前 言 随着数字经济的高速发展，生活中的数据无处不在，其数量与复杂性远超人们的理解 与想象，数据分析不再只是科学家与专业分析师的工作，而是与每个人都息息相关。数据 可视化与可视分析作为数据分析的关键技术，能够帮助人类通过交互进行数据呈现与决策 支持。 在数据可视化领域，沉浸式数据可视化与可视分析作为一种跨学科领域和新的应用业 态，将数据可视化、可视分析、虚拟现实与人机交互等技术结合，正在被越来越多的学者 与开发者重视、研究。同样，在虚拟现实领域，随着“元宇宙”概念的提出及其应用的推 广，将数据可视化与可视分析应用于沉浸式环境也已成为一个新型的研究和应用热点。沉 浸式数据可视化与可视分析技术能为数字化特点显著、数据无处不在的虚拟世界提供更具 吸引力的数据呈现与分析应用方式，更好地支持数据理解和决策。 由于虚拟现实及数据可视化的应用发展迅速，产业界对相应的专业人才需求迫切，各 职业院校及本科院校纷纷在计算机类专业大类下增设虚拟现实相关专业方向。2018年和 2019年，教育部分别增设了虚拟现实应用技术专科专业、虚拟现实技术本科专业，此举 得到了各类高校的积极响应，目前已经开设虚拟现实应用技术专业的学校有数百所之多。 在人才培养过程中，将虚拟现实与数据可视化技术相结合的专业课程建设及应用研究逐渐 被提上日程，但是目前市面上尚没有一本适用的教材，导致相应课程很难开设。 本书从研究者的视角创造性地将虚拟现实与数据可视化和可视分析结合起来，以期填 补国内教材在这一领域的空白，同时能对虚拟现实、大数据、数字媒体相关专业或专业方 向人才培养质量的提升起到促进作用。本书面向不同专业的青年大学生和社会从业者，为 初学者提供向导，也为沉浸式数据可视化与可视分析领域的研究者与应用者提供参考。 本书共有11章，分为4篇，即数据可视化基础、虚拟现实基础、沉浸式数据可视化 与可视分析和应用案例。第1篇（第1~3章）主要介绍相关的理论与基础概念。第1章 介绍可视化的意义与简史、数据可视化的分类与工作流程。第2章基于数据与数据分析， 阐述了视觉感知与认知、视觉编码的基本理论。第3章介绍了不同数据特性的数据可视化 基本视图及基本的交互方法，使读者对数据可视化与可视分析的基本原理有较全面的了解。 第2篇（第4~6章）主要介绍虚拟现实技术与开发工具。第4章从基本概念、发展历史、 应用分类、开发工具、硬件设备等方面介绍了虚拟现实技术。第5章以Unity引擎为例， 阐述了虚拟现实应用开发的相关技术，包括界面与场景设计、交互功能实现和项目发布。 第6章主要介绍Web端虚拟现实应用的相关概念以及基于Three.js的虚拟现实应用开发技 术。第3篇（第7~9章）与第1篇中的章节一一对应。第7章介绍了沉浸式环境下的数  据可视化基本原理、沉浸式环境的特点、3D感知与呈现以及应用开发所面临的技术挑战。 第8章介绍了基于多感官通道编码的设计框架、映射原理和基于多感知技术的沉浸式可视 分析系统。第9章主要阐述沉浸式数据可视化的界面设计原理，包括基础与进阶两个层次， 以及多人协同的交互技术。第4篇（第10、11章）通过基于Unity和Three.js的两个应用 开发案例，介绍沉浸式数据可视化应用的设计过程、开发方法及最终呈现效果。 本书由北京印刷学院新媒体学院的部分师生共同编写。程明智教授全程参与了本书 的结构讨论以及若干章节的编写与审校，为本书的出版做出了极大贡献。程明智教授团队 中2019—2021年在读的研究生均参与了书稿的准备、讨论、初始排版和内容审校。书中 的应用案例均为团队成员原创作品，但由于篇幅限制，部分案例未能全部展示。为清晰起 见，在此按贡献大小列出各章的作者：第1章主要由王佳祺、杜萌编写；第2章主要由田 晓璇、杜萌编写；第3章主要由阮若琳、吴璇、鲁伟丹、杜萌编写；第4章主要由吴瑞琪、 张灵睿、程明智编写；第5章主要由程琪、田林果、程明智编写；第6章主要由岳学行、 李宗泽、程明智编写；第7~9章主要由杜萌编写；第10章主要由田晓璇、程明智编写； 第11章主要由岳学行、程明智编写。特别感谢鲁伟丹、司芳慧，她们为全书设计并绘制插图。 在编写本书时，编著者们参考了浙江大学陈为教授出版的《数据可视化》《大数据可 视分析方法与应用》和《数据可视化的基础原理与方法》，也参考了澳大利亚莫纳什大学 金·马里奥特（Kim Marriott）等人出版的《沉浸式分析》（Immersive Analytics），还参考 了许多网络作者的研究成果，在此一并致谢。另外，感谢清华大学出版社虚拟现实技术专 业新形态教材建设委员会为本书出版给予的鼓励、关心与支持。 由于编著者编写水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者批评、指正。若有 任何建议，欢迎致信编者。 编 者 2022年6月

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