虚拟现实技术及其应用

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出版者:清华大学出版社
作者:安维华
出品人:
页数:417
译者:
出版时间:2014-4
价格:0
装帧:平装
isbn号码:9787302343271
丛书系列:
图书标签:
  • 虚拟现实
  • 教材
  • 互联网
  • 未来
  • 待读
  • 虚拟现实
  • VR
  • 增强现实
  • AR
  • 人机交互
  • 沉浸式体验
  • 技术应用
  • 计算机科学
  • 数字技术
  • 未来科技
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具体描述

虚拟现实技术及其应用》内容分为两部分。第1部分为第1~3章,主要介绍虚拟现实的基本概念、硬件交互设备、关键技术和常见开发平台; 第2部分为第4~14章,以Vizard虚拟现实开发平台为实例,详细介绍了它的各个功能模块以及综合开发实例。

《虚拟现实技术及其应用》使读者不但能够全面理解虚拟现实学科的理论知识,而且能够在实践中深入掌握虚拟现实系统的设计开发方法。本书所介绍的Vizard软件是近年来不断受到国内外推崇的虚拟现实开发平台,它不但具有免费试用、免费在线技术支持等应用优势,还具有功能完备、适合多种应用环境、支持多种交互设备等技术特点。因此对该软件的学习能够使读者在较短时间内掌握相关开发技术,并进行快速应用。

《虚拟现实技术及其应用》可作为高等院校计算机应用技术、数字媒体技术以及其他相关专业学生的教材,也可作为虚拟现实技术、多媒体技术、人机交互技术等行业人员和爱好者的参考书。

