第一部分 3D UI基础 1
第1章 3D UI介绍 2
1.1 什么是3D UI 2
1.2 为什么需要3D UI 2
1.3 术语 3
1.4 应用领域 4
1.5 小结 5
第2章 历史及发展历程 6
2.1 3D UI的历史 6
2.2 3D UI的发展历程 7
2.2.1 影响3D UI设计的领域 7
2.2.2 3D UI子领域 10
2.2.3 受3D UI影响的领域 12
2.3 本书范围 14
2.4 小结 15
第二部分 3D UI硬件技术 17
第3章 3D UI输出设备 18
3.1 引言 18
3.1.1 本章导读 18
3.2 视觉显示设备 19
3.2.1 视觉显示设备的特点 19
3.2.2 深度线索 20
3.2.3 视觉显示设备类型 24
3.3 听觉显示器 36
3.3.1 3D声音定位线索 36
3.3.2 3D声音的生成 38
3.3.3 声音系统的配置 39
3.3.4 3D界面中的听觉 40
3.4 触觉显示器 41
3.4.1 触觉线索 41
3.4.2 触觉显示特征 42
3.4.3 触觉显示类型 43
3.4.4 3D界面中的触觉显示设备 46
3.5 设计指南：为3D UI选择输出设备 47
3.6 小结 50
第4章 3D UI的输入硬件 53
4.1 引言 53
4.1.1 输入设备特性 53
4.1.2 本章导读 54
4.2 桌面输入设备 54
4.2.1 键盘 55
4.2.2 2D鼠标和轨迹球 55
4.2.3 基于笔的手写板 56
4.2.4 操纵杆 56
4.2.5 6 DOF桌面输入设备 57
4.3.1 运动跟踪器 58
4.3 跟踪设备 58
4.3.2 眼动跟踪 63
4.3.3 数据手套 64
4.4 3D鼠标 67
4.4.1 手持3D鼠标 67
4.4.2 穿戴式3D鼠标 68
4.5 特殊用途的输入设备 69
4.6 直接人体输入 72
4.6.1 语音输入 72
4.6.2 生物电输入 73
4.6.3 脑电波输入 73
4.7 自制的输入设备 74
4.7.1 制作输入设备的策略 75
4.7.2 自制输入设备和计算机的连接 76
4.8.1 考虑的因素 77
4.8 为3D UI选择合适的输入设备 77
4.8.2 输入设备分类学 78
4.8.3 实验评估 80
第三部分 3D交互技术 83
第5章 选择和操作 85
5.1 引言 85
5.1.1 本章导读 85
5.2 3D操作任务 85
5.2.1 规范的操作任务 86
5.2.2 应用特定的操作任务 87
5.3 操作技术和输入设备 87
5.3.1 3D操作中的控制维度和集成控制 87
5.3.2 力控制与位置控制 88
5.3.3 3D操作中设备的放置和形状因素 88
5.4.1 操作技术的分类 89
5.4 用于3D操作的交互技术 89
5.4.2 指点交互 91
5.4.3 直接操作：虚拟手技术 96
5.4.4 缩微世界 98
5.4.5 组合技术 99
5.4.6 非同构3D旋转 102
5.4.7 桌面3D操作 104
5.5 设计指南 108
第6章 漫游 111
6.1 引言 111
6.1.1 本章导读 111
6.2 3D漫游任务 112
6.2.1 探索 112
6.2.2 搜寻 112
6.2.4 漫游任务的其他特点 113
6.2.3 机动浏览 113
6.3 漫游技术 114
6.3.1 技术分类 114
6.3.2 身体运动技术 116
6.3.3 驾驶技术 120
6.3.4 路径规划技术 125
6.3.5 基于目标的技术 127
6.3.6 手动操作技术 129
6.3.7 基于比例的漫游技术 131
6.3.8 视点方向技术 132
6.3.9 速率指定技术 133
6.3.10 集成在桌面式3D环境的相机控制 133
6.4 设计指南 134
第7章 路径查找 138
7.1 引言 138
7.2 理论基础 139
7.1.1 本章导读 139
7.2.1 路径查找任务 140
7.2.2 空间知识的类型 140
7.2.3 自我中心和外向参考框架 141
7.3 以用户为中心的路径查找支持 142
7.3.1 视野 142
7.3.2 运动线索 142
7.3.3 多感觉输出 143
7.3.4 临场 143
7.3.5 搜索策略 143
7.4 以环境为中心的路径查找支持 144
7.4.1 环境设计 144
7.4.2 人工线索 146
7.5 评估路径查找辅助手段 152
7.6 设计指南 153
7.7 小结 154
8.1 引言 156
第8章 系统控制 156
8.1.1 系统控制的人类因素 157
8.1.2 输入设备 157
