本书将虚拟现实（VR）视为一种媒介，更多聚焦于内容而非技术层面，讨论如何实现虚拟现实以及如何创建成功的虚拟现实应用。书中首先介绍相关术语和背景知识；然后重点讨论界面（接口）技术，包括交互技术、内容选择和表示问题，并新增一章讨论人类用户在虚拟现实体验中扮演的重要角色；之后讨论虚拟现实的总体设计，涉及虚拟现实体验的分类以及我们可以从过去的设计中学到的经验；最后对虚拟现实系统和应用的未来进行展望。本书适合所有对虚拟现实应用及实现感兴趣的读者，包括相关产品设计人员、技术开发人员和市场营销人员等，也适合高等院校相关专业的学生阅读参考。
无
第2版简介
本书第2版已经酝酿了很长一段时间（碰巧的是，它在Ivan Sutherland的第一台头戴式显示器（HMD）问世50周年之际出版）。在第1版中，考虑到用于创建沉浸式体验的技术将不断发展，当时的目标是尽可能以一种与时代或技术无关的方式来讨论主题。我们认为第1版在这方面是比较成功的。
本书第1版的最后一行是：“我们（早期VR开发人员）现在正在开发的就是未来。我们需要为建立在当下工作基础上的未来做好准备。”这基本上是正确的，现在我们正乘着更大的浪潮—甚至是无法控制的浪潮，但我们仍然可以指引一条道路，并做出自己的贡献。
第1版关于“未来”的一章（第9章）中所预期的大部分内容已经快速成为现实，甚至比我们在5年前开始修订本书时想象的还要快。我们没有预料到智能手机和平板电脑会有如此迅速的发展，尤其是它们对虚拟现实的贡献。我们没想到出现了一种全新的位置跟踪方法，事实上出现了两种新技术：Vive Lighthouse跟踪系统和SLAM内部/外部跟踪方法。这些技术通过扫描周围世界，检测出相对于已知世界的运动。实际上，在对第1版进行更新的同时，我们被智能手机VR/Oculus Kickstarter以及2016年发布的三款消费级HMD（Oculus CV-1、HTCVive和索尼PlayStation-VR）的浪潮所震撼。因此，随着新的技术及应用趋势开始形成，我们最终做了比原计划更重要的更新。
我们还惊讶地发现，2000年在伊利诺伊州国会大厦进行的虚拟现实产品展会的参与者之一—伊利诺伊州的一名参议员，后来变得相当有名（见图8.11d）。（在第1版的图7.5中，你会看到他戴着我们为Allstate Insurance设计的酒后驾驶模拟器跟踪眼镜。）
虚拟现实社区也是游戏产业的幕后推手。在GPU为电脑游戏带来新的渲染功能的同时，虚拟现实的发展亦得到很大的推动。此外，智能手机技术也对虚拟现实的发展大有助力，包括小型、平板、高分辨率的显示器，来自惯性传感器（GPS、倾斜、罗盘等）的输入，以及新的计算技术。当然，随着元件价格的不断降低，支持Oculus HMD的游戏爱好者也成为推动虚拟现实技术进步的重要力量。
虚拟现实涉及计算机科学、工程、感知心理学、艺术和物理等众多领域的知识。毫无疑问，虚拟现实教学已经发生了改变，并且变得越来越好。在过去，我们可能会在校园边缘（甚至校外）为学生提供一个实验室，他们可能要和研究人员共享虚拟现实显示器，不管是CAVE沉浸式系统还是HMD。在Google Cardboard被广泛使用之后，现在学生可以方便地开发和测试虚拟现实技术。后来，随着大学在更多的公共空间（包括图书馆）部署HMD实验室，学生现在可以使用全6-DOF虚拟现实体验。此外，在虚拟现实教学领域出现了更多更易于使用的软件工具包，这些工具包将游戏引擎与虚拟现实技术整合，其中很多都用到了Unity。
但总的来说，虚拟现实作为一种媒介的概念是没有改变的。设计标准与过去仍然是相同的，尽管我们可能比以前更了解在特定情况下什么方法是有效的。
第2版中展示的例子是新旧混合的。当我们能找到更好的现代例子时，我们就采用新例子；但当旧例子仍然是某些概念的最佳例证时，它们就被保留下来。新的界面和表示方式已经开始合并，但这可能不是最好的选择，一些好的想法已经半途而废，但仍需要进一步探索。自从第1版出版后，我们又出版了另一本书（Developing Virtual Reality Applications），其中介绍了许多很好的例子（有些现在已经成为历史了），这些都应该在开发下一代虚拟现实体验时加以考虑。此外，Alan Craig还写了一本名为Understanding Augmented Reality的书，专门讨论AR。