智能制造:工业4.0的基石与未来蓝图 图书信息: 书名: 智能制造:工业4.0的基石与未来蓝图 作者: (此处可填写一位或多位在工业自动化、信息物理系统、大数据分析领域的权威专家姓名) 出版社: (此处可填写一家专注于科技、工程类出版的知名出版社) 出版年份: (此处填写一个近期的年份,例如:2024年) ISBN: (此处填写一个标准的ISBN号) --- 图书简介 引言:迈向生产力的革命性飞跃 在人类工业文明的发展历程中,蒸汽机的轰鸣标志着第一次工业革命,电力驱动开启了第二次,信息技术和自动化塑造了第三次。如今,我们正站在一个由数据、连接和智能驱动的全新时代的门槛上——第四次工业革命,即工业4.0。本书《智能制造:工业4.0的基石与未来蓝图》并非关注于沉浸式体验或数字孪生的感知层面,而是深入剖析支撑这场深刻变革的核心技术、哲学思想和实施路径。它是一部全面、系统、前瞻性的工程学与管理学交织的著作,旨在为读者提供一个清晰的地图,指引他们穿越复杂的技术矩阵,理解智能制造如何重塑全球产业链、提高资源效率并定义未来的工作模式。 第一部分:智能制造的理论基础与时代背景 本部分首先为读者构建了理解智能制造的理论框架。我们追溯了从精益生产到柔性制造的演进历程,明确区分了自动化(Automation)与智能化(Intelligence)的本质区别。 工业4.0的哲学内核: 详细阐述了工业4.0的十大关键特征,重点解析了“信息物理系统”(Cyber-Physical Systems, CPS)的架构设计原理。这不仅仅是机器与软件的简单集成,而是强调物理实体通过传感器、网络和计算能力实现自我感知、自我优化和自主决策的能力。 数据驱动的决策链: 深入探讨了工业大数据(Industrial Big Data)的采集、清洗、存储和分析技术。内容涵盖了时序数据库(Time-Series Databases)在生产线监控中的应用,以及如何利用结构化和非结构化数据流构建工厂的数字画像。 关键技术矩阵的解构: 本书将智能制造视为一个复杂的技术生态系统,细致剖析了支撑这一生态系统的核心技术群,包括但不限于:物联网(IIoT)在设备互联中的拓扑结构、边缘计算(Edge Computing)在实时控制中的必要性,以及云计算(Cloud Computing)在企业资源规划(ERP)与制造执行系统(MES)集成中的角色。 第二部分:智能制造的关键技术支柱 本部分是本书的技术核心,聚焦于那些使“智能”成为可能的具体工程实践和创新成果。 先进制造技术集成: 探讨了增材制造(Additive Manufacturing,即3D打印)如何与传统减材制造(Subtractive Manufacturing)协同工作,实现“按需生产”和定制化批量生产。特别分析了金属增材制造在航空航天和医疗器械领域的突破性应用案例。 工业网络与安全: 鉴于生产系统对高可靠性和低延迟的严苛要求,本书详细介绍了工业以太网、TSN(时间敏感网络)等专为工业环境设计的通信协议。同时,面对网络攻击对关键基础设施的威胁,安全集成(Security by Design)被提升到战略高度,涵盖了从设备固件认证到全网加密的深度防御策略。 人工智能在制造中的应用(AI in Manufacturing): 我们聚焦于AI技术如何直接提升生产效率和产品质量。这包括: 预测性维护(Predictive Maintenance): 基于传感器信号和机器学习模型(如深度学习的时间序列分析),提前预测设备故障,将停机时间最小化。 质量视觉检测(Visual Quality Inspection): 运用高分辨率成像技术和卷积神经网络(CNNs),实现对微小缺陷的毫秒级自动识别,其精度远超人眼极限。 工艺参数优化: 利用强化学习(Reinforcement Learning)算法,在复杂的化学反应过程或高精度机床加工中,自动寻找最优的能耗-质量平衡点。 第三部分:智能工厂的构建与运营管理 智能制造的最终目标是构建具备高度自适应性的“智能工厂”。本部分从运营管理和系统集成视角出发,探讨如何将理论和技术转化为实际的生产力。 数字孪生(Digital Twin)的深度构建: 与单纯的三维可视化不同,本书阐述了如何构建与物理实体同步、包含物理模型、运行数据和历史记录的“活的”数字模型。这不仅用于模拟测试(Simulation Testing),更重要的是作为优化控制策略的“沙盒”。 柔性生产系统的组织架构: 探讨了如何通过高度模块化、可快速重构的生产单元,实现“批量为一”(Lot Size One)的经济性生产。这要求供应链、物流调度和生产排程系统必须高度耦合且具备动态重组能力。 人机协作的未来工作场所(Cobots and Human Augmentation): 智能制造并非完全取代人类,而是重新定义人的角色。我们分析了协作机器人(Cobots)在人机共存环境下的安全标准和应用场景,以及如何通过增强现实(AR)技术辅助一线工人进行复杂装配和维护任务,实现人机效能的最大化。 第四部分:政策驱动、生态系统与未来展望 本书的最后一部分将视角拉高,审视智能制造对宏观经济、人才结构和社会责任的影响。 全球智能制造政策对比: 对比分析了主要工业国家(如德国、美国、中国)在推动智能制造战略中采取的不同路径和激励措施,为企业制定国际化战略提供参考。 供应链的数字化重塑: 智能制造要求企业打破传统的层级供应链模式,转向一个由区块链技术(用于可信追溯)和实时数据共享驱动的协同网络。本书详细分析了端到端透明化带来的成本节约与风险控制能力。 可持续性与能效管理: 智能技术是实现绿色制造的关键。通过精确的能源消耗模型和生产过程的实时优化,智能工厂能够显著降低碳足迹,实现环境效益与经济效益的双赢。 未来技能与教育转型: 展望了未来工厂所需的人才画像,强调数据科学、系统集成和跨学科解决问题的能力将取代重复性劳动技能。 结论: 《智能制造:工业4.0的基石与未来蓝图》是一本面向企业高层管理者、工程技术人员、信息技术专家以及工业管理专业学生的权威参考书。它以严谨的工程视角,剖析了智能制造如何从概念走向现实,为读者提供了构建面向未来的、具有韧性和竞争力的先进制造体系所必需的知识深度和战略广度。阅读本书,即是掌握驱动下一轮全球产业变革的核心密码。

作者简介

安维华(1978年11月—),男,籍贯天津。北京大学计算机应用技术专业博士。现任北京语言大学信息科学学院讲师,硕士生导师。

安维华长期从事计算机图形学、虚拟现实技术方面的教学和科研工作,讲授课程包括“多媒体技术基础”、“动画原理与技术”、“虚拟现实技术”等。先后指导学生在北京市计算机应用大赛、中国计算机大赛中获奖。 目前的主要科研方向包括基于图像的绘制技术、数字墨水技术等,现作为项目负责人承担国家自然科学基金等项目。发表教学和科研论文十余篇。

