 177

15.4 航空航天工程 179

15.5 核工程与制造业 181

15.6 结论 183

第16章 健康与医疗 184

16.1 推动医疗领域发展 184

16.2 培训方面的应用 184

16.2.1 HelpMeSee白内障手术模拟器 185

16.2.2 Simodont牙医培训系统 186

16.3 治疗方面的应用 187

16.3.1 创伤后应激障碍 187

16.3.2 Bravemind 188

16.3.3 恐惧症 189

16.3.4 血管成像 190

16.3.5 医学信息学 191

16.4 结论 194

第17章 航空航天与国防 195

17.1 飞行模拟与训练 195

17.2 任务规划与预演 197

17.2.1 步兵训练系统 198

17.2.2 PARASIM虚拟现实降落伞飞行模拟器 198

17.3 步兵情景意识 200

17.4 高级座舱电子设备 202

17.4.1 军用领域 202

17.4.2 商用航空领域 204

17.4.3 民用领域 205

17.5 太空任务 206

17.6 结论 208

第18章 教育 209

18.1 实践型技能培养 209

18.1.1 VRTEX 360焊接模拟器 209

18.1.2 SimSpray喷漆培训系统 211

18.2 理论、知识习得与概念形成 212

18.2.1 建筑专业教育 212

18.2.2 谷歌Expeditions先锋项目 214

18.3 结论 215

第19章 信息控制与大数据可视化 217

19.1 什么是大数据 217

19.2 大数据分析与人类视野 218

19.2.1 纵向研究数据的可视化 218

19.2.2 跨领域开采的数据可视化 220

19.3 结论 222

第20章 遥控机器人与远程临场技术 223

20.1 遥控机器人与远程临场的定义 223

20.2 太空应用与机器人宇航员Robonaut 223

20.3 海底应用 225

20.4 地面与空中应用 226

20.4.1 DORA灵巧型移动观测自动化系统 227

20.4.2 Transporter3D自助式远程临场系统 227

20.5 结论 228

第四部分 人体、法律和社会因素 230

第21章 人体因素考量 230

21.1 什么是人体因素 230

21.2 身体副作用 231

21.2.1 虚拟世界与现实世界的对比 231

21.2.2 视觉诱发的晕动症 231

21.3 视觉副作用 235

21.3.1 辐辏-调节冲突 235

21.3.2 潜在影响 237

21.4 结论 237

第22章 法律与社会问题 238

22.1 法律问题 238

22.1.1 潜在产品责任 238

22.1.2 潜在的法庭应用与意义 241

22.1.3 虚拟世界法 242

22.2 道德和伦理问题 243

22.2.1 暴力型第一人称游戏 243

22.2.2 自由言论问题 244

22.3 结论 245

第23章 未来 246

23.1 以广角看未来 246

23.2 短期蓝图 247

23.3 长期展望 247

23.3.1 向增强现实显示器过渡 248

23.3.2 触觉与力反馈设备 249

23.3.3 3D音效 249

23.3.4 软件 249

23.4 结论 250

附录A 参考文献 251

附录B 资源清单 278