这是一本什么样的书
本书的目的是探讨如何利用虚拟现实作为人类交流的媒介，在人与人之间分享信息和经验。我们试图提供对虚拟现实媒介的全面概述，包括产生物理沉浸效果所需的技术和提供有用和有意义的内容所需的界面设计。
虚拟现实的研究正从主要关注技术转向越来越关注使用虚拟现实媒介可以做什么，这正在推动应用的发展。早期对技术的关注不是因为研究人员对这种新兴媒介能做什么缺乏兴趣，而是因为技术本身在很多方面都存在缺陷。研究人员—例如北卡罗来纳大学教堂山分校的Fred Brooks—的工作目标是可用的应用程序，但认识到需要在计算机图形、显示和跟踪设备等领域取得重大进展，因此被迫将他们的研究扩展到所有这些方向。
随着所需技术的普及和技术水平的提高，虚拟现实媒介已经成为一种完成研究的可行工具，而不仅仅是一个研究主题。从20世纪80年代末到90年代初，随着技术的进步，越来越多的研究中心（商业界和学术界）有能力尝试虚拟现实。现在技术的成本已经足够低，不仅可以用于大型研究设施，也可以用于大众市场。因此，在消费者层面上，使用和创作VR内容在很大程度上变得物有所值。这本书探讨了在科学、工业、艺术、教育和医学等领域开发虚拟现实应用程序需要做好哪些准备。
就像娱乐业推动了计算机图形技术的发展一样，电影、街机和家庭娱乐市场率先开发了虚拟现实的商业潜力。这些力量正促使虚拟现实产品价格进入一个合理的范围，以便更广泛地应用。在一些利基受众中，已经出现了许多可行的科学、工业、医疗、教育和艺术应用。事实上，许多例子都来自现实世界的VR应用，包括科学、制造、商业、医学、教育、体育、娱乐、艺术和军事等不同领域。
我们写这本书的目的是提供关于虚拟现实媒介的综合描述，包括如何使用虚拟现实，以及如何创建引人注目的VR应用程序。书中探讨了虚拟现实的起源，虚拟现实系统的组成部分，以及将人类参与者与虚拟世界连接起来的方法。虽然我们简单地讨论了虚拟现实系统的类型和它们之间的区别，但是我们避免详细讨论硬件技术，因为技术发展得太快，仅凭一本书无法深入讨论，而且读者可以通过其他资源来获取这些信息。最新、最详细的信息通常可以在会议、展会或线上找到。
这不是一本什么样的书
这本书不是关于如何用今天的技术实现VR系统的教程。我们认为这本书的读者将会在内容层面上理解并应用虚拟现实。我们的目标是写一本超越当今技术的有用的书。对于那些需要学习底层VR设备接口的人来说，目前有许多可用的资源。
这本书也不涉及虚拟现实或计算机图形的编程知识。相反，本书的重点是内容、交互、系统集成和可用性方面。此外，通过与其他虚拟现实编程资源的整合，本书也可作为虚拟现实编程课程的参考书。
只要有可能，我们将尽力帮助读者获得有效的信息，并学会把实用的信息和噱头区分开来。人们一直指责虚拟现实仅仅是一种技术创新，但在媒体上被过度宣传。虽然媒体对虚拟现实有一定的炒作，但我们相信（并希望在接下来的章节中证明）虚拟现实是一种有用的新兴媒介，并且是一种不容忽视的媒介。聪明的读者会认识到新媒介的力量，并以建设性的方式在自己的应用程序中利用它。
本书的读者对象
本书面向所有具有前瞻性观点的读者—那些商业人员，以及科学家、工程师、教育工作者和艺术家，他们不满足于媒体炒作的热点，而是渴望学习如何使用虚拟现实解决问题。这些读者通常了解一些技术知识，但可能不知道如何将VR应用于他们感兴趣的特定领域。
本书也适合作为VR课程的一本有价值的教科书，为研究生或本科生提供关于VR系统和内容的基础知识。这些学生可以来自不同的专业，包括计算机科学、工程、心理学、医学、教育、科学和艺术。事实上，在很大程度上，VR开发者需要是全能的，或者至少是多个领域的精英，他们需要与拥有互补技能的人合作。
本书的另一个目的是为那些想知道VR是否能使他们受益的人提供有用的信息来源，无论是作为探索信息的途径，还是作为开发完整的虚拟现实应用程序的工具。VR常常让人联想到游戏和复杂科学这些有限的概念。为了研究如何将VR应用于各种领域，我们在第二部分研究了一般的VR界面技术，在第三部分研究了总体设计。