目录信息

虚拟现实技术及其应用》
第 1 部 分
第1章虚拟现实技术概论
1.1虚拟现实技术概述
1.1.1虚拟现实技术的发展历程
1.1.2虚拟现实技术的定义
1.1.3虚拟现实系统的组成
1.1.4虚拟现实技术与其他相关技术的关系
1.2虚拟现实技术的特性
1.2.1沉浸性
1.2.2交互性
1.2.3想象性
1.3虚拟现实系统的分类
1.3.1沉浸式虚拟现实系统
1.3.2桌面式虚拟现实系统
1.3.3增强式虚拟现实系统
1.3.4分布式虚拟现实系统
1.4虚拟现实系统中人的感知因素
1.4.1人的视觉
1.4.2人的听觉
1.4.3嗅觉和味觉
1.4.4触觉和力觉
1.4.5身体感觉
1.4.6健康与安全问题
1.5虚拟现实技术的研究状况
1.5.1国外的研究状况
1.5.2国内的研究状况
1.5.3虚拟现实技术的发展趋势
练习题
第2章虚拟现实系统的交互设备
2.1虚拟现实系统的输入设备
2.1.1三维跟踪定位设备
2.1.2人体运动捕捉设备
2.1.3手部姿态输入设备
2.1.4其他手控输入设备
2.2虚拟现实系统的输出设备
2.2.1立体显示设备
2.2.2声音输出设备
2.2.3触觉力觉反馈设备
2.3其他辅助设备
2.3.1三维扫描仪
2.3.2三维打印机
练习题
第3章虚拟现实系统的关键技术及软件
3.1立体显示技术
3.2环境建模技术
3.3真实感实时绘制技术
3.3.1真实感绘制技术
3.3.2实时动态绘制技术
3.4三维虚拟声音技术
3.4.1三维虚拟声音的特征
3.4.2三维虚拟声音的建模
3.4.3语音识别和语音合成技术
3.5人机自然交互技术
3.5.1手势识别技术
3.5.2面部表情识别技术
3.5.3眼动跟踪技术
3.5.4各种感觉器官的反馈技术
3.6虚拟现实系统的相关软件
3.6.1虚拟现实系统的辅助软件
3.6.2虚拟现实系统的开发软件
练习题
第 2 部 分
第4章Vizard虚拟现实开发平台简介
4.1Vizard软件的特点
4.1.1Vizard软件的开发特点
4.1.2Vizard软件的功能特点
4.2Vizard软件的安装
4.3Vizard软件的开发环境
4.3.1脚本编辑窗口和交互窗口
4.3.2资源列表窗口、属性窗口和资源浏览窗口
4.4Vizard软件的应用基础
4.4.1基本开发流程
4.4.2相关技术概念
4.5一个简单的开发实例
练习题
第5章Python语言编程基础
5.1Python语言的基本概念
5.1.1Python语言的特点
5.1.2Python编程的注意事项
5.1.3Python程序的执行模式
5.2变量、表达式和语句
5.2.1变量和类型
5.2.2变量名和关键字
5.2.3语句
5.2.4表达式
5.2.5运算符和操作数
5.2.6运算的顺序
5.2.7字符串操作
5.2.8注释
5.3函数和条件表达式
5.3.1函数
5.3.2条件表达式
5.4高级数据结构
5.4.1字符串
5.4.2列表
5.4.3元组
5.4.4字典
5.5面向对象技术
5.5.1类和对象
5.5.2类和方法
5.5.3类的继承
5.6小结
练习题
第6章Vizard开发平台——模型浏览
6.1三维模型的准备
6.2三维模型操作基础
6.3模型的层次关系
6.4参照坐标系
6.5文本模型
6.6实时创建三维模型
练习题
第7章Vizard开发平台——流程控制
7.1vizact库
7.1.1简单示例
7.1.2vizact库的使用方法
7.1.3vizact库的高级应用
7.1.4小结
7.2物体之间的链接
7.2.1链接的基本概念
7.2.2链接的高级应用
7.2.3链接对象的矩阵操作符
7.2.4路径动画
7.3viztask库
7.3.1简单示例
7.3.2Task对象的基本概念