8.1.3 系统和应用级因素 157
8.1.4 本章导读 158
8.2 分类 158
8.3 图形菜单 158
8.3.1 技术 159
8.3.2 设计和实现问题 162
8.3.3 实际应用 163
8.4.1 技术 164
8.4.2 设计和实现问题 164
8.4 语音命令 164
8.4.3 实际应用 165
8.5 手势命令 165
8.5.1 技术 165
8.5.2 设计和实现问题 166
8.5.3 实际应用 167
8.6 工具 167
8.6.1 技术 168
8.6.2 设计和实现问题 169
8.6.3 实际应用 170
8.7 多通道系统控制技术 170
8.8 设计指南 172
8.9 案例研究：混和系统控制方法 173
8.9.1 ProViT系统 173
8.9.2 ProViT的系统控制设计方法 173
8.9.4 系统控制的布置 174
8.9.3 任务到设备的映射 174
8.9.5 系统控制反馈 175
8.10 小结 175
第9章 符号输入 176
9.1 引言 176
9.1.1 符号输入为什么重要 176
9.1.2 使用场景 176
9.1.3 符号输入简史 177
9.1.4 符号输入的鲜明特点 178
9.1.5 本章导读 178
9.2 符号输入任务 179
9.2.1 字母数字输入 179
9.2.2 编辑字母数字符号 179
9.2.3 标记输入 179
9.3.1 基于键盘的技术 180
9.3 符号输入技术 180
9.3.2 基于笔的技术 183
9.3.3 基于手势的技术 185
9.3.4 基于语音的技术 186
9.4 设计指南 187
9.5 超越文本和数字录入 190
第四部分 设计和开发3D UI 191
第10章 设计和开发3D UI的策略 192
10.1 引言 192
10.1.1 面向人的设计 192
10.1.2 创造3D UI 192
10.1.3 本章导读 193
10.2 面向人的设计 193
10.2.1 3D UI中的反馈 193
10.2.2 约束 197
10.2.3 双手控制 198
10.2.5 面向用户舒适感的设计 200
10.2.4 面向不同用户群的设计 200
10.3 创造3D UI 202
10.3.1 借鉴于真实世界 202
10.3.2 改编自2D用户界面 205
10.3.3 魔力与美学 208
10.4 设计指南 210
第11章 3D UI评估 213
11.1 引言 213
11.1.1 评估的目的 213
11.1.2 术语 214
11.1.3 本章导读 214
11.2 背景 214
11.2.1 用于评估设计和实现的工具 214
11.2.2 面向3D界面的评估方法 216
11.3.1 系统性能度量 217
11.3 3D界面的评估度量 217
11.3.2 任务绩效度量 218
11.3.3 用户偏好度量 218
11.4 3D界面评估的重要特点 219
11.4.1 物理环境因素 219
11.4.2 评估者因素 220
11.4.3 用户因素 220
11.4.4 评估类型因素 221
11.4.5 混杂因素 222
11.5 3D评估方法分类 223
11.6 多方法评估的两类方式 224
11.6.1 测试台评估方法 224
11.6.2 顺序评估方法 227
11.6.3 方法间的比较 229
11.7.1 通用指南 231
11.7 3D界面评估指南 231
11.7.2 形式化实验指南 232
第五部分 3D UI的未来 235
第12章 超越虚拟：真实世界的3D界面 236
12.1 引言 236
12.1.1 什么是增强现实 237
12.1.2 在真实世界中添加虚拟界面 237
12.1.3 本章导读 238
12.2 作为3D数据浏览器的AR界面 238
12.3 3D增强现实界面 240
12.4 增强表面和实物界面 241
12.5 实物AR界面 242
12.5.1 实物AR的设计 243
12.5.2 实物AR中的时间复用交互 244
12.6 AR中的智能代理 246
12.5.3 实物AR的优缺点 246
12.7 可转换的AR-VR界面 247
12.8 小结 248
第13章 3D UI的未来 249
13.1 关于3D UI技术的问题 249
13.2 关于3D交互技术的问题 250
13.3 关于3D UI设计和开发的问题 252
13.4 关于3D UI评估的问题 253
13.5 关于资金问题 254
附录A 3D UI数学参考指南 256
A.1 标量 256
A.2 矢量 256
A 3 点 257
A.4 矩阵 258
A.5 四元数 259
参考文献 262
索引 287