如何使用本书
本书的第一部分旨在向读者提供理解VR应用所需的术语和背景知识。第二部分重点讨论技术问题，包括交互技术、内容选择和在设计VR应用程序时需要注意的表示问题。在第2版中，我们新增一章（第3章）讨论人类用户在VR应用的体验中扮演的重要角色。第三部分探讨设计VR体验过程中出现的问题，并探索这些体验的分类以及我们可以从过去的体验中学到什么。最后一章对VR系统和应用的未来进行展望，并回顾了我们在第1版中所做的预测。
可以这样理解本书三个部分的主要内容：
第一部分：VR是什么。
第二部分：VR怎样实现。
第三部分：为什么使用VR、如何使用（或如何最充分地使用）VR以及VR接下来会如何发展。
为了了解该领域的基础知识，以及VR在各种应用领域中的进展，读者可以从头到尾通读全书。然而，教师也可以根据不同大学课程的侧重对阅读方式进行调整。以技术为导向的课程可能较少关注前面的章节（强调VR作为一种交流媒介），而更多关注技术和系统章节（第二部分）；专注于媒介研究课程或主要关注内容层面的课程，可能会淡化VR系统的技术问题，转而关注VR的使用（第一部分和第三部分）；VR编程课程可关注本书的技术和可用性方面，特别是利用我们在www.understandingvirtualreality.com上提供的额外在线材料。
本书的第1版包括几个附录，每个附录都提供了对特定VR体验的介绍。现在可以在网站上看到这些内容。
如何帮助我们改进本书
当然，随着VR和AR/MR（也就是“XR”）作为媒介和底层技术的不断发展，肯定会有一些新的概念无法在本书中及时呈现（比如第1版没有涵盖SLAM跟踪技术）。除此之外，关于人类如何与技术互动以及如何改进体验以满足参与者的需求的研究还在继续。因此，在某种程度上，可以肯定本书将来还会推出第3版。因此，我们当然欢迎读者的任何意见，特别是教授VR/AR/MR/XR课程的教师。（我们已经设想过拆分篇幅过大的章节，但由于时间限制，在这个版本中暂时没有实现。）
作者的怪癖
VR是一种只能亲身体验的媒介，如果不熟悉这种媒介，就很难理解某些概念。因此，为了符合VR的视觉本质，我们使用了大量的照片、截图和图表来增强表达效果。读者可能会注意到其中的许多图像使用了CAVE VR系统。我们之所以这么做，是因为在固定式VR显示器中更容易看到参与者在VR体验中的互动。
然而，我们也使用了许多基于头部的系统，并认识到它们在许多情况下是用于显示的最合适的选择。因此，我们对显示技术的讨论试图在固定式显示器和基于头部的显示器（HBD）之间取得良好的平衡。书中也包括一些基于头部的显示器系统的照片。
如前所述，本书的目的不是提供对当今快速变化的技术的详细讲解。我们希望，当今天的硬件适合在博物馆中作为展示的对象而不是作为展示的手段时，这里提供的信息还能继续发挥作用。目前已经有许多有用的信息来源，涵盖了当前VR技术的复杂性和实现方法。
书中有一些“作者的怪癖”，即一些反复出现的典故或者可能是“笑料”，这些内容涉及流行、古典甚至特定VR文化的元素，例如Moby Dick、The Muppets、Portal、Crayoland VR世界、The Who，以及在许多照片中出现的同事和家人（“笑料”主要参考The Muppet Movie）。令人惊讶的是，我们很少提到Seinfeld和Monty Python。我们特别向1994年的Saturday Night Live致敬，其中包括一个关于“Virtual Reality Books”的讽刺性广告，广告中突出了Moby Dick，因此我们将其作为典故收录了。
第1版致谢
很多人都为这本书的创作做出了贡献。第一个贡献来自Audrey Walko，她帮助我们联系Morgan Kaufmann 出版公司的创始人，从而开启了我们的旅程。另一个早期贡献来自Mary Craig，她根据听写转录了初稿的部分内容。
