前 言

進入21世紀以來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、智能終端為代表的新一代信息技術(shù)突飛猛進，引發(fā)了人類社會的新一輪技術(shù)變革，正在深刻地改變著人們的生活。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）是新一代信息技術(shù)的集大成者，下一代的通用計算平臺，被認為是21世紀計算機領域最重要的研究方向之一。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)起源于20世紀60年代，它的目標是通過各種技術(shù)手段創(chuàng)造一個能夠沉浸、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，而且能夠得到真實世界無法親身經(jīng)歷的體驗。虛擬現(xiàn)實融合了媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等眾多技術(shù)，已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、國防、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)。

為適應虛擬現(xiàn)實時代的到來和發(fā)展，我們編寫了《虛擬現(xiàn)實的10堂課》，主要是從虛擬現(xiàn)實技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、商業(yè)模式、未來趨勢等角度，全面系統(tǒng)地對虛擬現(xiàn)實進行介紹。全書內(nèi)容以科普虛擬現(xiàn)實基礎知識、基本原理為主，但又不失一門新興學科和技術(shù)體系的嚴謹性，同時，本書還單獨闡述了虛擬現(xiàn)實藝術(shù)表現(xiàn)、標準規(guī)范和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等熱點話題，主要是想嘗試通過編寫一本綜合性的教材專著達到讓學生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展、讓企業(yè)找到解決方案、讓技術(shù)人員適應商業(yè)模式、讓普通大眾緊跟技術(shù)進步的目的。

本書作者團隊由中國仿真學會虛擬現(xiàn)實專業(yè)委員會專家為主組成，匯集了虛擬現(xiàn)實技術(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)實發(fā)展概況、技術(shù)體系、軟硬件組成和行業(yè)應用等，由龐國鋒編寫；第七堂課介紹虛擬現(xiàn)實藝術(shù)表現(xiàn)，由馬明琮編寫；第八堂課闡述虛擬現(xiàn)實標準規(guī)范，由沈旭昆編寫；第九堂課總結(jié)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展，由孫靖編寫；第十堂課虛擬現(xiàn)實未來趨勢以及全書的統(tǒng)稿工作由龐國鋒負責。

感謝中國工程院院士、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗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)實領域的研究及應用推廣，正是他卓有成效的工作使得虛擬現(xiàn)實在中國蓬勃發(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)實等領域產(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)實技術(shù)體系、軟硬件組成、行業(yè)應用等章節(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，懇請廣大讀者批評指正。

作 者

2017年5月18日

序 一

進入21世紀以來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、虛擬現(xiàn)實為代表的新一輪信息技術(shù)突飛猛進，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。世界各國都在加快搶占信息化發(fā)展制高點，力圖贏得優(yōu)勢、贏得未來。

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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)起源于20世紀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)造了一個能夠沉浸、交互、想象的虛擬世界，成為下一代計算平臺和互聯(lián)網(wǎng)的新入口及交互環(huán)境，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、國防、藝術(shù)等各行各業(yè)，為行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應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)實產(chǎn)業(yè)元年，一個新的時代已經(jīng)在向我們走來。

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

在此環(huán)境下，龐國鋒等同志的新書《虛擬現(xiàn)實的10堂課》出版了。這本書通過介紹具有代表性的設備、軟件、工具、產(chǎn)品，使讀者能夠在短時間內(nèi)了解、認識和掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)。它以科普性、趣味性為主，但又不失一門新興學科和技術(shù)體系的嚴謹性，同時，還覆蓋了虛擬現(xiàn)實藝術(shù)表現(xiàn)、標準規(guī)范和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等熱點話題，在讓學生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展、讓企業(yè)找到解決方案、讓技術(shù)人員適應商業(yè)模式、讓普通大眾緊跟技術(shù)進步的道路上邁出了可喜的一步。

一門新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展總是隨著相關技術(shù)的發(fā)展與成熟度、起伏發(fā)展的，關鍵在于堅持。同樣，虛擬現(xiàn)實的發(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注虛擬現(xiàn)實，也期待有更多的關于虛擬現(xiàn)實的有益讀物面世。

趙沁平

2017年5月

序 二

虛擬現(xiàn)實是新一代信息技術(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)實技術(shù)的日臻成熟，虛擬現(xiàn)實設備質(zhì)量迅速提升、價格大幅降低，虛擬現(xiàn)實開始進入大眾生活。以2014年Facebook 20億美元收購Oculus為標志，虛擬現(xiàn)實產(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)實產(chǎn)業(yè)投資的浪潮。

2016年3月國家十三五規(guī)劃綱要明確提出：大力支持虛擬現(xiàn)實等新興前沿領域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化，這是虛擬現(xiàn)實首次出現(xiàn)在國家規(guī)劃之中。國家層面的支持開啟了虛擬現(xiàn)實市場的全面爆發(fā)，必將助推我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)成長升級，快速形成虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，搶占未來競爭制高點。因此，2016年被視為我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)元年，新的時代已姍姍而來。

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

近年來，華訊方舟在虛擬現(xiàn)實與仿真事業(yè)上持續(xù)發(fā)力，其標志就是南京華訊成立了仿真事業(yè)部，陸續(xù)開發(fā)了光波導芯片、AR眼鏡、VR頭盔、VrEarth、GenEarth等虛擬現(xiàn)實仿真軟硬件產(chǎn)品，承接了國防、工業(yè)、出版等多個領域重大項目，并成功申請成為虛擬現(xiàn)實國家工程實驗室理事單位。

未來，華訊方舟以擔當、引領、突破的核心價值觀，按照為國家著想，為人民服務，按市場規(guī)律辦事的經(jīng)營宗旨，在虛擬現(xiàn)實領域持續(xù)開拓進取，勇攀科技高峰，探索先進商業(yè)模式，形成解決方案硬件設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。我們堅信科技創(chuàng)新是一個國家進步的根本，只要堅守初衷，腳踏實地，時刻不忘報國、強國的使命，我們的科技創(chuàng)新一定會做到世界最好。

是為序！

吳光勝

2017年5月