7.3.3Task对象的应用分析
7.3.4小结
7.4Director库
7.5Timer工具
7.5.1vizact库中的Timer控制方法
7.5.2Event库中的Timer控制方法
7.5.3利用面向对象方法封装Timer功能
7.6Event库
7.6.1Event库的应用方法
7.6.2用户自定义事件
7.6.3常用标准事件参考
7.7各种流程控制方法的分析
练习题
第8章Vizard开发平台——人物角色
8.1人物角色的基本概念
8.2人物角色的程序控制
8.2.1人物角色的基本控制
8.2.2基本控制的程序举例
8.2.3人物角色的骨骼控制
8.2.4骨骼控制的程序举例
8.2.5小结
8.3人物角色的制作方法
8.4面部表情的控制
8.5vzf头部模型的制作方法
8.5.1建模过程
8.5.2文件格式转换
8.6总结
练习题
第9章Vizard开发平台——窗口界面
9.1图形交互界面
9.2虚拟场景、虚拟视点和显示窗口的关系
9.3虚拟视点的操作方法
9.4显示窗口的操作方法
9.5显示窗口的立体效果
9.6应用程序窗口的操作方法
练习题
第10章Vizard开发平台——媒体素材
10.1三维模型的外观
10.2三维模型的纹理操作
10.2.1纹理的基本操作
10.2.2多重纹理
10.2.3环境映射
10.3场景的特殊处理技巧
10.3.1全景图的浏览
10.3.2非真实感绘制
10.3.3绘制序号和深度偏移
10.4视音频操作
10.5灯光操作
10.5.1光源的基本操作
10.5.2光源的属性
10.5.3多光源设置
10.5.4光源的投影效果
10.6着色器编程
练习题
第11章Vizard开发平台——物理引擎
11.1物理引擎的基本概念
11.2三维模型的物理属性和人为外力
11.3复杂物理形状和碰撞事件的响应
11.4物理引擎的其他注意事项
11.5小结
练习题
第12章Vizard开发平台——交互设备
12.1普通交互设备
12.1.1鼠标的控制
12.1.2键盘的控制
12.2特殊交互设备概述
12.3运动跟踪设备的用法
12.4力反馈设备的控制
12.5显示设备的控制
12.6摄像头的控制
练习题
第13章Vizard开发平台——网络控制
13.1网络连接的基本操作
13.2端到端的网络连接举例
13.3viznet函数库
13.4客户端/服务器网络连接举例
13.5集群绘制
13.6洞穴式虚拟现实系统
练习题
第14章Vizard开发平台——综合实例
14.1文件的存取
14.2软件环境的全局配置
14.3矩阵运算函数库
14.4可执行文件的发布
14.5面向对象的编程技巧
14.6科学实验程序的设计
14.7游戏程序举例
练习题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我拿起《量子计算的并行处理架构》时,内心是充满敬畏的,因为这门学科的难度是出了名的“劝退”。但这本书却以一种近乎诗意的方式,阐释了量子比特(Qubit)是如何打破经典计算的桎梏的。它没有在第一页就抛出复杂的薛定谔方程,而是从一个非常形象的比喻开始——想象一个硬币在空中旋转,它同时处于“正面”和“反面”的状态。作者花了大量篇幅来解释“叠加态”和“量子纠缠”在算法层面的实际意义,比如Shor算法如何利用周期性寻找因子,以及Grover算法如何实现平方级的搜索加速。最让我感到清晰的是它对“去相干性”问题的分析,作者详细描述了当前超导量子位和离子阱技术在保持量子态稳定方面所面临的工程挑战,这让原本抽象的物理概念,变得可触摸、可理解。这本书的图示设计非常出色,那些复杂的逻辑门操作,通过精美的二维示意图得到了极好的可视化,极大地降低了入门门槛,使得我这个非物理专业出身的人,也能领略到量子计算那股颠覆性的力量。