理想情况下，我们希望逐一感谢每一个向我们展示并讨论过他们的虚拟现实工作的人，包括在参观世界各地的许多虚拟现实设施期间接待我们的人。我们最初关注的是如何将虚拟现实应用于各种学科和主题领域。因此，我们的创作之旅始于尽可能多地找到虚拟现实应用程序，体验它们，并与创作者讨论。我们与50多个虚拟现实应用程序的负责人进行的讨论，无疑有助于塑造我们对创造良好虚拟现实体验的看法。
随着写作的进展，书中包括的关于虚拟现实媒介的材料越来越多，并且变得难以处理，于是我们选择删除关于现有VR应用的大部分材料。（事实上，这些材料成了我们所著的Developing Virtual Reality Applications一书的内容。）部分材料保留在用于例证许多概念的图中（见第1版的4个附录）。因此，我们在图题中直接给出这些贡献者的名字。然而，我们还希望使用更多的材料来单独致谢许多我们在最初的调研中遇到的慷慨的人。
当然，也有很多人与我们分享了他们的虚拟现实工作经验，并允许我们在自己的设备上运行他们的应用程序。我们在照片中呈现了许多这样的应用程序，展示了各种VR技术是如何实现的。这些是他们的慷慨的充分体现，我们在照片说明中单独向他们致谢。我们要特别感谢Dave Pape，他直接或间接地提供了许多CAVE应用程序，并允许我们使用Crayoland House—我们将其移植到了许多示例场景中。
我们也要感谢在NCSA与我们合作的许多人。当然，这包括所有在NCSA做过可视化工作的人，特别是那些参与可视化小组展示项目的人。该项目向我们介绍了许多可视化的基本概念，包括感知、表示、映射、符号学和认知。即使日常任务让我们更专注于技术本身，但我们的主要目标还是利用技术进行交流和获得洞察力。我们希望以一种易于读者理解的方式来呈现在那些充满深刻见解的会议中学到的一些概念。
NCSA也为我们提供了大量的机会，让我们可以与有兴趣的科学家一起研究可视化和VR技术。这些工作也让我们与有兴趣将VR作为制造设计工具以及有兴趣推动安全和可视化零售业务的企业保持联系。我们与多位教授合作，他们通过虚拟现实媒介打造新颖的教学环境。NCSA管理层全力支持虚拟现实设施的开发和推广，从1991年的FakeSpace BOOM、VPL和Virtual Research HMD，到我们后来经常使用的CAVE，但这些产品最终还是落伍了。此外，NCSA还与伊利诺伊大学芝加哥分校电子可视化实验室（EVL）开展合作，该实验室当时由Tom DeFanti和Dan Sandin负责，多年来仍然是该领域信息、技术和灵感的巨大来源。
考虑到这本书所经过的迭代次数，我们要感谢大量的评论者，包括Colleen Bushell、Toni Emerson、Scott Fisher、George Francis、Kurt Hebel、Andy Johnson、Mike McNeill、Robert Moorhead、Carla Scaletti、Steve Shaffer、Audrey Walko和Chris Wickens。还有三位评论者特别为我们提供了几章的详细评论，他们是Bill Chapin、Rich Holloway和Holly Korab。我们还要感谢一些匿名的评论者，正是他们使这本书变得更加出色。
我们还要特别感谢Mike Morgan，以及Morgan Kaufmann出版公司的工作人员，包括我们的编辑Diane Cerra、丛书编辑Brian Barsky和Belinda Breyer。Mike和Diane很有耐心，允许我们在当前产品的基础上对书中各个方面的设计和实现进行迭代。Belinda 的贡献包括对书的完整审查和编辑，确保所有对读者必要的信息都被有序地包括在内。
我们要感谢Beverly M. Carver绘制了许多线条图。我们也要感谢Yonie Overton帮助我们进一步打磨内容，并监督设计和制作过程。她的努力使最终产品变得更好。
最后要感谢我们的家人。Bill的妻子Sheryl承担了更多的家务，在马拉松式的写书过程中一直给予我们支持。Cindy和Danielle两个孩子尽自己所能表现到最好，尽管爸爸并没有像他们希望的那样常在身边。还有Theresa，感谢她等了这么久，直到本书完成最后的编辑。还要感谢Alan的朋友和家人在技术领域的鼓励和专业意见。
第2版致谢
许多人又一次为这本书的创作做出了贡献。首先感谢建议更新本书的评论者：Christoph Borst、Torsten Kuhlen和Ryan McMahon。他们不仅鼓励我们创作新版，而且还对可以改进的地方提出了深思熟虑的意见。我们还应该感谢（也许是道歉）Jesse Schell，我们从他那里第一次了解了Gartner Hype Curve，并做了进一步的讨论。在第1版中对他的感谢是以脚注的形式出现的，但采用不加脚注的版式后，我们忘了将对他的感谢转移到前言中。
我们也与许多VR从业者进行了很好的交流，包括Mary Whitton、Jason Jerald和Richards Skarbez（特别是在制作Presence部分时）。还有John Stone，他对现代GPU渲染提供了相当多的见解。此外，Symbolic Sound公司的Carla Scaletti提供了关于音频的信息和综述，特别是虚拟现实中的音频。
相比于第1版，在我们与同事和合作者的努力下，这本书已大大改进。现在，除了NCSA以外，我们与沙漠研究所（DRI）、I-CHASS和印第安纳大学均有合作。我们现在已经参观了世界上大约100个虚拟现实实验室，而且可以轻松地将不同的虚拟现实体验下载到我们的个人虚拟现实系统。
我们再次感谢Beverly M. Carver在2D图表方面的大力帮助，许多图表需要更新，但由于我们丢失了一些原始文件，她不得不从头重新创建。同样，有许多人为这本书提供了图片，他们的贡献在相应的图题中列出。没有致谢或出处的图片通常是我们自己创建的，除了Beverly的大部分2D图表。此外，付费和开放的应用程序的截图，用Unity和Iris Inventor创造的3D世界，以及用Py-cairo创造的2D错觉图像，都是我们以半匿名方式创造的。
还要感谢Elsevier/Morgan Kaufmann团队，包括Todd Green、Meg Dunkerley、Amy Invernizzi和Ana Garcia，以及包括Punithavathy Govindaradjane和Sandhya Narayanan在内的制作团队。与第1版一样，本书的出版是一个漫长的过程，感谢他们的坚持，是他们推动我们写完全书。
最后，感谢我们的家人。Bill的妻子Sheryl承担了大部分家务并不断鼓励他，而Bill则每晚都在写作、编辑和发电子邮件。至于孩子们，现在有一个更长的名单：Cindy、Josh、Danielle、Theresa、Thomas和Anthony，还有Gracie、Nora和Andrew。他们偶尔会走进爷爷的书房玩闹一阵。感谢Bill的父母Robert和Kathleen，他们可能还记得我五年级时因为完不成关于太阳系的作业而开始失控的事。还有Alan的朋友和家人，举不胜举。
计算机/虚拟现实
本书从历史、感知、技术、艺术等多个视角切入主题，不仅能帮助读者了解虚拟现实这种媒介是什么，还能使读者清楚这种媒介能做什么。我很欣赏两位作者强调“虚拟现实体验是开发者和参与者共同创造的”这一说法，在这种合作中，我们更有可能发现好故事而不仅仅是听别人讲故事。
——Mark Bolas，曾任美国南加州大学教授，Oculus创始人Palmer Luckey的导师
随着虚拟现实技术的不断发展和消费级虚拟现实产品的增多，人们对虚拟现实的关注正在从技术层面转向内容和应用层面。本书的目的是探讨如何充分利用虚拟现实这种媒介在人与人之间分享信息和经验，不仅包括对相关概念和背景的全面概述，而且深入讨论了产生物理沉浸效果所需的技术和提供有意义的内容所需的界面（接口）设计。
本书特色
更新大量实例，新增一章讨论人类用户在虚拟现实体验中扮演的重要角色。
专注于内容、交互、系统集成和可用性方面，讨论如何更有效地将人类参与者与虚拟世界连接起来，但不展开讨论硬件技术的细节，也不涉及虚拟现实或计算机图形学编程。
既适合希望了解如何将虚拟现实技术应用于特定领域的读者，也能满足侧重于系统、应用或媒介研究等不同方向的课程的教学需求。