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这本《沉浸式体验的设计哲学》简直是为我这种对人机交互的未来充满好奇的人量身定做的。作者并没有直接陷入晦涩难懂的技术参数堆砌,而是从更宏观的“体验”本质出发,探讨了如何才能真正构建一个让用户心甘情愿沉浸其中的数字世界。书中花了大量的篇幅讨论了“临在感”的心理学基础,比如,如何通过精妙的音频空间化处理,让用户的大脑相信他们真的处于那个虚拟场景之中,而不是被屏幕欺骗。我特别欣赏它对“不适感”的剖析,比如运动眩晕的成因,以及设计师如何在不牺牲真实感的前提下,巧妙地规避这些生理上的障碍。它不是一本教你写代码的手册,而是一本指导你如何像一个建筑师、一个心理学家一样去思考虚拟空间构建的指南。读完后,我感觉自己对“好设计”的定义都被拓宽了,不再局限于二维界面的美观,而是上升到了对完整感知系统的调动。特别是关于触觉反馈的章节,作者提出了一种“反直觉”的设计思路,即通过模拟“不存在的摩擦力”来增强抓取物体的真实感,这种跨学科的洞察力,实在令人拍案叫绝。

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这本《全球供应链的数字化转型与韧性构建》完全颠覆了我对传统物流管理的认知。它聚焦于一个核心问题:在一个充满不确定性的世界中,如何让货物流动起来,且不易中断?作者没有过多关注卡车或集装箱本身,而是深入探讨了信息流如何重塑实体流。书中详细分析了区块链技术在追踪高价值商品溯源和确保数据不可篡改方面的潜力,特别是对比了集中式数据库与分布式账本在处理跨国贸易摩擦时的效率差异。我印象最深的是关于“数字孪生”工厂的案例研究,通过建立一个与物理生产线完全同步的虚拟模型,企业可以在不影响实际生产的情况下,对价格波动、自然灾害等突发事件进行压力测试和预案模拟。这本书的语言非常务实,充满了对现实商业痛点的精准把握,它成功地将大数据分析、物联网传感器数据与复杂的国际贸易法规结合起来,形成了一套完整的“供应链韧性”设计框架。读完后,我深刻理解到,未来的竞争不再是生产成本的竞争,而是信息处理速度和系统应变能力的竞争。

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我原以为《人工智能驱动的决策模型解析》会是一本枯燥的算法书籍,毕竟书名听起来就充满了数学公式的味道。然而,我被深深地吸引住了,因为它巧妙地将高深的机器学习理论,与我们日常生活中那些看似随机的商业决策紧密联系起来。作者最厉害的地方在于,他没有把AI塑造成一个无所不能的“黑箱”,而是详细拆解了不同模型在处理不确定性时的内在偏见和局限性。书中举了一个关于供应链风险管理的案例,用到了贝叶斯网络和强化学习的对比,分析了在数据稀疏的情况下,哪种模型更具鲁棒性。对我而言,这不仅仅是技术学习,更是一种思维训练——学会如何批判性地看待机器给出的“最优解”。我发现,即便是最先进的深度学习模型,其“学习”过程也带有强烈的历史数据烙印,这提醒我们在应用AI时,必须时刻警惕历史数据的固有歧视和结构性缺陷。这本书的论证逻辑严密,引用了大量近期的顶会论文,但行文却保持了惊人的流畅度,让一个偏文科背景的读者也能窥见AI决策内核的一角。

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《后人类时代的伦理困境与社会重塑》这本书,与其说是一本严肃的学术著作,不如说是一次对我们未来身份的哲学拷问。它完全避开了技术细节,而是聚焦于当生物学与工程学深度融合后,人类社会结构将如何崩塌与重建。书中对“数字永生”的探讨尤其发人深省,作者没有简单地歌颂技术的进步,而是深入分析了如果只有极少数人能够实现意识上传,这将如何加剧现有的阶级固化,甚至催生出“有机生命体”与“数据生命体”之间的全新对立。我尤其喜欢作者在讨论“何为人性”时所采用的辩证视角,他引用了福柯的权力理论和德里达的解构主义,来分析基因编辑技术对“自然”定义的颠覆。这本书的语调是冷静且略带悲观的,它迫使读者正视,我们正在奔跑的技术前沿,可能正在把我们推向一个伦理真空地带。它不是提供答案的,而是提供更尖锐的问题,让我在阅读过程中,反复停下来,审视自己对“生命”、“权利”和“自由”的固有认知。

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