我们的生活是在融合了真实和虚拟的混合现实中度过的。在这样的现实中，我们一天中的大部分时间都被综合的体验所填满，甚至体验的“虚拟”现实可能还要多于“真实”现实。我们常常专注于手机，而不是身边的物理环境。
我相信，混合现实有潜力重塑经济，它对环境几乎没有破坏，并能激发更令人满意的创造、合作和交流。然而，如果人们坐在同一张餐桌对面互发手机短信，孩子们在纸质杂志上徒劳地“捏拉”图片试图缩小或放大，这样的场景看起来似乎有些荒谬。但这只是因为我们没能以足够开放的心态去接受一种新的媒介，这种媒介将我们从物质世界的束缚中解放出来，同时又让我们在感知上扎根于自己的身体。
我们正处于从工业化时代向信息化时代过渡的过程中。充满电子邮件和网络表单的令人麻木的生活是过去思维的残留，我们现在必须去探索这个新的世界中可能存在的感知、认知和情感力量，并研究心灵、思维和身体是如何快乐地栖息在虚拟世界中的。
1992年（就在我遇见两位作者的那一年）我就说过：“设计师必须抛弃日常感知的物理环境和其他媒介的特性，这样才能完全接纳虚拟环境的本质和特性。”随着领域的发展，我发现这一点变得越来越重要：超现实主义在虚拟环境设计中是非常重要的，因为它的反直觉能力能够在超越现实的同时增强存在感。
心理学家J. J. Gibson提出，人类理解环境的方式是，首先建模环境中存在的事物，然后是环境能提供给我们什么，最后是环境能让我们做什么。这就是我对这本书的看法。它超越了对虚拟现实的一般粗略描述，即那些只触及媒介表面情况的简单描述，至多涉及一些结构和背景。本书则深入其中，从历史、感知、技术、艺术等多个视角切入主题。这样不仅能帮助读者了解虚拟现实这种媒介是什么，还能使读者清楚这种媒介能做什么。
虚拟现实技术还在不断发展变化，我们无法准确预知它的未来走向。正因如此，虚拟现实的创造力才令我们如此兴奋。同时，我们也开始发现虚拟现实技术的一些边界。我很欣赏两位作者强调“虚拟现实体验是开发者和参与者共同创造的”这一说法，在这种合作中，我们更有可能发现好故事而不仅仅是听别人讲故事。
本书并不是一本带有简洁答案的教科书，而是搭建了一个框架，使读者能够开展自己的探索和实验。很高兴向大家推荐这本探索指南，让我们共同探寻新现实的本质。
Mark Bolas
华盛顿贝尔维尤
本书的翻译工作从2020年2月初开始，经过近一年的艰苦努力才全部完成。在翻译风格上，我们讲求忠实原著，有时宁可减少文采也力求清楚地传达作者的原意。
作为译者，能将国外权威的虚拟现实技术专业书籍在尽可能短的时间内翻译出来并送到读者手中，我们感到非常荣幸。同时，尽管我们都有虚拟现实技术开发的专业背景，并已在高校从事虚拟现实技术的教学和项目开发工作多年，但在翻译过程中仍备感压力。希望中文版能对虚拟现实技术爱好者有所帮助！
本书的翻译工作由黄静、叶梦杰完成。黄静翻译了序言、前言和作者简介，叶梦杰翻译了第1～10章，黄静对全文翻译做了统稿和审稿。欢迎各位专家学者指正书中存在的错误。
译 者
2021年9月
译者序
序 言
前 言
作者简介
第一部分 什么是虚拟现实
第1章 虚拟现实概述 3
1.1 定义虚拟现实 4
1.2 虚拟现实体验的5个关键要素 4
1.2.1 关键要素1和2：参与者和创作者 5
1.2.2 关键要素3：虚拟世界 5
1.2.3 关键要素4：沉浸感 6
1.2.4 关键要素5：交互性 8
1.2.5 综合5个关键要素 11
1.2.6 虚拟现实范式 12
1.3 虚拟现实、远程呈现、增强现实和赛博空间 14
1.3.1 人工现实 14
1.3.2 虚拟 15
1.3.3 虚拟世界和虚拟环境 15
1.3.4 赛博空间 16
1.3.5 增强现实 16
1.3.6 远程呈现 18
1.4 虚拟现实的历史：虚拟现实技术从何而来 20
1.5 本章小结 40
第2章 作为媒介的虚拟现实 42
2.1 通过媒介交流 42
2.2 媒介的内容：虚拟世界 43
2.3 沟通：思想的传递 45
2.4 人类传播媒介的共性问题 50
2.4.1 虚拟世界的界面 50
2.4.2 语言 52
2.4.3 作者关系（与创作者关系） 56
2.4.4 虚拟现实有什么特别之处 57
2.5 虚拟现实媒介的研究 57
2.5.1 叙事：无动机与交互 57
2.5.2 形式和流派 61
2.5.3 体验与信息 62
2.5.4 虚拟现实：吸引力媒介之一 65
2.5.5 捕捉虚拟现实体验 66
2.6 本章小结 71
第二部分 虚拟现实系统
第3章 人类参与者 77
3.1 将人与模拟连接起来 78
3.1.1 人机界面 79
3.1.2 可供性 79
3.1.3 虚拟现实中的可供性 81
3.2 人类感知系统 83
3.2.1 感觉：感知的生理方面 84
3.2.2 视觉感知 91
3.2.3 听觉感知 101
3.2.4 触觉感知 105
3.2.5 前庭感知 109
3.2.6 嗅觉感知 111
3.2.7 味觉感知 112
3.2.8 跨感官效应和虚拟现实 112
3.3 临场感和具身化：虚拟世界中的自我感知 114
3.3.1 临场感的概念 114
3.3.2 临场感的决定因素和反应 118
3.3.3 测量临场感 122
3.3.4 具身化 123
3.3.5 增加虚拟世界的“真实性” 127
3.3.6 破坏临场感：让世界变得不那么真实的因素 130
3.4 本章小结 131
第4章 输入：连接参与者与虚拟世界 132
4.1 输入技术 133
4.1.1 主动与被动输入 134
4.1.2 连续与离散输入 134
4.1.3 带宽：信息的数量/类型 136
4.1.4 绝对与相对输入（参考系） 137
4.1.5 物理与虚拟输入 139
4.1.6 输入分类 139
4.1.7 位置跟踪技术 144
4.2 在虚拟现实系统中使用输入 158
4.2.1 跟踪身体位置 158
4.2.2 物理输入设备 164
4.2.3 身体姿势和手势识别 175
4.2.4 语音识别（音频输入） 177
4.3 本章小结 180
第5章 输出：连接虚拟世界与参与者 181
5.1 视觉显示 182
5.1.1 视觉显示的属性 182
5.1.2 视觉显示范式 210
5.1.3 非封闭（透视）头戴式显示器 229
5.1.4 智能手机虚拟现实头戴式显示器 234
5.1.5 头戴式投影显示器 237
5.1.6 手持式虚拟现实 239
5.1.7 视觉显示小结 242
5.2 听觉显示 243
5.2.1 听觉显示的属性 243
5.2.2 听觉显示范式 249
5.3 触觉显示 252
5.3.1 触觉显示的属性 254
5.3.2 触觉显示范式 259
5.3.3 触觉显示器 259
5.3.4 末端执行器显示器 264
5.3.5 机器人形显示器 269
5.3.6 被动触觉显示 272
5.3.7 混合显示器 273
5.3.8 3D硬拷贝 273
5.3.9 触觉显示小结 274
5.4 前庭和其他感官显示 275
5.4.1 前庭显示 276
5.4.2 嗅觉、味觉和其他感官 280
5.5 本章小结 281
第6章 虚拟世界的表示 282
6.1 虚拟世界的表示问题 283
6.1.1 逼真性 286
6.1.2 人类的理解能力 291
6.1.3 选择一个映射 296
6.1.4 定量和定性表示 299
6.1.5 与VR相关的表示问题 303
6.2 VR中的视觉表示 305
6.2.1 如何在VR体验中使用视觉 305
6.2.2 融入现实世界 308
6.3 VR中的听觉表示 309
6.3.1 声音的特性 309
6.3.2 如何在VR体验中使用声音 310
6.4 VR中的触觉表示 314
6.4.1 触觉的特点 314
6.4.2 如何在VR体验中使用触觉 315
6.5 其他感官表示 319
6.5.1 前庭表示 319
6.5.2 嗅觉和味觉表示 320
6.6 表示小结 320
6.7 渲染系统 321
6.8 视觉渲染系统 325
6.8.1 视觉渲染的方法 325
6.8.2 渲染复合视觉场景 330
6.8.3 视觉渲染延迟 340
6.8.4 视觉渲染过程 345
6.9 听觉渲染系统 350
6.9.1 声音渲染方法 351
6.9.2 渲染复合声音 356
6.9.3 声音渲染过程 361
6.10 触觉渲染系统 368
6.10.1 触觉渲染方法 368
6.10.2 使用力显示渲染复杂的触觉场景 375
6.10.3 触觉渲染过程 376
6.11 其他感官的渲染 381
6.11.1 渲染前庭感知 381
6.11.2 渲染嗅觉和味觉 381
6.12 本章小结 382
第7章 与虚拟世界交互 383
7.1 交互设计基础知识 384
7.2 用户界面的隐喻 387
7.3 操作虚拟世界 389
7.3.1 操作方法 389
7.3.2 操作属性 394
7.3.3 选择 408
7.3.4 操作形式 422
7.3.5 操作小结 427
7.4 在虚拟世界中导航 427
7.4.1 寻路 428
7.4.2 旅行 436
7.4.3 导航小结 450
7.5 与他人交互 452
7.5.1 共享体验 453
7.5.2 协作交互 457
7.6 与虚拟现实系统交互（元命令） 465
7.7 本章小结 466
第三部分 应用虚拟现实
第8章 将虚拟世界带入生活 471
8.1 沉浸感 471
8.1.1 物理/感官沉浸感 471
8.1.2 精神沉浸感 472
8.1.3 现实主义在沉浸中的作用 473
8.2 提供环境 480
8.2.1 视角 480
8.2.2 场地 482
8.3 虚拟世界 487
8.3.1 虚拟世界的实体 487
8.3.2 对象建模与虚拟世界布局 490
8.3.3 现实世界作为虚拟世界的一部分 493
8.4 虚拟世界规则：物理学 502
8.4.1 虚拟世界物理学的类型 503
8.4.2 虚拟世界物理学的范围 506
8.4.3 模拟/数学模型 507
8.4.4 对象相互作用 507
8.4.5 虚拟世界的持续性 508
8.4.6 现实世界和虚拟世界的物理不一致 509
8.5 呈现虚拟现实体验的软件 510
8.5.1 虚拟现实软件集成 511
8.5.2 游戏引擎 513
8.5.3 网页传送虚拟现实 514
8.6 体验创建过程 514
8.7 本章小结 516
第9章 体验概念与设计：应用虚拟现实解决问题 518
9.1 虚拟现实能实现你的目标吗 518
9.2 构思新的虚拟现实应用程序 522
9.2.1 从其他媒介改编 522
9.2.2 从现有的虚拟现实体验汲取灵感或改编 526
9.2.3 从头开始创造新的虚拟现实体验 527
9.3 丰富的应用领域 527
9.4 虚拟现实体验范例 537
9.5 设计虚拟现实体验 542
9.5.1 设计要谨慎 542
9.5.2 原型 543
9.5.3 设计要考虑系统 543
9.5.4 设计要考虑场地 544
9.5.5 设计要考虑受众 545
9.5.6 设计要吸引受众 547
9.5.7 考虑社交交互 547
9.5.8 考虑设计权衡 548
9.5.9 设计用户目标 549
9.5.10 设计体验的结束 549
9.5.11 用户测试 552
9.5.12 文档、部署和评估体验 552
9.6 虚拟现实设计的过去与未来 553
9.7 本章小结 554
第10章 虚拟现实：过去，现在，未来 556
10.1 虚拟现实的现状 556
10.1.1 技术萌芽期 557
10.1.2 期望膨胀期 558
10.1.3 幻灭期 558
10.1.4 复苏期 558
10.1.5 成熟期 559
10.2 虚拟现实的成熟 560
10.2.1 实验室中的虚拟现实 560
10.2.2 课堂中的虚拟现实 562
10.2.3 过渡：大众用户的吸引力媒介 563
10.3 虚拟现实的趋势 564
10.3.1 增强现实的应用增加 565
10.3.2 更少的累赘 567
10.3.3 更高的感官保真度 568
10.3.4 软件可用性 569
10.3.5 新驱动/颠覆性技术 570
10.4 对技术的回顾与预测 571
10.4.1 显示技术 572
10.4.2 输入技术 576
10.4.3 软件 579
10.4.4 应用程序软件的未来 582
10.5 本章小结：未来已来 583
参考文献一
